專利名稱：一種大規(guī)模運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大規(guī)模運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，尤其是針對(duì)大規(guī)模人群的體力活動(dòng)采集系統(tǒng)，特別涉及一種利用ZigBee無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模運(yùn)動(dòng)健康數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大量科學(xué)研究證明，每個(gè)人的健康狀況與其個(gè)人的體力活動(dòng)直接相關(guān)，科學(xué)有效的體力運(yùn)動(dòng)可以提高平衡力，反應(yīng)和協(xié)調(diào)能力，經(jīng)常參加運(yùn)動(dòng)，能增強(qiáng)人的體質(zhì)，而健全的精神來(lái)源于健康的身體。體力運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)青少年的身體、智力和心理等方面的發(fā)育與成長(zhǎng)，科學(xué)的運(yùn)動(dòng)也可以預(yù)防、改善和治療青少年的慢性疾病，青少年的健康狀況與他們的體力活動(dòng)直接相關(guān)，目前，國(guó)內(nèi)外已有部分科研院所進(jìn)行了基于多種傳感器檢測(cè)技術(shù)的人體活動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的研究。但是由于技術(shù)條件的限制，大部分針對(duì)體力活動(dòng)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)還處于實(shí)驗(yàn)室研究狀態(tài)。市場(chǎng)上存在的面向個(gè)人用戶的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置如計(jì)步器，采用加速度傳感器的人體姿態(tài)捕捉功能，利用簡(jiǎn)單的計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)的步數(shù)監(jiān)測(cè)等。但是這些產(chǎn)品反映的人體運(yùn)動(dòng)參數(shù)比較單一，無(wú)法通過(guò)單一的運(yùn)動(dòng)參數(shù)判斷用戶的身體健康狀態(tài)。此外，市場(chǎng)上現(xiàn)存的人體運(yùn)動(dòng)采集裝置不能滿足校園人群或者大規(guī)模企業(yè)人群的特點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)針對(duì)大規(guī)模人群運(yùn)動(dòng)健康數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集和管理。現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)大規(guī)模人群例如校園青少年運(yùn)動(dòng)健康數(shù)據(jù)采集的需求，目前市場(chǎng)中的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)主要存在如下不足1)缺乏應(yīng)用對(duì)象為大規(guī)模人群例如青少年學(xué)生人群的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置；2)運(yùn)動(dòng)采集終端的采集參數(shù)單一 ；3)運(yùn)動(dòng)采集終端的姿勢(shì)識(shí)別單一 ；4)運(yùn)動(dòng)采集終端無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)監(jiān)測(cè)和記錄用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；5)無(wú)法滿足運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的自動(dòng)上傳；6)缺乏大規(guī)模運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)被同時(shí)采集的功能。因此，迫切的需要一種設(shè)備和方法來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種大規(guī)模運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及采集方法，本發(fā)明采用三維加速度傳感器檢測(cè)青少年的多種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，利用不同運(yùn)動(dòng)模式計(jì)算相應(yīng)體力活動(dòng)的頻率，幅度，時(shí)間以及姿態(tài)數(shù)目等參數(shù)，量化測(cè)量人體日常體力活動(dòng)狀況，并利用ZigBee無(wú)線傳輸技術(shù)，結(jié)合大規(guī)模數(shù)據(jù)自動(dòng)接收算法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、規(guī)?；瘮?shù)據(jù)米集。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種大規(guī)模運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述采集系統(tǒng)包括體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，所述體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連；數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器相連。作為本發(fā)明的一種改進(jìn),所述體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端包括CPU中央處理模塊，三維加速度傳感器模塊，光照采集模塊，無(wú)線通信模塊，數(shù)據(jù)保存模塊，電源模塊，運(yùn)動(dòng)量顯示模塊，電源檢測(cè)與提示模塊，上述各個(gè)模塊將采集的信息匯總到CPU中央處理模塊。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述CPU中央處理模塊包括微處理器，姿態(tài)計(jì)算模塊，光照計(jì)算模塊，無(wú)線喚醒模塊，運(yùn)動(dòng)量計(jì)算模塊以及電源電量計(jì)算模塊。