打开文本图片集

摘要：科技的不断进步，各类致力于健康生活的智能电子设备不断被推出使用。由于目前市场上多数健康智能电子设备的功能相对单一，使用过程复杂繁琐。为集合多功能且简化使用过程，我们主要研究智能健康系统的框架和应用功能，给出智能健康监控系统的框架和设计，拟发明一个健康智能系统，以小程序为载体通过编程的方式与多功能传感器等电子设备连接组成一个可置于鞋垫下方的穿戴设备。

关键词：智能健康监控，检测系统，传感器，穿戴设备，小程序

1系统总体方案设计

要实现健康智能系统，需要一个可以检测人步数的加速度传感器、一个可以检测人体的重压力传感器，再利用生物电阻抗法来测体脂，需要一个控制单片机来把传感器检测到的信号经过数学运算与分析转化成一般人能读懂的信息，接着需要一个无线通信模块将数据传送到小程序，最后由小程序判断用户是否为正常状态，是否需要进行通知处理[1]， 设定锻炼方案。设计思路如图１。

2系统设计目标

依据现有的产品及服务， 可穿戴设备主要运用在运动健身、移动健康医疗、诊断治疗、院外康复、娱乐等领域，如目前市场上的智能手环和手表可支持选择运动模式、测量运动状态、监测睡眠等功能[2]。为此，我们拟发明一个健康智能系统，以小程序为载体通过编程的方式与多功能传感器等电子设备连接组成一个穿戴设备，并将其置于鞋垫下方，自动采集与智能处理人体的多种健康指数信息，智能高效地测量人的运动量变化、体重变化、能量消耗等信息，弥补现有设备功能单一的不足。

3系统功能设计

3.1智能检测人体体重

小程序与传感器连接监测人运动前后体重的变化，该装置配置包括获得指示用户的脚或腿的运动的加速度数据的加速度器，以及至少一个压力传感器，其被配置为捕获用户重量的超日常测量。压力传感器设于鞋底的凹槽内，用户只需要保持双脚在地上的状态，使称重变得方便快捷，与压力传感器连接的单片机能快速处理并且监测体重值.

3.2自动感知人脚大小与步行量

实现该功能需用加速度传感器的计步装置，通过获取用户步行过程中实时采集的线性加速度矢量的幅度值，将该幅度值依照时序输入状态机并触发状态机从而达到日常计步。

通过宽动态Sensor获取图像，分析图像中的脚板图像进行检测和识别，通过网络接口输入装置，装置则通过数据计算和处理对人脚大小进行记忆储存。

3.3研究装置如何测量人的体脂

人体内的水分和肌肉可以导电，但脂肪不可以。当人将装置至于鞋垫下，利用生物体电阻抗法基本原理，通过人体内部产生的闭合电路来测量人体电阻，得到脂肪、水分以及其他组织成分的比率。

4系统架构设计

本设计主要采用单片机控制称重模块、计步模块和体脂模块进行数据采集，再控制显示模块对收集的数据进行显示，可实现以下功能：通过小程序示显示用户当下的步数、体重值、体脂和报警值[3]；采用压力传感器监测体重；采用3轴加速度传感器模块ADX实现计步功能；采用生物电阻抗技术实现体脂测量，当所测量的体脂、体脂参数超过上、下限报警值时实现报警[4]。该系统结构的框图如图3所示 ：

5健康智能系统装置实现数据依托

5.1开发技术

健康智能系统依托bootstrap技术、spring boot2技术及应用JDK1.8（软件开发工具包）、MAVEN（项目管理工具）、MYSQL（数据库管理系统）、Navicat Premium （数据库可视化软件）、IDEA软件进行JAVA-WEB系统开发。

5.2无线通线技术

利用电磁波信号可以传播的特性，通过WIFI和蓝牙与小程序连接，接收数据并进行数据分析，最终以最清晰最直观的数据反馈给用户。

5.3传感器技术

该装置需使用压力传感器与加速度传感器，通过感知人体数据，把模拟信号转化成数字信号，给中央处理器处理，最终在小程序上显示具体数据，以便实现智能健康监控，提醒用户近期状况是否良好。

