徐 赟，張 輝

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展、廣泛滲透，國家體育總局對國家隊管理信息化問題越來越重視，早在2006年就已在17支國家隊建立了科學(xué)化訓(xùn)練信息平臺，主要運用數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像處理等信息技術(shù)，對國家隊運動員的基本信息、比賽信息、技戰(zhàn)術(shù)分析、身體機能檢測、營養(yǎng)恢復(fù)信息、損傷康復(fù)信息、心理監(jiān)測信息、訓(xùn)練計劃 和 隊 務(wù) 信 息 等 進 行 管 理［4，6，7］。 本 文 以 國 家 乒 乓 球 隊2005－2012兩個奧運周期科研攻關(guān)與科技服務(wù)中所得到的大量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合國家乒乓球隊科學(xué)化訓(xùn)練的特點與備戰(zhàn)世界大賽的需要，構(gòu)建了國家乒乓球隊訓(xùn)練比賽知識交互平臺，同時在國家乒乓球隊備戰(zhàn)2012年德國世界錦標賽和2012年倫敦奧運會中進行了應(yīng)用，并取得了良好的效果。

1 平臺的設(shè)計原則與結(jié)構(gòu)

1.1 設(shè)計原則與思路

國家乒乓球隊訓(xùn)練比賽知識交互平臺的構(gòu)建理念主要是知識的積累與共享、內(nèi)容的充實與創(chuàng)新、平臺的交互性和運行的高效率。知識交互平臺首先是一個信息管理系統(tǒng)，即對國家隊訓(xùn)練、比賽、文獻資料、隊務(wù)管理等數(shù)據(jù)、信息和知識進行管理，為教練員、運動員和科研人員提供科學(xué)化訓(xùn)練服務(wù)。其次，平臺數(shù)據(jù)來源廣泛，除了訓(xùn)練計劃、技術(shù)訓(xùn)練監(jiān)控、比賽技戰(zhàn)術(shù)分析、比賽視頻、體能訓(xùn)練與身體機能測試等，還包括許多來自網(wǎng)絡(luò)的信息，如國際乒乓球聯(lián)合會網(wǎng)站、中國乒乓球協(xié)會、相關(guān)乒乓球賽事網(wǎng)站等。再次，平臺數(shù)據(jù)管理通過后臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將經(jīng)過篩選的數(shù)據(jù)錄入并保存到后臺數(shù)據(jù)庫中，而前臺綜合分析系統(tǒng)不僅可以對各種訓(xùn)練與比賽信息進行查詢與專業(yè)化分析，還提供視頻、圖片、文檔等多種格式信息的瀏覽和下載操作。

1.2 平臺組成及架構(gòu)

本平臺分為綜合分析和數(shù)據(jù)采集兩個系統(tǒng)，綜合分析（前臺）系統(tǒng)以網(wǎng)站形式呈現(xiàn)給教練員、運動員和科研人員，提供各種數(shù)據(jù)的查詢、專業(yè)分析、下載和管理等功能；數(shù)據(jù)采集（后臺）系統(tǒng)即數(shù)據(jù)錄入，提供各種數(shù)據(jù)的錄入、刪除和管理等功能。綜合分析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別采用B／S模式和C／S模式架構(gòu)，其中，前臺采用B／S模式，以瀏覽器方式進行瀏覽、查詢與分析；后臺采用C／S模式，面向內(nèi)部管理人員及數(shù)據(jù)更新人員。鑒于瀏覽器／服務(wù)器（B／S）模式和客戶端／服務(wù)器（C／S）模式的特性［8］，這樣的架構(gòu)是充分利用兩種體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，既能為教練員、運動員和科研人員提供簡潔友好的操作界面，又能保證后臺數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)的安全性（圖1）。

2 平臺的功能模塊

根據(jù)國家乒乓球隊訓(xùn)練、比賽和隊務(wù)管理的實際情況，將平臺分為運動員資料庫、賽事庫、監(jiān)控庫、業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)庫、隊務(wù)庫、用戶管理6個子模塊（圖2）。

圖1 國家乒乓球隊訓(xùn)練比賽知識交互平臺結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1. The Structure of Knowledge Interaction Platform of Chinese Table Tennis Team’s Training and Competition

圖2 國家乒乓球隊訓(xùn)練比賽知識交互平臺功能示意圖Figure 2. The Function of Knowledge Interaction Platform of Chinese Table Tennis Team’s Training and Competition