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括CPU中央處理模塊，ZigBee通信模塊，電源模塊，天線，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)上傳模塊，上述各個(gè)模塊將采集的信息匯總到CPU中央處理模塊。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述三維加速度傳感器模塊由一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)和輸出三維方向加速度的傳感器原件及其周圍電路元件組成，三維加速度傳感器模塊實(shí)時(shí)捕獲運(yùn)動(dòng)加速度，通過(guò)CPU中央處理模塊內(nèi)部的姿態(tài)計(jì)算模塊分析當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，并將運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和姿態(tài)信息保存到數(shù)據(jù)保存模塊中。三維加速度傳感器模塊探測(cè)學(xué)生在行走、跑跳等各種運(yùn)動(dòng)中不同角度和方向下的加速度值，實(shí)時(shí)輸出人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的三維空間的加速度數(shù)值。三維加速度傳感器模塊與CPU中央處理模塊的IO接口相連，被測(cè)學(xué)生在任意時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)值實(shí)時(shí)地傳送給CPU中央處理模塊，利用CPU中央處理模塊內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)分析算法，解析運(yùn)動(dòng)過(guò)程，同步保存學(xué)生的運(yùn)動(dòng)形式，頻率，時(shí)間，運(yùn)動(dòng)步數(shù)和幅度等參數(shù)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述光照采集模塊集成了光照傳感器，利用CPU中央處理模塊的IO 口實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否在陽(yáng)光環(huán)境中，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果以數(shù)字量方式傳送到CPU中央處理模塊110，利用CPU中央處理模塊的光照強(qiáng)度算法計(jì)算光照強(qiáng)度并保存持續(xù)時(shí)間。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，運(yùn)動(dòng)量顯示模塊170集成了 5個(gè)LED燈，利用CPU中央處理模塊的IO 口控制LED燈的點(diǎn)亮個(gè)數(shù)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，電源檢測(cè)與提示模塊集成了可充電鋰電池與電源電量指示燈，電源電量指示LED燈與CPU中央處理模塊的IO 口相連，LED燈會(huì)在監(jiān)測(cè)終端大于5秒靜止?fàn)顟B(tài)之后的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)顏色的變化提示電源電量狀態(tài)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的無(wú)線通信模塊采用無(wú)線喚醒機(jī)制，在ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)數(shù)據(jù)上傳。無(wú)線通信模塊基于ZigBee無(wú)線傳輸技術(shù),集成了 ZigBee模土夾，與CPU中央處理模塊相連，當(dāng)體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端處在ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，利用CPU中央處理模塊通過(guò)ZigBee自動(dòng)傳輸保存的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括CPU中央處理模塊，ZigBee通信模塊，電源模塊，天線，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)上傳模塊。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，ZigBee通信模塊與CPU中央處理模塊相連，與多個(gè)體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)，利用CPU中央處理模塊中的防碰撞算法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端數(shù)據(jù)的自動(dòng)讀取,并將批量數(shù)據(jù)保存到CPU中央處理模塊中。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，數(shù)據(jù)上傳模塊通過(guò)CPU中央處理模塊命令，通過(guò)有線的網(wǎng)絡(luò)連接將人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的批量數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，通過(guò)將設(shè)置有上述采集系統(tǒng)的載體設(shè)置在人體身上，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述載體為胸牌或者手環(huán)或者徽章。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下，多參數(shù)輸出的體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端，避免了單一參數(shù)的采集，為大規(guī)模人群，例如青少年學(xué)生的運(yùn)動(dòng)健康數(shù)據(jù)分析提供了數(shù)據(jù)支持；體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端集成了多種運(yùn)動(dòng)模式的測(cè)量算法，能夠識(shí)別學(xué)生的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；基于動(dòng)靜態(tài)結(jié)合的電源檢測(cè)與提示模塊，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的低功耗；實(shí)現(xiàn)了對(duì)隨機(jī)離散終端的透明化無(wú)用戶干涉的自動(dòng)數(shù)據(jù)接收；實(shí)現(xiàn)了體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端與人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相對(duì)非靜止的數(shù)據(jù)接收；完成大規(guī)模、短時(shí)間內(nèi)的批量數(shù)據(jù)采集,增加了 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量。

