随着“互联网+医疗”模式的应用和发展，“App+硬件+云端”逐渐成为移动医疗发展的主流趋势，越来越多的移动医疗App内置在手机中来借助传感器记录人体指标和收集数据，通过移动医疗App+智能穿戴设备为用户提供自动化的数据输人服务。这些数据为可以提供疾病诊断的智能诊断式移动医疗App的研发提供有力支撑，极大提高了医疗数据收集的准确性和便利性，在未来的医药健康领域必将发挥更重要的作用。

　　本文介绍了个人健康助理App的设计与实现。调研市场主流App，通过分析App功能以及界面的优缺点，结合现有资源和用户需求，设计出个人健康助理App的总体架构，在架构的基础上设计代码并实现，最后完成对App的测试工作。

　　系统需求分析

　　系统总体功能架构分析

　　个人健康助理系统在整体功能结构上将系统分为数据、主页、医生个人四个模块，详见图1。

　　数据模块：主要实现血压、血糖等数据的记录，包括手动输入和自动录入，将数据库中的数据以折线图形式直观地显示出来，以及计步功能。

　　主页模块：主要实现疾病和症状的搜索功能，健康资讯即科普类文章的推送，健康提醒功能可以设置闹钟提醒人们按时吃药或进行测量。

　　医生模块：实现私人医生咨询，用户可以按科室、地区、医院等查找医生，并可向医生咨询问题。

　　个人模块：实现了个人基本信息的获取，健康档案中可以查看最近一次的身体情况报告，在消息中心中可以查看向医生咨询记录。

　　系统功能性需求分析

　　经过调研发现，个人健康助理系统的用户可分为两类，分别是医生用户和普通用户。普通用户可查询个人健康助理各项功能，医生用户需要向普通用户提供咨询服务。

　　1.普通用户需求

　　普通用户通过系统可以完成对健康数据的管理，疾病搜索，向医生咨询，查看推送的资讯以及设置提醒事项。

　　2.医生用户需求

　　医生用户通过系统可以管理自己的个人信息，维护自己的用户列表。

　　系统性能需求分析

　　系统可用性：要求保证功能正常使用，所有通信均支持IPv6协议，界面符合逻辑，便于操作，页面最长响应时间不超过5秒。系统安全性：要求系统前后端提供密码加密措施；确保系统和个人信息的安全；基本的漏洞防范。

　　系统总体设计

　　系统总体技术架构设计

　　个人健康助理系统采用MVC架构，见图2。MVC模式（Model-View-Controller）是软件工程中的一种软件架构模式，把软件系统分为三个基本部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。其中M层处理数据，业务逻辑等；V层处理界面处理的结果；C层起桥梁作用，控制V层和M层通信来分离视图和业务逻辑。在Android中，对于模型层，我们针对业务模型，建立数据结构和相关的类，Model是与View无关，但和业务相关，比如对数据库的操作、对网络的请求都应该在Model里面处理；对于视图层，使用XML文件进行界面的描述；对于控制层，Activity和Fragment一般处理用户交互问题，它可以读取视图层的数据，并向模型层发送数据请求。

　　系统物理拓扑架构设计

　　个人健康助理系统中主要有手机客户端、检测设备、App后台服务器、环信服务器四类实体。其中检测设备通过蓝牙与手机客户端连接，将数据传输至手机，手机客户端通过Http协议与App后台服务和环信服务器相连，实现数据上传至服务器。图3为系统物理拓扑结构图。

　　系统设计与实现

　　系统流程

　　经过调研，结合项目需求与现有资源，本文设计出如下系统流程。首先，用户打开App进入登录页面，用户可根据需要登入或注册新用户；用户登入后进入主界面。主界面分为四个Tab，依次为数据，首页，医生和个人。在数据界面，可选择需要测量种类进行测量或记录，查看步数以及最近一次的测量数据。当点击某一项数据时，可以在新的页面显示更多该项数据以及它的图表；在首页界面，可以通过搜索框搜索疾病，查看健康资讯以及设置健康提醒；在医生界面，显示各个科室的列表，当点击具体科室可以显示此科室的医生列表，此外，还可以通过位置和排序方式进一步筛选列表中的医生，选中一位医生时，进入医生详情界面，在此界面可以查看医生详情以及咨询医生；在个人界面，可以对个人信息进行设置，填写健康档案信息、查看医生消息等。

　　登录模块

　　客户端安装运行后进入登录界面。未注册用户通过“注册”按钮进入注册界面，系统通过EditText获取用户名、密码后，上传至服务器，根据服务器的返回值来确定用户是否注册成功。已注册用户输入用户名密码，同样将用户名密码上传至服务器，根据服务器返回值提示是否登录成功。

　　IPv6协议支持

　　本系统涉及到通信部分有两种，一种是Android手机与服务器之间的通信，另一种是Android手机与检测设备之间的通信。对于前者，Android4.0版本以上的手机均支持IPv6，同时，还需要在与服务器通信的过程中使用IPv4/v6兼容API；对于后者，系统使用的蓝牙协议规范最低标准设置为蓝牙4.2标准。蓝牙4.2是蓝牙技术联盟于2014年12月推出的新的规范，提出了IPv6网络支持。

