一种学生跑步运动智能测试系统的制作方法

本技术涉及学生日常体育教学及升学体育考试过程中，体育测试项目数据采集，具体涉及一种学生跑步运动智能测试系统。

背景技术：

1、随着中国教育竞争越来越激烈，学生日常投入学习的时间也越来越多，相应的运动时间也越来越少，其直接后果就是学生的身体素质越来越差；为扭转这一局面，国内教育部门推出双减措施，降低学生学习负担及学习压力，使学生在课余有更多时间参与体育运动，以提高学生的综合身体素质；另外也将学生体育成绩考核纳入升学考试总分之中，引导学生对体育锻炼引起足够的重视；在学生升学体育考试中，一千米短跑是其中一项体育考试内容，目前尚没有学生一千米短跑测试专用设备，现有对学生一千米短跑成绩的测量及记录需由体育老师来完成，因在这一过程中有人的参与，因此容易出现测量不准、记录错误等问题，甚至出现代考作弊的行为，从而影响了学生升学体育考试中一千米短跑测试成绩的准确性、公正性。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种学生跑步运动智能测试系统，包括后台主站、测试主机组合、测试辅机组合、运动状态监测终端；其中测试辅机组合中设置有rfid读写器模块，其中运动状态监测终端中设置有板式静脉摄像模块、rfid无源标签；进行一千米短跑测试前，测试主机组合设置在跑步测试出发点，测试辅机组合设置在跑步测试终点，运动状态监测终端佩戴在参试学生腕部；状态监测终端通过板式静脉摄像模块确认参试学生身份，通过nfc通信将参试学生身份及rfid无源标签id码录入测试主机；在进行一千米短跑测试时，测试辅机组合中的监测摄像机进行计时，测试辅机组合中rfid读写器模块与参试学生佩戴的运动状态监测终端中rfid无源标签交互通信，得到rfid无源标签一系列应答信号；测试辅机组合中的监测摄像机提取接收到的一系列应答信号的强度指标rssi，并依据应答信号强度指标rssi绘制出应答信号强度变化曲线图，取应答信号强度变化曲线图中rssi值最高点所对应的计时值，作为参试学生的跑步时间值；测试辅机组合将参试学生的测试成绩通过蓝牙传输到测试主机组合，测试主机组合再将参试学生身份信息、测试成绩通过4g或5g公用无线通信网络上传至后台主站进行存储。

2、为了实现所述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：一种学生跑步运动智能测试系统，包括后台主站、现场设备、运动状态监测终端，运动状态监测终端中设置有板式静脉摄像模块；后台主站、现场设备之间通过4g或5g公用无线通信网络通信连接；现场设备、运动状态监测终端之间通过nfc通信连接；运动状态监测终端、后台主站之间通过4g或5g公用无线通信网络通信连接；其中后台主站用于存储所有学生的身份信息、日常体育锻炼信息、体育教学过程各升学考试项目测试结果记录等相关数据，以便体育老师对数据进行分析，综合掌握学生的身体素质状况；其中现场设备用于对参试学生一千米短跑过程的自动检测得到测试成绩，并通过4g或5g公用无线通信网络通信将学生身份信息及相应测试成绩上传后台主站进行存储；现场设备、运动状态监测终端之间通过nfc通信连接的目的，是通过两者之间的通信，现场设备获取运动状态监测终端中存储的学生身份信息，因运动状态监测终端中设置有板式静脉摄像模块，运动状态监测终端佩戴在参试学生腕部上时，通过板式静脉摄像模块摄取佩戴学生的腕部静脉确认参试学生身份的正确性，从而防止在测试过程中出现作弊行为；

