張小軍

（西安工程大學(xué),西安,710068）

體育運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中科學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)踐

張小軍

（西安工程大學(xué),西安,710068）

實(shí)行在體育運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練過(guò)程中實(shí)行的監(jiān)控，不僅可有效的了解到運(yùn)動(dòng)員的身體情況，同時(shí)可制定出合適的訓(xùn)練方案。本文借助信息化技術(shù)、傳感器技術(shù)集成了綜合的可適用于中長(zhǎng)跑的運(yùn)動(dòng)員體能監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的使用性，有效的提高了教練員對(duì)運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平。

體能監(jiān)測(cè)傳感器；監(jiān)控系統(tǒng)；A/D轉(zhuǎn)換；GPRS定位

隨著現(xiàn)代競(jìng)技體育的發(fā)展，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技水平、經(jīng)濟(jì)競(jìng)技精神等都有著很大的要求。同時(shí)隨著科技體育的興起，一個(gè)個(gè)不同的世界紀(jì)錄被打破。而在這這其中，是大量的科技的投入和對(duì)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練方法的創(chuàng)新。本文結(jié)合體育實(shí)踐和現(xiàn)階段的傳感器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，提出建立新形勢(shì)下對(duì)運(yùn)動(dòng)員實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，從運(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能、心理狀態(tài)、技術(shù)特點(diǎn)等各個(gè)不同的角度對(duì)運(yùn)動(dòng)員實(shí)行監(jiān)控，并在訓(xùn)練中對(duì)實(shí)行的訓(xùn)練方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)的改變，以此更好的結(jié)合個(gè)人運(yùn)動(dòng)員的特點(diǎn)，制定更好的運(yùn)動(dòng)測(cè)試方案。本文以田徑賽場(chǎng)中的中長(zhǎng)跑的訓(xùn)練作為實(shí)例，構(gòu)建了監(jiān)控系統(tǒng)。

1 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科學(xué)監(jiān)控概述

所謂的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練監(jiān)控是指在訓(xùn)練的過(guò)程中，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的身體負(fù)荷、心理負(fù)荷、運(yùn)動(dòng)能力、體能特征、完成質(zhì)量等進(jìn)行綜合的診斷和監(jiān)測(cè)。而作為結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的人體系統(tǒng)來(lái)講，單一的指標(biāo)是不能單純反應(yīng)人體訓(xùn)練指標(biāo)變化的，而只有通過(guò)不同的訓(xùn)練手段和方案，方可實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練過(guò)程中身體素質(zhì)的變換的監(jiān)控。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)的原則

1） 全面性原則

所謂的全面性，是指在對(duì)運(yùn)動(dòng)員指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候，所選用的指標(biāo)要盡可能反應(yīng)出運(yùn)動(dòng)員的影響運(yùn)動(dòng)員成績(jī)的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)也要對(duì)其他可能的因素進(jìn)行監(jiān)控，以此更好的從各個(gè)不同的角度來(lái)反應(yīng)運(yùn)動(dòng)員受影響的身體指標(biāo)。

2）系統(tǒng)性原則

所謂的系統(tǒng)性，其實(shí)質(zhì)就是該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是不同子系統(tǒng)組成，而要想獲得最終的答案，就必須將系統(tǒng)進(jìn)行集成，形成統(tǒng)一的整體，以此達(dá)到綜合的指標(biāo)進(jìn)行集中反應(yīng)，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員綜合能力的反應(yīng)。

3）針對(duì)性原則

在對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行監(jiān)控的過(guò)程中，所選取得相關(guān)硬件必須結(jié)合運(yùn)動(dòng)員自身的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，要明白要監(jiān)控什么，要達(dá)到什么目的等。

4）可行性原則

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從而可對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更好的收集。同時(shí)在監(jiān)控的過(guò)程中，必須確保相關(guān)的硬軟件的兼容，以此使得系統(tǒng)能正常的工作。

3 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在充分考慮到現(xiàn)有的技術(shù)的情況下，采用體能監(jiān)測(cè)傳感器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、GPRS定位系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換等模塊構(gòu)

成。其具體的架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)的采則主要包括體能監(jiān)測(cè)指標(biāo)收集、位置的收集和語(yǔ)言系統(tǒng)信號(hào)的收集。

圖2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

而在該系統(tǒng)中的體能監(jiān)測(cè)傳感器，則為心率傳感器。該傳感器則是運(yùn)用力敏元件、靈敏度溫度補(bǔ)償、感溫元件等構(gòu)成，通過(guò)將所收集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

系統(tǒng)的傳輸則通過(guò)GSM模塊進(jìn)行傳輸，將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過(guò)該模塊傳輸?shù)奖O(jiān)控分析系統(tǒng)。在模塊的選擇中，通常選用MD231、PIML-900/1800傳輸模塊則為系統(tǒng)的傳輸，該模塊是雙頻的GSM/ GPRS模塊。

