一种基于物联网技术的短距离体测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网技术的短距离体测系统，包括起点下位机、终点下位机、云端服务器及上位机，起点下位机和终点下位机上装载光电传感器，起点下位机通过使用ESP8266的AP+Station共存模式，在终点下位机和服务器上进行数据交互。同时具备了检测是否抢跑，开始起跑发声，将数据显示屏上显示的功能。终点下位机通过使用ESP8266的Station单模式将光电传感器的切断信号发送给起点下位机，从而计算出短距离体测时间并将数据上传至云端服务器。上位机通过POST请求，接收云端服务器发送的JSON文件，解析后在其上显示。本发明专利技术解决了短距离体测中的时延问题与传输问题，通过物联网技术，将体测时间及用户数据，发送至云端服务器，并在移动端及PC端展现出来，做到实时查看。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网技术的短距离体测系统
本专利技术涉及一种基于物联网技术的短距离体测系统，属于短距离体测

技术介绍
传统的短距离体测方法如50米跑步毯，由于其为有线设置限制了系统的适用范围，其次对于50米跑步毯来说固定性也有一定的误差并且是地毯跑步时会存在一定的安全性，实用性不是很强。并且图像处理的竞赛方案，还存在时间误差的问题。下面结合现有技术中较有代表性的两种短距离体测方法加以说明。方法一：一种基于低射频的传输方式，通过光电传感反射接收方式来判断竞速成员的通过，主要由起点端模块、终点端模块、主计时模块和上位机构成，其特征在于：起点端模块包括起点端控制盒、至少一组反光板光电传感器、无线通信模块；终点端模块包括终点端控制盒、至少一组反光板光电传感器、无线通信模块；主计时模块设有控制器、无线通信模块、与上位机连接的接口；主计时模块与起点端模块和终点端模块间经无线通信模块构成通信网络。方法一不需要在赛场进行布线操作，适合于各种场地使用，可以适用于采用或者不采用发令枪的比赛使用，特别适用于自由式轮滑速度过桩比赛。方法一存在如下缺点：使用反光光电传感器通过反射之前的光信号来判断是否触碰的传感器中，其过程没有考虑到太阳光或者强光照射反光片所带的光信号被干扰的风险；现有的技术对成绩的保存还是存储在上位机中，最后数据仅仅是储存为一个文档，无法将数据上传至服务器的数据库中，对数据进行比较、边缘计算或者将数据发送。方法二：一种竞技比赛全自动图像计时及信息管理系统，由发令枪、无线发令信号检测发射装置与无线发令信号接收装置、计算机、计算机软件、图像采集卡和高速线阵CCD摄像机组成，其中计算机软件包括拍摄控制单元、自动判读单元和信息管理单元，其特点是：无线发令信号检测发射装置放置在发令枪附近，无线发令信号接收装置与计算机相连，无线发令信号检测发射装置与无线发令信号接收装置同步获取发令信号，在比赛过程中，通过无线发令信号检测发射装置采集发令枪声音信息，传输给无线发令信号接收装置，自动启动计算机软件计时，当运动员快到终点时，利用高速线阵CCD摄像机拍摄终点冲刺图像，通过图像计时子系统进行人体识别，自动判读运动员成绩。方法二存在如下缺点：在起点端设备上设定了计时器开始工作信号，并没有考虑到在实际竞赛中比赛不仅比较速度，也是考验参赛者对起跑信号的反应时间。这样的设计会到导致最终的时间和实际时间的误差；在中学、高校中的使用中没有考虑到学生群体中替跑的情况，若有学生替跑，至该成绩应直接无效；利用采集的图像来判断参赛者从起跑端离开和到达终点端，并没有考虑带图像识别采集特征点和机器处理后所带来的时延，导致最终产生的时间和实际时间有误差；通过采集后的音频信号，通过转化为波形让机器进行比较相似处，最后来确认发令信号。设备在“采集”→“转化”→“比较”→“发送”计时信号的过程中，机器的处理时间会产生时延导致最终时间和实际时间的误差。随着互联网时代的发展，5G时代的来临，时延大大降低的时代，无线网络也在迅速的大范围覆盖，新型技术的发展也在方便着人类的生活。无线网络最主要的优势在于不需要布线，可以不受不限条件的限制。不仅如此无线网络的组建方法也是简单的：一般架设无线网络的基本设备就是无线网卡及平台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，无线网络不仅操作简单而且架设费用和复杂程序要远远低于传统的有线网络。