2021ВКР750107ИСАКОВ

ЗАДАНИЕ НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ

Тема работы: Разработка веб-приложения для удаленного мониторинга диеты и физической активности Место выполнения ВКР: СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

Исходные данные (технические требования): разработать веб-приложение удаленного мониторинга диеты и физической активности на основе базы данных продуктов питания и модели предсказания уровня сахара в крови,

полученных в ходе исследования в НМИЦ им В.А. Алмазова Содержание ВКР: введение, анализ современного состояния проблемы

разработки веб-приложения для удаленного мониторинга диеты и физической активности, теоретические основы разработки, практическая реализация,

безопасность жизнедеятельности, заключение, список использованных источников Перечень отчетных материалов: пояснительная записка, иллюстративный

материал, приложение А Дополнительные разделы: безопасность жизнедеятельности

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ

ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Тема работы: Разработка веб-приложения для удаленного мониторинга диеты и физической активности

3

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка: 82 с., 41 рис., 1 табл., 53 ист., 1 прил.

Ключевые слова: удаленный мониторинг, физическая активность, диета,

веб-технологии, веб-приложение.

Объект исследования – система удаленного мониторинга диеты и физической активности пользователя. Предмет исследования – разработка программной реализации системы удаленного мониторинга диеты и физической активности пользователя, ее компонентов и их экспериментальная апробация.

Целью нашей работы стала разработка доступного и надежного веб-

приложения для удаленного мониторинга диеты и физической активности.

В результате выполнения работы было разработано веб-приложение для удаленного мониторинга диеты и физической активности. Приложение представляет собой электронный дневник приемов пищи, ежедневных нагрузок и сна. Обмен данными с врачом происходит посредством отправки автоматически сгенерированного электронного письма через встроенный почтовый аккаунт. Результатом непрерывного наблюдения должны стать персональные диетические рекомендации, полученные пациентом на приеме у врача. Система нацелена на помощь больным диабетом и сопутствующими ему патогенными изменениями индекса массы тела, но может быть использована здоровыми людьми для поддержания правильного образа жизни. Встроенная модель на основе алгоритмов машинного обучения предназначена для планирования полезных и безопасных приемов пищи. Ее эффективность возрастает в совокупности с рекомендациями врача во время мониторинга.

Разработанное веб-приложение планируется использовать на базе Института Эндокринологии НМИЦ им. В.А. Алмазова. Однако, приложение расширяемо и может быть использовано для решения задач практического здравоохранения.

4

ABSTRACT

The object of the research is a system for remote monitoring of the user's diet and physical activity. The subject of the research is the development of software realization of the system for remote monitoring of the user's diet and physical activity, its components and their experimental testing.

The goal of our work was to develop an affordable and reliable web application for remote monitoring of diet and physical activity.

As a result of the work, a web application was developed for remote monitoring of diet and physical activity. The application is an electronic diary of meals, daily stress and sleep. The exchange of data with the doctor takes place by sending an automatically generated e-mail through the built-in mail account. Continuous observation should result in personalized dietary advice received by the patient at the doctor's appointment. The system is aimed at helping patients with diabetes and associated pathogenic changes in body mass index, but can be used by healthy people to maintain a healthy lifestyle. The built-in machine learning model is designed to help you plan healthy and harmless meals, but does not replace your doctor's recommendations.

The developed web application is planned to be implemented at the Institute of Endocrinology of the Almazov National Medical Research Center. Though, the application is extensible and can be used to solve practical healthcare problems.

