基于WSN與.net平臺的50米跑測試系統(tǒng)研究

宋 薇，王瑞華

（湖北廣播電視大學，武漢 430074）

基于國家體質(zhì)健康標準，本文從計算機信息技術(shù)研究的視角，基于WSN技術(shù)與net平臺探討C/S與B/S混合模式的體質(zhì)測試管理系統(tǒng)，對專項測試儀器、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡采集與測試數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計進行探討。針對當前測試工作中測試檢錄與數(shù)據(jù)記錄人工操作效率低下的問題，本課題采用RFID技術(shù)研究學生測試檢錄與數(shù)據(jù)定位，基于net平臺，構(gòu)建學生體質(zhì)測試預約、測試檢錄、數(shù)據(jù)記錄、成績評價及運動處方指導的網(wǎng)絡化管理方案。

1 研究現(xiàn)狀分析

依據(jù)《國家學生體質(zhì)健康標準（2014年修訂））》，我國教育部門要求學校對高等院校學生進行體質(zhì)測試并上報測試數(shù)據(jù)。當前國內(nèi)外體質(zhì)健康測試研究中，主要研究方面包括以下兩個方面。

（1）體質(zhì)健康數(shù)據(jù)管理軟件

目前FITNESSGRAM系統(tǒng)已在美國50個州與全球12個國家共計8500多所學校得到使用。當前我國高校多數(shù)采用C/S（客戶端/服務器）結(jié)構(gòu)的體質(zhì)健康管理系統(tǒng)，隨著高校大規(guī)模的擴招，在校學生人數(shù)快速增長與校區(qū)的不斷擴大，C/S結(jié)構(gòu)系統(tǒng)升級和維護的復雜性制約了高校體質(zhì)健康管理發(fā)展。針對以上問題，濱州職業(yè)學院劉振華等提出基于C/S和B/S相結(jié)合的學生體質(zhì)健康管理系統(tǒng)，有助于全面了解學生體質(zhì)健康發(fā)展變化情況。該系統(tǒng)采用ASP與ADO技術(shù)開發(fā)，由于ASP技術(shù)需要基于解釋運行的編程框架，導致ASP執(zhí)行效率較低，系統(tǒng)可維護性與重用性較差。

（2）體質(zhì)健康測試設備

體質(zhì)健康測試設備，是當前體質(zhì)測試系統(tǒng)中研究熱點。北京鑫東華騰體育器械有限公司開發(fā)基于IC卡技術(shù)的體質(zhì)項目測試系統(tǒng)，其缺點在于IC卡的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸復雜。中體同方體育科技有限公司開發(fā)了基于鍵 盤輸入的測試網(wǎng)絡系統(tǒng)，其缺點在于人工輸入的正確性較低。北京泰美泉公司針對《體質(zhì)健康標準》自主開發(fā)了多項體質(zhì)健康測試器材，并在多所高校體育課程中得到應用，但價格昂貴，設備更新成本較高。

綜合分析以上研究，當前我國大學生體質(zhì)健康管理系統(tǒng)研究與體育管理信息改革實踐的現(xiàn)實需求相比，缺乏數(shù)據(jù)記錄、復雜點低的特點。

