《基于微信平台的个人饮食营养系统开发与设计》12000字【论文】

[20]研究内容里的“食物交换份手测量法”就由此出现。此测量法的过程就是测量不同体型的人群的手部相关部位，如拳头、拇指等体积，获取其平均体积，再将常见食物烹饪成熟，冷却后装入保鲜袋并放入量杯中读取刻度，从而获得熟食的体积，二者体积比较，最终可参考食物的营养成分表，得出接近于实际摄入量的参考值。平衡膳食的过程中，知道自己营养元素的摄入量极其重要，导致膳食不平衡的根本原因是居民对膳食营养知识的欠缺，本文将对如何让居民直观地看到自己接近于实际摄入量的对相应营养元素摄入量、为居民普及相关膳食营养知识进行研究。1.4研究内容及方法1.4.1研究内容本文的研究内容及结构如下：绪论：对课题的研究内容、研究背景及意义、国内和国外研究现状进行阐述。相关知识与技术：就开发环境、开发语言、后台数据库及可视化开发工具进行阐述。系统分析：对系统设计目标、相关指标要求、系统需求及功能模块的可行性分析。系统数据：就功能模块、系统数据模型、数据库物理结构进行阐述。系统的实现及测试：对系统的运行环境、操作界面、系统功能及系统整体的开发情况进行阐述。总结以及展望：总结课题研究，指出课题未来的改进方向。1.4.2研究方法文献调查法：在知网等文献收录系统查阅与膳食调查、营养分析相关的文献，构思更适合居民使用的系统。跨学科研究法：将计算机、互联网技术与生活膳食营养科学充分的结合。测试法：在手机的微信APP上对整个系统进行测试，及时发现问题并解决。调查法：通过实地展开调研，更加全面、贴切地了解居民的需求。2相关理论与技术本系统的开发环境是当今比较流行的微信开发者工具。使用JavaScript、Wxml等开发语言以及百度的ECharts图表，选择微信小程序特有的云开发数据库和云存储作为后台数据库。系统界面基于Exparser框架，由wxml、wxss、wxs进行开发。2.1技术框架如图2-1所示，小程序基于Exparser框架进行开发，内置一套涵盖小程序所有基础功能的开发组件，以便开发技术人员快速搭建出任意界面。图2-1系统技术架构2.2Exparser框架Exparser是微信小程序大部分组件的基础组织框架，支持小程序的各类组件。它拥有对组件组织能力和管理能力，同时又能维护所有开发页面的节点树以及相关信息，包括页面中节点的多数属性、将事件与节点绑定等；可增加其他接口支持组件编程；不需要依赖其他库；性能极高同时代码尺寸也较小。2.3ECharts图表ECharts是图表库，提供大量可个性化使用的数据可视化图表，其提供的图表非常地直观生动，图表的可交互性强。百度团队在2018年年初把此图表库送给了Apache基金会。图表库提供了常见的折线图、旭日图、坐标图等，还支持不同图表之间的搭配使用。2.4JavaScriptJavaScript是一种动态脚本语言，也是一种即时编译型的编程语言。在开发Web相关页面的众多脚本语言中，它是比较为人熟知的。它也经常出现在非浏览器环境中，支持面向对象编程范式、命令式编程范式、函数式编程范式等编程范式。其主要功能有：可将动态文本内嵌到开发页面；响应用户或是系统触发的事件；读写或是操作HTML元素；验证即将提交到系统服务器的数据是否安全；检测当前网页访客的相关信息。3系统分析3.1系统可行性分析判断系统开发过程中产生的问题是否值得去解决，以及如何开发合理有效的系统来解决问题。总的来说就是如何用最小的代价去开发系统，避免造成诸如人力、财力、时间等资源的过多浪费。3.1.1经济可行性分析微信小程序的云开发数据库以及云存储并不需要支付昂贵的数据库使用费用，本系统对手机的硬件配置和手机版本的要求都非常低。用户不用支付额外的费用就能进行更多营养分析且不用花费多余的时间在其他地方了解相关的膳食均衡与营养元素的知识。可使用户在使用本系统进行饮食摄入种类调整的过程中，逐渐注重饮食的摄入量，做到食品多样，摄入量均衡，减少浪费食物的情况发生，膳食习惯在一定程度上能得到改善，健康生活得到保障，减少因营养不均衡产生健康问题的就医次数。3.1.2技术可行性分析小程序拥有自己开发工具，编程语言容易理解。其自带的数据库的安全性、数据管理能力以及处理能力等方面都比较强大。开发人员只要接触过Javascript编程语言以及数据库等并且对膳食均衡的知识有一定的了解，就可开发、实现系统功能。3.1.3操作可行性分析本系统在微信APP平台上运行，用户可随时随地进行操作。系统界面简洁友好、操作流程简单。功能精简不繁杂，其中部分功能点还提供了文字提示引导，避免用户产生疑惑。