Повседневный рацион человека в совокупности с ежедневной физической нагрузкой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Повседневный рацион человека в совокупности с ежедневной физической нагрузкой



Оглавление

Введение

Глава 1. Обзор представленных на рынке информационных систем и теоретические аспекты исследования

1.1 Обзор существующих систем подбора питания и тренировок

1.2 Средства и технологии создания информационно-аналитических систем

1.3 Основы разработки реляционной базы данных

1.4 Основы разработки пользовательского интерфейса для базы данных

Глава 2. Разработка системы подбора питания и тренировок

2.1 Описание базы данных

2.2 Формализация процесса подбора питания и тренировок

Глава 3. Программная реализация информационно-аналитической системы

3.1 Описание пользовательского интерфейса системы

3.2 Тестовый подбор схемы питания и программы тренировок

3.3 Использование системы, перспективы исследования

Заключение

Литература

Приложения

Приложение 1. Физическая модель данных

Приложение 2. Рекомендации к питанию Всемирной Организации Здравоохранения



Введение

Вопрос правильного питания и поддержания тела в хорошей физической форме стал по-настоящему актуальным не так давно. В настоящее время, когда люди располагают максимальным количеством ресурсов, в том числе пищевых, есть возможность задуматься о том, что можно и нужно употреблять, а что следует исключить из своего рациона, дабы укрепить здоровье и преобразить тело.

Но правильный рацион - не единственная составляющая пребывания в хорошей физической форме. Еще одним существенным аспектом являются физические упражнения, и, что немаловажно, диета и тренировки неразделимы. Именно поэтому той части общества, которая следит за своим здоровьем, тяжело представить жизнь без правильного питания и систематических физических упражнений.

Следует отметить, что проблема здорового питания вставала в течение всей истории существования человечества [1], но до недавнего времени далеко не все имели возможность регулировать свой рацион.

Вопросу физического воспитания начали уделять внимание еще в Древней Греции, где появились первые прототипы нынешних тренажерных залов, которые назывались палестрами. В этих местах люди поднимали тяжелые предметы, однако ни о какой заботе о состоянии организма не было речи: атлеты, напротив, губили свое здоровье [2]. Первый же тренажерный зал для поддержания здоровья и даже лечения больных был открыт в 1864 году по настоянию шведского врача Густава Цандера в окрестностях Стокгольма [3].

С тех пор прошло много времени, цель занятий физическими упражнениями изменилась, вследствие чего фитнес-клубы и тренажерные залы получили широкое распространение, а огромное количество специалистов в сфере правильного питания стали пользоваться большой популярностью. Также стоит отметить, что Всемирной Организацией Здравоохранения были разработаны требования к рациону разных групп людей [4, 5].

Наряду со специалистами начали появляться специализированные приложения и информационные системы по подбору схем питания и тренировок для людей, у которых нет возможности или желания воспользоваться услугами специалистов.

В данный момент на российском рынке есть ряд приложений, разработанных для подбора диет, расчета жировой массы тела, выявления противопоказаний к употреблению продуктов, разработки систем тренировок с учетом индивидуальных особенностей человека, но ни одно из них не учитывает всех аспектов, имеющих значение при подборе схем питания и тренировок [6]. Также представленные системы не соответствуют современным требованиям Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ). Всё вышеперечисленное послужило предпосылками к выполнению данной дипломной работы, в результате выполнения которой будет получена информационная система, соответствующая требованиям ВОЗ, а также учитывающая все человеческие особенности при подборе схемы питания и тренировок.

Таким образом, объектом данного исследования является повседневный рацион человека в совокупности с ежедневной физической нагрузкой.

Предметом исследования является процесс подбора схемы питания и программы тренировок с учетом индивидуальных особенностей человека.

Целью данной дипломной работы является разработка информационно-аналитической системы подбора схемы питания и тренировок в зависимости от индивидуальных особенностей пользователя. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих решений в выбранной предметной области, а также изучить требования, установленные Всемирной Организации Здравоохранения к рациону различных групп людей.

2. Разработать базу данных для хранения информации обо всех аспектах, связанных с питанием и тренировками.

3. Разработать формальный алгоритм процесса подбора схемы питания и программы тренировок с учетом информации об индивидуальных особенностях пользователя.

4. Разработать пользовательский интерфейс системы для подбора схемы питания и программы тренировок.

В рамках исследования были использованы методы построения реляционных баз данных, возможности объектно-ориентированного программирования, а также структурированного языка запросов.

В Главе 1 будет проведен обзор представленных на рынке решений и исследований, касающихся подбора рациона, схемы питания и программы тренировок. Также будет проанализирована теоретическая база существующих методов создания информационных систем и методов проектирования баз данных, после чего будет сделан выбор подходящих и релевантных методов. Далее будет произведен анализ существующих программных средств, позволяющих реализовать выбранные методы на практике при проектировании и разработке информационно-аналитической системы.

В Главе 2 будет описана практическая реализация определенных выше методов с помощью выбранных программных средств. Будет дано подробное описание реляционной базы данных, разработанной для хранения информации обо всех аспектах, связанных с питанием и тренировками. Также будет дано описание процесса подбора схемы питания и программы тренировок в соответствии с индивидуальными особенностями пользователя.

В Главе 3 будет представлен разработанный пользовательский интерфейс путем проработки нескольких возможных сценариев при использовании информационно-аналитической системы пользователем.