圖1針對(duì)大規(guī)模人群的體力活動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)示意圖；圖2體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端結(jié)構(gòu)框圖；圖3人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖4體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端姿態(tài)計(jì)算算法流程圖；圖5無(wú)線喚醒機(jī)制圖。實(shí)施方式為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，
以下結(jié)合附圖1-5對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1 :采用徽章式載體對(duì)青少年學(xué)生運(yùn)動(dòng)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。如圖1所示，整個(gè)大規(guī)模人群的體力活動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)包括徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100，人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200以及數(shù)據(jù)處理服務(wù)器300。針對(duì)大規(guī)模人群采用多個(gè)體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100，組成大規(guī)模體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端600。多個(gè)徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100組成了大規(guī)?；顒?dòng)監(jiān)測(cè)終端600 ;徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)400與人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200相連；人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)連接500與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器300相連。徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100采集到的運(yùn)動(dòng)健康數(shù)據(jù)，通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)400傳輸給人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200，利用有線網(wǎng)絡(luò)連接500將保存在人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200中的大量不同運(yùn)動(dòng)健康數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器300，利用上位機(jī)觀察和分析數(shù)據(jù)。如圖2所示，徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100包括CPU中央處理模塊110，三維加速度傳感器模塊120，光照采集模塊130，無(wú)線通信模塊140，數(shù)據(jù)保存模塊150，電源模塊160，運(yùn)動(dòng)量顯示模塊170，電源檢測(cè)與提示模塊180。其中，CPU中央處理模塊110包括微處理器111，姿態(tài)計(jì)算模塊112，光照計(jì)算模塊113，無(wú)線喚醒模塊114，運(yùn)動(dòng)量計(jì)算模塊115以及電源電量計(jì)算模塊116。為完成運(yùn)動(dòng)信息的監(jiān)測(cè)，三維加速度傳感器模塊120是由一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)和輸出三維方向加速度的傳感器原件及周圍電路組成。當(dāng)三維加速度傳感器模塊120實(shí)時(shí)捕獲學(xué)生的運(yùn)動(dòng)加速度時(shí)，通過(guò)CPU中央處理模塊110內(nèi)部的姿態(tài)計(jì)算模塊112分析當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，并將運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和姿態(tài)信息保存到數(shù)據(jù)保存模塊150中。在加速度傳感器數(shù)據(jù)提取完成后，需要判定學(xué)生的運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)形式?；照率襟w力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100利用三維加速度傳感器模塊120，每隔25毫秒讀取一次加速度測(cè)量值，并進(jìn)行如圖4所示的計(jì)算處理首先通過(guò)低通數(shù)字濾波器，去除加速度數(shù)據(jù)中穩(wěn)定不變的直流分量，以及變化緩慢即頻率小于O.1赫茲的部分。再通過(guò)高通濾波器，去除數(shù)據(jù)中高頻分量即大于12.5Hz。然后，分析比較X，Z，Y三個(gè)空間軸的數(shù)據(jù)變化的峰峰值。