一些基本信息等数据不需多次重复输入，系统运行、数据渲染都非常流畅。3.2系统设计目标本课题基于微信平台，开发膳食调查及营养分析建议小程序，提供饮食记录、饮食营养分析、生成营养分析报告等功能，以便捷的方式记录居民饮食情况，通过数字，图形，文字等数据可视化的方式将饮食情况反映给用户，使用户能更直观地了解摄入食物包含的营养成分及微量元素，及时调整自己的饮食结构，同时还能够达到了解饮食营养成分的相关知识。3.3系统需求分析用户基本信息：用户可查看、修改个人信息，也可以帮助其他人记录个人信息，通过切换不同的身份信息可进行后续相应的饮食记录操作。用户常食用食物列表：用户可查看过去两周内常记录食物种类的次数。录入饮食种类数量：用户可参照处理过的食物照片对摄入食物的种类数量进行记录。计算饮食营养成分：计算用户所记录的摄入食物种类数量所包含的营养元素。饮食反馈建议：将计算后的数据对比数据库中的参考摄入量进行分析，给出对相应饮食数据的反馈以及建议。当日饮食列表：用户可查看当日记录的饮食列表当日营养分析报告：根据用户当日记录的摄入饮食种类数量生成用户当日营养元素摄入量的报告历史饮食营养分析：用户可查看过去两周内营养成分分析查看各个营养元素的摄入量趋势图。3.4系统相关指标要求系统的操作步骤简单，系统使用方便，系统界面简洁、美观。用户操作的数据安全可靠。系统运行速度流畅、稳定。系统拓展性强，在未来可进行相应的改善提升。3.5业务流程分析业务流程如图3-1所示。进入系统后，用户需填入基本信息作为后续操作条件，在此基础上进入膳食调查模块录入当日摄入的饮食种类数量，到此便的录入了所有基础数据。用户个人的基本信息和饮食种类数量均填写后方可进行其他操作，如用户可查看当日饮食列表、当日营养分析报告、用户常食用食物列表、历史饮食营养分析等。图3-1膳食调查及营养分析建议平台业务流程图3.6系统数据流程分析系统顶层的数据流图如图3-2所示。用户需要输入自己相关的操作数据，数据将会在系统中流动、存储，系统将数据处理后在反馈给用户。图3-2顶层数据流图图3-3是膳食调查及营养分析建议平台的第一层的数据流图。用户在输入基本信息后，进行处理再流动到计算分析营养饮食流程作为条件使用，用户录入摄入饮食种类数量数据后将相应数据反馈给用户且再次流动到计算分析营养饮食流程作为基础数据进行处理、分析，在计算分析营养饮食流程处理后的数据将再次流动，被处理成图表反馈给用户。图3-3一层数据流图图3-4为膳食调查及营养分析建议平台的第二层的数据流图。用户在输入基本信息后，进行处理、存储到云开发数据库，再流动到计算分析饮食营养流程作为条件使用，用户录入饮食种类数量数据后经过处理后存入云开发数据库，饮食种类数量数据接着流动到计算分析营养饮食流程作为基础数据进行处理、分析，在计算分析营养饮食流程处理后的数据将存入数据库的同时反馈给用户相应数据，计算分析营养饮食流程存入的相应数据将被读取，生成图表反馈给用户。图3-4二层数据流图4系统数据4.1系统功能模块设计膳食调查及营养分析建议平台的主要功能分为三个大模块以及八个子功能模块（如图4-1所示）。图4-1膳食调查及营养分析建议平台功能模块图用户信息用户基本信息：用户操作个人的基础信息，也可以帮助其他人记录个人信息，通过切换不同的身份信息可进行后续相应的饮食记录操作。用户常食用食物列表：用户可查看过去两周内常记录食物种类的次数。膳食调查录入饮食种类数量：用户可参照处理过的食物照片对摄入食物的种类数量进行记录。计算饮食营养成分：计算用户所记录的摄入食物种类数量所包含的营养元素。饮食反馈建议：将计算后的数据对比数据库中的参考摄入量进行分析，给出饮食数据的反馈以及建议。每日营养报告当日饮食列表：用户可查看当日记录的饮食列表。当日营养分析报告：生成用户当日营养元素摄入量的报告。历史饮食营养分析：用户可查看过去两周内各个营养元素的摄入量趋势图。4.2子模块详情设计模块名称：用户基本信息基本功能：将用户信息存入数据库中。处理过程：用户填入系统要求的基础信息，处理后将存入数据库中再返回用户信息界面，结束。输入信息：系统要求的基础信息（姓名、身高体重、年龄等）输出信息：系统处理后的个人基础数据模块流程图：图4-2用户基本信息流程图其中，用户个人信息中的年龄由公式（1）计算所得。 nl=nowDate−birthDateQUOTEnl=nowDate-birthDate (1)nl为年龄，nowDate为当前的日期的年月日，birthDate为出生的年月日。模块名称：用户常食用食物列表基本功能：将用户记录的摄入饮食种类数量历史数据进行可视化展示。处理过程：是否有饮食种类数量历史数据？