3、现场设备包括测试主机组合、测试辅机组合，测试辅机组合上设置有rfid读写器模块，测试主机组合、测试辅机组合之间通过蓝牙通信连接；在进行一千米短跑成绩测试时，测试主机组合、测试辅机组合设置在跑道相应位置，运动状态监测终端佩戴在学生腕部，运动状态监测终端中还设置有rfid无源标签，rfid无源标签设置有rfid无源标签id码；参试学生进行一千米短跑测试前，运动状态监测终端首先通过nfc通信与测试主机组合进行通信，将参试学生的身份信息及所佩戴的运动状态监测终端的rfid无源标签id码录入测试主机组合中，测试主机组合通过蓝牙将参试学生身份信息及相应的rfid无源标签id码传输至测试辅机组合中；参试学生进行一千米短跑测试时，测试辅机组合进行计时，测试辅机组合中rfid读写器模块与参试学生佩戴的运动状态监测终端中rfid无源标签交互通信，得到rfid无源标签一系列应答信号；测试辅机组合提取接收到的一系列应答信号的强度指标rssi，并依据应答信号强度指标rssi绘制出应答信号强度变化曲线图，取应答信号强度变化曲线图中rssi值最高点所对应的计时值，作为参试学生的跑步时间值；测试辅机组合将参试学生的测试成绩通过蓝牙传输到测试主机组合，测试主机组合再将参试学生身份信息、测试成绩通过4g或5g公用无线通信网络上传至后台主站进行存储，从而实现从参试学生身份验证、跑步成绩计数、跑步成绩记录全过程的自动化。

4、进一步的，测试主机组合包括主机支架、测试主机、平板电脑、监测摄像机；测试主机固定设置在主机支架顶部，平板电脑放置在测试主机上部，监测摄像机设置在主机支架前部，监测摄像机在主机支架上的高低位置可根据需要调整；测试主机与平板电脑和监测摄像机之间通过usb通信连接，测试主机与后台主站通过4g或5g公用无线通信网络通信连接；测试主机组合在现场使用时，需调用系统相应的功能模块，但测试主机本身是没有显示屏幕的，因此需借助平板电脑的显示屏幕进行操作调用系统相应的功能模块；另外平板电脑与测试主机可以分离，学生跑步运动智能测试系统在日常体育教学使用完成后，体育老师可取下平板电脑随身携带至办公室，利用办公室的wifi网络登录后台主站，随时查阅、分析学生的体育成绩数据。

5、进一步的，主机支架包括移动底座、支撑杆a、主机固定板，支撑杆a固定设置在移动底座上部，主机固定板固定设置在支撑杆a顶部；移动底座下部设置有滚轮，推动滚轮转动可方便测试主机组合的移动；移动底座内设置有蓄电池及电源模块，实际使移动底座成为移动电源，移动底座充电时，电源模块通过充电插座与市电连接；支撑杆a上设置有若干电源线a，电源线a与电源模块电性连接，电源线a为设置在主机支架上的测试主机、平板电脑、监测摄像机提供额外充足电力供应，确保学生跑步运动智能测试系统有较长的续航时间，充分满足学生升学体育考试中学生跑步运动智能测试的高强度使用要求。

6、进一步的，测试主机包括主机电子部件及主机外壳，主机电子部件固定设置在主机外壳中；主机电子部件包括蓄电池、主控模块、5g通信模块、蓝牙通信模块、电源转换模块、nfc通信模块、智能摄像模块、音频输出模块、usb通信模块；主控模块与g通信模块、蓝牙通信模块、电源转换模块、nfc通信模块、智能摄像模块、音频输出模块、usb通信模块电性连接；电源转换模块与蓄电池、主控模块、g通信模块、蓝牙通信模块、nfc通信模块、智能摄像模块、音频输出模块、usb通信模块电性连接；主机外壳上对应nfc通信模块、智能摄像模块、usb通信模块、电源转换模块设有nfc通信标识、主机摄像头窗、主机usb通信口、电源插口；测试主机的电源插口与主机支架的电源线a电性连接；测试主机通过主机usb通信口与平板电脑通信连接；学生跑步智能测试系统在进行学生升学体育考试的测试时，音频输出模块对外输出语音信息，引导需要进行测试的学生有序进行测试，学生根据语音引导，将佩戴在腕部的运动状态监测终端靠近主机外壳上的nfc通信标识区，将运动状态监测终端中存储的学生信息及所佩戴的运动状态监测终端的rfid无源标签id码录入测试主机，并与测试主机中存储的待测试学生信息进行比对，确认参试学生身份信息，防止出现代考作弊；当学生进行身份信息及所对应的rfid无源标签id码经确认时，会自动进入智能摄像模块的拍摄范围内，智能摄像模块通过主机摄像头窗自动连续捕捉已确认身份信息的学生影像，防止出现在身份确认后更换测试人员进行作弊的问题。

