基于物联网和人脸识别的阳光体育系统

摘要

本发明公开了基于物联网和人脸识别的阳光体育系统；具体包括包括信息采集终端、终端管理模块、成绩管理模块和运动处方模块。其中信息采集终端包括主控模块、电源模块、人脸识别模块、无线网络模块、时控开关模块和读卡器模块；终端管理模块包括终端监测模块与路线配置模块；成绩管理模块包括成绩预览模块、批量修改模块和代刷名单模块。本发明基于物联网与人脸识别技术，实现数据自动采集、实时更新数据、运动强度监测、自动分析比对、运动处方实施和智能评估等功能，使阳光长跑活动管理精细化、学生锻炼自主化、健身指导科学化和健身效果最大化，可以用于群体性长跑活动智能管理，降低人力成本。

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式领域，具体涉及基于物联网和人脸识别技术的阳光体育系统。

背景技术

为响应教育部、国家体育总局、共青团中央提出的全国亿万学生阳光体育运动的号召，许多高校都开展了群体跑步的活动。然而当前的群体性的跑步活动管理方法比较简单，其中数据收集的方法都是基于无线射频技术的“打卡”，同时在数据管理方面对身体素质不同的学生采用统一的考核标准。在实际的使用过程中，存在代跑、代刷等不良的现象，在对学生的身体锻炼方面没有起到预想的效果。

因此，急需一种基于管理学、教育学和运动训练学理论，采用定向运动的形式，利用校园自然环境，依据国际上评判体育人口标准，运用网格化管理，按学生身体素质差异的人群分层进行不同层次学生的不同运动强度调控，具有高可靠性、高智能性的阳光体育系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了基于物联网和人脸识别的阳光体育系统，该系统基于物联网与人脸识别技术，实现数据自动采集、实时更新数据、运动强度监测、自动分析比对、运动处方实施和智能评估等功能，使阳光长跑活动管理精细化、学生锻炼自主化、健身指导科学化和健身效果最大化。

基于物联网和人脸识别的阳光体育系统，包括信息采集终端、终端管理模块、成绩管理模块和运动处方模块。

所述信息采集终端包括主控模块、电源模块、人脸识别模块、无线网络模块、时控开关模块和读卡器模块。

所述主控模块用于接收人脸识别模块触发的识别事件，并提取事件中的用户打卡信息，然后将单个用户的打卡信息结算成一条跑步数据，缓存上发到云端服务器。

所述用户打卡信息包括用户的账号、打卡时间与打卡点位。

所述电源模块用于给主控模块、人脸识别模块及无线网络模块供电，保证终端的平稳运行。

所述无线网络模块通过网线与主控模块相连，实现信息采集终端与云端的网络通信。

所述人脸识别模块包括广角双目摄像头与触摸显示屏。当打卡的用户经过时，广角双目摄像头自动抓拍，触摸显示屏显示捕捉到的画面，一段时间没有用户经过时触摸显示屏转为待机状态。人脸识别模块通过网线与无线网络模块相连，实现与主控模块的无线通信，主控模块通过无线网络模块从云端获取人脸照片信息后将其发送至人脸识别模块用于对比。

所述时控模块连接220V的交流电压后与电源模块相连，经过定时设置后，用于控制信息采集终端在规定时间段内处于开启状态，其余时间段处于关闭状态，延长设备使用寿命。

所述读卡器模块与主控模块相连，通过USB的信号传输方式，将用户打卡信息上发到主控模块。

所述终端管理模块包括终端监测模块与路线配置模块。

所述终端监测模块用于对场地内设置的信息采集终端的运行状况、通讯状况以及各终端间的距离进行监测。

所述路线配置模块，借鉴了无线定向运动的理念，根据终端监测模块监测到的数据灵活配置运动路线，当某终端的打卡用户过多时通过终端间的距离规划新路线进行分流，防止固定路线导致的高峰期拥堵。