若是，将用户的摄入饮食种类数量历史数据进行可视化展示；否则，返回用户信息界面，结束。输入信息：读取后台数据库的饮食种类数量历史数据输出信息：用户摄入饮食种类数量排序的可视化图表模块流程图：图4-3用户常食用食物列表流程图模块名称：录入饮食种类数量基本功能：用户参考处理过食物参考图片，对摄入饮食种类数量进行增加、删除。处理过程：是否进行饮食种类数量录入？若是，选择种类及数量；是否需要重新选择食物种类数量，若是，重新进行饮食种类数量录入，否则将种类及数量存入数据库，返回膳食调查界面；否则，返回膳食调查界面，结束。输入信息：饮食的种类以及数量输出信息：种类及数量列表模块流程图：图4-4录入饮食种类数量每个食物都有参照的数据（后台数据库中的基础数据），例如可食用克数为88克的鸡蛋包含144千卡的能量（营养元素）。食物中的各类营养元素在不同食物中的含量都不相同，所以在录入食物的克数之前，需要使用计算公式（2）计算每克食物的中所包含各类营养元素的含量。QUOTE P=M÷N (2)其中P为每克某食物所包含某营养元素的含量，N为某食物的可食用克数，单位是克，M为某营养元素在某食物中的含量（各类营养元素的计量单位都不一样，其单位是克、微克、毫克、千卡等单位其中的一种）。模块名称：计算分析饮食营养成分基本功能：对记录的摄入饮食种类数量数据进行营养分析及计算。处理过程：是否已经存过用户基本信息？若是，是否存过当日饮食种类数量？若是，对记录的饮食进行营养分析及计算，计算结果存入数据库中，否则，返回膳食调查界面；否则，返回膳食调查界面，结束。输入信息：饮食的种类以及数量输出信息：用户膳食营养成分记录表模块流程图：图4-5计算饮食营养成分流程图其中，计算营养成分的公式如（3）所示。QUOTE Y=P×X (3)其中P为每克某食物所包含某营养元素的含量，X为用户记录某食物的克数，单位是克，Y为某营养元素在X克某食物中的含量（各类营养元素的计量单位都不一样，其单位是克、微克、毫克、千卡等单位其中的一种）。模块名称：饮食反馈建议基本功能：根据膳食营养元素的摄入量与正常值范围进行比较，反馈结果并给出相应建议。处理过程：是否已进行营养成分计算？若是，将用户记录的营养素摄入量与正常值范围进行比较，给出饮食反馈建议，否则，返回膳食调查界面，结束。输入信息：营养元素摄入量输出信息：饮食反馈建议模块流程图：图4-6饮食反馈建议流程图其中，饮食的建议主要是将当前某营养元素的摄入量X与某营养元素的推荐摄入量（数据库的基础数据）进行比较。 Q=X−Z (4)Q为当前某营养元素的摄入量X与某营养元素的推荐摄入量Z的差值，当差值为负数，将反馈某营养元素摄入过少，当差值为正数，将反馈某营养元素摄入过量，差值为0将反馈摄入量达标，X为当前某营养元素的摄入量；Z为某营养元素推荐的每日摄取量；模块名称：当日饮食列表基本功能：将当日录入的摄入饮食种类数量进行罗列展示。处理过程：是否已进行摄入饮食种类数量录入？若是，将用户记录的饮食种类数量进行展示，否则，返回每日营养报告界面，结束。输入信息：饮食种类数量输出信息：饮食种类数量列表模块流程图：图4-7当日饮食列表流程图模块名称：当日营养分析报告基本功能：根据饮食反馈建议，生成对应的营养成分报告。处理过程：是否已进行饮食反馈建议？若是，生成当日营养分析报告，否则，返回每日营养分析报告界面，结束。输入信息：饮食建议输出信息：当日营养元素分析报告模块流程图：图4-8当日营养分析报告流程图模块名称：历史饮食营养分析基本功能：对用户历史记录的营养素摄入量分析进行可视化展示。处理过程：是否存在历史记录？若是，将用户记录的营养素摄入量分析进行可视化展示，否则，返回每日营养报告界面，结束。输入信息：饮食的种类以及数量输出信息：历史营养元素分析可视化图表模块流程图：图4-9生成历史营养分析流程图4.3数据库数据4.3.1数据库设计设计一个既可以使系统平稳运行，又能保证系统有一定的改进、提升能力的数据库。通过系统数据模型E-R图描述用户角度看到的数据。用户实体拥有的具体属性如图4-10所示，拥有姓名、_openid、性别、年龄、身高、体重、出生地、出生年月等属性。图4-10用户属性食物实体属性如图4-11所示，一种食物包含多种的营养成分以及营养成分的摄入量。图4-11食物属性营养元素实体属性如图4-12所示，营养元素拥有营养元素名称、摄入影响、推荐摄入量、摄入量占推荐摄入量比例等属性。图4-12营养元素属性营养报告属性如图4-13所示，营养报告拥有影响、营养元素名称、摄入范围等属性。图4-13营养元素属性膳食调查及营养分析建议平台的E-R图，如图4-14所示。