學生體質測試50 m跑智能測試平臺設計與實現①

黃賢德

(浙江萬里學院體育部 浙江寧波 315100)

學生體質測試50 m跑智能測試平臺設計與實現①

黃賢德

(浙江萬里學院體育部 浙江寧波 315100)

基于計算機Java Swing技術的終點計時紅外線射頻系統,實現學生體質測試50 m跑智能化與信息化,使測試結果更加精確與高效。該文運用Mysql數據庫RFID射頻技術等與測試要求相結合,研究設計一款適用于50 m跑的起點、計時及終點的智能化測試平臺,分析系統構建模型、關鍵技術實現及控制系統的構架設計與使用。為測試數據采集與測試過程監控提供一種有效手段。Java、Mysql、RFID技術能夠實現計時、數據錄入及存儲功能,高效便利的測試平臺能大大減輕學校教師測試工作量。

體質測試 50 m跑 智能平臺 設計 實現

《國家學生體質健康標準》是《國家體育鍛煉標準》的一個組成部分,是《國家體育鍛煉標準》在學校中的具體應用。《國家學生體質健康標準》測試的目的是為了貫徹落實第三次全國教育工作會議提出的“學校教育要樹立健康第一的指導思想”的精神,促進學生積極地參加體育鍛煉,上好體育課,增強學生的體質和提高健康水平,把學生培養成為德、智、體美全面發展的高素質人才。學生體質健康測試工作是否做到規范、科學的組織管理,目前,各學校測試計時方法主要采用人工計時,然后手工記錄數據,最后由數據管理人員電腦錄入教務管理系統,這樣大量花費人工,數據處理速度慢,工作效率低。該文通過借助信息化技術,利用學生體質測試50 m跑智能測試平臺對測試進行管理和測試,可有效改善以上不足。學生體質測試50 m跑智能測試平臺是基于Java Swing、Mysql軟件設計的,Java Swing、Mysql軟件是目前軟件開發、數據庫管理的常用平臺,能保證測試數據準確的采集、存儲及錄入,可以從根本上去除手工管理的種種劣勢,實現數據的準確性、客觀性、可信性,這樣可以極大提高管理和測試的效率。學生體質測試50 m跑智能測試平臺采用雙計時技術,即紅外線射頻計時和RFID超高頻計時法,簡化系統結構滿足測試過程管理,加強計時的精確性,提高測試效率。設計一款適用于學生體質測試的電子起跑器、計時器及終點數據采集系統,以改善與優化人工測試手段做出新的貢獻,使對學生體質健康的測試朝著科學化和正規化管理的方向邁進。

1 智能測試平臺的整體架構

1.1 模型構建

目前在大學、中小學基層學生體質測試仍然采用傳統的人工計時及數據處理。從長期的工作實踐看,傳統的終點計時存在著較大的弊端。學生體質測試50 m跑智能測試平臺的開發,給學生體質測試的組織編排、計時工作和數據存儲工作帶來了根本性的改變。它不但節約了大量的人力、物力,同時也能精確到0.001 s的情況下快速、準確判斷出運動員到達終點的先后順序和時間,更為準確和客觀地反映出學生的真實水平,也保證了測試的準確性和測試的效率。

指紋采集管理系統主要通過纖薄型的光學系統,輸出圖像可達700 dpi,能夠自動讀取指紋圖像,并通過USB接口把數字化指紋圖像傳送至計算機,對測試學生身份進行驗證,完成測試學生初始信息讀取。通過Java Swing平臺及Mysql數據庫二次開發出學生基本信息管理系統,對測試進程進行編排及測試數據處理、存儲與輸出等。

