面向大数据的高可靠实时无线运动监测系统设计

• 作 者: 徐建昌
• 机 构: 杭州电子科技大学
• 出 处: 杭州电子科技大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 无线传输 快速人脸识别 体育锻炼 嵌入式系统 阳光长跑

随着社会的进步和发展,人民的生活水平得到了显著提升,但与此同时,进行户外锻炼的时间越来越缺乏,身体健康问题日益突显。根据近几年的学生体育测试数据,学生的体质正在逐步下降,青少年肥胖和身体虚弱问题越来越突出,因此,关注青少年体质问题是现在社会刻不容缓的艰巨任务。为增强学生的身体素质,国家有关部门提出了“阳光长跑”的口号,号召学生积极参与到体育锻炼中来。但是由于管理设备的不完善,科学管理方法的缺乏,高校教师无法全面的获取学生参与锻炼的情况;另一方面,学生自发参与课外体育锻炼的积极性和自主性也极度匮乏。基于以上问题,本课题结合了物联网技术、WEB技术,开发了一个面向大数据的高可靠实时无线运动监测系统用于有效的管理学生课外跑步锻炼活动。在经过对国内外已有的运动监测系统研究后,本课题设计并实现一个多功能、网络化的课外体育运动管理系统。本系统由四个主要部分构成:无线数据采集终端、数据转发节点、数据转发基站、查询系统。数据采集终端、数据转发节点和数据转发基站之间采用自主创新的无线数据传输协议通信,实现数据丢包重传、故障监测、防数据碰撞等功能;数据转发基站和WEB查询系统之间采用稳定可靠的HTTP协议传输数据,数据采用JSON格式。无线终端集收集数据,数据显示,故障报警,代刷识别功能为一体;数据基站实现无线数据接收,数据转发,数据备份,断网重传的功能;学生通过WEB查询系统可以快速查询跑步成绩,管理员可以通过WEB系统下载和修改学生成绩。利用大数据分析技术,将学生按照体质测试成绩和BMI指数进行分组,针对性的为其制定运动计划采用面向大数据的高可靠实时无线收发运动监测系统,实现了运动管理的网络化、无人化、智能化等功能。在此系统中,无线数据终端采用射频识别技术,使用ISO14443协议获取学生卡片中的数据;人脸识别系统采用OPENCV库开发,通过快速人脸识别模块可以判断是否有一人代刷多卡行为;无线传感网络采用433MHz无线模块搭建,该模块传输距离可达2公里。刷卡终端和数据转发基站的主控芯片采用ST公司推出的32位微控制器STM32F103VET6;WEB查询系统使用Django框架,用Python进行后台开发。目前该系统已在省内外多个高校投入使用,在部分学校该系统已经稳定运行两年以上。随着该系统的运行,高校课外体育运动得到稳定高效的管理,真正实现了锻炼的科学化控制,真正达到加强学生体育运动、提高学生身体素质的目的。本系统从开始投入使用的两年时间以来,在体育运动管理方面得到了高校老师的一致认可,更加验证了本课题研究的现实价值。