图4-14膳食调查及营养分析建议平台E-R图4.3.2数据库物理结构建立数据库微信小程序的云开发数据库会给微信号分配一个环境ID，本系统的环境ID为chu-9gv1f9i70aebf89b，相当于新建一个数据库，可以进行数据集合（表）的创建。设计数据表对膳食调查及营养分析建议平台的相关需求分析及数据收集整理，设计相关主要的数据表如表4-1所示。表4-1主要数据表表名别名描述yh_jbxx用户基本信息表存放用户基本信息yh_swlb饮食种类数量记录表存放用户记录的饮食种类数量yh_yyys营养元素摄入情况表存放各类营养元素摄入量情况wjdc营养元素分析报告表存放营养元素分析报告z食物信息表存放食物相关信息用户基本信息表：yh_jbxx，如表4-2所示。表4-2yh_jbxx表字段名数据类型主键描述_openidstring是当前用户唯一标识yh_xmstring当前用户的姓名yh_xbstring当前用户的性别yh_tzstring当前用户的体重yh_sgstring当前用户的身高yh_nlnumber当前用户的年龄yh_csnystring当前用户的出生年月yh_csdstring当前用户的出生地饮食种类数量记录表：yh_swlb，如表4-3所示。表4-3yh_swlb表字段名数据类型主键描述namestring食物名valuenumber摄入量营养元素摄入情况表：yh_yyys，如表4-4所示。表4-4yh_yyys表字段名数据类型主键描述N_0to100number营养元素的摄取量c1number营养成分每日的推荐摄取量namestring营养元素名称p_0to100number营养元素的摄入量占推荐摄入量比例营养元素分析报告表：wjdc，记录所有营养元素的大致推荐摄取范围如表4-5所示。表4-5wjdc表字段名数据类型主键描述namestring营养元素的名称effectstring营养元素摄取量对人体产生的影响levelstring营养元素摄取范围食物信息表：z，如表4-6所示。表4-6z表字段名数据类型主键描述食物名string食物名食部（可食用部分）number食部（可食用部分）能量number食物中的能量含量脂肪number食物中的脂肪含量蛋白质number食物中的蛋白质含量钙number食物中的钙含量铁number食物中的铁含量钠number食物中的钠含量维生素Cnumber食物中的维生素C含量维生素Enumber食物中的维生素E含量维生素Anumber食物中的维生素A含量维生素B1number食物的维生素B1含量维生素Dnumber食物中的维生素D含量5系统的实现与测试5.1系统运行环境硬件环境：3G以上运行内存；Android7.0.19及以上版本或IOS7.0.17及以上版本操作系统。软件环境：微信APP。5.2主要功能的实现用户信息界面如图5-1，该界面实现用户的基础信息的录入，系统通过判断最新的录入记录，直接在后台读取最近一次记录的用户信息，避免重复输入，后台读取饮食种类数量的记录，生成可视化的图表数据供用户查看。图5-1用户信息界面膳食调查界面如图5-2和5-3所示，此界面提供了饮食种类数量录入功能，用户可根据参考图片录入接近实际摄入量的克数，在记录饮食种类数量后，便可点击营养分析按钮进行营养分析，得到相应的膳食数据。图5-2饮食种类录入界面图5-3营养分析界面每日营养报告界面如图5-4展示今日记录的饮食列表、生成营养元素摄入量趋势图，图5-5展示生成的营养成分分析报告。图5-4食物列表及营养元素摄入量趋势图图5-5营养分析报告界面帮记界面用户可在此页面输入其他人的基础信息并存入数据库中。用户可以选择其中一个人的信息进行膳食记录，系统的操作步骤没有发生改变，一个用户可帮多个人进行膳食记录操作。图5-6帮记界面5.3系统测试5.3.1测试目的验证各个需求分析的功能模块是否已经实现。测试系统在不同机型下运行是否运行流畅。系统处理的数据是否完整可靠。5.3.2测试方法将完整的用户数据在系统上按正常步骤完整地操作一遍，观察数据处理的结果是正常。在常见的不同机型中对系统进行测试，在测试的过程中进行频繁的操作，如频繁刷新数据、页面跳转等，观察系统运行速度是否会受到影响。输入错误或是不完整的用户数据供系统进行计算分析，观察系统是否会侦测出错误信息。5.3.3测试结果系统的功主要能已基本实现，系统运行稳定，数据完整可靠、数据反馈速度快，数据可视化强，界面简洁明了，系统操作简单、友好，可满足用户进行膳食调查的基本需求，同时系统还具有良好的拓展性。