В заключении будут описаны результаты, полученные после выполнения поставленных задач, а также степень достижения главной цели исследования.



Глава 1. Обзор представленных на рынке информационных систем и теоретические аспекты исследования

1.1 Обзор существующих систем подбора питания и тренировок

Как уже было отмечено ранее, вопрос правильного питания и поддержания тела в хорошей физической форме стоит перед людьми очень давно [2]. В настоящее время эта проблема продолжает оставаться актуальной, особенно для тех людей, которые страдают избыточным весом. В Таблице 1.1 приведена статистика, рассматривающая пять стран с самым большим процентом людей, страдающих ожирением.

Таблица 1.1. Пять стран-лидеров по доли населения с ожирением мировая статистика здравоохранения 2015 ВОЗ. URL: http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/170250/1/9789240694439_eng.pdf?ua=1&ua=1.

№	Страна	Доля населения с проблемами ожирения
1	Мексика	32,8 %
2	США	31,8 %
3	Сирия	31,6 %
4	Венесуэла и Ливия	30,8 %
5	Тринидад и Тобаго	30 %

Следует отметить, что на 2014 год более 2,5 миллиардов (39%) людей в возрасте 18 лет и старше имеют избыточный вес. Из этого числа свыше 900 миллионов (13%) людей страдают от ожирения [7]. Дело в том, что необходимо корректировать ежедневное употребление питательных веществ (белков, жиров и углеводов) для поддержания организма в хорошем состоянии [8]. В связи с этим появилась потребность в подборе оптимальной программы питания с целью избавления от лишнего веса и поддержания тела в приемлемой форме.

В настоящее время существует довольно много приложений, информационных систем, а также онлайн сервисов, которые занимаются подбором питания и тренировок. Одни из них позволяют формировать рацион и план приема пищи на основе сбора данных о ежедневной активности, (лидером среди прочих подобных приложений является сервис "Nutrino" от испанского разработчика Comocomo Ltd.), другие предоставляют инструментарий для учета потребляемых калорий (среди приложений данного вида по всем показателям конкурентов превосходит система "Mango" от немецкой компании Lifelike UX Ltd.) Существуют сервисы, которые, напротив, вплотную работают с подбором тренировок, не предоставляя при этом решения в сфере питания, либо давая только некоторые рекомендации по составлению правильного рациона (одним из самых ярких представителей такого класса приложений является линейка от немецкого поставщика приложений Runtastic: Runtastic GPS, Runtastic Sit-Ups, Runtastic Results и др.) [6]. Стоит отметить, что таких систем на рынке представлено множество, но ни одна из них не предоставляет комплексного решения для людей, которые хотят вплотную заняться своим здоровьем и физическим состоянием, для чего в равной степени нужно подбирать план здорового питания и грамотную схему тренировок. Также ни одна из вышеупомянутых систем не соответствует требованиям Всемирной Организации Здравоохранения к ежедневному употреблению витаминов.

Таким образом, резонным является предположение о том, что стоит разработать информационно-аналитическую систему для комплексного подбора рациона, схемы питания и программы тренировок.

1.2 Средства и технологии создания информационно-аналитических систем

Вместе с развитием компьютерной техники и внедрением информационных технологий в повседневную жизнь людей стала необходимой работа с большими объемами информации, для работы с которыми человеку приходится затрачивать немалые усилия, не говоря уже о том, чтобы сделать на основе этой информации определенные выводы.

Именно поэтому вопрос принятия решений на основе исходной информации представляет собой очень важную проблему, которая нашла свое решение в автоматизации путем создания информационно-аналитических систем.

Информационно-аналитические системы (ИАС) призваны на основе данных, получаемых в режиме реального времени, помогать в принятии управленческих и других решений на основе наглядного представления необходимой совокупности данных пользователям, ответственным за анализ состояния дел и принятие управленческих (или других) решений [9].

Информационно-аналитическая система, разрабатываемая в данной работе, будет помогать пользователю в подборе рациона, схемы питания и программы тренировок.

Для создания информационно-аналитической системы требуется использование специализированного программного обеспечения, которое на мировом рынке представлено несколькими крупными компаниями. Наиболее известными из них являются:

· SAS Institute - программный комплекс, предоставляющий возможность проведения работ по созданию и поддержке информационных хранилищ.

· Oracle - наиболее полный набор программных средств, включая СУБД, CASE-средства и инструменты имитационного моделирования. Недостатком является узкая ориентация на мощные платформы.

· Набор специализированных программных средств для создания и поддержки информационно-аналитических систем и систем поддержки принятия решений (СППР) компании Microsoft, среди которых представлены Microsoft SQL Server с подсистемами Microsoft Data Transformation services и Microsoft Decision Support services (DSS), Microsoft Visual Studio и др. Системы широко применяются на персональных компьютерах.

К системам относятся также продукты компаний Informix, Sybase, IBM, Hiperion [10].

1.3 Основы разработки реляционной базы данных

База данных (БД) - это организованная в соответствии с определенными правилами и поддерживаемая в памяти компьютера совокупность сведений об объектах, процессах, событиях или явлениях, относящихся к некоторой предметной области, теме или задаче [11].

Реляционная база данных представляет собой множество взаимосвязанных таблиц, каждая из которых содержит информацию определенного вида [11].