2.1 運動員資料庫

運動員資料庫是整個平臺的基礎(chǔ)，實現(xiàn)國內(nèi)、外乒乓球運動員的個人信息、積分與排名的管理。積分與排名來自國際乒乓球聯(lián)合會每月公布的最新數(shù)據(jù)，由于該積分、排名是根據(jù)運動員所參加的由國際乒乓球聯(lián)合會組織的各種賽事的比賽成績計算而成的，因此，運動員世界排名和積分的變化可在一定程度上反映各國乒乓球運動發(fā)展的變化，也能夠引起教練員和運動員的重視。

平臺采用數(shù)據(jù)列表與曲線圖相結(jié)合、個人查詢與多人對比相結(jié)合的方式，提供按多個時間段（本月、3個月、6個月、年度）查詢與分析功能。教練員、運動員等可通過該模塊更準確地了解運動員目前的實戰(zhàn)水平、近期競技狀態(tài)以及對今后的發(fā)展趨勢進行評估。此外，還可通過多人之間不同時間段的積分與排名比較，發(fā)現(xiàn)運動員之間競技狀態(tài)發(fā)展與變化的細微差異。

2.2 賽事庫

賽事庫分為國際賽事庫和乒超聯(lián)賽庫，國際賽事庫包括奧運會、世界錦標賽、世界杯、巡回賽、亞運會、亞洲錦標賽、亞洲杯等賽事中的比賽數(shù)據(jù)，乒超聯(lián)賽事庫包括運動員比賽勝負場數(shù)以及賽季權(quán)衡相對積分值等數(shù)據(jù)。此模塊的數(shù)據(jù)除了對國際乒乓球聯(lián)合會、亞洲乒乓球聯(lián)合會和中國乒乓球超級聯(lián)賽3個官方網(wǎng)站公布的比賽成績進行統(tǒng)計外，還可以對其進行統(tǒng)計分析，并提供了比賽分析圖表。

2.3 訓(xùn)練與比賽監(jiān)控庫

監(jiān)控庫是整個平臺的核心部分，分為訓(xùn)練、體能、形態(tài)機能、教學(xué)比賽與實戰(zhàn)比賽監(jiān)控5個子模塊。

訓(xùn)練監(jiān)控是指在教練員指導(dǎo)下，對運動員在平時訓(xùn)練或大賽集訓(xùn)時的技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練水平進行的監(jiān)控，平臺選取平均板數(shù)、得分率、訓(xùn)練密度作為監(jiān)控指標，提供單次訓(xùn)練課監(jiān)控和階段訓(xùn)練監(jiān)控兩種查詢方式，結(jié)果以表格和直方圖、曲線圖進行顯示，便于了解運動員的訓(xùn)練水平的變化趨勢。

生理生化監(jiān)控分為形態(tài)機能監(jiān)控和體能監(jiān)控兩部分。形態(tài)機能監(jiān)控提供包括基本類、血常規(guī)、血清生化與內(nèi)分泌檢測3個部分指標數(shù)據(jù)的管理與分析，平臺通過不同指標對訓(xùn)練負荷強度、量度及機能恢復(fù)等進行生理生化評價，便于全面、及時地掌握國家隊每名運動員生理機能和身體形態(tài)狀況變化情況。體能監(jiān)控提供體能測試數(shù)據(jù)的錄入管理，可按項目、次數(shù)、階段進行查詢對比，以表格和直方圖進行更直觀的顯示。

比賽監(jiān)控是指對運動員在平時訓(xùn)練、大賽集訓(xùn)或參加正式比賽時技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)的發(fā)揮狀況進行的監(jiān)控，它包括實戰(zhàn)單打、雙打監(jiān)控和教學(xué)比賽單打、雙打監(jiān)控4個部分。針對國家乒乓球隊比賽監(jiān)控指標體系的不斷發(fā)展變化，為了盡量滿足國家乒乓球隊大賽集訓(xùn)時所采集的技戰(zhàn)術(shù)分析數(shù)據(jù)的多樣性，平臺在數(shù)據(jù)輸入時設(shè)計建立了3種不同的模式，即粗略化、中細化、細化錄入模式，以及每局讓分、隔局讓分等特殊錄入要求選擇。針對本模塊中的大量比賽數(shù)據(jù)，平臺不僅提供每場比賽的比分統(tǒng)計表，而且還增加了比賽走勢圖的輸出，進行比賽勢態(tài)發(fā)展過程的動態(tài)描述。另外，在傳統(tǒng)的乒乓球比賽分析方法的基礎(chǔ)上引入了貢獻率［段得分／（全場比賽總得分＋總失分）×100%］和技戰(zhàn)術(shù)快速診斷公式［（甲發(fā)搶段的貢獻率－乙接搶段的貢獻率）＋（甲接搶段的貢獻率－乙發(fā)搶段的貢獻率）＋（甲相持段的貢獻率－乙相持段的貢獻率）］，用以分析決定雙方比賽勝負的技戰(zhàn)術(shù)原因及評估運動員技戰(zhàn)術(shù)發(fā)揮對于比賽勝負的影響，并且可根據(jù)計算結(jié)果自動給出每場比賽的雙方實力差距評估、影響勝負的技戰(zhàn)術(shù)原因等技戰(zhàn)術(shù)診斷小結(jié)［3］。此外，本團隊研究人員根據(jù)得分率和使用率之間的關(guān)系構(gòu)建了技術(shù)效能公式，并制定了技術(shù)效能評估標準，利用平臺提供的技術(shù)效能評估值和比賽水平值可更方便地對運動員的比賽競技能力進行評估［10］。教練員可通過該模塊的內(nèi)容全面的分析運動員，為下一步的訓(xùn)練比賽起到更客觀的輔助作用。

