人体健康数据实时监测系统的设计与实现

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随着我国社会经济的发展,在户外探险与体育竞技等领域有越来越多的人开始重视运动健康与运动安全。对运动状态以及人体健康数据进行监测,防止在运动过程中由于运动不当而导致运动损伤的出现显得尤为重要。现有的可穿戴智能设备可以实时监测并显示运动者的健康数据以及运动状态,在单人短时间运动的场景中可以很好地监测运动者的运动健康数据,然而由于可穿戴设备是单机环境,查看健康数据及运动状态只能由智能穿戴设备的佩戴者完成,在马拉松长跑比赛这种多人长时间运动的场景下,运动员由于运动疲劳等原因在运动过程中可能会忽视查看自身运动状态,负责运动员安全的监管人员也无法实时获知运动员的运动健康数据,这将导致运动风险的发生。针对这个问题,本文以企业实际项目需求为牵引,研究了如何基于已有的智能可穿戴设备,开发一套可以实时监测所有运动人员健康数据的系统。本文主要工作包括以下几个方面:(1)综述了项目的研究背景与研究意义,阐述了智能穿戴设备及健康数据监测产品的发展历程和国内外现状,进一步介绍了本文系统开发中所使用的Spring Boot后端开发框架、Netty高性能高可靠网络编程框架以及在实时技术中广泛使用到的Web Socket协议。(2)针对马拉松长跑比赛中运动管理人员无法实时监测运动员健康数据的问题,使用用例图、活动图等建模手段对系统进行整体的需求分析,从系统实现目标分析、系统边界分析、系统功能性需求分析、系统非功能性需求分析几个方面对系统进行详细的需求分析,并对系统中的数据进行数据建模。(3)根据需求分析,对系统进行设计与实现。设计系统的总体架构以及物理部署结构,对系统进行功能模块分解,将系统划分为用户管理、实时监测、数据解析以及后台管理四个模块。使用高性能NIO网络通信框架Netty对实时监测模块进行开发,使用MVC模式对用户管理、数据解析、后台管理模块进行开发,并对系统数据库进行详细的设计。(4)对系统进行测试与分析。简述了系统测试的硬件环境以及软件环境,依照测试用例对系统进行各项功能测试,使用模拟的手段对系统进行非功能性测试,根据测试结果对系统进行分析总结。本文针对在马拉松比赛中运动管理人员需要实时监测大批运动人员健康数据的需求,设计并实现了人体健康数据实时监测系统,通过系统上线测试,验证了本套系统可以实时监测马拉松比赛中运动人员的心率、血氧饱和度、配速以及步频等运动健康数据,在运动人员发生运动风险时及时发出预警,且系统在万人级别的并发连接下依然可用,数据延迟在可接受的范围内,实现了实时监测马拉松比赛中运动人员运动健康的功能,达到了预定的研究目标。
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