穿戴式學生體育運動體質監測系統的設計

侯春秀

摘 要 當前，對于我國學生而言在進行體育活動或是體測時，經常會出現昏倒的現象，最嚴重的是出現猝死的狀況。因此本文主要針對于穿戴式學生體育運動體質監測系統的設計為切入點進行分析，結合當下運動強度監測系統設計與實現為根據，主要從心率采集模塊、體溫采集模塊、控制模塊等進行深入探究與分析，主要目的在于有效防止學生在體育運動中發生暈倒或是猝死的情況。

【關鍵詞】穿戴式 體質監測 體育運動 ARM處理器

因為當代學生沉迷于網絡，對于體育活動的參與是極為缺乏，因此對于學生們的身體健康造成極大的傷害，因此我國加大了對學生體育測試的力度，對于學生各類體育運動都在提高重視。但是，基于學生在開展體育活動中時常會出現猝死、昏厥的情況，所以對于學生的體質情況要進行及時監測，這是學校目前對于學生開展體育活動亟待解決的問題。

1 系統硬件設計

此系統的硬件設計基礎在于對學生穿戴進行監控，其監測終端的設計核心就是對ARM處理器的運用，對體溫傳感器、電源模塊以及心率傳感器等方面進行統一配置，在將其整合之后，共同對學生運動時產生的系數進行監測，系統硬件設計設計原理具體如下。

1.1 模塊控制

此系統的終端關鍵模塊主要應用的是ARM處理器STM32，STM32這個系列微控制器的應用主要來源于ARM公司一項具有重大突破的項目，它的工作頻率大概在控制在七十二兆赫，其內部設置的高速運轉的儲存儀器，具有全面的端口以及外設，其中包含了三個十二比特的ADC、八個高端定時器，除此之外，還包括先進較為標準的通信接口，專門運用在性能比較高、成本比較低等形式上，是一個時常應用在醫療設備中的芯片。

1.2 針對于體溫的采集模塊

在體溫上進行采集主要運用HKT-09A+型號的體溫傳感器，此傳感器主要是對數字信號進行輸出的模式進行的應用，其內部應用了比較專業的體溫測量熱敏電阻構件以及專業的電流驅動器。它們的科學應用，對于測量體溫的結果而言，具有一定的準確性，測量時間較短等優點。

1.3 針對于心率的采集模塊

在進行心率采集時，這一模塊應用的是PulseSensor型號的心率傳感器，此傳感器主要是用在對脈搏、心跳頻率的光電反射式的模擬傳感器，使其配置到學生的手腕上或是手指等某個部位即可，利用導線進行傳輸采集好的數據信息，將收到的模擬信號通過單片機進行轉換成為數字信號，在利用單片機對其進行簡化計算便可得出準確的心跳頻率，除此之外，還可以利用對脈搏波度的進行有效控制，然后將其串口傳入到電腦內。

1.4 ZigBee無線通信模塊

在構建的系統中，ZigBee無線通信模塊主要原因的是CC2530模塊，其中包含主次兩種，主次模塊需要在同一階段之內，才可達到數據之間的有效通信。CC2530主要應用二點四吉赫茲免執照ISM頻帶所進行的通信，其特點就是價格低廉、功耗低、信號強等。

2 系統軟件的設計

系統服務器的軟件的存在主要是承接中轉基站的信息將其儲存在數據庫之中，學生與教師若想查看之前的運動信息，需要進行身份認證才可進入，對其保存好的信息進行有效分析，基于此學校才可制定強身健體的運動，此系統服務器的軟件主要包含三方面，數據庫服務器層、ACE 數據服務器層、Web 服務器層。

2.1 數據庫服務器

數據庫服務器的應用主要是接收ACE數據服務器與Web 服務器對于整個系統中存有的數據庫進行讀寫，將獲得的個人信息等多層次的信息存儲到MySQL數據庫中，將有關于非結構化的運動數據保存到HBase與MongoDB數據庫中，MongoDB是以內存為主的保存形式，它的信息儲存空間會因為信息的增多而隨之增多，它自帶的技能是回滾，可以將陳舊的數據利用新數據將其覆蓋掉。

2.2 ACE 數據服務器層

ACE 數據服務器分為四小模塊，其中有信息處理模塊、線程池管理模塊、服務器

構建模塊、通訊控制模塊。信息處理模塊還可分為日志模塊與數據存取模塊兩種，而線程池管理模塊還可分為線程管理模塊與信息收發模塊兩種，通訊模塊同樣也是可以分為網絡模塊與均衡負重模塊兩種?；贏CE 數據服務器底層的通訊控制模塊思維存在是建設連接請求問題的主要解決依據，對來源于基站的信息進行預先處理，同時要構建一個對應的連接，在線程池管理模塊過程中可以構成數據隊列，等候數據處理模塊所進行的剖析，通過對命令進行剖析，獲取相關請求，如果要進行手操的話，需要將信息儲存到數據庫中，若是接受到發送的命令，就需要將信息從數據庫中讀取出來，同時將其封裝，傳送給基礎層的信息模塊進行發出。

2.3 Web 服務器

Web 服務器層可分為設備數據管理模塊、運動信息分析模塊、個人數據管理模塊、登陸驗證模塊等，對用戶也要進行區分，可分為管理員、學生、教師這三種。所謂運動信息分析模塊就是針對于數據庫中的用戶運動的各個時間點的運動項目，通過匯總的方式，以表格的形式呈現個用戶，與此同時，要建立運動趨勢圖，以便用戶觀察。設備數據管理模塊所管理的是對于學生自身所帶的設備綁定、解綁以及基站設備等情況，它的特點就在于它可以對基站信息進行編輯與添加，還可隨時查看基站的運轉情況。

2.4 PC終端監控軟件的設計

監督控制中心的存在主要是對在學生那里采集好的信息進行整理與分析，同時還要將所得數據進行上傳給下一個進行服務平臺提供參照依據?；赑C終端的監控軟件的應用與ACCESS數據庫進行有效融合，建立較為簡單的個人信息管理庫，主要目的在于將數據進行串口傳輸，方便對數據或是個人信息進行實時回放查看等。

3 結束語

綜上所述，基于ARM嵌入式為主的穿戴檢測技術，對于學生的體育運動或是體育測試都可以進行實時監控，觀察學生的體溫、心跳頻率等，在獲得相關數據之后對其進行深入剖析，制定出防止學生發生昏厥、猝死的活動項目，此系統的運用不單單是為了評估學生運動情況，還是推進對學生體測規范化管理的有效措施，對于加大學生體育活動的開展具有推進作用。

參考文獻

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