黃賢德

(浙江萬里學(xué)院體育部 浙江寧波 315100)

學(xué)生體質(zhì)測試50 m跑智能測試平臺設(shè)計與實現(xiàn)①

黃賢德

(浙江萬里學(xué)院體育部 浙江寧波 315100)

基于計算機(jī)Java Swing技術(shù)的終點計時紅外線射頻系統(tǒng),實現(xiàn)學(xué)生體質(zhì)測試50 m跑智能化與信息化,使測試結(jié)果更加精確與高效。該文運用Mysql數(shù)據(jù)庫RFID射頻技術(shù)等與測試要求相結(jié)合,研究設(shè)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(tǒng)構(gòu)建模型、關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)及控制系統(tǒng)的構(gòu)架設(shè)計與使用。為測試數(shù)據(jù)采集與測試過程監(jiān)控提供一種有效手段。Java、Mysql、RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)計時、數(shù)據(jù)錄入及存儲功能,高效便利的測試平臺能大大減輕學(xué)校教師測試工作量。

體質(zhì)測試 50 m跑 智能平臺 設(shè)計 實現(xiàn)

《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》是《國家體育鍛煉標(biāo)準(zhǔn)》的一個組成部分,是《國家體育鍛煉標(biāo)準(zhǔn)》在學(xué)校中的具體應(yīng)用?！秶覍W(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》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(xué)校教育要樹立健康第一的指導(dǎo)思想”的精神,促進(jìn)學(xué)生積極地參加體育鍛煉,上好體育課,增強(qiáng)學(xué)生的體質(zhì)和提高健康水平,把學(xué)生培養(yǎng)成為德、智、體美全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。學(xué)生體質(zhì)健康測試工作是否做到規(guī)范、科學(xué)的組織管理,目前,各學(xué)校測試計時方法主要采用人工計時,然后手工記錄數(shù)據(jù),最后由數(shù)據(jù)管理人員電腦錄入教務(wù)管理系統(tǒng),這樣大量花費人工,數(shù)據(jù)處理速度慢,工作效率低。該文通過借助信息化技術(shù),利用學(xué)生體質(zhì)測試50 m跑智能測試平臺對測試進(jìn)行管理和測試,可有效改善以上不足。學(xué)生體質(zhì)測試50 m跑智能測試平臺是基于Java Swing、Mysql軟件設(shè)計的,Java Swing、Mysql軟件是目前軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫管理的常用平臺,能保證測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(xué)生體質(zhì)測試50 m跑智能測試平臺采用雙計時技術(shù),即紅外線射頻計時和RFID超高頻計時法,簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)滿足測試過程管理,加強(qiáng)計時的精確性,提高測試效率。設(shè)計一款適用于學(xué)生體質(zhì)測試的電子起跑器、計時器及終點數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),以改善與優(yōu)化人工測試手段做出新的貢獻(xiàn),使對學(xué)生體質(zhì)健康的測試朝著科學(xué)化和正規(guī)化管理的方向邁進(jìn)。

1 智能測試平臺的整體架構(gòu)

1.1 模型構(gòu)建

目前在大學(xué)、中小學(xué)基層學(xué)生體質(zhì)測試仍然采用傳統(tǒng)的人工計時及數(shù)據(jù)處理。從長期的工作實踐看,傳統(tǒng)的終點計時存在著較大的弊端。學(xué)生體質(zhì)測試50 m跑智能測試平臺的開發(fā),給學(xué)生體質(zhì)測試的組織編排、計時工作和數(shù)據(jù)存儲工作帶來了根本性的改變。它不但節(jié)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(zhǔn)確判斷出運動員到達(dá)終點的先后順序和時間,更為準(zhǔn)確和客觀地反映出學(xué)生的真實水平,也保證了測試的準(zhǔn)確性和測試的效率。

指紋采集管理系統(tǒng)主要通過纖薄型的光學(xué)系統(tǒng),輸出圖像可達(dá)700 dpi,能夠自動讀取指紋圖像,并通過USB接口把數(shù)字化指紋圖像傳送至計算機(jī),對測試學(xué)生身份進(jìn)行驗證,完成測試學(xué)生初始信息讀取。通過Java Swing平臺及Mysql數(shù)據(jù)庫二次開發(fā)出學(xué)生基本信息管理系統(tǒng),對測試進(jìn)程進(jìn)行編排及測試數(shù)據(jù)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(tǒng)是通過Java Swing平臺及Mysql等技術(shù)開發(fā),基本運作原理是由數(shù)據(jù)庫所存儲的學(xué)生個人基本信息按照測試日期、班級、人數(shù)、性別等進(jìn)行分組,運用計算機(jī)軟件自動識別編排,根據(jù)編排順序檢錄進(jìn)行。測試準(zhǔn)備期,學(xué)生通過指紋驗證領(lǐng)取道次標(biāo)簽,進(jìn)入相應(yīng)道次,測試時光電開關(guān)和超高頻遠(yuǎn)距離讀卡器架設(shè)在終點線左右兩側(cè),學(xué)生腳踩起跑器開關(guān),當(dāng)腳離開起跑器作為啟動計時器的標(biāo)記點,終點光電開關(guān)設(shè)為常開模式,學(xué)生沖刺胸部擋住紅外線時光電開關(guān)斷開計時器,計時器停止計時通過終點PC計時系統(tǒng)可進(jìn)行自動辨析,測試學(xué)生所佩戴的超高頻標(biāo)簽到達(dá)的先后順序及時間進(jìn)行自動排序和數(shù)據(jù)存儲信息。