并且这两年来无线AP的数量迅猛普及，无线网络的方便与高效也得到迅速普及，无线网络的地位也在日益牢固。同样，随着互联网体系的成熟与发展，物联网技术作为下一个风口，在整个行业也有着很好的发展前景由此可以看出基于无线网络加物联网技术的体测系统有着很好的市场与发展前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于物联网技术的短距离体测系统，克服了传统体测方法中存在的效率低下，以及时延高、成本高、传输方案不适宜等问题。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于物联网技术的短距离体测系统，包括起点下位机、终点下位机、云端服务器以及上位机，所述起点下位机设置于跑道起点处，终点下位机设置于跑道终点处；起点下位机包括第一微控制器、按键模块、第一光电传感器、语音录放模块、音频功放模块、OLED显示屏、第一电源模块，所述第一光电传感器包括第一发射端和第一接收端，第一发射端、第一接收端分别设置于跑道起点两侧，且第一发射端与第一接收端连接而成的直线与跑道垂直，按键模块的输出端、第一光电传感器的输出端分别与第一微控制器的输入端连接，第一微控制器的输出端依次连接语音录放模块、音频功放模块，第一微控制器的输出端还连接OLED显示屏的输入端，第一电源模块给第一微控制器、按键模块、第一光电传感器、语音录放模块、音频功放模块、OLED显示屏供电，第一微控制器通过带无线网络的路由器与云端服务器通讯，云端服务器通过无线网络与上位机通信；终点下位机包括第二微控制器、第二光电传感器、第二电源模块，所述第二光电传感器包括第二发射端和第二接收端，第二发射端、第二接收端分别设置于跑道终点两侧，且第二发射端与第二接收端连接而成的直线与跑道垂直，第二光电传感器的输出端连接第二微控制器的输入端，第二电源模块给第二微控制器、第二光电传感器供电；所述起点下位机和终点下位机上电后，进入体测系统准备阶段，当OLED显示屏显示“下位机准备完毕，可以起跑”字样时，准备完毕并进入体测阶段；当第一微控制器接收到按键模块发送的信号后，开始3秒倒计时，倒计时结束，控制语音录放模块播放预先录制的起跑信号枪声，并通过音频功放模块放大起跑信号枪声的输出分贝，体测人员听到起跑信号枪声后，开始起跑，同时第一微控制器开始计时，若体测人员在起跑信号枪声响起前通过第一光电传感器，则计时停止，同时OLED显示屏显示“体测人员抢跑”字样，重置计时，体测人员回到跑道起点，重新开始，若体测人员在起跑信号枪声响起后通过第一光电传感器，则成绩有效；当体测人员穿过第二光电传感器时，第二光电传感器的电频发生翻转同时发送信号至第二微控制器，第二微控制器将停止计时的信号发送至第一微控制器，第一微控制器停止计时，并将体测人员的身份和成绩打包成JSON文件，发送至云端服务器，云端服务器将JSON文件解析后通过HTTP协议发送给上位机。作为本专利技术的一种优选方案，所述上位机为移动手机端和/或PC端。作为本专利技术的一种优选方案，所述体测系统准备阶段，具体过程如下：所述第一微控制器采用AP+Station共存模式，第二微控制器采用单Station模式；起点下位机和终点下位机上电后，第一微控制器的AP与第二微控制器的Station之间的连接并进行握手，起点下位机开启Station模式，第二光电传感器的第二发射端与第二接收端之间进行对焦，对焦成功后第二微控制器通过TCP协议将对焦成功指令发送至第一微控制器，第一光电传感器的第一发射端与第一接收端之间进行对焦，对焦成功后第一光电传感器将对焦成功结果通过GPIO串口的形式发送给第一微控制器，以上步骤成功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网技术的短距离体测系统，其特征在于，包括起点下位机、终点下位机、云端服务器以及上位机，所述起点下位机设置于跑道起点处，终点下位机设置于跑道终点处；/n起点下位机包括第一微控制器、按键模块、第一光电传感器、语音录放模块、音频功放模块、OLED显示屏、第一电源模块，所述第一光电传感器包括第一发射端和第一接收端，第一发射端、第一接收端分别设置于跑道起点两侧，且第一发射端与第一接收端连接而成的直线与跑道垂直，按键模块的输出端、第一光电传感器的输出端分别与第一微控制器的输入端连接，第一微控制器的输出端依次连接语音录放模块、音频功放模块，第一微控制器的输出端还连接OLED显示屏的输入端，第一电源模块给第一微控制器、按键模块、第一