Учитывая тот факт, что работа информационно-аналитической системы будет построена на основе большого объема собранной информации, для хранения которой требуется разработка базы данных. В роли СУБД была выбрана Microsoft SQL Server 2012.

Microsoft SQL Server - это система анализа и управления реляционными базами данных в решениях электронной коммерции, производственных отраслей и хранилищ данных.

Сильные стороны Microsoft SQL Server:

· Возможность расширения по мере наполнения информацией без заметного уменьшения быстродействия операций.

· Многопользовательский режим поддерживает свыше 4,5 тысяч пользователей.

· С данными, хранящимися на отдельном сервере, MS SQL Server работает как шлюз, который ограничивает несанкционированный доступ.

· MS SQL Server обрабатывает запросы и только отправляет пользователю результаты выполнения запроса. Таким образом, по сети передается минимальная информация, что улучшает время отклика [12].

· Техническая простота в настройке и использовании.

Выбор данного инструмента для работы обусловлен тем, что информационно-аналитическая система является портативной, то есть доступ к ней должен быть оперативно предоставлен в любое время на любых компьютерах, в том числе на персональных, не обладающих большими мощностями. Как было отмечено ранее, программное обеспечение компании Microsoft широко используется на персональных компьютерах. Стоит добавить, что на большинстве ПК в качестве операционной системы используется Windows, для которой все продукты компании Microsoft являются нативными, соответственно, вопрос совместимости и передачи данных не возникает [13, 14, 15, 16].

Выбор Microsoft SQL Server 2012 был подкреплен еще и тем фактором, что лицензионная версия данного продукта бесплатно предоставляется студентам НИУ ВШЭ сервисом DreamSpark [17].

База данных предназначена для хранения информации о различных аспектах питания. В рамках исследования была заявлена следующая степень полноты информации:

· Общие сведения о продуктах питания, а также детальная информация о пищевой ценности (количество белков, жиров, углеводов и калорий), содержание витаминов (A, C, E, H, K, а также витаминов группы B и бета-каротина) и минералов (магний, железо, фосфор, медь и др.). Также предоставлена информация о средних ценах за продукты питания и наиболее благоприятное время для их усвоения.

· Общие сведения о противопоказаниях к употреблению пищи: аллергия и прочие хронические заболевания (диабет, аллергия на лактозу, хронический панкреатит и др.), а также перенесенные операции (удаление желчного пузыря, шунтирование и др.). Для каждого из противопоказаний указаны продукты, запрещенные к употреблению.

· Сведения о способах приготовления продуктов питание (запекание, обжарка и др.).

· Общие сведения о существующих диетах (их эффективность, разрешенные продукты, длительность).

· Разновидности возможных предпочтений потенциального пользователя (похудение, набор веса, "сушка" и др.).

· Общие сведения о тренировках (их названия, вид, требуемый инвентарь, а также группы мышц, на развитие или растяжку которых направлено физическое упражнение).

· Сведения о расходе калорий в зависимости от вида деятельности, на основе которых для каждого вида физической активности выведена формула для подсчета потраченных калорий в зависимости от продолжительности занятий и собственного веса человека. Стоит отметить, что подсчет затраченных калорий является процессом не точным в связи с индивидуальными особенностями различных пользователей.

1.4 Основы разработки пользовательского интерфейса для базы данных

Для комфортной работы с базой данных требуется создание пользовательского интерфейса. В качестве инструмента была выбрана Microsoft Visual Studio 12.

Microsoft Visual Studio - набор инструментов для создания программного обеспечения: от планирования до разработки пользовательского интерфейса, написания кода, тестирования, отладки, анализа качества кода и производительности, развертывания в средах клиентов и сбора данных телеметрии по использованию.

Visual Studio можно использовать для создания:

· Приложений и игр, оптимизированных не только под Windows, но и под Android.

· Web-сайтов на основе ASP.NET, JQuery и других платформ.

· Графических приложений для разных устройств Windows с поддержкой DirectX (в том числе для Xbox).

· Приложений для различных платформ и устройств (Kinect, SharePoint и других) [18].

Выбор данного инструмента обусловлен тем, что для разработки базы данных использовалась СУБД Microsoft SQL Server 2012, и использование студии от того же разработчика служит гарантией полной совместимости интерфейса с базой данных.

При работе с интерфейсом пользователю требуется ввести свои параметры (пол, возраст, рост, вес). После чего требуется ввести свои предпочтения (похудение, набор веса, увеличение силы или выносливости и др.). Также есть возможность скорректировать подбор питания в рамках желаемого ценового диапазона. В результате происходит подбор схемы питания и тренировок.

Выводы

В рамках Главы 1 был проведен краткий обзор представленных на рынке систем, приложений и других решений, направленных на подбор рациона, схемы питания и программы тренировок. Был проанализирован теоретический аспект проектирования и разработки, а также были изучены доступные программные средства для реализации разработки. На основе изучения сильных и слабых сторон программных средств были выбраны конкретные решения для последующего проектирования и разработки.



Глава 2. Разработка системы подбора питания и тренировок

2.1 Описание базы данных

Как уже было отмечено ранее, для разработки базы данных была выбрана MS SQL Server Management Studio 12. Также для разработки ER-модели данных была использована CA Erwin Data Modeler 7 [19]. На Рисунке 2.1 представлена логическая модель данных.

