基于WSNS的高校体育教师技能大赛管理系统的初步设想

【摘要】结合网络技术的发展，试图利用先进的无线传感器网络技术（WSNS），开发一套高效技能大赛管理系统系统。该系统全面融合教师技能大赛的所以比赛项目。具有良好实时性和动态管理性能。不但可以解决测试数据的采集传输及上报工能，而且可以具有快速统计和评价功能，使大赛结束后可以快速公布比赛结果。

【关键词】体育教师技能大赛，WSNS

1系统总体设计

1.1系统结构

本系统采用模块化结构，力求操作简单、功能完善及系统通用化。重点解决面向《技能大赛》的测试仪器数据收集、测试数据的共享及外部数据的利用、用户区别对待、数据无线采集与传输、数据的安全性、数据控件的通用性、数据检查等关键性问题。图1为技能大赛管理信息系统的总体构建示意图，系统以将采集到的有关数据通过射频模块发送到基站，基站收集的数据可传送到技能大赛管理中心。

1.2技能大赛管理系统顶层数据流程图

图2表达了技能大赛管理系统中主管部门教育厅，组织部门组委会、赛前、赛中、赛后之间的数据交换关系，特别是赛中理论考试、计算机考试、技能测试、素质测试等之间的关系。

2系统硬件设计

2.1传感器节点

传感器节点的硬件结构主要由处理器模块、传感器模块、射频模块和电源模块等组成，电源模块给整个节点提供稳定而准确的能源，是节点能否工作的先决条件。本节点需要的电压范围 2.6～3.6vDC，设计采用 2 节AA 电池供电。

选用 ATmega128 单片机为节点核心处理器。ATmega128是一款基于AVR内核的低功耗COMS单片机。内部有128KB的程序Flash，4KB的RAM空间以及4KB的E2PROM。射频模块选用CC2500射频芯片，CC2500是一款工作在2.4GHz 频段的射频收发器，在休眠模式时仅0.9μA的流耗，可以由外部中断或RTC唤醒系统，具有良好的无线接收灵敏度和强大的抗干扰能力。传感器模块采用飞思卡尔公司的低功耗三轴电容式加速度传感器MMA7260。MMA7260采用了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术。休眠模式下，最低供电电流 3μA，满足节点低工耗的要求。传感器模块开发有扩展接口，能够根据需要安装不同类型的传感器。

2.2基站

基站作为整个系统的控制和处理核心，具备网络唤醒、路由维护、数据处理、操作管理等功能，基站的硬件框图如图3所示。与节点相比基站要求较高的处理能力和运行速度，并考虑到系统以后性能扩展的要求，设计中选择高性价比且具有丰富的片上资源的ARM7处理器S3C44B0X作为核心处理器。S3C44B0X 微处理器采用0.25μmCMOS工艺制造，工作在66MHz，集成有8KBCache、外部存储器控制器、LCD控制器等，特别适合对功耗敏感的应用场合。

3 系统的软件设计

3.1 节点、基站软件设计。节点与基站均基于μC/OS-II实时操作系统完成功能定制开发，根据两者的硬件结构和功能需求开发不同的硬件驱动和应用软件。μC/OS-II 操作系统是一个完整的、多任务、多进程的实时嵌入式操作系统，并且具有源代码开放、结构小、性能稳定、易于移植和开发等优点。基站与节点的工作流程图如图5与图6所示。

3.2《技能大赛》数据库采集及管理系统设计。数据库系统为一台具有以太网接口和USB接口的PC机，通过运行运动数据库管理系统详细分析和处理基站收集的体质健康数据。选择了Borland C++ Builder 6作为数据库管理系统开发工具，技能大赛数据库管理系统主要实现数据的接收、存储和分析，根据功能需求，分成4个模块如：（1） 数据接收模块：数据库系统与基站之间采用串口接口连接，在确认基站的连接请求后，接收数据，并根据自定义数据包协议完成数据解析。（2） 数据库存储模块：根据数据的采集顺序以及运动员编号，将测试数据存储到数据库相应属性字段中。（3） 数据统计分析模块：从数据库表中读取测试数据，绘制测试数据时间变化曲线，分析测试数据数学统计特性。（4） 参数设置模块：包括用户权限管理、运动员编号、测试节点个数、测试方式等参数设置，以满足不同的测试和训练要求。

4结束语

结合现有网络技术、特别是3G技术的发展，在现有学生测试健康标准仪器及系统地基础上，借助于Microsoft先进的软件技术和无线传感器技术，我们尝试为学校体育部门开发了一套既符合适用于学校体育工作和管理模式的《体育教师技能大赛标准管理信息系统》。使参赛教师的测试项目；如立定跳远、1000米（800米）计算机考试、理论课成绩等更加快捷的通过WSNS得以快速实时采集传输。提高《技能大赛》测试和管理工作效率，节约了经济成本和人力成本。