5

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ

2.1 Обоснование выбора инструментов реализации и площадки для

7

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ

В настоящей пояснительной записке применяют следующие термины с соответствующими определениями:

СД – сахарный диабет

HTML – язык разметки гипертекста

JSON – JavaScript Object Notation

БД – база данных СУБД – система управления базами данных

API – программный интерфейс приложения

REST – Representational State Transfer

ИМТ – индекс массы тела

SQL – язык структурированных запросов

XSS – межсайтовый скриптинг

CSRF – подделка межсайтовых запросов

VPN – виртуальная частная сеть

TLS – Transport Layer Security

SSL – Secure Sockets Layer

HTTPS – защищенный протокол передачи гипертекста

SHA – алгоритм криптографического хеширования

VPS – виртуальный выделенный сервер

HTTP – протокол передачи гипертекста

WSGI – Web Server Gateway Interface

ФИО – фамилия, имя, отчество ОС – операционная система

MAE – средняя абсолютная ошибка

MSE – среднеквадратичная ошибка

CSS – каскадные таблицы стилей УСК – уровень сахара в крови

ПЭВМ – персональная электронно-вычислительная машина

8

ВВЕДЕНИЕ

Сахарный диабет (СД) характеризуется вариабельностью гликемии и развивается как хроническое заболевание в случаях неэффективной выработки инсулина поджелудочной железой (что характерно для диабета первого типа) или же неспособности организма его использовать (второй тип).

К 2045 году число больных диабетом во всем мире станет сравнимо с населением Европы. В обоих случаях данные ряда исследований указывают на связь риска возникновения заболевания с патогенными изменениями индекса массы тела и отсутствием физической активности. Более одного миллиарда взрослых людей во всем мире имеют избыточный вес, и не менее 300

миллионов из них страдают ожирением.

Увеличение распространенности хронических заболеваний во всем мире представляет собой серьезную проблему для потенциала служб здравоохранения по оказанию необходимого ухода за больными. Внедрение различных телемедицинских систем в клиническую практику поможет снизить нагрузку на врача и риск ухудшения состояния здоровья пациента.

Согласно определению, принятому ВОЗ (Всемирная Организация Здравоохранения) на конференции в 1997, при выполнении ряда условий,

можно считать удаленный мониторинг здоровья, а также сопутствующие лечебно-диагностические консультации частью телемедицины. Подобные консультации расширяют круг сведений о конкретном заболевании,

инициируют заблаговременную клиническую оценку и лечение.

Существующие в настоящее время системы удаленного мониторинга имеют ряд общих недостатков. Среди них наиболее выделяется вопрос оценки экономической эффективности. От использования отпугивает сравнительно большая сумма единовременных затрат на закупку и внедрение, без учета ежемесячных отчислений на работу сервера и обслуживающего персонала.

Следующим по важности параметром является адаптация приложения под особые сценарии использования, например, в условиях отсутствия

9

широкополосного доступа в сеть Интернет людьми, проживающими вне городской среды. Сама концепция телемедицинских систем подразумевает невозможность или труднодоступность персонального посещения врача.

Нельзя не учесть и возможность использования системы удаленного мониторинга инвалидами, слепыми и людьми с нарушениями цветового зрения. Технически трудновыполнимые требования увеличивают итоговую стоимость разработки. Но даже высокотехнологичный продукт не защищен от попыток несанкционированного доступа к пользовательским данным.

Высокий уровень недоверия пациентов и врачей к интернет-системам частично обусловлен низкой надежностью каналов передачи персональных данных. Проблема сохранения медицинской тайны в условиях агрессивно развивающейся интернет-сети требует немалых интеллектуальных,

временных и материальных вложений прежде, чем выйдет на новый уровень обеспечения конфиденциальности информации.

Из вышесказанного логично следует необходимость создать дешевое,

надежное, простое и удобное в использовании людьми разных возрастов и групп здоровья приложение удаленного мониторинга, которое бы повысило эффективность работы врачей-эндокринологов и исследователей.

Необходимость наличия системы удаленного мониторинга продиктована распространением СД второго типа и ожирения, в силу динамично снижающихся показателей физической активности населения, а также жирной, высококалорийной диеты.

Цели и задачи исследования. Целью нашей работы стала разработка доступного и надежного веб-приложения для удаленного мониторинга диеты и физической активности.

Для разработки системы требуется решить следующие задачи:

1.Обосновать выбор инструментов реализации и площадки для развертывания веб-приложения;

2.Разработать структуру и алгоритм работы с приложением;

10