1．2 智能測試平臺工作原理

智能測試平臺系統是通過Java Swing平臺及Mysql等技術開發,基本運作原理是由數據庫所存儲的學生個人基本信息按照測試日期、班級、人數、性別等進行分組,運用計算機軟件自動識別編排,根據編排順序檢錄進行。測試準備期,學生通過指紋驗證領取道次標簽,進入相應道次,測試時光電開關和超高頻遠距離讀卡器架設在終點線左右兩側,學生腳踩起跑器開關,當腳離開起跑器作為啟動計時器的標記點,終點光電開關設為常開模式,學生沖刺胸部擋住紅外線時光電開關斷開計時器,計時器停止計時通過終點PC計時系統可進行自動辨析,測試學生所佩戴的超高頻標簽到達的先后順序及時間進行自動排序和數據存儲信息。

2 智能測試平臺關鍵技術

2.1 基于Java Timer Tasker技術電子計時器設計

Java JDK自帶有計時方法,計時采用的是Unix時間戳,Timer Tasker的設計模式是一種隊列模式,Timer可以看作是面向開發人員的一個“接口”,所有想Timer添加的任務都會被放入一個Task Queue類型的任務隊列中去,任務調度由Timer Thread負責。在系統軟件設計的初始階段,確定起始時間,我們運用起跑踏板增加一個開關量,模擬信號將通過通訊電纜傳輸到PC控制中心,啟動內部0時計時器。在該系統設計中,終點將紅外感應開關與計算機連接,當測試學生胸口碰撞紅外線,計時器會接收信號并記錄當時的時間。也就是說自定義一個任務隊列在指定時間類完成,等到達時間節點的時候Timer就會給線程回復一個消息。然后將Unix時間戳轉化為系統時間,通過程序來控制電子時鐘的變化,以及到達時間節點之后的任務反饋。

2.2 起始時間確定

在測試平臺設計的初始階段,選用了揚聲器發令模擬開關,人工控制信號啟動計時器的方式,由PC鍵盤控制接受并處理起點發令電信號,啟動內部計時器,確定起始時間。人工控制方式導致學生搶跑較多,數據準確率不高,實用性不強。更新提高后本測試平臺采用腳踏式起跑器開關來確定起始時間,具體設計流程為:每一道次安置腳踏式起跑器開關一只,當學生腳踩下起跑開關計時器感應迅速辨析道次,計時器處于初始準備狀態。學生腳蹬地離開起跑開關,計時器啟動確認起始時間。避免學生搶跑或啟動反應慢所帶來的重復起跑及時間誤差,確保每一位學生測試數據的精確性。

3 硬件設計

起點開關設計是精確測量一個學生真實成績的基礎,起跑器開關設計為長159cm寬146 cm,每一跑道單只開關設計,采用低功耗USB串口通訊芯片,直接由計算機USB端口提供5VDC工作電源,通過腳踏開關給PC傳輸指令。該系統的任務是:腳踩起跑器初始準備傳輸、起跑、自動計時信號傳輸。起跑器傳感組件采用8路跑道起跑器。在每個起跑器的腳踏板上裝有一個腳踏開關,當測試學生起跑時,由腳底的蹬起跑器開關,使開關線路處于閉合狀態,腳底離開起跑器開關斷開連接,通過電纜把信號傳送到PC主控制系統,從而啟動計時器。

4 軟件設計

該系統軟件設計包含學生指紋信息的錄入、修改、刪除,RFID卡管理功能。其中數據管理,包括測試數據的接收、維護、導出、打印等功能

5 結語

該文研究了基于RFID 技術、SQL Server數據庫及無線通信技術的體測計時器,該計時系統屬體育運動器材技術領域,具體設計了學生50 m測試系統的模型構建、關鍵技術實現及系統軟硬件設計,系統使用方便,計時精度高,并能實時顯示是對傳統人工計時、光學計時及射頻識別計時的一種升級優化,可完全取代人工秒表用于一般學生體質測試場合的計時。實現計時與存儲的自動化,在50 m測試評判準確性和可靠性方面具有重要意義。利用無線傳感技術,以合理應對測試中的意外情況,提升測試管理的智能化水平。

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[3]王劍.關于增強大學生體質與健康方法研究[J].體育科技,2013(5):132-133.

G812

A

2095-2813(2017)06(a)-0233-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.16.233

浙江省教育廳一般課題結題(Y201636803)。