Рисунок 2.1. Логическая модель данных.

Также в Приложении 1 представлена диаграмма связей базы данных.

Модель состоит из 22 сущностей, 6 из которых являются перекрестными. Ниже представлено подробное описание сущностей.

1) Сущность Activity (Рисунок 2.2) - таблица, которая содержит информацию о различных занятиях человека, так или иначе связанных с физическими нагрузками (от вязания до бега со скоростью 15 км/ч).



Рисунок 2.2. Сущность Activity.

2) Сущность Body_part (Рисунок 2.3) - таблица, которая содержит информацию о различных частях человеческого тела, к которым относятся те или иные мышцы.

Рисунок 2.3. Сущность Body_part.

3) Сущность Condition (Рисунок 2.4) - таблица, которая содержит информацию о различных вариантах приготовления пищи (вареный, жареный и т.п.).

Рисунок 2.4. Сущность Condition.

4) Сущность Contradiction (Рисунок 2.5) - таблица, которая содержит информацию о возможных противопоказаниях к применению пищи (пищевая аллергия, диабет и др.).

Рисунок 2.5. Сущность Contradiction.

5) Сущность Diet (Рисунок 2.6) - таблица, которая содержит информацию о названиях различных диет (диета Дюкана, Кремлевская диета и т.п.).

Рисунок 2.6. Сущность Diet.

6) Сущность Diet_training_preferences (Рисунок 2.7) - таблица, которая содержит информацию о том, какие диеты и физические упражнения удовлетворяют тем или иным потребностям (например, для того, чтобы похудеть на 7 кг за месяц, подойдет диета Дюкана и несколько упражнений на похудение).

Рисунок 2.7. Сущность Diet_training_preferences.

7) Сущность Duration (Рисунок 2.8) - таблица, которая содержит информацию о различных временных промежутках.

Рисунок 2.8. Сущность Duration.

8) Сущность Expense_of_calories (Рисунок 2.9) - таблица, которая содержит информацию о том, сколько калорий тратит человек при занятии определенным видом физических нагрузок в течение некоторого времени при определенной массе тела (например, игра на гитаре стоя в течение 30 минут сжигает у 50-килограммового человека 72 ккал).

Рисунок 2.9. Сущность Expense_of_calories.

9) Сущность Kind_of_activity (Рисунок 2.10) - таблица, которая содержит информацию о различных видах физической активности (работа по дома, спорт и фитнес и т.п.).

Рисунок 2.10. Сущность Kind_of_activity.

10) Сущность Kind_of_product (Рисунок 2.11) - таблица, которая содержит информацию о разновидностях продуктов (овощи, фрукты и т.п.).

Рисунок 2.11. Сущность Kind_of_product.

11) Сущность Kind_of_training (Рисунок 2.12) - таблица, которая содержит информацию о разновидностях тренировок (силовые, на растяжку и т.п.).

Рисунок 2.12. Сущность Kind_of_training.

12) Сущность Muscule (Рисунок 2.13) - таблица, которая содержит информацию о мышцах человека (бицепс, широчайшая мышца спины и т.п.).

Рисунок 2.13. Сущность Muscule.

13) Сущность Operation (Рисунок 2.14) - таблица, которая содержит информацию о возможных перенесенных операциях, после которых следует придерживаться строгой диеты (удаление желчного пузыря, шунтировиние и др.).

Рисунок 2.14. Сущность Operation.

14) Сущность Preferences (Рисунок 2.15) - таблица, которая содержит информацию о возможных предпочтениях потенциальных пользователей (похудение, набор веса, улучшение выносливости и др.).

Рисунок 2.15. Сущность Preferences.

15) Сущность Product (Рисунок 2.16) - таблица, которая содержит информацию о различных продуктах питания (название, содержание белков, жиров, углеводов и пр.).

Рисунок 2.16. Сущность Product.

16) Сущность Product_contradiction (Рисунок 2.17) - таблица, которая содержит информацию о том, какие продукты запрещено употреблять при наличии того или иного противопоказания.

Рисунок 2.17. Сущность Product_contradiction.



17) Сущность Product_diet (Рисунок 2.18) - таблица, которая содержит информацию о том, в каком количестве и в какое время нужно употреблять те или иные продукты, приготовленные определенным образом, при соблюдении некоторой диеты.

Рисунок 2.18. Сущность Product_diet.

18) Сущность Product_operation (Рисунок 2.19) - таблица, которая содержит информацию о том, какие продукты запрещено употреблять после перенесения той или иной операции с указанием продолжительности запрета.

Рисунок 2.19. Сущность Product_operation.

19) Сущность Time_of_day (Рисунок 2.20) - таблица, которая содержит информацию о времени для приема пищи (завтрак, второй завтрак и т.п.).

Рисунок 2.20. Сущность Time_of_day.

20) Сущность Training (Рисунок 2.21) - таблица, которая содержит информацию о физических упражнениях.

Рисунок 2.21. Сущность Training.

21) Сущность Training_muscule (Рисунок 2.22) - таблица, которая содержит информацию о том, какие мышцы задействует то или иное упражнение.

Рисунок 2.22. Сущность Training_muscule.

22) Сущность Weight (Рисунок 2.23) - таблица, которая содержит информацию о различных весовых категориях.

Рисунок 2.23 Сущность Weight.