2.4 業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)庫

業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)庫中提供對文獻、視頻及技戰(zhàn)術(shù)分析PPT資料的管理，將乒乓球相關(guān)的文獻按不同類別、主題、格式進行了標識，并綜合了國際乒乓球聯(lián)合會、中國網(wǎng)絡(luò)電視臺、博乒網(wǎng)等眾多國內(nèi)外大型視頻網(wǎng)站的比賽視頻，以及國家乒乓球隊大賽時所做的國內(nèi)、外運動員的技戰(zhàn)術(shù)分析PPT資料，首次形成了一個基于乒乓球的知識搜索引擎及視頻搜索庫。此模塊中的科研信息對于提高教練員的知識文化、指導(dǎo)能力以及運動員的訓(xùn)練能力與比賽成績都有著很重要的意義。

2.5 隊務(wù)庫

隊務(wù)庫中將教練員的訓(xùn)練計劃、專項診斷、比賽總結(jié)及隊內(nèi)的相關(guān)文件以文檔的形式進行匯總整理，提供用戶上傳、查詢、預(yù)覽、下載功能。該模塊為國家乒乓球隊提供了簡潔高效的管理方式，摒棄了傳統(tǒng)的“紙張管理”方式，為國家乒乓球隊提高管理效益提供了重要保障。

2.6 管理庫

管理庫主要是保證整個平臺的數(shù)據(jù)安全，對平臺的使用者的權(quán)限、角色等信息進行管理，且后臺提供使用者數(shù)據(jù)錄入的信息查詢功能。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 平臺中數(shù)據(jù)對比圖表的實現(xiàn)

平臺中技戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)較多，為充分體現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，采用了Highcharts技術(shù)實現(xiàn)圖表形式的直觀顯示。Highcharts是一個用純JavaScript編寫的圖表庫，具有較強的兼容性，能夠簡單便捷的在web網(wǎng)站或是web應(yīng)用程序中添加有交互性的圖表，并且免費提供給個人學(xué)習(xí)、個人網(wǎng)站和非商業(yè)用途使用。目前，Highcharts支持的圖表類型有曲線圖、區(qū)域圖、柱狀圖、餅狀圖、散狀點圖和綜合圖表，并且具有提示、放大等人性化功能［9］。該項技術(shù)在運動員資料庫的積分、排名對比，監(jiān)控庫中走勢圖、技術(shù)效能評估等處進行了使用。

3.2 比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷報告的自動生成

在乒乓球比賽中，根據(jù)一場比賽的技戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)進行分析往往是依靠教練員的專業(yè)知識與經(jīng)驗，并未形成知識進行有效的積累。為此，平臺通過專家系統(tǒng)的解釋理論提出了一個基于專家系統(tǒng)解釋機制的報告生成方法，即根據(jù)現(xiàn)有的比賽數(shù)據(jù)（比賽雙方獲勝局數(shù)、總得失分數(shù)、發(fā)搶段得失分、接搶段得失分、相持段得失分及各段貢獻率之差等），運用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，深層次分析比賽情況、雙方實力差距評估等比賽技戰(zhàn)術(shù)信息；再利用跟蹤解釋法對分析的技戰(zhàn)術(shù)結(jié)論進行解釋，最后把解釋的內(nèi)容進行排版整理并作為最終的分析報告提供給用戶［5］。