獲取最大值Max，和最小值Min，找出三個(gè)軸中峰峰值最大的一個(gè)軸，作為主要目標(biāo)軸,根據(jù)目標(biāo)軸的數(shù)據(jù)變化特征，判斷是否滿足運(yùn)動(dòng)步伐的條件。最后，再判斷運(yùn)動(dòng)部分在時(shí)間域上是否滿足條件步頻應(yīng)該在人的正常步頻范圍即O. 5Hf 5Hz，且有效步伐持續(xù)10次以上。滿足上述條件時(shí)認(rèn)為檢測(cè)出有效的運(yùn)動(dòng)步伐，進(jìn)而方便的判斷運(yùn)動(dòng)形式和記錄時(shí)間段內(nèi)的步數(shù)累積。為了使運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)透明化，徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100加入了運(yùn)動(dòng)量顯示模塊170。所述運(yùn)動(dòng)量顯示模塊170是由5個(gè)LED燈組成，通過(guò)CPU中央處理模塊110內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)量計(jì)算模塊115衡量存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)信息和數(shù)據(jù)是否達(dá)到預(yù)定額度，以及相應(yīng)的比例值，將該比例值反映到LED等的點(diǎn)亮個(gè)數(shù)上，從而讓當(dāng)前運(yùn)動(dòng)量的積累值透明化。除了學(xué)生的運(yùn)動(dòng)信息，還需要包含對(duì)學(xué)生光照時(shí)間信息的提取。光照采集模塊130由一個(gè)能夠捕捉當(dāng)前環(huán)境的照度即單位面積上的光通量的光照傳感器組成，通過(guò)CPU中央處理模塊110內(nèi)部的光照計(jì)算模塊113根據(jù)不同環(huán)境下的照度值設(shè)定閾值，篩選和識(shí)別當(dāng)前條件下的光照環(huán)境，并將得出的光照環(huán)境信息保存至數(shù)據(jù)保存模塊150中?；照率襟w力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100作為移動(dòng)便攜式終端設(shè)備，需要定時(shí)補(bǔ)給電源能量，所以電源檢測(cè)與提示模塊180利用紅色LED燈顯示當(dāng)前的電源電量。通過(guò)CPU中央處理模塊110內(nèi)部的電源電量計(jì)算模塊捕獲當(dāng)前的終端電源剩余電量，當(dāng)剩余電量小于設(shè)定閾值時(shí)，利用驅(qū)動(dòng)電源檢測(cè)與提示模塊180內(nèi)的LED燈快速閃爍，告訴用戶電量不足的狀態(tài)。在充電過(guò)程中，設(shè)定了電源檢測(cè)與提示模塊180內(nèi)的LED燈以慢速閃爍作為充電過(guò)程提示，以常亮作為充電已滿狀態(tài)。為了完成徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100利用ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)400與人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100中包含了無(wú)線通信模塊140，作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，利用CPU中央處理模塊110中的無(wú)線喚醒模塊114，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信模塊140與人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200之間的網(wǎng)絡(luò)連接，由于終端的電池供電能力有限，而無(wú)線通訊無(wú)論是接收還是發(fā)送都需要消耗大量電流。為節(jié)省電池能耗，在通訊過(guò)程中設(shè)計(jì)了 4種狀態(tài)沉默態(tài)，休眠態(tài)，偵聽(tīng)?wèi)B(tài)，通訊態(tài)。如圖5所示，沉默態(tài)中，通訊功能即接收，發(fā)送完全關(guān)閉，無(wú)電源消耗，該狀態(tài)中所有的通訊功能全部關(guān)閉，直到等待時(shí)間到，再轉(zhuǎn)入休眠態(tài)中；休眠態(tài)中，終端休眠，定時(shí)喚醒并短時(shí)間監(jiān)聽(tīng)采集器信號(hào)，如收到喚醒信號(hào)，轉(zhuǎn)跳到偵聽(tīng)?wèi)B(tài)，即通訊的接收功能定時(shí)短暫開(kāi)啟，其余時(shí)間關(guān)閉，少量電源消耗；偵聽(tīng)?wèi)B(tài)中連續(xù)偵聽(tīng)采集器的信號(hào)，等待采集器允許進(jìn)行通訊，如果收到允許，轉(zhuǎn)到通訊狀態(tài)，如果沒(méi)有成功通訊再轉(zhuǎn)入休眠態(tài)，即該狀態(tài)中通訊的接收持續(xù)開(kāi)啟，較大電源消耗；通訊態(tài)中:與采集器雙向通訊，發(fā)出測(cè)量數(shù)據(jù)，接受下傳數(shù)據(jù)，完成后轉(zhuǎn)入沉默態(tài)，如果通訊非正常結(jié)束，轉(zhuǎn)到休眠態(tài)，即通訊的接收、發(fā)送功能均持續(xù)開(kāi)啟，電源消耗達(dá)到最大。單個(gè)徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100采用休眠態(tài)、沉默態(tài)、偵聽(tīng)?wèi)B(tài)和通訊態(tài)四種狀態(tài)之間的識(shí)別和轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線通信模塊140的控制和數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中，以分段數(shù)據(jù)發(fā)送和實(shí)時(shí)接收反饋的形式安全傳輸數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)的丟失。如圖3所示，人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200由CPU中央處理模塊210，ZigBee通信模塊220，電源模塊230，天線240，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊250和數(shù)據(jù)上傳模塊260組成。其中，CPU中央處理模塊210包含微處理器211和大規(guī)模數(shù)據(jù)采集算法模塊212。