2 系統(tǒng)設計

2.1 網(wǎng)絡設備配置

①配置終端計算機

連接無線路由器名稱：gt_Network

密碼：gt_admin

IP：192.168.254.77

網(wǎng)關(guān)：192.168.254.100

常守聽TCP端口：8888

②配置RFID 0001：

IP：192.168.254.88

網(wǎng)關(guān)：192.168.254.1

③配置RFID 0002：

IP：192.168.254.77

網(wǎng)關(guān)：192.168.254.4

2.2 學生檢錄

RFID技術(shù)是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，是傳統(tǒng)條碼技術(shù)的升級。由于RFDI技術(shù)不需要人工干預即可同時識別多個標簽，可應用于各種復雜惡劣環(huán)境，當前在物流行業(yè)已經(jīng)得到廣泛應用。在體質(zhì)健康測試系中，學生檢錄主要功能是實現(xiàn)學生身份標示，應用RFID技術(shù)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)高效便捷的人員檢測與記。將裝置布設到運動員容易刷RFID卡的位置，將RFID卡貼到網(wǎng)絡天線，系統(tǒng)自動感知運動員的RFID數(shù)據(jù)并發(fā)回服務器，即可實現(xiàn)學生測試檢錄與數(shù)據(jù)定位功能。利用RFID技術(shù)，通過與特定目標之間建立機械或光學接觸，測試系統(tǒng)可以通過無線電訊號識別學生或運動員信息，從而簡化測試檢錄工作環(huán)節(jié)，提高測試管理工作效率。

發(fā)回服務器的數(shù)據(jù)格式為：

#02%0014*4C55578B$

#02%0014*4C55578B$

#02%0014*86394E61$

#02%0014*86394E61$

#02%0014*86394E61$

“#”表示起始符，即數(shù)據(jù)開始發(fā)送。”02”表示傳感器類型編號。“%”與“*”表示數(shù)據(jù)分隔符，用于數(shù)據(jù)的分段截取。“86394E61”表示發(fā)送的RFID卡號，即測試參與人員檢錄時的個人信息標識。“$”表示數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束。

2.3 數(shù)據(jù)采集與傳輸

數(shù)據(jù)采集裝置一套兩端，分別布放在測試邊線，用于感知運動員踩過球場的邊線這個動作。當測試者即運動員進行踩線動作時，采集裝置中的紅外傳感器檢測到狀態(tài)變化，系統(tǒng)自動記錄狀態(tài)改變的時間信息與傳感器編號，并將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡通信裝置發(fā)回服務器。服務器接收網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息后，經(jīng)過統(tǒng)計分析，將測試成績通過顯示設備進行顯示。裝置b01放在一邊底線，裝置b02放在對面的底線。裝置的兩個傳感器探頭無間距平行的放在一側(cè)邊線上，探測距離1.2米左右。1米內(nèi)確保感知，確保2米內(nèi)無障礙物。如圖1所示。

傳輸數(shù)據(jù)格式為：

#b01，3408429，1，1，$

#b01，3408440，1，1，$

#b01，3408450，1，1，$

圖1 傳感器布設示意圖

其中 #b01，3408418，1，1，$，“#”為起始符 ；“01”為傳感器組的編號，即傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)的位于置編號；“3408440”表示狀態(tài)記錄時間，時間以毫秒為單位；“1，1”表示傳感器狀態(tài)信息，若狀態(tài)為1，1時，沒有發(fā)生踩線事件；若狀態(tài)為0，0時，則判定踩線事件發(fā)生并有效；狀態(tài)為0，1和1，0時，可能是踩到某一個傳感器，沒有同時踩到兩個，將這兩個事件丟棄。

3 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試場地為武漢體育學院室內(nèi)體育館，經(jīng)沖突檢測，測試場地燈光未對紅外傳感器工作產(chǎn)生影響，紅外傳感器工作正常。如圖2所示，測試系統(tǒng)采用兩組紅外傳感器，對傳感器觸發(fā)時間、狀態(tài)記錄與數(shù)據(jù)發(fā)送進行重點測試。測試數(shù)據(jù)表明，測試人員身體靈敏度與身體重心高度對測試成功率有影響，身體重心高度與身體靈敏程度成反比，身體重心高度越高，身體靈敏度越低，測試人員容易發(fā)生觸線時越過邊線的現(xiàn)象，測試成功變率為90%。身體重心較低，身體靈敏度高的測試人員觸邊線時不易產(chǎn)生越過邊線問題，測試觸線成功率為100%。

圖2 系統(tǒng)測試效果圖

4 結(jié)束語

在未來的研究中，針對50米跑測試顯示時間問題，在未來的研究工作中，要解決啟動與結(jié)束時間的啟動與同步問題。