区块链在大学生体质健康监测数据采集与分析中的应用

刘以攀

（毕节职业技术学院 贵州 毕节 551700）

2017年6月14日，习近平总书记在会见国际足联主席因凡蒂诺时提出，体育首要任务是增强国民体质和提高健康素养。在中央政治局第十八次集体学习时，习近平总书记强调“要探索利用区块链数据共享模式，积极推动区块链技术在教育等领域的应用”。显然，区块链方兴未艾，建筑健康和教育等方面大有作为。

1、研究背景

1.1、数据安全与利用

大数据时代，数据的公开和共享大势所趋，数据的价值挖掘也极为重要。但同时，数据的安全问题又与之矛盾。数据安全和数据全生命周期紧密关联，在采集生产、存储流转以及使用过程均面临一系列的安全问题。

当前，数据平台种类繁多，加上对数据产权的保护，造成了数据割据，融合较难，数据孤岛现象成为客观事实。由此造成数据繁杂、不易共享、困于整合、难以聚类，导致信息贬值，严重降低了数据的利用价值。这与国家倡导的以信息化推进国家治理体系和治理能力现代化有一定的差距。由于数据与数据之间存在关联性，只考虑负载均衡的布局算法缺乏实用性，需要进一步考虑数据与数据的关联性以提高应用执行速度。因此，数据管理成为当下技术研究热点和难题。

1.2、区块链

伴随着以“比特币”为代表的数字货币的发行和市场占有，“区块链”技术迅速发展。区块链技术是建立在特定计算机网络和共识机制基础上的分散式记账系统。它的核心是共识机制及其建立不同节点之间的安全和信任。区块链具有去中心化、开放性、分布式、不可篡改、匿名性的特征。区块链技术以其分布式的特性，可以作为密码学中可信第三方的实现方案。区块链技术的防篡改特性能够为密码协议提供可信赖的激励机制，提高敌手在博弈中的作恶难度，降低作恶动机。

得益于其在各个节点间建立的信任和安全，区块链可为数据整合和共享提供技术保障，它与政务、金融、产业、教育等方面的融合扮演者着重要的角色。

1.3、大学生体质健康监测的问题向度

目前，我国大学生体质健康监测的政策和制度颇具规模，形成了一套较为完善的制度系统和实践方法。但是，在新时代国家立德树人的根本任务下，面临着大学生体质连续25年下降的现实困境，一些政策制度不再适应新形势的发展，亟待完善。

通过文献梳理发现，在体质监测实践中存在：落实主体责任不到位、重组织实施轻质量监管，重体质测试轻风险防控，重数据获得轻干预促进。组织规范性欠缺、服务举措缺乏、监测技术不够高、程序不够规范、数据不够精准、评价干预不够全面、监督检查不够有力、监测工作难度大等共性问题。

具体而言，学者们从各自的研究视角对大学生体质监测作了研究。

教育部体卫艺司王登峰司长认为，2007年实施的《国家学生体质健康标准》存在测试项目选项过多，难以进行整体比较，依据的人群数量太少，代表性不强等。

体质健康等级相关的自变量多达14个指标，并建议要完善青少年学生综合评价体系（杜发强、樊晶晶，2014）。可见，指标体系较多、造成难以全面有效监控也是客观存在的。

监测工作者在工作中往往放松把关，敷衍监督大学生测试过程，其结果是大学生参与不认真，监测数据的可信度大打折扣。（赖锦松、余卫平，2016）。

学校体育政策重叠与过多、执行出现偏差等问题，建议让学生个人、家长、学校教师、以及国家体育总局、教育部等相关在利益群体获悉真实客观的监测数据，及时反馈进行引导干预（赵亚杰、项贤林，2019）显然，大学生体测数据精准度还有提高的空间。

要不断优化评价指标体系，合理选择测试仪器和快捷简便的评分系统，注重激励学生的自觉锻炼意识（高刚、季浏，2013）。

我国青少年体质下降并非学校体育的单因素所致，涉及政策制度、学校、家庭和社会等多因素的社会学问题（董静梅等，2014）。于红妍、武东海、张磊、宋鑫、郇昌店等学者近年在这方面也做了深入的研究，便不具体展开。

本文认为，大学生体质健康在综合因素影响下，解决路径必须多管齐下，多方联动，精准施策、综合治理。在监测环节中，应发挥出技术的优势作用，提高数据管理和分析技术能力，为形成协同效应提供技术支持。