ZigBee通信模塊220集成了 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的基站，負(fù)責(zé)采集在其區(qū)域內(nèi)的所有ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息。ZigBee通信模塊220不斷的發(fā)出喚醒信號(hào)，當(dāng)學(xué)生佩戴徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100出現(xiàn)在ZigBee通信模塊220的采集區(qū)域內(nèi)時(shí)，徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100的無(wú)線通信模塊140接收到此喚醒信號(hào)則觸發(fā)通訊狀態(tài)，與人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200的ZigBee通信模塊220進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，將徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊150內(nèi)的信息和數(shù)據(jù)傳送給人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊250，從而完成信息的無(wú)線傳輸。當(dāng)多個(gè)徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100共同出現(xiàn)時(shí)，組成了大規(guī)?；顒?dòng)監(jiān)測(cè)終端600。為了保證大規(guī)模活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端600在同一時(shí)段內(nèi)完成數(shù)據(jù)的接收，設(shè)計(jì)了 CPU中央處理模塊210內(nèi)的大規(guī)模數(shù)據(jù)采集算法模塊212。所述的大規(guī)模數(shù)據(jù)采集算法模塊212采用大規(guī)模數(shù)據(jù)采集信道選擇機(jī)制。不同的徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100出現(xiàn)在采集區(qū)域時(shí)，通過(guò)采用時(shí)隙機(jī)制進(jìn)行防碰撞處理，保證每一個(gè)被喚醒的徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100利用爭(zhēng)搶時(shí)隙的方式完成數(shù)據(jù)上傳，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)?；顒?dòng)監(jiān)測(cè)終端600的人群數(shù)據(jù)的短時(shí)間內(nèi)安全上傳。由于ZigBee通信模塊220采用了 2. 4GHZ的通信頻段，所以，針對(duì)同一時(shí)段內(nèi)的大規(guī)?；顒?dòng)監(jiān)測(cè)終端600的數(shù)據(jù)采集，需保證喚醒信道與2. 4GHZ的通信頻段的較大頻率間隔，避免喚醒信道和通訊頻段的干擾，實(shí)現(xiàn)喚醒信號(hào)發(fā)送過(guò)程不影響其他徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100的數(shù)據(jù)與人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200之間的通訊。學(xué)生每天的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)通過(guò)人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200自動(dòng)提取后，可以長(zhǎng)期的保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊250中。數(shù)據(jù)上傳模塊260將保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊250的大量學(xué)生的運(yùn)動(dòng)健康數(shù)據(jù)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)連接的形式傳送給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器300，為觀測(cè)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和分析學(xué)生的健康狀態(tài)提供前提。本發(fā)明在完善三維加速度傳感器的使用上，實(shí)現(xiàn)學(xué)生體力活動(dòng)健康數(shù)據(jù)的跟蹤采集。在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200上，設(shè)計(jì)了大規(guī)模數(shù)據(jù)同時(shí)段采集的模塊和算法，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的批量采集。設(shè)計(jì)的徽章式體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端100便于攜帶，在校園內(nèi)多處安裝人群數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200，即可完成全校學(xué)生活動(dòng)健康數(shù)據(jù)的全自動(dòng)準(zhǔn)確提取。