Каждая сущность содержит следующие поля:

1) Сущность Activity содержит 3 поля (рисунок 2.24):

· Id_act (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер физического занятия.

· NameAct (тип varchar (100)) - название физического занятия.

· Id_KoA (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер вида физической активности (ссылка на таблицу Kind_of_activity).



Рисунок 2.24. Поля сущности Activity.

2) Сущность Body_part содержит 2 поля (Рисунок 2.25):

· Id_BP (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер части тела.

· NameBP (тип varchar (100)) - название части тела.

Рисунок 2.25. Поля сущности Body_part.

3) Сущность Condition содержит 2 поля (Рисунок 2.26):

· Id_Cond (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер способа приготовления пищи.

· NameCond (тип varchar (100)) - название способа приготовления пищи.



Рисунок 2.26. Поля сущности Condition.

4) Сущность Contradiction содержит 2 поля (Рисунок 2.27):

· Id Contr (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер противопоказания.

· NameCont (тип varchar (100)) - название противопоказания.

Рисунок 2.27. Поля сущности Contradiction.

5) Сущность Diet содержит 2 поля (Рисунок 2.28):

· Id_Diet (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер диеты.

· NameDiet (тип varchar (100)) - название диеты.

Рисунок 2.28. Поля сущности Diet.

6) Сущность Diet_training_preferences содержит 5 полей (Рисунок 2.29):

· Id_Dur (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер продолжительности диеты (ссылка на таблицу Duration).

· Id_Pref (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер предпочтений пользователя (ссылка на таблицу Preferences).

· Id_Train (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер физического упражнения (ссылка на таблицу Training).

· Id_weight (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер веса, который хочется набрать или сбросить (ссылка на таблицу Weight).

· Id_diet (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер диеты (ссылка на таблицу Diet).



Рисунок 2.29. Поля сущности Diet_training_preferences.

7) Сущность Duration содержит 2 поля (Рисунок 2.30):

· Id_Dur (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный временного промежутка.

· NameDur (тип varchar (100)) - название временного промежутка.

Рисунок 2.30. Поля сущности Duration.

8) Сущность Expence_of_calories содержит 4 поля (Рисунок 2.31):

· Id_Act (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер физического занятия (ссылка на таблицу Activity).

· Id_Weight (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер весовой категории человека (ссылка на таблицу Weight).

· Id_Dur (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер продолжительности выполнения того или иного физического занятия (ссылка на таблицу Duration).

· Amount_of_Kkal (тип integer) - количество сожженных калорий при выполнении того или иного физического упражнения в течение некоторого времени при определенном собственном весе.

Рисунок 2.31. Поля сущности Expense_of_calories.

9) Сущность Kind_of_activity содержит 2 поля (Рисунок 2.32):

· Id_KoA (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер вида физической активности.

· NameKoA (тип varchar (100)) - название вида физической активности.



Рисунок 2.32. Поля сущности Kind_of_activity.

10) Сущность Kind_of_product содержит 2 поля (Рисунок 2.33):

· Id_KoP (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер вида продукта.

· Name_KoP (тип varchar (100)) - название вида продукта.

Рисунок 2.33. Поля сущности Kind_of_product.

11) Сущность Kind_of_training содержит 2 поля (Рисунок 2.34):

· Id_KoT (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер вида тренировки.

· NameKoT (тип varchar (100)) - название вида тренировки.



Рисунок 2.34. Поля сущности Kind_of_training.

12) Сущность Muscule содержит 3 поля (Рисунок 2.35):

· Id_Mscl (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер мышцы.

· NameMscl (тип varchar (100)) - название мышцы.

· Id_BP (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер части тела, к которой относится мышца (ссылка на таблицу Body_part).

Рисунок 2.35. Поля сущности Muscule.

13) Сущность Operation содержит 2 поля (Рисунок 2.36):

· Id_Oper (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер операции.

· NameOper (тип varchar (100)) - название операции.

Рисунок 2.36. Поля сущности Operation.

14) Сущность Preferences содержит 2 поля (Рисунок 2.37):

· Id_Pref (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер предпочтения.

· NamePref (тип varchar (100)) - название предпочтения.

Рисунок 2.37. Поля сущности Preferences.

15) Сущность Product содержит 35 полей (Рисунок 2.38):

· Id_Prod (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер продукта питания.

· NameProd (тип varchar (100)) - название продукта питания.

· Id_KoP (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер вида продукта (ссылка на таблицу Kind_of_product).

· Water (тип numeric (6, 1)) - содержание воды в продукте (в граммах).

· Calories (тип integer) - содержание калорий в продукте (в ккал).

· Proteins (тип numeric (6, 1)) - содержание белков в продукте (в граммах).

· Fats (тип numeric (6, 1)) - содержание жиров в продукте (в граммах).

· Carbohydrates (тип numeric (6, 1)) - содержание углеводов в продукте (в граммах).

· Vit_A (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина A в продукте (в мг).

· Vit_E (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина E в продукте (в мг).

· Vit_H (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина H в продукте (в мг).

· Vit_K (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина K в продукте (в мг).

· Vit_B1 (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина B1 в продукте (в мг).

· Vit_B2 (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина B2 в продукте (в мг).

· Vit_B3 (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина B3 в продукте (в мг).