7、进一步，监测摄像机包括辅机电子部件、辅机外壳，辅机电子部件固定设置在辅机外壳中；辅机电子部件包括蓄电池、主控模块、蓝牙通信模块、电源转换模块、智能摄像模块、usb通信模块、rfid读写器模块；主控模块与蓝牙通信模块、电源转换模块、智能摄像模块、usb通信模块、rfid读写器模块电性连接；电源转换模块与蓄电池、主控模块与蓝牙通信模块、智能摄像模块、usb通信模块、rfid读写器模块电性连接；辅机外壳上对应智能摄像模块、usb通信模块、电源转换模块设有辅机摄像头窗、摄像机usb通信口、辅机电源插口；监测摄像机的辅机电源插口与主机支架的电源线a电性连接；监测摄像机的摄像机usb通信口与测试主机的主机usb通信口通信连接；设置在主机支架上的监测摄像机用于拍摄参试学生起跑阶段的图像，通过智能摄像模块对学生起跑阶段的图像分析，判断是否出现踏线、越线等违规行为。

8、进一步的，测试辅机组合包括辅机支架、监测摄像机，监测摄像机设置在辅机支架前部，监测摄像机在辅机支架上的高低位置可根据需要调整，测试辅机组合的监测摄像机与测试主机组合之间通过蓝牙通信连接；测试辅机组合对所有参试学生进行跑步时间计时，测试辅机组合中的监测摄像机用于拍摄参试学生跑过终点的学生数量，当跑过测试辅机组合的学生数量与参试学生数量相等时，辅机组合的监测摄像机判断所有学生完成跑步测试；rfid读写器模块在参试学生跑步期间，持续发送侦测信号，与参试学生佩戴的运动状态监测终端中rfid无源标签交互通信，从而得到rfid无源标签一系列应答信号，监测摄像机提取接收到的一系列应答信号的强度指标rssi，并依据应答信号强度指标rssi绘制出应答信号强度变化曲线图，取应答信号强度变化曲线图中rssi值最高点所对应的计时值，作为参试学生的跑步时间值，从而得到所有参试学生的一千米短跑成绩；测试辅机的监测摄像机将所有参试学生的测试成绩通过蓝牙传输到测试主机，测试主机再将参试学生身份信息、测试成绩通过4g或5g公用无线通信网络上传至后台主站进行存储，同时测试主机将参试学生身份信息、测试成绩通过usb传输给平板电脑，在平板电脑的屏幕上显示出参试学生身份信息、测试成绩，同时测试主机通过语音播报出参试学生身份信息、测试成绩。

9、进一步的，辅机支架包括移动底座、支撑杆b，支撑杆b固定设置在移动底座上部，移动底座下部设置有滚轮，推动滚轮转动可方便测试辅机组合的移动；移动底座内设置有蓄电池及电源模块，实际使移动底座成为移动电源，移动底座充电时，电源模块通过充电插座与市电连接；支撑杆b上设置有电源线b，电源线b与电源模块电性连接；电源线b为设置在辅机支架上的监测摄像机提供额外充足电力供应，确保学生跑步运动智能测试系统有较长的续航时间，充分满足学生升学体育考试中跑步测试的高强度使用要求。

10、一种基于学生跑步运动智能测试系统的测试方法，包括学生跑步运动智能测试系统的设置及学生跑步运动时间的获取；

11、s1、学生跑步运动智能测试系统的设置：

12、s1.1、进行学生一千米短跑成绩测试时，测试主机组合设置在跑步测试出发点，测试辅机组合设置在跑步测试终点；运动状态监测终端佩戴在参试学生腕部；

13、s1.2、测试主机通过音频输出模块输出语音信息，引导参试学生将佩戴在腕部的运动状态监测终端靠近测试主机的nfc通信标识，将运动状态监测终端中存储的学生信息与测试主机中存储的待测试学生信息进行比对，确认参试学生身份信息及相应的rfid无源标签id码；测试主机通过蓝牙将参试学生身份信息及相应的rfid无源标签id码传输至测试辅机组合中的监测摄像机；