光电传感器、语音录放模块、音频功放模块、OLED显示屏供电，第一微控制器通过带无线网络的路由器与云端服务器通讯，云端服务器通过无线网络与上位机通信；/n终点下位机包括第二微控制器、第二光电传感器、第二电源模块，所述第二光电传感器包括第二发射端和第二接收端，第二发射端、第二接收端分别设置于跑道终点两侧，且第二发射端与第二接收端连接而成的直线与跑道垂直，第二光电传感器的输出端连接第二微控制器的输入端，第二电源模块给第二微控制器、第二光电传感器供电；/n所述起点下位机和终点下位机上电后，进入体测系统准备阶段，当OLED显示屏显示“下位机准备完毕，可以起跑”字样时，准备完毕并进入体测阶段；/n当第一微控制器接收到按键模块发送的信号后，开始3秒倒计时，倒计时结束，控制语音录放模块播放预先录制的起跑信号枪声，并通过音频功放模块放大起跑信号枪声的输出分贝，体测人员听到起跑信号枪声后，开始起跑，同时第一微控制器开始计时，若体测人员在起跑信号枪声响起前通过第一光电传感器，则计时停止，同时OLED显示屏显示“体测人员抢跑”字样，重置计时，体测人员回到跑道起点，重新开始，若体测人员在起跑信号枪声响起后通过第一光电传感器，则成绩有效；当体测人员穿过第二光电传感器时，第二光电传感器的电频发生翻转同时发送信号至第二微控制器，第二微控制器将停止计时的信号发送至第一微控制器，第一微控制器停止计时，并将体测人员的身份和成绩打包成JSON文件，发送至云端服务器，云端服务器将JSON文件解析后通过HTTP协议发送给上位机。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网技术的短距离体测系统，其特征在于，包括起点下位机、终点下位机、云端服务器以及上位机，所述起点下位机设置于跑道起点处，终点下位机设置于跑道终点处；
起点下位机包括第一微控制器、按键模块、第一光电传感器、语音录放模块、音频功放模块、OLED显示屏、第一电源模块，所述第一光电传感器包括第一发射端和第一接收端，第一发射端、第一接收端分别设置于跑道起点两侧，且第一发射端与第一接收端连接而成的直线与跑道垂直，按键模块的输出端、第一光电传感器的输出端分别与第一微控制器的输入端连接，第一微控制器的输出端依次连接语音录放模块、音频功放模块，第一微控制器的输出端还连接OLED显示屏的输入端，第一电源模块给第一微控制器、按键模块、第一光电传感器、语音录放模块、音频功放模块、OLED显示屏供电，第一微控制器通过带无线网络的路由器与云端服务器通讯，云端服务器通过无线网络与上位机通信；
终点下位机包括第二微控制器、第二光电传感器、第二电源模块，所述第二光电传感器包括第二发射端和第二接收端，第二发射端、第二接收端分别设置于跑道终点两侧，且第二发射端与第二接收端连接而成的直线与跑道垂直，第二光电传感器的输出端连接第二微控制器的输入端，第二电源模块给第二微控制器、第二光电传感器供电；
所述起点下位机和终点下位机上电后，进入体测系统准备阶段，当OLED显示屏显示“下位机准备完毕，可以起跑”字样时，准备完毕并进入体测阶段；
当第一微控制器接收到按键模块发送的信号后，开始3秒倒计时，倒计时结束，控制语音录放模块播放预先录制的起跑信号枪声，并通过音频功放模块放大起跑信号枪声的输出分贝，体测人员听到起跑信号枪声后，开始起跑，同时第一微控制器开始计时，若体测人员在起跑信号枪声响起前通过第一光电传感器，则计时停止，同时OLED显示屏显示“体测人员抢跑”字样，重置计时，体测人员回到跑道起点，重新开始，若体测人员在起跑信号枪声响起后通过第一光电传感器，则成绩有效；当体测人员穿过第二光电传感器时，第二光电传感器的电频发生翻转同时发送信号至第二微控制器，第二微控制器将停止计时的信号发送至第一微控制器，第一微控制器停止计时，并将体测人员的身份和成绩打包成JSON文件，发送至云端服务器，云端服务器将JSON文件解析后通过HTTP协议发送给上位机。


2.根据权利要求1所述基于物联网技术的短距离体测系统，其特征在于，所述上位机为移动手机端和/或PC端。


3.根据权利要求1所述基于物联网技术的短距离体...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐平平，王伟烽，孙宗恩，陆洋，潘时祥，
申请(专利权)人：南京工业大学浦江学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32