· Vit_B5 (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина B5 в продукте (в мг).

· Vit_B6 (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина B6 в продукте (в мг).

· Vit_B9 (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина B9 в продукте (в мг).

· Vit_B12 (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина B12 в продукте (в мг).

· Vit_C (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина C в продукте (в мг).

· Vit_D (тип numeric (8, 2)) - содержание витамина D в продукте (в мг).

· Vit_BeKa (тип numeric (8, 2)) - содержание бета-каротина в продукте (в мг).

· Kaliy (тип numeric (8, 2)) - содержание калия в продукте (в мг).

· Kalciy (тип numeric (8, 2)) - содержание кальция в продукте (в мг).

· Gelezo (тип numeric (8, 2)) - содержание железа в продукте (в мг).

· Yod (тип numeric (8, 2)) - содержание йода в продукте (в мг).

· Zink (тип numeric (8, 2)) - содержание цинка в продукте (в мг).

· Ftor (тип numeric (8, 2)) - содержание фтора в продукте (в мг).

· Fosfor (тип numeric (8, 2)) - содержание фосфора в продукте (в мг).

· Magniy (тип numeric (8, 2)) - содержание магния в продукте (в мг).

· Med (тип numeric (8, 2)) - содержание меди в продукте (в мг).

· Selen (тип numeric (8, 2)) - содержание селена в продукте (в мг).

· Chrom (тип numeric (8, 2)) - содержание хрома в продукте (в мг).

· Id_ToD (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер времени дня, показывающий, в какое время дня продукт усваивается лучше всего (ссылка на таблицу Time_of_day).

· Price (тип numeric (8, 2)) - цена продукта (в рублях).

Рисунок 2.38. Поля сущности Product.

16) Сущность Product_contradiction содержит 2 поля (Рисунок 2.39):

· Id_Prod (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер продукта питания (ссылка на таблицу Product).

· Id_Contr (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер противопоказания к употреблению продукта питания (ссылка на таблицу Contradiction).



Рисунок 2.39. Поля сущности Product_contradiction.

17) Сущность Product_diet содержит 5 поля (Рисунок 2.40):

· Id_Prod (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер продукта питания (ссылка на таблицу Product).

· Id_Diet (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер диеты (ссылка на таблицу Diet).

· Id_ToD (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер времени приема пищи (ссылка на таблицу Time_of_day).

· Amount (тип varchar (20)) - необходимое количество продукта для употребления.

· Id_Cond (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер вида приготовления продукта питания (ссылка на таблицу Condition).

Рисунок 2.40. Поля сущности Product_diet.

18) Сущность Product_operation содержит 3 поля (Рисунок 2.41):

· Id_Prod (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер продукта питания (ссылка на таблицу Product).

· Id_Oper (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер противопоказания к употреблению продукта питания (ссылка на таблицу Operation).

· Duration (Foreign Key, тип integer) - переименованное поле id_Dur (ссылка на таблицу Duration).

Рисунок 2.41. Поля сущности Product_operation.



19) Сущность Time_of_day содержит 2 поля (Рисунок 2.42):

· Id_ToD (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер времени приема пищи.

· NameToD (тип varchar (100)) - название времени приема пищи.

Рисунок 2.42. Поля сущности Time_of_day.

20) Сущность Training содержит 3 поля (Рисунок 2.43):

· Id_Train (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер тренировочного упражнения.

· NameTrain (тип varchar (100)) - название тренировочного упражнения.

· Id_KoT (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер вида тренировки (ссылка на таблицу Kind_of_training).



Рисунок 2.43. Поля сущности Training.

21) Сущность Training_muscule содержит 2 поля (Рисунок 2.44):

· Id_Train (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер тренировочного упражнения (ссылка на таблицу Training).

· Id_Mscl (Foreign Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер мышцы (ссылка на таблицу Muscule).



Рисунок 2.44. Поля сущности Training_muscule.

22) Сущность Weight содержит 2 поля (Рисунок 2.45):

· Id_Weight (Primary Key, тип integer) - уникальный идентификационный номер весовой категории.

· Weight (тип varchar (20)) - название весовой категории.

Рисунок 2.45. Поля сущности Weight.



2.2 Формализация процесса подбора питания и тренировок

Как было отмечено во введении, для корректной работы информационно-аналитической системы требуется определить алгоритм для формализации процесса подбора рациона, схемы питания и программы тренировок. Для этого, в первую очередь, необходимо изучить требования Всемирной Организации Здравоохранения к питанию людей различных возрастных групп. В Приложении 2 представлена таблица, в которой указаны нормы ежедневного употребления витаминов и минералов.

Для того, чтобы учесть индивидуальные особенности пользователя, перед запуском процесса подбора схемы питания и тренировок необходимо провести сбор соответствующей информации о параметрах человека, а также о его ежедневной физической активности. На основе этой информации становится возможным определить необходимую норму ежедневного потребления калорий для пользователя, после чего, принимая во внимание все вышесказанное, а также учитывая рекомендации по употреблению продуктов в определенное время дня, пользователю предлагается самому подобрать себе рацион из предложенных продуктов. Порции подбираются с учетом калорийности, содержания витаминов, соответствия по времени употребления.