14、s2、学生跑步运动时间的获取：

15、s2.1、测试主机通过音频输出模块发出语音信号，宣布测试开始，参试学生听到测试开始语音后从出发点出发，进行跑步运动；测试主机还同时通过蓝牙通信模块向测试辅机组合中的监测摄像机发出计时指令，测试辅机组合中的监测摄像机接收到计时指令后开始计时，同时辅机组合的监测摄像机中的rfid读写器模块开始持续发出设定周期为t的侦测信号，侦测信号中包括每个参试学生相应的rfid无源标签id码；

16、s2.2、当参试学生接近终点时，参试学生腕部佩戴的运动状态监测终端中的rfid无源标签接收到rfid读写器模块发出的侦测信号，并解析侦测信号中是否包含自身的id码；解析到侦测信号中包含自身的id码后，则予以应答，应答信号中包含自身的id码；

17、s2.3、测试辅机组合中的监测摄像机通过智能摄像模块监测跑过测试辅机组合的学生数量；当通过测试辅机组合的学生数量与参试学生数量相等时，辅机组合的监测摄像机判断所有学生完成跑步测试，延时若干设定时间后rfid读写器模块停止发送侦测信号，并停止计时；

18、s2.4、测试辅机组合中的监测摄像机提取接收到的所有应答信号的强度指标rssi，并依据应答信号的id码绘制出相应rfid无源标签应答信号强度变化曲线图，取应答信号强度变化曲线图中rssi值最高点所对应的计时值，作为rfid无源标签id码所对应学生的跑步时间值；

19、s2.5、在得到每个参试学生的跑步时间值后，测试辅机组合中的监测摄像机通过蓝牙将测试结果传输值测试主机中；测试主机通过4g或5g公用通信网络将参试学生跑步测试结果传输到后台主站，并通过usb将参试学生跑步测试结果传输到平板电脑中显示出来。

20、优选的，另一种获得参试学生跑步运动时间的方法，是通过作出应答信号强度变化曲线图的包络线，以包络线最高点所对应的计时值，作为rfid无源标签id码所对应学生的跑步时间值。

21、进一步的，若测试中途有参试学生退出，跑过测试辅机组合的学生数量与参试学生数量不相等时，则有测试监督人员根据测试现场实际情况，通过操作平板电脑发出测试结束指令；测试结束指令由测试主机通过蓝牙传送到辅机组合（2）的监测摄像机。

22、由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型公开的一种学生跑步运动智能测试系统，包括后台主站、测试主机组合、测试辅机组合、运动状态监测终端；其中测试辅机组合中设置有rfid读写器模块，其中运动状态监测终端中设置有板式静脉摄像模块、rfid无源标签；进行一千米短跑测试前，测试主机组合设置在跑步测试出发点，测试辅机组合设置在跑步测试终点，运动状态监测终端佩戴在参试学生腕部；状态监测终端通过板式静脉摄像模块确认参试学生身份，通过nfc通信将参试学生身份及rfid无源标签id码录入测试主机；在进行一千米短跑测试时，测试辅机组合中的监测摄像机进行计时，测试辅机组合中rfid读写器模块与参试学生佩戴的运动状态监测终端中rfid无源标签交互通信，得到rfid无源标签一系列应答信号；测试辅机组合中的监测摄像机提取接收到的一系列应答信号的强度指标rssi，并依据应答信号强度指标rssi绘制出应答信号强度变化曲线图，取应答信号强度变化曲线图中rssi值最高点所对应的计时值，作为参试学生的跑步时间值；测试辅机组合将参试学生的测试成绩通过蓝牙传输到测试主机组合，测试主机组合再将参试学生身份信息、测试成绩通过4g或5g公用无线通信网络上传至后台主站进行存储；使用本实用新型的学生跑步运动智能测试系统及测试方法，实现了从参试学生身份验证、跑步时间测量、跳远时间记录全过程的自动化，从而完全排除了学生升学体育考试中一千米短跑测试的人为干扰因素，确保学生升学体育考试中一千米短跑测试成绩的准确性和公正性。