基于藍牙的Android健身應用的研究與實現

張凱

摘要：低功耗藍牙無線通信協(xié)議繼承了傳統(tǒng)藍牙組網簡單、通信穩(wěn)定等特點，具有低功耗、低成本、傳輸效率高等特點。中國目前的物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展仍處于初級階段。物聯(lián)網相關技術、標準、產品和市場逐漸成熟。該文研究并實現了一個可以幫助用戶管理自己的日常飲食和健身活動， 使健康狀態(tài)達到自身的期望水平并得到保持和優(yōu)化的健身管理應用。 系統(tǒng)根據用戶目標制定一個日常飲食的建議和體育鍛煉的計劃，幫助用戶調節(jié)生活節(jié)奏。系統(tǒng)采用“低功耗藍牙”技術對傳統(tǒng)的運動器材進行改造，利用傳感器獲取各種健身數據，通過藍牙連接與手機端APP進行同步和存儲。以APP應用形式運行，搭載手機、平板電腦等移動終端上，具有便攜性、易用性等特點。

關鍵詞：藍牙；健身；低功耗；傳感器

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）33-0101-02

低功耗藍牙無線通信協(xié)議，即Blurtooth v4.0，在繼承了傳統(tǒng)藍牙組網簡單、通信穩(wěn)定等特點基礎之上，其協(xié)議得到了進一步簡化。技術特點有如下幾點：低峰值；低功耗，一節(jié)紐扣電池即可維持設備正常工作數年之久；低成本，但傳輸效率高（最高可達2Mbit/s）；支持不同廠商設備間的互操作；傳輸范圍進一步增強。物聯(lián)網概念的前身是傳感網，從產業(yè)結構、產業(yè)規(guī)模來看，中國目前的物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展仍處于初級階段。物聯(lián)網相關技術、標準、產品和市場逐漸成熟，預計到2020年末將達到萬億級規(guī)模。 物聯(lián)網應用中有兩項關鍵技術：傳感器技術：這也是計算機應用中的關鍵技術。嵌入式系統(tǒng)技術：是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的復雜技術?；谶@兩項技術背景，越來越多基于藍牙設備的APP產品開始廣泛誕生，也為人們的生活帶來了便利。本系統(tǒng)即是基于這些技術的運動健身APP產品，在物聯(lián)網有無限未來的時代，本系統(tǒng)具有巨大的實用價值。

本系統(tǒng)是一個可以 “幫助用戶管理自己的日常飲食和健身活動， 使健康狀態(tài)達到自身的期望水平并得到保持和優(yōu)化” 的健身管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用“低功耗藍牙”技術對傳統(tǒng)的運動器材進行改造，利用傳感器獲取各種健身數據，通過藍牙連接與手機端 App 進行同步和存儲。手機端 App 還可以采集用戶輸入的信息，比如體重和飲食數據等。手機端 App 將用戶健康的所有數據上傳到服務端進行處理，系統(tǒng)會幫助用戶進一步優(yōu)化完善飲食和健身計劃。希望用戶在本軟件的幫助下能養(yǎng)成一個健康科學的生活習慣，保持健康的體魄，從而為日常工作生活打好基礎。

1 需求分析

本系統(tǒng)主要用戶為關注個人健康，并希望在日常生活中對運動情況和個人身體狀況進行監(jiān)控的人群。該類用戶通過手機APP完成相關個性化設置，在實際生活及運動過程中采集數據，利用系統(tǒng)完成對運動軌跡的記錄，并分析形成相關報告。具體系統(tǒng)需求包括：

系統(tǒng)核心用戶只有一類，即安裝并使用該APP系統(tǒng)的用戶。但在系統(tǒng)使用過程中，因為用戶可能用到一些定時提醒功能，因此系統(tǒng)也需要與操作系統(tǒng)交互獲取系統(tǒng)時間，觸發(fā)一系列功能。系統(tǒng)核心功能包括：