Для пользователя процесс выбора будет выглядеть аналогично по сравнению с выбором еды в самолете (курица/рыба), но на деле продукты будут подобраны таким образом, чтобы удовлетворить запросы пользователя.

Итак, при обработке поступивших от пользователя данных в первую очередь вычисляется индекс массы тела (ИМТ) человека - показатель, позволяющий рассчитать нормальный вес для человека с определенным ростом и весом. ИМТ рассчитывается по формуле, определенной Всемирной Организацией Здравоохранения [7]:



IBM = .

После этого рассчитывается базовый уровень метаболизма

(БУМ)

- уровень энергетических потребностей организма без учета дополнительной энергии, необходимой для какой-либо физической активности. БУМ вычисляется по формуле [20]:

Для мужчин:

BMR = 88.36 + (13.4 Ч weight(kg)) + (4.8 Ч height(sm)) - (5.7 Ч age(years)).

Для женщин:

BMR = 447.6 + (9.2 Ч weight(kg)) + (3.1 Ч height(sm)) - (4.3 Ч age(years)).

Затем, на основе информации о ежедневной физической загруженности рассчитывается коэффициент активности (K). Разделяют семь типов физической активности [20]:

· Минимальный - никаких физических нагрузок и сидячая работа, K = 1,2.

· Низкий - легкие физические нагрузки 1-3 раза в неделю и немного дневной активности, K = 1,375.

· Слегка пониженный - легкие тренировки 4-5 раз в неделю или работа средней тяжести, K = 1,4625.

· Средний - интенсивные тренировки 3-5 раз в неделю, K = 1,55.

· Слегка повышенный - легкие ежедневные тренировки, K = 1,6375.

· Высокий - интенсивные тренировки 6-7 раз в неделю, K = 1,725.

· Очень высокий - тяжелая физическая работа или интенсивные тренировки чаще, чем раз в день, K = 1,9.

Полная потребность организма в энергии и калориях рассчитывается по формуле Харриса-Бенедикта [20]:

Norm of Calories = BMR Ч K.

В итоге, по результатам расчетов, основываясь на запрос пользователя, происходит подбор подходящих продуктов питания, из которых пользователь сможет самостоятельно подобрать себе схему питания.

Но, как было сказано во введении, питание неотделимо от тренировок, поэтому еще одним важным аспектом является подбор программы тренировок.

Как известно, любая тренировка начинается с разминки. В процессе подбора система будет выдавать универсальный комплекс упражнений для разминки, который подходит для всех пользователей, вне зависимости от их физической готовности, возрастной категории и пола. В зависимости от физической готовности будет регулироваться только интенсивность разминочных упражнений.

Затем, в зависимости от предпочтений пользователя определяется тип подбираемой тренировки (силовая, кардио, тренировка для похудения и др.). Также пользователю предлагается выбрать группы мышц, на которые хотелось бы сделать акцент. Исходя из полученной информации из всего разнообразия представленных физических упражнений формируется программа тренировок. Следует отметить, что при объединении упражнений в одну тренировку происходит учет их совместимости в зависимости от задействования различных групп мышц (например, не рекомендуется за одну тренировку делать упражнения на бицепс и трицепс, лучше в один день сделать упражнения на бицепс и грудь, а в другой - на трицепс и спину). Каждое упражнение сопровождается одной или несколькими иллюстрациями, а также кратким словесным описанием.

Выводы

В Главе 2 было дано описание основной части системы. Была описана спроектированная реляционная база данных, с указанием названий полей и их назначения, а также описание было подкреплено скриншотами модели данных в целом и каждой сущности в отдельности. Было дано общее описание алгоритма подбора схемы питания и программы тренировок, после чего были определены и описаны конкретные функции для формализации описанного алгоритма.



Глава 3. Программная реализация информационно-аналитической системы

3.1 Описание пользовательского интерфейса системы

Интерфейс для базы данных был создан с помощью C# Windows Forms в MS Visual Studio 2012 [21]. При запуске приложения пользователь попадает в диалоговое окно приветствия (Рисунок 3.1):

Рисунок 3.1. Начальное окно работы с базой данных.

В левом нижнем углу формы присутствуют кнопки "Об авторе" и "Выход". При нажатии на кнопку "Об авторе" происходит вывод информации об авторе информационно-аналитической системы (Рисунок 3.2):

Рисунок 3.2. Информация об авторе работы.



При нажатии на кнопку "Выход" происходит закрытие программы с предварительным уведомлением (Рисунок 3.3):

Рисунок 3.3. Информация об авторе работы.

В первую очередь пользователь должен выбрать свои предпочтения (Рисунок 3.4):

Рисунок 3.4. Первый шаг работы с программой.

Следует отметить, что выбор ограничен предоставленным списком, так как введен запрет на ввод собственных данных в данное поле.

Дальнейшую работу с программой нельзя продолжить до тех пор, пока не выбран один из вариантов из предоставленного списка. При попытке проигнорировать выбор и продолжить пользователь получит уведомление (Рисунок 3.5):



Рисунок 3.5. Сообщение, появляющееся в случае отсутствия выбора предпочтения.

После выбора пользователь попадает в окно, которое выглядит подобным образом (Рисунок 3.6):

Рисунок 3.6. Вид окна в случае выбора пункта "похудение".

Следует отметить, что при выборе других предпочтений окно будет выглядеть подобным образом, за исключением полей с указанием периода похудения и количества килограммов, которое хотелось бы "сбросить".