5.4人机交互技术

该设备运用了人机交互技术，通过装置接口与脚底接触使它们和小程序之间的相互连通，从而实现人与计算机之间的信息交流[5]。该装置通过电极传感来获取数据，又由于该设备与生活更贴近，交互频率更高，从而更需要关注用户在日常使用中的便利性，而不是在操作这些设备上浪费太多时间。因此，先进的交互技术不断涌现，使该装置更加贴近用户的生活，最终实现一种以人为本、自然互动、适合身体的交互[6]。

6.健康智能系统的实现

为了便于对将设备至于鞋垫下的用户的运动、健康等数据进行实时智能健康监控，然后再通过蓝牙或无线传输至小程序，使佩戴者健康管理。部分实现如下：

功能模块：

整体功能，用户登录后可看到有菜单和我的两个板块，菜单又有运动、发现、健康、进度这四个模块，每个模块下都有相应的功能，例如运动模块下可选项自由运动，自由运动又可以选择跑步然后开始计时功能。其他功能均有类似的使用方法。

登录部分，用户可以通过密码登录或者是免密登录的方式进行登录，前端用户输入的数据传送至后端，在sevice层通过采用public ServerResponse<AdminUser> login（String username， String password）来进行校验是否存在该用户名从而返回数据给前端页面进行显示，效果图，如图4。该登录部分运用了ServerResponse的方法，ServerResponse就是用来统一服务器接口调用的响应。

跑步计时功能，用户开始进行跑步运动时，可点击开始按钮，开启计时的功能。该计时功能的实现是通过前端的running.html中<script>中一段代码来实现，如图5。

控制模块：

该装置有一个监测功能，可实时对用户的运动情况进行检测和反馈，给用户更全面更准确的信息汇报，以便用户能及时了解自身的身体状况。

执行模块：

用户可根据自身需要，事先将该装置置于鞋下，打开电源便可以进行使用。打开后，用户可根据自身情况选择相应的模式，和查看自身的生理指标。

7结语

健康智能小程序连接传感器是通过体脂率，体重等数据来规划用户的锻炼行程，进而改善他的健康状况，充当健康小管家的角色。与现在市场上的功能单一的健康智能设备相比，具有功能多、体积小、功耗低、成本低与智能管理信息等优点。随着科学技术的日益发展[7]，让科技走进人们的生活，通过现有的知识技术水平加上自身的选择减少此类疾病的发生概率。具备市场推广价值。

本项目为大学生南宁师范大学创新创业训练计划项目资助，项目编号：202110603224。

参考文献：

［１］黄军辉１ 黄晓红２ 叶廷东２ 沈世华１ 谭新业１．物联网技术智能健康监测系统的研究与设计［Ｊ］．广东轻工职业技术学院学报 ２０１６年１２月.

［２］文霆. 可穿陈戴设备打造未来新生活[J]. 中国设备工程，2017，（21）：189-191.

［３］谭一柳，刘安华，王轩. 计步器健康系统的设计研究[J]. 电子测试，2022，36（24）：38-40+62.

［４］谭一柳，刘安华，王轩. 计步器健康系统的设计研究[J]. 电子测试，2022，36（24）：38-40+62.

［５］何丹，秦亚芳，梁盈莹，马渐程，陈娜，燕燕. 移动医疗下的智能可穿戴设备健康智能帽的研究[J]. 电子世界，2022，（01）：102-104.

［６］何丹，秦亚芳，梁盈莹，马渐程，陈娜，燕燕. 移动医疗下的智能可穿戴设备健康智能帽的研究[J]. 电子世界，2022，（01）：102-104.

［７］黄军辉１ 黄晓红２ 叶廷东２ 沈世华１ 谭新业１．物联网技术智能健康监测系统的研究与设计［Ｊ］．广东轻工职业技术学院学报 ２０１６年１２月.