2、区块链在大学生体质健康监测中的应用基础

伴随着大数据、“互联网+”、云计算、物联网技术、AI(人工智能）的日趋成熟和区块链技术的“异军突起”，数据与我们的生活和工作紧密关联着。大数据时代，数据分析与管理不断呈现出更强的技术驱动特性，持续地构建着信息化监管、分析、评价等实践路径。区块链技术的分布式计算、去中心化、去信任化和防篡改安全特性在大学生体质健康监测数据管理和分析中将发挥更好的安全阀作用和类聚合效用。

据报道，现在市面上有些八角中混入了莽草的果实，食用过多会导致中毒，所以要特别注意。大家可以通过以下几个方面进行辨别：第一，莽草的果实一般是10个角以上，果瓣不会张开，每个角尖细、瘦弱，还会上翘；第二，八角果柄较长，弯曲，其果实外露，莽草果柄较短，平直而微弯，其果实比较封闭；第三，味道方面，八角吃在嘴里是甜的，味道醇香，莽草的果实咬下去是花露水的味道，吃在嘴里会苦，发酸，舌头有麻木感。

2.1、区块链与大数据的物理“耦合”

鉴于区块链与大数据的本质、特性及应用，两者的有机耦合具有其内在的联系。一是区块链与大数据数据传送技术的整合。区块链只是数据处理方面的一种技术，也就是说它是特定的数据库技术，但自身没有数据库，因此，区块链技术与大数据技术相互影响，互相促进。如把区块链技术孤立起来，就等于无源之水，无法发挥效用。同时，区块链对数据的多元融合为大数据提供了新的数据处理方式和特性，极大提高了数据的利用价值。例如，区块链的P2P转输方式可很容易应对这种复杂状况。可编程化的智能合约可以适配不同的数据接口方式、协议来应对不同机构的数据来源系统；二是区块链数据安全技术与大数据的融合。在信息化社会，数据的开放大势所趋，由此带来的信息安全、交易信任和隐私泄露等问题日益突显，有了区块链的分布式数据存储、点对点传输、共识机制等带来的去中心化性、不可篡改性，匿名性和可追溯等特性，大数据的安全问题可以得到有效解决。

区块链应用在金融、政府、教育中；体育产业缺乏规范和正确的商业模式，过度的中心化，通过区块链加体育APP能让网络信息更加的透明化、公正化（于冲，2018）。

此外，区块链技术能够将碎片式信息有效整合与存储，利用区块链技术特性，有效保护患者隐私和加密传输防止泄露风险，其不可篡改的特性能够保证数据的真实性，可为AI提供可信的数据源。

2.2、大数据与物联网的化学“偶联”

武东海认为，可通过物联网路径实现数据采集和监控，为大学生体质监测服务。赖锦松从“互联网+”的角度分析得出，目前我国“互联网+”体质测试有一定的政策、技术和管理基础，一些软件平台和终端APP在大学生体质监测中发挥了效用。

具IBM预测，区块链和大数据的结合将为物联网提供的最佳的解决方案。比如，监管、设备安全和数据隐私。国家《体育发展“十三五”规划》提出，要重点开展可穿戴运动设备和智能运动装备相关的研发和制造，利用大数据、云计算、智能硬件和各类运动APP鼓励大众体育消费”。

人工智能时代，物联网技术大有可为。它将任何物体与互联网相连接，以实现远程监视、自动报警、控制、诊断和维护，进而实现“管理、控制、营运”一体化的一种网络。物联网技术是被视为互联网的应用扩展，应用创新是物联网的发展的核心。随着物联网技术的不断发展，信息时代的数据量呈现出几何形式增长的特点。如果说区块链与大数据是技术的“耦合”，那么，借助于物联网技术，发挥其实时、动态和高效的数据获取和整合功能，实现物物互联、人物互联和人人互联，为大数据提供可靠的数据来源，则是技术的“偶联”。

