易英達(dá), 楊棟棟, 石 磊

(1.安徽欣勝軟件科技有限公司,安徽 合肥 230088; 2.安徽省水上運(yùn)動(dòng)管理中心,安徽 合肥 231299;3.山東體育學(xué)院,山東 濟(jì)南 250102)

CAD訓(xùn)練法是一種運(yùn)用微機(jī)設(shè)備和計(jì)算技術(shù)對(duì)訓(xùn)練進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的方法[1]。它可將教練員訓(xùn)練設(shè)計(jì)思想通過微機(jī)系統(tǒng)語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為體系化的計(jì)劃設(shè)計(jì)模塊,并在微機(jī)技術(shù)邏輯分析的基礎(chǔ)上,對(duì)訓(xùn)練計(jì)劃和實(shí)施結(jié)果進(jìn)行細(xì)粒度的提取、清洗、入庫(kù)、匯聚,進(jìn)而使之內(nèi)容系統(tǒng)化、指標(biāo)定量化、過程反饋化、全程控制化[2]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

CAD訓(xùn)練計(jì)劃軟件根據(jù)不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技需要以及先天能力選材評(píng)估,運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]。系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訓(xùn)練資料的存儲(chǔ)與分類,并對(duì)訓(xùn)練計(jì)劃的制訂、訓(xùn)練效果的檢查、訓(xùn)練過程的分析等設(shè)計(jì)各類數(shù)據(jù)表單與科學(xué)化指標(biāo),使之能夠?qū)崿F(xiàn)輔助設(shè)計(jì)訓(xùn)練計(jì)劃,輔助診斷實(shí)施效果,輔助提出糾偏方案,輔助提高教練員訓(xùn)練計(jì)劃的設(shè)計(jì)思想和實(shí)施水平。

1.1 概要設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體框架以定制化模塊開發(fā)為原則,采用樹形框架搭建設(shè)置,各個(gè)模塊可依附或剝離實(shí)現(xiàn)定制化效果;各個(gè)模塊功能獨(dú)立開發(fā)完成,便于后期模塊功能迭代與調(diào)整;從軟件設(shè)計(jì)角度看,其模塊下數(shù)據(jù)源可靈活實(shí)現(xiàn)不同情景下智能化數(shù)據(jù)分析和推薦,輸出合理、高效的訓(xùn)練計(jì)劃方案,向教練員及時(shí)反饋建議。其系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1 智能化運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃總體框架

1.2 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)由基本信息、計(jì)劃制訂、檢查與分析、訓(xùn)練診斷、實(shí)施過程結(jié)果五大模塊組成。其系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能化訓(xùn)練計(jì)劃制訂流程

1.2.1 基本信息模塊設(shè)計(jì)

1.2.1.1 訓(xùn)練計(jì)劃名稱模塊(表1)

表1 訓(xùn)練計(jì)劃名稱模塊信息

1.2.1.2 訓(xùn)練任務(wù)及其目標(biāo)模塊

該模塊針對(duì)賽事目標(biāo)要素下的基本信息、名次、隊(duì)伍訓(xùn)練任務(wù)等進(jìn)行詳細(xì)記載與參照。系統(tǒng)支持要素新增與修改,通過訓(xùn)練計(jì)劃經(jīng)驗(yàn)與結(jié)果輸出,完善訓(xùn)練報(bào)告,輔助教練員決策。其基本功能如表2所示。

表2 訓(xùn)練任務(wù)及其目標(biāo)模塊信息

1.2.1.3 訓(xùn)練措施要求模塊

該模塊依據(jù)不同對(duì)象(教練員、隊(duì)醫(yī)、管理人員等)、不同職責(zé)要求進(jìn)行靈活自定義編輯設(shè)置,支持事件時(shí)間記載、發(fā)布、通知、操作等服務(wù)。其基本功能如表3所示。