3.2 監(jiān)控分析系統(tǒng)

在收集到上述運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)信息之后，系統(tǒng)必須對(duì)運(yùn)動(dòng)員的體能信息、生理特征等進(jìn)行分析。而在該模塊之中，包括統(tǒng)計(jì)分析、運(yùn)動(dòng)員信息管理、虛擬現(xiàn)實(shí)模塊、語(yǔ)音發(fā)放模塊等。

4 科學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)踐

4.1 實(shí)驗(yàn)樣本的選擇

通過(guò)上述的系統(tǒng)，我們選用某數(shù)量的運(yùn)動(dòng)員對(duì)上述的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比研究。將選擇的20名不同的運(yùn)動(dòng)員，隨機(jī)的分成兩個(gè)不同的組，即實(shí)驗(yàn)組和對(duì)比組。并通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中通過(guò)的T檢驗(yàn)得出，P＞0.05.具體如表1所示。

表1 20名運(yùn)動(dòng)員基本情況統(tǒng)計(jì)

通過(guò)上述的隨機(jī)選擇，并對(duì)上述的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行一個(gè)月的訓(xùn)練，以此查看該系統(tǒng)在應(yīng)用的過(guò)程中所取得的效果分析。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用

1）心率傳感器

心率傳感器我們選用合肥華科電子生產(chǎn)的HKX-08型號(hào)，并通過(guò)其中的信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換、信號(hào)數(shù)字處理、比較電路等組成。通過(guò)該傳感器，可將其佩戴在運(yùn)動(dòng)員的手腕、手臂上。其基本的原理是將手臂脈搏跳動(dòng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。而主要的組成則是包括力敏元件、溫度補(bǔ)償元件、信號(hào)調(diào)理電路等組成。

2）GPRS通信模塊

對(duì)本系統(tǒng)中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸采用L-900/1800模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，其具體的設(shè)計(jì)的思路則是運(yùn)用該GPRS通信模塊，通過(guò)中國(guó)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU和計(jì)算機(jī)之間的通信連接。而其具體的過(guò)程則是將其中的數(shù)據(jù)打包成IP數(shù)據(jù)，并將其放到互聯(lián)網(wǎng)上，在通過(guò)中國(guó)移動(dòng)的機(jī)房，并將其通過(guò)基站發(fā)送到GPRS通信模塊上，然后GPRS再將其接受到的IP包傳遞給MCU，經(jīng)過(guò)中心處理器的分析而得到相應(yīng)的處理的結(jié)果。

在該實(shí)踐設(shè)計(jì)中，我們選用嵌入式的51單片機(jī)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸采用中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，MCU處理器選用uPSD3200系列。其可以看做是對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)的接受和住哪發(fā)的接口，同時(shí)嵌入式具備很好的可移植性。在該系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)三種通信，第一種通信則是GPRS和MCU的通信，第二種則是實(shí)現(xiàn)GPRS通信模塊與PC機(jī)間通信；第三則是PC機(jī)與MCU之間的通信。

（3）運(yùn)動(dòng)員信息管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)作為對(duì)運(yùn)動(dòng)員相關(guān)信息的存儲(chǔ)，我們主要采用當(dāng)前

圖3 運(yùn)動(dòng)員信息管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

比較流行的B/S模式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)。而該系統(tǒng)則主要用于對(duì)運(yùn)動(dòng)員相關(guān)信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)和分析。而采用B/S模式，其最主要的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)方便維護(hù)和更新，教練員只需要在pc終端運(yùn)用web瀏覽器，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有信息的錄入、查詢、分析和統(tǒng)計(jì)。同時(shí)在設(shè)計(jì)中，將數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行單獨(dú)布置，以此在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更換的時(shí)候，只需要更新數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)當(dāng)中的組件即可，從而使得不同的步驟其運(yùn)用不受其他板塊的影響。其具體的架構(gòu)設(shè)計(jì)圖圖3所示。

4.3 結(jié)果分析

在經(jīng)過(guò)一個(gè)月的實(shí)驗(yàn)分析之后，對(duì)20名不同的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，在各自相同的氣候、時(shí)間等進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)組所取得效果比對(duì)照組的效果要好。其具體的統(tǒng)計(jì)如圖4所示。

Research and practice of the scientific monitoring system of athletes in sports training

Zhang Xiaojun
(Xi'an Polytechnic University,Xi'an,710068)

The monitoring implementation of athletes in the sports training process,not only can effectively realize the athlete's body,also can make appropriate training scheme.In this paper,with the use of information technology,the sensor technology integrated system can be used for middle and long distance running athletes physical fitness monitoring, with the use of strong,effectively improve the coaches to the athlete's training level.

physical monitoring sensor;monitoring system;A/D;GPRS