6总结与展望6.1总结在开发系统的过程中，我先是了分析居民追求健康生活均衡膳食的需求，对需求进行细致的分析，罗列在满足其需求的过程中可能出现的问题，给出合理的解决方案，通过给出的解决方案确定系统的功能模块，在这个过程中我了解到了系统是如何进行开发的，开发系统不仅需要掌握过硬的编程本领还要学会查找权威的文献丰富数据库，认识到自己能力的欠缺。在查找资料的过程中，学习到饮食营养的相关知识，让我意识到注意身体的健康非常重要，同时对于如何给居民普及健康生活以及相关膳食均衡知识这个问题，我觉得是值得的去思考与解决的，这将有助于提高我国国民体质水平。6.2展望本课题主要介绍了关于满足居民保持健康生活以及膳食均衡，给居民普及相关的健康饮食知识的需求，如何设计、开发一个膳食调查及营养分析建议的系统。而需要完美达到保持健康生活的目的，仅仅普及健康饮食知识等是不够的，膳食健康只是健康生活的一部分，这就需要给用户普及更多涉及影响身体健康方面的知识，比如慢性疾病、科学运动等方面的知识。对于本系统的功能特点，在膳食均衡的知识普及是很有效的，同时，系统的拓展性很强，未来在拓展某些功能点上，对饮食数据的分析会更准确、更接近实际的营养摄入情况。参考文献GonzálezGrossMarcela,AparicioUgarrizaRaquel,CalongePascualSergio,GómezMartínezSonia,GarcíaCarroAlberto,ZaragozaMartíAna,SanzValeroJavier,WandenBergheCarmina,MartínezJ.Alfredo,GilÁngel,MarcosAscensión,MorenoLuisA.IsEnergyExpenditureorPhysicalActivityConsideredWhenEnergyIntakeIsMeasured?AScopingReview1975–2015[J].Nutrients,2021,13(9).LiuKQ,DingXY,ZhaoWH.[Researchmethodstoinfluenceofnutritiononhumanimmunity][J].Zhonghuayixuezazhi,2020,100(46).ShanHan,LanlanWu,WenjieWang,NaLi,XiaoyanWu.TrendsinDietaryNutrientsbyDemographicCharacteristicsandBMIamongUSAdults,2003–2016[J].Nutrients,2019,11(11).QiYang,QiLiang,BijuBalakrishnan,DamienPBelobrajdic,Qian-JinFeng,WeiZhang.RoleofDietaryNutrientsintheModulationofGutMicrobiota:ANarrativeReview[J].Nutrients,2020,12(2).GannonBryanM.TowardsanIntegratedMathematicalModelofNutrientMetabolism:Linkingβ-CaroteneandVitaminA[J].TheJournalofNutrition,2021,151(3).PahwaHeena,SharanKunal.Foodandnutritionasmodifiersoftheimmunesystem:Amechanisticoverview[J].TrendsinFoodScience&Technology,2022,123.CheteuWaboThereseMartin,WuXiaoyan,SunChanghao,BoahMichael,NgoNkondjockVictorineRaïssa,KosgeyCheruiyotJanet,AmporfroAdjeiDaniel,ShahImranulllah.Associationofdietarycalcium,magnesium,sodium,andpotassiumintakeandhypertension:astudyonan8-yeardietaryintakedatafromtheNationalHealthandNutritionExaminationSurvey[J].Nutritionresearchandpractice,2022,16(1).BaiYin,ZhangHao,YangJie,PengLei.TheAssociationbetw