基于WSN與.net平臺的50米跑測試系統研究

宋 薇，王瑞華

（湖北廣播電視大學，武漢 430074）

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

1 研究現狀分析

依據《國家學生體質健康標準（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測試并上報測試數據。當前國內外體質健康測試研究中，主要研究方面包括以下兩個方面。

（1）體質健康數據管理軟件

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

（2）體質健康測試設備

體質健康測試設備，是當前體質測試系統中研究熱點。北京鑫東華騰體育器械有限公司開發基于IC卡技術的體質項目測試系統，其缺點在于IC卡的網絡數據傳輸復雜。中體同方體育科技有限公司開發了基于鍵 盤輸入的測試網絡系統，其缺點在于人工輸入的正確性較低。北京泰美泉公司針對《體質健康標準》自主開發了多項體質健康測試器材，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健康管理系統研究與體育管理信息改革實踐的現實需求相比，缺乏數據記錄、復雜點低的特點。

2 系統設計

2.1 網絡設備配置

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

網關：192.168.254.100

常守聽TCP端口：8888

②配置RFID 0001：

IP：192.168.254.88

網關：192.168.254.1

③配置RFID 0002：

IP：192.168.254.77

網關：192.168.254.4

2.2 學生檢錄

RFID技術是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術，是傳統條碼技術的升級。由于RFDI技術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境，當前在物流行業已經得到廣泛應用。在體質健康測試系中，學生檢錄主要功能是實現學生身份標示，應用RFID技術，系統可以實現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卡貼到網絡天線，系統自動感知運動員的RFID數據并發回服務器，即可實現學生測試檢錄與數據定位功能。利用RFID技術，通過與特定目標之間建立機械或光學接觸，測試系統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節，提高測試管理工作效率。

發回服務器的數據格式為：

#02%0014*4C55578B$

#02%0014*4C55578B$

#02%0014*86394E61$

#02%0014*86394E61$

#02%0014*86394E61$

“#”表示起始符，即數據開始發送。”02”表示傳感器類型編號。“%”與“*”表示數據分隔符，用于數據的分段截取。“86394E61”表示發送的RFID卡號，即測試參與人員檢錄時的個人信息標識。“$”表示數據發送結束。

2.3 數據采集與傳輸

數據采集裝置一套兩端，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變化，系統自動記錄狀態改變的時間信息與傳感器編號，并將數據通過無線網絡通信裝置發回服務器。服務器接收網絡數據信息后，經過統計分析，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邊線上，探測距離1.2米左右。1米內確保感知，確保2米內無障礙物。如圖1所示。

傳輸數據格式為：

#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，即傳感器發送數據的位于置編號；“3408440”表示狀態記錄時間，時間以毫秒為單位；“1，1”表示傳感器狀態信息，若狀態為1，1時，沒有發生踩線事件；若狀態為0，0時，則判定踩線事件發生并有效；狀態為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 系統測試

系統測試場地為武漢體育學院室內體育館，經沖突檢測，測試場地燈光未對紅外傳感器工作產生影響，紅外傳感器工作正常。如圖2所示，測試系統采用兩組紅外傳感器，對傳感器觸發時間、狀態記錄與數據發送進行重點測試。測試數據表明，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，測試人員容易發生觸線時越過邊線的現象，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生越過邊線問題，測試觸線成功率為100%。

圖2 系統測試效果圖

4 結束語

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，要解決啟動與結束時間的啟動與同步問題。