實(shí)施例2 所述載體為手環(huán)或者胸牌，其他優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并沒(méi)有限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在上述結(jié)構(gòu)上所做的等同替換或者改變均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種大規(guī)模運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述采集系統(tǒng)包括體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端(100)，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(200)以及數(shù)據(jù)處理服務(wù)器(300)，所述體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端(100)通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(400)與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(200)相連；數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(200)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)(500)與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器(300)相連；所述體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端(100)包括CPU中央處理模塊(110)，三維加速度傳感器模塊(120)，光照采集模塊(130)，無(wú)線通信模塊(140)，數(shù)據(jù)保存模塊(150)，電源模塊(160)，運(yùn)動(dòng)量顯示模塊(170)，電源檢測(cè)與提示模塊(180)，所述三維加速度傳感器模塊(120)、光照采集模塊(130)、無(wú)線通信模塊(140)、數(shù)據(jù)保存模塊(150)、電源模塊(160)、運(yùn)動(dòng)量顯示模塊(170)和電源檢測(cè)與提示模塊(180)將采集的信息匯總到CPU中央處理模塊(110)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU中央處理模塊(110)包括微處理器(111)，姿態(tài)計(jì)算模塊(112)，光照計(jì)算模塊(113)，無(wú)線喚醒模塊(114)，運(yùn)動(dòng)量計(jì)算模塊(115)以及電源電量計(jì)算模塊(116)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(200)包括CPU中央處理模塊(210)，ZigBee通信模塊(220)，電源模塊(230)，天線(240)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(250)和數(shù)據(jù)上傳模塊(260)，所述ZigBee通信模塊(220)，電源模塊(230 )，天線(240 )，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(250 )和數(shù)據(jù)上傳模塊(260 )將采集的信息匯總到CPU中央處理模塊(210)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述三維加速度傳感器模塊(120)由一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)和輸出三維方向加速度的傳感器原件及其周圍電路元件組成，三維加速度傳感器模塊(120)實(shí)時(shí)捕獲運(yùn)動(dòng)加速度，通過(guò)CPU中央處理模塊(110)內(nèi)部的姿態(tài)計(jì)算模塊(112)分析當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，并將運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和姿態(tài)信息保存到數(shù)據(jù)保存模塊(150)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述光照采集模塊(130)集成了光照傳感器，利用CPU中央處理模塊(110)的IO 口實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否在陽(yáng)光環(huán)境中，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果以數(shù)字量方式傳送到CPU中央處理模塊(110)，利用CPU中央處理模塊的光照強(qiáng)度算法計(jì)算光照強(qiáng)度并保存持續(xù)時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，運(yùn)動(dòng)量顯示模塊(170)集成了 5個(gè)LED燈，利用CPU中央處理模塊的IO 口控制LED燈的點(diǎn)亮個(gè)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，電源檢測(cè)與提示模塊(180)集成了可充電鋰電池與電源電量指示燈，電源電量指示LED燈與CPU中央處理模塊(110 )的IO 口相連，LED燈通過(guò)顏色的變化提示電源電量狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的無(wú)線通信模塊(140)采用無(wú)線喚醒機(jī)制，在ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)數(shù)據(jù)上傳。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大規(guī)模運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述采集系統(tǒng)包括體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，所述體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連；數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器相連。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)輸出的體力活動(dòng)監(jiān)測(cè)終端，避免了單一參數(shù)的采集，為大規(guī)模人群運(yùn)動(dòng)健康數(shù)據(jù)分析提供了數(shù)據(jù)支持；基于動(dòng)靜態(tài)結(jié)合的電源檢測(cè)與提示模塊，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的低功耗；完成大規(guī)模、短時(shí)間內(nèi)的批量數(shù)據(jù)采集，增加了ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量。
文檔編號(hào)H04W84/18GK202887420SQ20122045349
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者張啟剛, 朱為模, 吳威, 楊艷 申請(qǐng)人:南京合一健康咨詢服務(wù)有限公司