所述成绩管理模块包括成绩预览模块、批量修改模块和代刷名单模块。

所述成绩预览模块用于向管理员提供长跑活动的汇总信息；汇总信息包括活动参与人数、活动质量以及异常现象提醒；所述异常现象为无效人数比例过大。

所述批量修改模块用于管理员根据用户上报的信息对后台数据进行批量修改，保障由于天气原因、设备故障或突发事件导致打卡失败的用户权益。

所述代刷名单模块用于显示代刷作弊人员的名单，通过人脸识别模块对一人多卡代刷的行为进行自动甄别捕获，匹配用户账号后显示出来。

所述运动处方模块，根据输入的参与活动用户的耐力素质、BMI指数肥胖度分级以及云端存储的用户过往运动数据进行人群划分，对不同层次的用户设置不同的运动指标。

本发明具有以下有益效果：

1、方便快捷、准确有效地记录每个用户的刷卡时间和刷卡地点，准确地计算出运动的里程和速度，并通过无线网络模块进行数据的传输，实时更新云端数据。

2、基于人脸识别模块的打卡方式，在提高效率的同时防止了用户代刷代跑、一人多卡等不良情况的发生。

3、利用终端管理模块，配置多条路线，用户可以随意选择，提高运动的趣味性；同时对各终端的运行情况进行监测，可以实现人群分流，缓解运动高峰期拥堵现象。

4、引入运动处方功能，根据用户的个体差异规划不同的运动指标，在保证用户健康的前提下给予每个人合适的运动强度，使每个用户都能得到切实有效的运动锻炼。

附图说明

图1为基于物联网和人脸识别的阳光体育系统框图；

图2为信息采集终端原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的解释说明；

如图1所示，基于物联网和人脸识别的阳光体育系统，包括信息采集终端、终端管理模块、成绩管理模块和运动处方模块。

如图2所示，所述信息采集终端包括主控模块、电源模块、人脸识别模块、无线网络模块、时控开关模块和读卡器模块。

所述主控模块型号为intel ATOM凌动D525主板，运行的操作系统为WindowsServer2012；主控模块的VCC引脚和GND引脚分别与电源模块的OUT3引脚和GND引脚相连，Ethemet引脚与无线网络模块的LAN1引脚相连，USB引脚与读卡器模块的USB引脚相连。主控模块用于接收人脸识别模块触发的识别事件，并提取事件中的用户打卡信息，然后将单个用户的打卡信息结算成一条跑步数据，缓存上发到云端服务器。

所述用户打卡信息包括用户的账号、打卡时间与打卡点位。

所述电源模块型号为LRS-200-12，用于给主控模块、人脸识别模块及无线网络模块供电，保证终端的平稳运行。

所述无线网络模块型号为力必拓T320；无线网络模块的VCC引脚和GND引脚分别与电源模块的OUT1引脚和GND引脚相连，LAN2引脚与人脸识别模块的LAN引脚相连。无线网络模块用于实现信息采集终端与云端的网络通信。

所述人脸识别模块型号为海康威视DS-K1T607TM，包括200w广角双目摄像头与7英寸触摸显示屏；人脸识别模块的VCC引脚和GND引脚分别与电源模块的OUT1引脚和GND引脚相连。当打卡的用户经过广角双目摄像头前自动抓拍并将抓拍画面显示在触摸显示屏上，与云端存储的人脸照片信息进行对比，进行人脸认证。人脸识别模块通过网线与无线网络模块相连，实现与主控模块的无线通信，主控模块通过无线网络模块从云端获取人脸照片信息后将其发送至人脸识别模块用于对比。当广角双目摄像头前一段时间没有用户经过，触摸屏转为待机状态。

所述时控模块型号为德力西KG316T时控开关，时刻模块的的IN1和IN2引脚与220V的交流电相连，OUT1和OUT2引脚分别与电源模块的IN1引脚和GND引脚相连。时控经过定时设置后，用于控制信息采集终端在规定时间段内处于开启状态，其余时间段处于关闭状态，延长设备使用寿命。

所述读卡器模块型号为W20S-USB读卡器，与主控模块相连，通过USB的信号传输方式，将用户打卡信息上发到主控模块。

所述终端管理模块包括终端监测模块与路线配置模块。

所述终端监测模块用于对场地内设置的信息采集终端的运行状况、通讯状况以及各终端间的距离进行监测。

所述路线配置模块，借鉴了无线定向运动的理念，根据终端监测模块监测到的数据灵活配置运动路线，路线包括终端间的环绕跑、往返跑、正逆向跑等；当某终端的打卡用户过多时通过终端间的距离规划新路线进行分流，防止固定路线导致的高峰期拥堵。

所述成绩管理模块包括成绩预览模块、批量修改模块和代刷名单模块。

所述成绩预览模块用于向管理员提供长跑活动的汇总信息；汇总信息包括活动参与人数、活动质量以及当无效人数比例超过20％时进行异常现象提醒。

所述批量修改模块用于管理员根据用户上报的信息对后台数据进行批量修改，保障由于天气原因、设备故障或突发事件导致打卡失败的用户权益。

所述代刷名单模块用于显示代刷作弊人员的名单，通过人脸识别模块对一人多卡代刷的行为进行自动甄别捕获，匹配用户账号后显示出来。

所述运动处方模块，根据输入的参与活动用户的耐力素质、BMI指数肥胖度分级以及云端存储的用户过往运动数据进行人群划分，对不同层次的用户设置不同的运动指标。