基于蓝牙的Android健身应用的研究与实现

张凯

摘要：低功耗蓝牙无线通信协议继承了传统蓝牙组网简单、通信稳定等特点，具有低功耗、低成本、传输效率高等特点。中国目前的物联网产业发展仍处于初级阶段。物联网相关技术、标准、产品和市场逐渐成熟。该文研究并实现了一个可以帮助用户管理自己的日常饮食和健身活动， 使健康状态达到自身的期望水平并得到保持和优化的健身管理应用。 系统根据用户目标制定一个日常饮食的建议和体育锻炼的计划，帮助用户调节生活节奏。系统采用“低功耗蓝牙”技术对传统的运动器材进行改造，利用传感器获取各种健身数据，通过蓝牙连接与手机端APP进行同步和存储。以APP应用形式运行，搭载手机、平板电脑等移动终端上，具有便携性、易用性等特点。

关键词：蓝牙；健身；低功耗；传感器

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）33-0101-02

低功耗蓝牙无线通信协议，即Blurtooth v4.0，在继承了传统蓝牙组网简单、通信稳定等特点基础之上，其协议得到了进一步简化。技术特点有如下几点：低峰值；低功耗，一节纽扣电池即可维持设备正常工作数年之久；低成本，但传输效率高（最高可达2Mbit/s）；支持不同厂商设备间的互操作；传输范围进一步增强。物联网概念的前身是传感网，从产业结构、产业规模来看，中国目前的物联网产业发展仍处于初级阶段。物联网相关技术、标准、产品和市场逐渐成熟，预计到2020年末将达到万亿级规模。 物联网应用中有两项关键技术：传感器技术：这也是计算机应用中的关键技术。嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。基于这两项技术背景，越来越多基于蓝牙设备的APP产品开始广泛诞生，也为人们的生活带来了便利。本系统即是基于这些技术的运动健身APP产品，在物联网有无限未来的时代，本系统具有巨大的实用价值。

本系统是一个可以 “帮助用户管理自己的日常饮食和健身活动， 使健康状态达到自身的期望水平并得到保持和优化” 的健身管理系统。系统采用“低功耗蓝牙”技术对传统的运动器材进行改造，利用传感器获取各种健身数据，通过蓝牙连接与手机端 App 进行同步和存储。手机端 App 还可以采集用户输入的信息，比如体重和饮食数据等。手机端 App 将用户健康的所有数据上传到服务端进行处理，系统会帮助用户进一步优化完善饮食和健身计划。希望用户在本软件的帮助下能养成一个健康科学的生活习惯，保持健康的体魄，从而为日常工作生活打好基础。

1 需求分析

本系统主要用户为关注个人健康，并希望在日常生活中对运动情况和个人身体状况进行监控的人群。该类用户通过手机APP完成相关个性化设置，在实际生活及运动过程中采集数据，利用系统完成对运动轨迹的记录，并分析形成相关报告。具体系统需求包括：

系统核心用户只有一类，即安装并使用该APP系统的用户。但在系统使用过程中，因为用户可能用到一些定时提醒功能，因此系统也需要与操作系统交互获取系统时间，触发一系列功能。系统核心功能包括：

1）注册及登录：用户通过注册记录相关基本信息，并登录到系统。

2）运动设置及记录：用户根据个人喜好设置相关功能，包括音乐提醒、震动提醒等，在运动过程中完成数据记录，系统自动生成报告等。

3）运动交流及排行：APP系统具有类似微信朋友圈的功能，可以实现运动数据排行，用户通过登录、运动记录数据等方式获取积分提升排名，获取运动勋章等，并可通过运动“圈子”实现数据发布和共享，实现不同用户之间的交互。

2 系统设计

2.1 系统总体结构

1） 手机端通过http网络协议与服务端进行连接。手机端可以将数据上存，实现本地数据的保存和备份；服务端会将由众多手机端上存的数据进行统计整理，得出周运动量、运动排行等信息，再根据手机端发出的请求，将这些信息下发到手机端，反馈给用户。

2）手机端通过开发组拟定的“蓝牙通信协议”与运动器材端进行连接。根据“蓝牙通信协议”的拟定内容，可以实现手机端对运动器材端的控制、数据采集、数据采集以及数据显示等功能。

2.2 手机端架构设计

手机端应用共包括数据层、网络层、控制层、显示层等四个层次，四个层次共同协作完成系统功能。具体内容包括：

1）显示层：主要功能是为了和使用者进行交互，显示应用界面和反馈一些控制层的数据处理结果。

2）控制层：又称业务逻辑层，进行系统逻辑处理的主要模块，控制层会按逻辑处理的需求调用数据层和网络层。

3）数据层：用于本地储存一些轻量级的数据，例如应用的基本配置、用户的个人信息等。

4）网络层：App通过网络层与服务器进行连接，获取在线得数据，并支持使用一下在线功能，如登陆、查看排行榜等。

3 系统实现

3.1 主要技术

1） 使用“低功耗蓝牙技术”，而非以往的旧式蓝牙技术。具有节省能耗，更高的传输速度，更广的覆盖面积等优点；通过设计与器材的蓝牙通讯协议实现了对个人运动数据的采集和整理。

2）创新的真正属于个人的健康管理系统。现存健康管理系统多数是医疗用的，其监测到的数据会提交到医院、养老院等具体设施，主要对治疗进度、疾病走向等进行检测；而本项目着重分析使用个人的健康状况，获取的数据只保存在服务器，不会外泄也不作其他用途，能有效保护用户的隐私，体现属于“个人”的理念，在同是管理健康的系统中算是独辟蹊径。

3.2 器材连接处理逻辑

4 结束语

本项目的“健康管理”主要体现在协助使用者了解自身健康状况，帮助使用者养成体育锻炼，合理饮食等良好习惯，而不是强制地约束。也就是说，这是一个“帮助”系统，是广义上的“管理”，而不是常识中狭义上的“管理”；以App应用形式运行，搭载手机、平板电脑等移动终端上。而目前的健康管理系统基本都是运行在Windows电脑上，而依赖于服务器。相比之下，本项目具有便携性、易用性等特点，并且可以在一定程度下脱离服务器独立使用的特点。

参考文献：

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