2.3、“区块链”与大学生体质健康监测的逻辑内聚

目前，互联网、大数据、AI、物联网等都已经在医疗卫生数据、健康体质管理等方面得到了广泛的应用，这些技术能在一定程度上弥补学生体质健康监测中的问题，补齐一些短板。区块链与大数据、物联网技术的融合，形成了一套数据采集、处理、分析、监测和保护系统，只要有效进行各个技术模块间的调适，形成是技术“混搭”，既能执行数据储存传输的功能，又能发挥安全、快捷、融合的作用。通过物联网技术设备，统一采集数据，可以有效规避大学生体质健康监测中存在的数据上报不精准问题，杜绝人工采集数据的误差。通过“区块链+大数据”进行“打补丁”，发挥技术的优势，一定程度修正在体质监测中的监管漏洞、数据“失真”、人为篡改等的不足。同时，也能整合协调系统之间数据，有效挖掘数据价值，为评价干预提供科学依据。同时，区块链技术与人工智能融合，可实时监控、科学分析、自动反馈、生成电子运动处方等，这带来极大的管理效率。

3、区块链在数据采集和分析中的应用

3.1、数据来源与采集

3.2、数据分析

（1）数据的市场主体间关系。

数据安全是体质健康测试的关键，是进行数据分析与挖掘的重要前提。在国家体测数据系统中的安全问题相对安全很多，但也不排除被篡改的可能性。但各种运动APP、数据平台等的安全问题则让人忧心忡忡。有人会问，体质监测数据都由学校测试并上报，安全上是没有问题的。作者是这样认为的：一是每年一次的体质测试数据不是大数据，只是局部数据，对学生体质的分析有一定的局限性。因此融合各平台的数据极为重要；二是采用人工测试的误差还是存在的，如能实现物联网自动测试并生成数据，那么人工误差都会降到最低。

根据周茂君等的研究，面对数据孤岛现象，需采用激励机制重塑各方的利益割据。数据生产者产生的大量数据，让提供硬软件服务的运营商成为数据垄断者和整合者，当数据使用者想要使用这些数据时，则需要向运营者支付相应费用。在数据市场达成利益割据协议后，通过区块链技术进行安全加密，达成共识，从而破除信息孤岛，提高数据的利用率和利用价值。即使可能会被更改节点，但成本及其高昂，在理论上也排除了安全隐患。

（2）数据分析的技术流程。

本研究的技术流程是以数据库为切入点，以算法为核心，借以“区块链”的辅助，为数据分析处理提供加密、聚合功能。主要技术流程：第一为监测数据库。一方面从物联网采集的数据存入监测数据库，另一方面是区块链对数据进行整合共享，为监测数据库提供有价值数据；第二步是算法。通过算法对数据进行加密、整合和聚类等。不断挖掘有价值数据数据；第三步是通过管理界面进行数据管理。即通过各种数据模型对数据进行分析和监控，把数据反馈到体质监测中心；第四步是体质监测中心干预。当学生、教师和体质监测中心都收到数据反馈后，体质监测中心组织医生、体育教师等对学生进行沟通和干预，动态化跟踪学生锻炼，定期进行评价。如此循序渐进，不断重复，达到提升学生体质目的。如图1所示。

图1 区块链在体质健康数据分析中的技术流程图

4、利用区块链对体质健康数据采集与分析的现实挑战

4.1、成本技术投入巨大

区块链设备购买、技术公关、产业链的形成，都需要国家投入巨大资金和资源。光靠高校一己之力难以实现。这一挑战可通过在国家大数据中心建立相关配套设施，通过技术的不断进步和产业链条的不断成熟，形成政企校合作的机制来解决。

4.2、人才质量要求较高

区块链的发展需要高质量的人才，目前，人才匮乏制约了区块链技术在实际运营中的质量和效果。相信在国家人才战略下，区块链技术的高端人才培养会得到解决，进而提高其在市场的服务质量和效果。

4.3、操作管理难度较大

本文提出区块链与物联网等结合的数据采集方式，在具体的实际操作和管理中具有一定的难度，如相关工作人员对区块链技术的掌握，是否能支撑开展工作。各地高校是建立一个地市级区块链中心各高校共享，还是每个高校都建立区块链中心等等，这些涉及到经费支持、体质测试的操作和管理是否匹配。

5、结语

区块链在和物联网、大数据、云计算和人工智能结合后，能为体质监测数据库提供了数据保护和整合，极大提高了数据的安全性和利用率，提升体质测试数据的准确性。为大学生体质监测数据采集和分析提供了技术支持，随着区块链技术的不断发展，其应用前景极为广阔。