侯春秀

摘 要 当前，对于我国学生而言在进行体育活动或是体测时，经常会出现昏倒的现象，最严重的是出现猝死的状况。因此本文主要针对于穿戴式学生体育运动体质监测系统的设计为切入点进行分析，结合当下运动强度监测系统设计与实现为根据，主要从心率采集模块、体温采集模块、控制模块等进行深入探究与分析，主要目的在于有效防止学生在体育运动中发生晕倒或是猝死的情况。

【关键词】穿戴式 体质监测 体育运动 ARM处理器

因为当代学生沉迷于网络，对于体育活动的参与是极为缺乏，因此对于学生们的身体健康造成极大的伤害，因此我国加大了对学生体育测试的力度，对于学生各类体育运动都在提高重视。但是，基于学生在开展体育活动中时常会出现猝死、昏厥的情况，所以对于学生的体质情况要进行及时监测，这是学校目前对于学生开展体育活动亟待解决的问题。

1 系统硬件设计

此系统的硬件设计基础在于对学生穿戴进行监控，其监测终端的设计核心就是对ARM处理器的运用，对体温传感器、电源模块以及心率传感器等方面进行统一配置，在将其整合之后，共同对学生运动时产生的系数进行监测，系统硬件设计设计原理具体如下。

1.1 模块控制

此系统的终端关键模块主要应用的是ARM处理器STM32，STM32这个系列微控制器的应用主要来源于ARM公司一项具有重大突破的项目，它的工作频率大概在控制在七十二兆赫，其内部设置的高速运转的储存仪器，具有全面的端口以及外设，其中包含了三个十二比特的ADC、八个高端定时器，除此之外，还包括先进较为标准的通信接口，专门运用在性能比较高、成本比较低等形式上，是一个时常应用在医疗设备中的芯片。

1.2 针对于体温的采集模块

在体温上进行采集主要运用HKT-09A+型号的体温传感器，此传感器主要是对数字信号进行输出的模式进行的应用，其内部应用了比较专业的体温测量热敏电阻构件以及专业的电流驱动器。它们的科学应用，对于测量体温的结果而言，具有一定的准确性，测量时间较短等优点。

1.3 针对于心率的采集模块

在进行心率采集时，这一模块应用的是PulseSensor型号的心率传感器，此传感器主要是用在对脉搏、心跳频率的光电反射式的模拟传感器，使其配置到学生的手腕上或是手指等某个部位即可，利用导线进行传输采集好的数据信息，将收到的模拟信号通过单片机进行转换成为数字信号，在利用单片机对其进行简化计算便可得出准确的心跳频率，除此之外，还可以利用对脉搏波度的进行有效控制，然后将其串口传入到电脑内。

1.4 ZigBee无线通信模块

在构建的系统中，ZigBee无线通信模块主要原因的是CC2530模块，其中包含主次兩种，主次模块需要在同一阶段之内，才可达到数据之间的有效通信。CC2530主要应用二点四吉赫兹免执照ISM频带所进行的通信，其特点就是价格低廉、功耗低、信号强等。

2 系统软件的设计

系统服务器的软件的存在主要是承接中转基站的信息将其储存在数据库之中，学生与教师若想查看之前的运动信息，需要进行身份认证才可进入，对其保存好的信息进行有效分析，基于此学校才可制定强身健体的运动，此系统服务器的软件主要包含三方面，数据库服务器层、ACE 数据服务器层、Web 服务器层。

2.1 数据库服务器

数据库服务器的应用主要是接收ACE数据服务器与Web 服务器对于整个系统中存有的数据库进行读写，将获得的个人信息等多层次的信息存储到MySQL数据库中，将有关于非结构化的运动数据保存到HBase与MongoDB数据库中，MongoDB是以内存为主的保存形式，它的信息储存空间会因为信息的增多而随之增多，它自带的技能是回滚，可以将陈旧的数据利用新数据将其覆盖掉。

2.2 ACE 数据服务器层

ACE 数据服务器分为四小模块，其中有信息处理模块、线程池管理模块、服务器

构建模块、通讯控制模块。信息处理模块还可分为日志模块与数据存取模块两种，而线程池管理模块还可分为线程管理模块与信息收发模块两种，通讯模块同样也是可以分为网络模块与均衡负重模块两种。基于ACE 数据服务器底层的通讯控制模块思维存在是建设连接请求问题的主要解决依据，对来源于基站的信息进行预先处理，同时要构建一个对应的连接，在线程池管理模块过程中可以构成数据队列，等候数据处理模块所进行的剖析，通过对命令进行剖析，获取相关请求，如果要进行手操的话，需要将信息储存到数据库中，若是接受到发送的命令，就需要将信息从数据库中读取出来，同时将其封装，传送给基础层的信息模块进行发出。

2.3 Web 服务器

Web 服务器层可分为设备数据管理模块、运动信息分析模块、个人数据管理模块、登陆验证模块等，对用户也要进行区分，可分为管理员、学生、教师这三种。所谓运动信息分析模块就是针对于数据库中的用户运动的各个时间点的运动项目，通过汇总的方式，以表格的形式呈现个用户，与此同时，要建立运动趋势图，以便用户观察。设备数据管理模块所管理的是对于学生自身所带的设备绑定、解绑以及基站设备等情况，它的特点就在于它可以对基站信息进行编辑与添加，还可随时查看基站的运转情况。

2.4 PC终端监控软件的设计

监督控制中心的存在主要是对在学生那里采集好的信息进行整理与分析，同时还要将所得数据进行上传给下一个进行服务平台提供参照依据。基于PC终端的监控软件的应用与ACCESS数据库进行有效融合，建立较为简单的个人信息管理库，主要目的在于将数据进行串口传输，方便对数据或是个人信息进行实时回放查看等。

3 结束语

综上所述，基于ARM嵌入式为主的穿戴检测技术，对于学生的体育运动或是体育测试都可以进行实时监控，观察学生的体温、心跳频率等，在获得相关数据之后对其进行深入剖析，制定出防止学生发生昏厥、猝死的活动项目，此系统的运用不单单是为了评估学生运动情况，还是推进对学生体测规范化管理的有效措施，对于加大学生体育活动的开展具有推进作用。

参考文献

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