1）注冊及登錄：用戶通過注冊記錄相關基本信息，并登錄到系統(tǒng)。

2）運動設置及記錄：用戶根據個人喜好設置相關功能，包括音樂提醒、震動提醒等，在運動過程中完成數據記錄，系統(tǒng)自動生成報告等。

3）運動交流及排行：APP系統(tǒng)具有類似微信朋友圈的功能，可以實現運動數據排行，用戶通過登錄、運動記錄數據等方式獲取積分提升排名，獲取運動勛章等，并可通過運動“圈子”實現數據發(fā)布和共享，實現不同用戶之間的交互。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)總體結構

1） 手機端通過http網絡協(xié)議與服務端進行連接。手機端可以將數據上存，實現本地數據的保存和備份；服務端會將由眾多手機端上存的數據進行統(tǒng)計整理，得出周運動量、運動排行等信息，再根據手機端發(fā)出的請求，將這些信息下發(fā)到手機端，反饋給用戶。

2）手機端通過開發(fā)組擬定的“藍牙通信協(xié)議”與運動器材端進行連接。根據“藍牙通信協(xié)議”的擬定內容，可以實現手機端對運動器材端的控制、數據采集、數據采集以及數據顯示等功能。

2.2 手機端架構設計

手機端應用共包括數據層、網絡層、控制層、顯示層等四個層次，四個層次共同協(xié)作完成系統(tǒng)功能。具體內容包括：

1）顯示層：主要功能是為了和使用者進行交互，顯示應用界面和反饋一些控制層的數據處理結果。

2）控制層：又稱業(yè)務邏輯層，進行系統(tǒng)邏輯處理的主要模塊，控制層會按邏輯處理的需求調用數據層和網絡層。

3）數據層：用于本地儲存一些輕量級的數據，例如應用的基本配置、用戶的個人信息等。

4）網絡層：App通過網絡層與服務器進行連接，獲取在線得數據，并支持使用一下在線功能，如登陸、查看排行榜等。

3 系統(tǒng)實現

3.1 主要技術

1） 使用“低功耗藍牙技術”，而非以往的舊式藍牙技術。具有節(jié)省能耗，更高的傳輸速度，更廣的覆蓋面積等優(yōu)點；通過設計與器材的藍牙通訊協(xié)議實現了對個人運動數據的采集和整理。

2）創(chuàng)新的真正屬于個人的健康管理系統(tǒng)?，F存健康管理系統(tǒng)多數是醫(yī)療用的，其監(jiān)測到的數據會提交到醫(yī)院、養(yǎng)老院等具體設施，主要對治療進度、疾病走向等進行檢測；而本項目著重分析使用個人的健康狀況，獲取的數據只保存在服務器，不會外泄也不作其他用途，能有效保護用戶的隱私，體現屬于“個人”的理念，在同是管理健康的系統(tǒng)中算是獨辟蹊徑。

3.2 器材連接處理邏輯

4 結束語

本項目的“健康管理”主要體現在協(xié)助使用者了解自身健康狀況，幫助使用者養(yǎng)成體育鍛煉，合理飲食等良好習慣，而不是強制地約束。也就是說，這是一個“幫助”系統(tǒng)，是廣義上的“管理”，而不是常識中狹義上的“管理”；以App應用形式運行，搭載手機、平板電腦等移動終端上。而目前的健康管理系統(tǒng)基本都是運行在Windows電腦上，而依賴于服務器。相比之下，本項目具有便攜性、易用性等特點，并且可以在一定程度下脫離服務器獨立使用的特點。

參考文獻：

[1] 李剛.瘋狂Android講義[M].北京： 電子工業(yè)出版社，2013.

[2] 劉曉夫.淺析手機 UI 設計與用戶使用習慣[J].藝術科技，2014（9）.

[3] 錢志鴻，劉丹.藍牙技術數據傳輸綜述[J].通信學報，2012（4）.

[4] 高波，葛寧.低功耗藍牙個人健康網絡的設計與實現[J].傳感器與微系統(tǒng)，2013（6）.

[5] 李俠，沈峰.基于安卓系統(tǒng)的低功耗藍牙應用程序開發(fā)[J].重慶科技學院學報，2014（5）.