　　数据模块

　　数据模块包括血压、血糖等数据收集、存储和图形化展示。

　　数据收集包括手动输入数据和通过蓝牙连接设备自动录入数据。手动输入通过EditText获取已输入的数据，并判断数据的合理性；自动输入通过蓝牙连接设备，蓝牙连接的具体实现步骤如下：

　　首先检测终端是否支持蓝牙，并判断蓝牙是否可用。然后，自定义一个继承自Service并实现了BluetoothAdapter.LeScanCallback接口的BleService类，在BleService中实现BluetoothGattCallback（）方法完成蓝牙连接后的回调。同时，使用Handler实现蓝牙线程与主线程之间的通信。接着，在主线程中通过bindService（）方法启动BleService，分别通过BleService的MSG_REGISTER关键字注册蓝牙服务，MSG_START_SCAN关键字扫描蓝牙服务，最后通过MSG_DEVICE_CONNECT关键字连接蓝牙设备，实现设备的连接过程。

　　数据存储分为本地存储和服务器存储。本地存储使用Sqlite实现。Sqlite的实现过程如下：

　　首先，自定义一个继承自SQLiteOpenHelper的DbHelper类，通过实例化DbHelper类，获取数据库写权限，然后通过表名实现对数据库表的增删改查操作；服务器存储通过HttpClient类实现，首先对HttpClient类的实例设置Url和连接超时时间等参数，将数据封装在类型为NameValuePair的List中，然后通过HttpClient实例的execute（）方法获取服务器响应，最后根据相应结果判断数据是否上传成功。

　　数据的图形化展示使用第三方库MPAndroidChart和helloCharts实现图表的绘制。

　　搜索

　　搜索功能主要使用贝叶斯网络（BayesNetwork）结构实现。贝叶斯网络是一种概率图型模型，借由有向无环图得知一组随机变量及其n组条件概率分配的性质。用贝叶斯网络来表示疾病和其相关症状之间的概率关系。

　　通过JSMILE建立一个已知结构的有向图，设置他们的初始概率以及条件概率，来构造一个由疾病、症状节点构成的贝叶斯网络，如图4所示。

　　图中的叶子节点表示症状，非叶子节点表示疾病，用箭头表示因果关系，在已知节点概率以及疾病对应症状条件概率的情况下，根据症状可以计算出某些潜在疾病的概率，供用户参考。

　　医生咨询

　　医生咨询，主要包括根据条件筛选医生与同医生的即时通讯功能。

　　医生的筛选通过选择位置、科室以及排序实现。当点击其中一个选项时，弹出一个由左右两个List组成的两级列表，以位置为例，左边列表显示省列表，右边列表显示市列表。根据选择的选项筛选出符合条件的医生，以列表的形式显示出来。

　　与医生的即时通讯通过第三方的即时通讯接口“环信”实现。消息通信的过程大致如图4所示。

　　用户之间的消息传递，首先发送到环信服务器，环信服务器可将消息直接送达目标用户。同时，App后台服务器处理消息回调并通过RESTAPI返回至环信服务器。RESTAPI是一种设计风格。由于前端设备层出不穷，包括手机、平板、桌面电脑、其他专用设备等，必须要有一种统一的机制，方便前端设备与后端进行通信。由此而产生了RESTAPI。

　　计步、资讯和闹铃

　　计步功能通过Service实现。在MainActivity中启动一个继承自Service类的StepService类，在StepService类中可以获取传感器的实例，通过传感器实例获取当时的步数。在计步界面中，我们通过一个线程每500ms向传感器请求更新一次数据，以期在计步界面实时更新计步数据。每次存在数据更新操作或在Activity的生命周期更替时，将计步数据更新至数据库。

　　资讯功能通过用户喜好对用户设置标签，服务器根据标签向用户推送相应的科普类文章。

　　闹铃功能通过四大组件之一的BroadcastReceiver实现。首选自定义一个类继承BroadcastReceiver类，并重写onReceive（）函数，在onReceive（）函数中实现触发闹铃后的效果。然后在闹铃界面完成闹铃的注册，最后通过AlarmManager设置广播延迟的时间。当广播发出后触发onReceive（）函数从而达到闹铃提醒的效果。

　　个人信息

　　在健康档案界面，收集个人资料、生活习惯及健康记录等信息，当用户填写完成后，通过SharedPreference保存到本地，并上传至服务器。在消息中心界面可以查看同医生通信的记录。

　　总结

　　个人健康助理系统能够管理自身的健康，达到健康助理的效果。在功能上，App实现数据的记录及查询，使用户随时随地了解自身的健康状态，医生咨询功能使用户在有疑虑时得到专业的解答，同时实现了症状-疾病的搜索，并以概率形式展示出来，使用户了解可能会发生的疾病及其概率，这也是本项目的一个创新点。项目的不足之处在于，现在没有足够的医生资源和疾病数据，在医生咨询和搜索模块没有完整的实现。总的来说，个人健康助理系统能够促进个人的健康，提高人们的健康意识，有着良好的应用前景。

　　（作者单位南京大学计算机科学与技术系）