3.3 平臺中檢索系統(tǒng)的構(gòu)建

平臺將以訓(xùn)練、比賽和學(xué)習(xí)3個基本點實現(xiàn)視頻、圖片、文檔等多種形式的數(shù)據(jù)整合，針對數(shù)量龐大的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)源，利用具有擴展能力強、讀寫性能高的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫作為文檔數(shù)據(jù)的存儲解決方案。另鑒于Lucene全文檢索框架的小巧精悍、功能強大、便于二次開發(fā)及面向?qū)ο蟮葍?yōu)點，結(jié)合Lucene全文檢索工具包，建立了乒乓球?qū)I(yè)的搜索引擎，以滿足用戶快速、準確地鎖定自己所需要的檢索信息的要求［1］。

3.4 平臺數(shù)據(jù)的安全性保障

平臺數(shù)據(jù)錄入、存儲以及傳輸?shù)确矫娴陌踩珕栴}是整個平臺安全的核心。本平臺的安全框架通過注冊機制來保護數(shù)據(jù)源的合法性，通過訪問控制來實現(xiàn)不同用戶對不同操作對象的權(quán)限控制，通過搭建VPN通道保證數(shù)據(jù)在公共網(wǎng)絡(luò)上的傳輸安全（圖3）。

圖3 國家乒乓球隊訓(xùn)練比賽知識交互平臺安全框架示意圖Figure 3. The Safeframe of Knowledge Interaction Platform of Chinese Table Tennis Team’s Training and Competition

信息采集系統(tǒng)中加入了注冊驗證模塊，其中采用注冊表方法、客戶端時間對比法和基于用戶硬件信息的識別碼方法相結(jié)合的軟加密方案，即選用硬盤首簇號、CPU序列號和網(wǎng)卡MAC地址這3個機器指紋生成機器特征碼，然后用機器特征碼與授權(quán)給用戶的使用期限共同生成序列號，注冊時將序列號等相關(guān)信息保存到注冊表，軟件每次啟動時先讀取注冊表中的信息進行驗證，如果序列號有效且在授權(quán)的使用期限內(nèi)，軟件繼續(xù)運行，否則立刻中止運行。因此，可有效防止軟件的非法使用以及擴散，極大地提高了訪問控制的安全性。

在后臺信息采集管理系統(tǒng)和前臺綜合分析系統(tǒng)中都加入了訪問控制，來實現(xiàn)不同用戶對不同操作對象的權(quán)限控制?；诮巧脑L問控制技術(shù)（Role－Based Access Control），其基本思想是將對客體的訪問權(quán)限賦給角色，再將角色賦給用戶，通過角色用戶才能獲得對應(yīng)的訪問權(quán)限。平臺使用者包括國家乒乓球隊運動員、教練員、醫(yī)務(wù)人員、科研人員、管理人員等，根據(jù)平臺的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)在劃分出不同權(quán)限后為各個角色分配不同的權(quán)限，然后為不同用戶分配不同角色［2］（圖4）。

圖4 國家乒乓球隊訓(xùn)練比賽知識交互平臺角色權(quán)限分配示意圖Figure 4. The Role Powers Assignment of Knowledge Interaction Platform of Chinese Table Tennis Team’s Training and Competition

4 平臺的實際應(yīng)用情況

對于大量的技戰(zhàn)術(shù)分析數(shù)據(jù)，平臺中提供了自動轉(zhuǎn)化為圖表等形式的功能，讓教練員觀察更全面、直觀；對于運動員在訓(xùn)練中采集到的大量數(shù)據(jù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的挖掘再利用，節(jié)省了不少人力；此外，該平臺將運動員的比賽成績、訓(xùn)練計劃、生理生化指標、體能監(jiān)測數(shù)據(jù)進行集中管理，為教練員在做分析時提供更全面、具體、可靠的信息，使得診斷更科學(xué)高效。

平臺初步完成之后，在上海體育學(xué)院局域網(wǎng)內(nèi)進行試運行，并在國家乒乓球隊備戰(zhàn)2012年世界乒乓球錦標賽和倫敦奧運會中進行了試運行，取得了良好的效果。

5 結(jié)束語

國家乒乓球隊訓(xùn)練比賽知識交互平臺實現(xiàn)了比賽視頻、比賽技、戰(zhàn)術(shù)分析、訓(xùn)練監(jiān)控、文獻資料等多種異構(gòu)數(shù)據(jù)源的融合，首次構(gòu)建了基于乒乓球的知識搜索引擎及視頻搜索庫，為教練員、運動員、科研人員、醫(yī)務(wù)人員和管理人員提供了新穎的知識獲取渠道和個性化的交流溝通環(huán)境。在知識平臺的基礎(chǔ)上進行決策支持系統(tǒng)和專家系統(tǒng)研究將是今后研究的方向。

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