В этой форме, аналогично первоначальной, присутствуют кнопки "Об авторе" и "Выход", при нажатии на которые происходят вывод информации об авторе и выход из программы соответственно.

Также в левом нижнем углу есть кнопка "Вернуться в начало", при нажатии на которую происходит переход к первоначальному окну с предварительным уведомлением (Рисунок 3.7):

Рисунок 3.7. Уведомление при нажатии кнопки "Вернуться в начало".

Далее пользователю требуется выбрать свой пол (Рисунок 3.8), возраст (Рисунок 3.9), рост (Рисунок 3.10) и вес (Рисунок 3.11), а также, на сколько килограммов пользователь хочет похудеть (Рисунок 3.12) и за какой срок он хочет это сделать (Рисунок 3.13):

Рисунок 3.8.Выбор пола.

Рисунок 3.9. Указание возраста.

Рисунок 3.10. Указание роста.

Рисунок 3.11. Указание веса.



Рисунок 3.12.Указание предпочтений по количеству "сброшенных" килограммов.

Рисунок 3.13. Указание предпочтений по продолжительности периода похудения.

Стоит отметить, что поля с выбором пола, периода и количества килограммов ограничены для ввода собственных значений, а поля с вводом собственных значений ограничены вводом цифровых значений. Фрагмент кода, помогающий реализовать такое ограничение, представлен на Рисунке 3.14 [22].

Рисунок 3.14. Фрагмент кода, ограничивающий ввод информации в поля.



В том случае, если какое-то из полей не будет заполнено, появится соответствующее уведомление (Рисунок 3.15):

Рисунок 3.15. Уведомление в случае отсутствия данных в каком-то из полей.

Также в случае логического несоответствия данных, введенных в поля "Возраст", "Вес" и "Рост" (например, в поле рост введено значение 17, в поле вес - значение 5, а в поле возраст - значение 2 или, наоборот, слишком большие числа), будут выведены следующие уведомления (Рисунки 3.16 - 3.18):

Рисунок 3.16. Уведомление в случае некорректного заполнения поля "Вес".

Рисунок 3.17. Уведомление в случае некорректного заполнения поля "Возраст".



Рисунок 3.18. Уведомление в случае некорректного заполнения поля "Рост". питание тренировка информационный интерфейс

После указаний вышеперечисленных параметров требуется перейти к заполнению информации о противопоказаниях (Рисунок 3.19):

Рисунок 3.19. Заполнение информации о противопоказаниях.

Затем необходимо указать, были ли перенесены какие-либо операции в прошедшем месяце (Рисунок 3.20):

Рисунок 3.20. Заполнение информации о перенесенных операциях.



После нажатия кнопки "Подтвердить" при работе с противопоказаниями и операциями окно принимает следующий вид (Рисунок 3.21):

Рисунок 3.21. Вид программы после заполнения информации о противопоказаниях и перенесенных операциях.

После выполнения всех вышеперечисленных стадий требуется ввести информацию о ежедневной активности (кнопка "Моя ежедневная активность"). После нажатия на кнопку произойдет переход в диалоговое окно, представленное на Рисунке 3.22:

Рисунок 3.22. Окно для заполнения информации о ежедневной физической активности.

В первую очередь в окне выбирается тип активности (Рисунок 3.23):

Рисунок 3.23. Выбор типа физической активности.

Затем в зависимости от выбранного типа активности следует выбрать физическое занятие (Рисунки 3.24-3.25):

Рисунок 3.24. Выбор упражнения типа "Работа по дому".

Рисунок 3.25. Выбор упражнения типа "Фитнес и спорт".



После этого требуется указать продолжительность занятий (в минутах) (Рисунок 3.26) и добавить информацию в таблицу нажатием кнопки "Добавить" (Рисунок 3.27).

Рисунок 3.26. Заполнение и добавление физической активности.

Рисунок 3.27. Запись добавлена в таблицу.

Одновременно с добавлением таблицу происходит подсчет средних затрат калорий в день (Рисунок 3.28):

Рисунок 3.28. Подсчет средних ежедневных затрат калорий.

После добавления всех видов активности пользователь возвращается к форме с указанием собственных параметров. На форме в левом нижнем углу есть пункт "Воспользоваться готовой диетой" (Рисунок 3.29), включение которого будет организовывать подбор схимы питания на основе существующей диеты.

Рисунок 3.29. Пункт "Воспользоваться готовой диетой".

Включение этого предоставляет возможность выбрать существующую диету (Рисунок 3.30), на основе которой будет организован процесс подбора схемы питания.

Рисунок 3.30. Выбор готовой диеты.

В результате, после указания всех параметров и нажатия кнопки "Подобрать питание и тренировки" (Рисунок 3.31), происходит подбор схемы питания с указанием времени приема пищи и ее количества, а также программы тренировок. Тестовый прогон одного из сценариев будет продемонстрирован ниже.

Рисунок 3.31. Кнопка "Подобрать питание и тренировки".

3.2 Тестовый подбор схемы питания и программы тренировок

Итак, в начале работы пользователь сообщает, что хочет похудеть (Рисунок 3.32):

Рисунок 3.32. Окно приветствия.

Затем он попадает в следующее окно, где заполняет свои параметры (Рисунок 3.33):

...