表3 訓(xùn)練措施要求模塊信息

1.2.2 訓(xùn)練計(jì)劃制訂模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)將訓(xùn)練計(jì)劃周期分為多年、年度、周期、階段、周、日、單元訓(xùn)練計(jì)劃等7級(jí)體系。在宏觀訓(xùn)練計(jì)劃(多年、年度、周期)制訂中,系統(tǒng)自動(dòng)生成準(zhǔn)備期、競(jìng)賽期、過渡期,形成整體規(guī)劃和指導(dǎo)思路。制訂具體訓(xùn)練計(jì)劃(階段、周、日、單元)時(shí),系統(tǒng)從實(shí)用性出發(fā),推選合理的訓(xùn)練負(fù)荷、手段和方法,根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中運(yùn)動(dòng)員現(xiàn)實(shí)狀況診斷報(bào)告,自定義設(shè)置訓(xùn)練計(jì)劃內(nèi)容,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)教練員多年計(jì)劃實(shí)施完成情況及海量國(guó)內(nèi)外不同情景下訓(xùn)練計(jì)劃實(shí)施綱領(lǐng)的有機(jī)結(jié)合,反饋具有操作意義強(qiáng)、計(jì)劃組織內(nèi)容全、管理貼合實(shí)際的訓(xùn)練方案[4]。其基本功能如表4所示。

表4 訓(xùn)練計(jì)劃制訂模塊信息

1.2.3 檢查與分析模塊設(shè)計(jì)

1.2.3.1 隊(duì)伍現(xiàn)實(shí)狀態(tài)診斷模塊

該模塊實(shí)時(shí)診斷運(yùn)動(dòng)員身體素質(zhì)、身體機(jī)能、傷病、請(qǐng)假等數(shù)據(jù),進(jìn)行信息存儲(chǔ)、同步與更新。其基本功能如表5所示。

表5 隊(duì)伍現(xiàn)實(shí)狀態(tài)診斷模塊信息

1.2.3.2 訓(xùn)練過程分期模塊

該模塊針對(duì)周期劃分下階段進(jìn)行具體訓(xùn)練計(jì)劃布置工作,包括身體、戰(zhàn)術(shù)、心理、技術(shù)等維度的記載與跟蹤,系統(tǒng)支持信息點(diǎn)增改功能及重點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練監(jiān)控功能。其基本功能如表6所示。

表6 訓(xùn)練過程分期模塊信息

1.2.3.3 訓(xùn)練負(fù)荷安排模塊

該模塊建立不同的訓(xùn)練計(jì)劃類型,針對(duì)實(shí)際訓(xùn)練情況進(jìn)行多維度對(duì)比,給予教練員強(qiáng)提示,可隨時(shí)調(diào)整訓(xùn)練節(jié)奏。其基本功能如表7所示。

表7 訓(xùn)練負(fù)荷安排模塊信息

1.2.3.4 訓(xùn)練具體內(nèi)容模塊

該模塊對(duì)單元訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)行細(xì)粒度設(shè)定,結(jié)合訓(xùn)練計(jì)劃目標(biāo),模塊內(nèi)設(shè)定多項(xiàng)單元課次審核指標(biāo),將訓(xùn)練內(nèi)容與訓(xùn)練計(jì)劃有機(jī)結(jié)合。其基本功能如表8所示。

表8 訓(xùn)練具體內(nèi)容模塊信息

1.2.3.5 訓(xùn)練計(jì)劃責(zé)任標(biāo)簽?zāi)K

該模塊對(duì)訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)行責(zé)任標(biāo)簽設(shè)置,并對(duì)設(shè)置的責(zé)任標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。其基本功能如表9所示。

表9 訓(xùn)練計(jì)劃責(zé)任標(biāo)簽?zāi)K信息

1.2.4 訓(xùn)練診斷與訓(xùn)練過程結(jié)果設(shè)計(jì)模塊

該模塊從訓(xùn)練計(jì)劃角度了解各單元課次完成情況,各項(xiàng)技術(shù)動(dòng)作、身體機(jī)能、專項(xiàng)成績(jī)等指標(biāo)變換趨勢(shì)。其基本功能如表10所示。