2 智能測試平臺關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于Java Timer Tasker技術(shù)電子計時器設(shè)計

Java JDK自帶有計時方法,計時采用的是Unix時間戳,Timer Tasker的設(shè)計模式是一種隊列模式,Timer可以看作是面向開發(fā)人員的一個“接口”,所有想Timer添加的任務(wù)都會被放入一個Task Queue類型的任務(wù)隊列中去,任務(wù)調(diào)度由Timer Thread負(fù)責(zé)。在系統(tǒng)軟件設(shè)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(guān)量,模擬信號將通過通訊電纜傳輸?shù)絇C控制中心,啟動內(nèi)部0時計時器。在該系統(tǒng)設(shè)計中,終點將紅外感應(yīng)開關(guān)與計算機(jī)連接,當(dāng)測試學(xué)生胸口碰撞紅外線,計時器會接收信號并記錄當(dāng)時的時間。也就是說自定義一個任務(wù)隊列在指定時間類完成,等到達(dá)時間節(jié)點的時候Timer就會給線程回復(fù)一個消息。然后將Unix時間戳轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)時間,通過程序來控制電子時鐘的變化,以及到達(dá)時間節(jié)點之后的任務(wù)反饋。

2.2 起始時間確定

在測試平臺設(shè)計的初始階段,選用了揚(yáng)聲器發(fā)令模擬開關(guān),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(fā)令電信號,啟動內(nèi)部計時器,確定起始時間。人工控制方式導(dǎo)致學(xué)生搶跑較多,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率不高,實用性不強(qiáng)。更新提高后本測試平臺采用腳踏式起跑器開關(guān)來確定起始時間,具體設(shè)計流程為:每一道次安置腳踏式起跑器開關(guān)一只,當(dāng)學(xué)生腳踩下起跑開關(guān)計時器感應(yīng)迅速辨析道次,計時器處于初始準(zhǔn)備狀態(tài)。學(xué)生腳蹬地離開起跑開關(guān),計時器啟動確認(rèn)起始時間。避免學(xué)生搶跑或啟動反應(yīng)慢所帶來的重復(fù)起跑及時間誤差,確保每一位學(xué)生測試數(shù)據(jù)的精確性。

3 硬件設(shè)計

起點開關(guān)設(shè)計是精確測量一個學(xué)生真實成績的基礎(chǔ),起跑器開關(guān)設(shè)計為長159cm寬146 cm,每一跑道單只開關(guān)設(shè)計,采用低功耗USB串口通訊芯片,直接由計算機(jī)USB端口提供5VDC工作電源,通過腳踏開關(guān)給PC傳輸指令。該系統(tǒng)的任務(wù)是:腳踩起跑器初始準(zhǔn)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(guān),當(dāng)測試學(xué)生起跑時,由腳底的蹬起跑器開關(guān),使開關(guān)線路處于閉合狀態(tài),腳底離開起跑器開關(guān)斷開連接,通過電纜把信號傳送到PC主控制系統(tǒng),從而啟動計時器。

4 軟件設(shè)計

該系統(tǒng)軟件設(shè)計包含學(xué)生指紋信息的錄入、修改、刪除,RFID卡管理功能。其中數(shù)據(jù)管理,包括測試數(shù)據(jù)的接收、維護(hù)、導(dǎo)出、打印等功能

5 結(jié)語

該文研究了基于RFID 技術(shù)、SQL Server數(shù)據(jù)庫及無線通信技術(shù)的體測計時器,該計時系統(tǒng)屬體育運動器材技術(shù)領(lǐng)域,具體設(shè)計了學(xué)生50 m測試系統(tǒng)的模型構(gòu)建、關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)及系統(tǒng)軟硬件設(shè)計,系統(tǒng)使用方便,計時精度高,并能實時顯示是對傳統(tǒng)人工計時、光學(xué)計時及射頻識別計時的一種升級優(yōu)化,可完全取代人工秒表用于一般學(xué)生體質(zhì)測試場合的計時。實現(xiàn)計時與存儲的自動化,在50 m測試評判準(zhǔn)確性和可靠性方面具有重要意義。利用無線傳感技術(shù),以合理應(yīng)對測試中的意外情況,提升測試管理的智能化水平。

[1] 葉強(qiáng),肖英,王寧.指紋IC驗證終端系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)，2008(5)：132.

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[3]王劍.關(guān)于增強(qiáng)大學(xué)生體質(zhì)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(jié)題(Y201636803)。