表10 訓(xùn)練診斷與訓(xùn)練過程結(jié)果模塊信息

2 系統(tǒng)開發(fā)

2.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu)

2.1.1 基礎(chǔ)服務(wù)層

包括主機(jī)系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境,使各個(gè)系統(tǒng)之間高內(nèi)聚低耦合。

2.1.2 數(shù)據(jù)資源層

運(yùn)用Oracle Data數(shù)據(jù)庫(kù)、SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)完成管理數(shù)據(jù)、訓(xùn)練數(shù)據(jù)、計(jì)劃目標(biāo)數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)員數(shù)據(jù)、教練員數(shù)據(jù)、訓(xùn)練目標(biāo)完成情況數(shù)據(jù)等的存儲(chǔ)。

2.1.3 應(yīng)用交互層

包括應(yīng)用中間件、工作流程管理平臺(tái)、業(yè)務(wù)服務(wù)組件平臺(tái)、報(bào)表生成工具、圖形圖表生成軟件、數(shù)據(jù)交互接口。

2.1.4 業(yè)務(wù)處理層

人員錄入系統(tǒng):幫助教練員快速收集運(yùn)動(dòng)員基本信息,并快速歸納整理形成能力“六邊形”可視化數(shù)據(jù)圖,讓教練員能夠直觀對(duì)比運(yùn)動(dòng)員的優(yōu)缺點(diǎn),有針對(duì)性地制訂訓(xùn)練計(jì)劃。

訓(xùn)練周期劃分系統(tǒng):幫助教練員制訂針對(duì)大賽成績(jī)目標(biāo)的訓(xùn)練周期,從宏觀上把握訓(xùn)練節(jié)奏。

計(jì)劃制訂系統(tǒng):根據(jù)訓(xùn)練周期制訂詳細(xì)的訓(xùn)練計(jì)劃,幫助教練員歸集訓(xùn)練量、訓(xùn)練狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)員成績(jī)漲幅,通過數(shù)據(jù)科學(xué)制訂訓(xùn)練計(jì)劃。

2.1.5 用戶交互層

用戶可通過Pad端數(shù)據(jù)錄入及展現(xiàn)、移動(dòng)端(手機(jī))數(shù)據(jù)錄入及展現(xiàn)、Web端數(shù)據(jù)錄入及展現(xiàn),形成用戶多終端立體化數(shù)據(jù)收集和展現(xiàn)。

2.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練計(jì)劃制訂、訓(xùn)練目標(biāo)檢驗(yàn)、訓(xùn)練數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等模塊所涉及的主要算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、類的層次結(jié)構(gòu)及調(diào)用關(guān)系,說明軟件系統(tǒng)各個(gè)層次每個(gè)程序(每個(gè)模塊或子程序)的設(shè)計(jì)思路,以便進(jìn)行編碼和測(cè)試。保證軟件給出詳細(xì)的設(shè)計(jì)報(bào)告,為后續(xù)的編碼開發(fā)提供依據(jù)。

2.2.1 訓(xùn)練計(jì)劃目標(biāo)制訂

訓(xùn)練計(jì)劃目標(biāo)制訂對(duì)整個(gè)訓(xùn)練計(jì)劃具有指導(dǎo)性作用[5]。須根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的身體狀況、比賽周期等綜合考量制訂訓(xùn)練計(jì)劃目標(biāo)。教練員可調(diào)取系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)隊(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)給出運(yùn)動(dòng)員多維度現(xiàn)實(shí)狀態(tài)評(píng)估報(bào)告,并在系統(tǒng)內(nèi)輸入本周期比賽信息,系統(tǒng)可通過Pad端、移動(dòng)端(手機(jī)端)、Web端等多端口智能化定義訓(xùn)練計(jì)劃總體目標(biāo),并通過HTTP協(xié)議以json字符的方式機(jī)密傳輸?shù)胶笈_(tái)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2.2 訓(xùn)練計(jì)劃周期劃分

根據(jù)訓(xùn)練計(jì)劃目標(biāo),系統(tǒng)會(huì)計(jì)算出最合理的訓(xùn)練計(jì)劃類型,科學(xué)適配各計(jì)劃的訓(xùn)練負(fù)荷、方法和手段等具體指標(biāo)。具體到單元訓(xùn)練計(jì)劃,可細(xì)化專項(xiàng)訓(xùn)練、身體素質(zhì)訓(xùn)練等各維度訓(xùn)練比重和不同階段適配的訓(xùn)練方法與手段,根據(jù)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)取合適的具體訓(xùn)練內(nèi)容。

2.2.3 訓(xùn)練計(jì)劃完成度檢驗(yàn)

根據(jù)訓(xùn)練負(fù)荷、訓(xùn)練課完成質(zhì)量進(jìn)行各指標(biāo)量化檢驗(yàn),全方位、多維度地對(duì)訓(xùn)練計(jì)劃完成度進(jìn)行評(píng)估[6]。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)分析給出合理的比例區(qū)間,對(duì)運(yùn)動(dòng)員的身體機(jī)能進(jìn)行檢測(cè),給出訓(xùn)練預(yù)警和建議,教練員可根據(jù)系統(tǒng)建議進(jìn)行調(diào)整。

2.2.4 訓(xùn)練計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)建立

前端生成的數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總到SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù),根據(jù)數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)功能生成不同的表單,每張數(shù)據(jù)表單根據(jù)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)分為不同類型的字段。根據(jù)篩選條件搜索訓(xùn)練數(shù)據(jù)、生成數(shù)據(jù)圖表,通過圖表能夠直觀體現(xiàn)各訓(xùn)練方法和手段的權(quán)重、訓(xùn)練負(fù)荷的權(quán)重及周期性的變化規(guī)律,結(jié)合運(yùn)動(dòng)員在不同階段的訓(xùn)練成績(jī)變化趨勢(shì),隨時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)篩選和調(diào)取相關(guān)指標(biāo)信息。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)通過 TCP網(wǎng)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)Session 管理、心跳管理、數(shù)據(jù)上行和下行。技術(shù)架構(gòu)基于Netty構(gòu)建TCP網(wǎng)關(guān)的長(zhǎng)連接容器,作為網(wǎng)關(guān)接入層提供服務(wù)API請(qǐng)求調(diào)用。

客戶端通過域名+端口訪問TCP網(wǎng)關(guān),域名不同的運(yùn)營(yíng)商對(duì)應(yīng)不同的VIP,VIP發(fā)布在LVS上,LVS將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給后端的HAProxy,再由HAProxy把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給后端的Netty的IP+Port。LVS轉(zhuǎn)發(fā)給后端的HAProxy,請(qǐng)求經(jīng)過LVS,響應(yīng)是通過HAProxy直接反饋給客戶端。

通過分布式文件系統(tǒng)存儲(chǔ)訓(xùn)練數(shù)據(jù)并建模,實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)可視化、智能化。分布式存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì):(1) 可大規(guī)模橫向擴(kuò)展。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都參與數(shù)據(jù)的管理和存儲(chǔ),每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立工作,提高了系統(tǒng)的抗災(zāi)性,節(jié)點(diǎn)間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián),提高了系統(tǒng)的互通性。(2) 容量擴(kuò)展,性能同步提升。傳統(tǒng)存儲(chǔ)容量擴(kuò)展到一定程度以后,性能不再提升,而以服務(wù)器為單位的擴(kuò)展,服務(wù)器性能會(huì)同步提升。(3) 可以解耦和全閃存?？蓪?shí)現(xiàn)軟硬件一體設(shè)計(jì)和軟件解耦,提高系統(tǒng)的靈活性?？梢許AS介質(zhì)和SATA介質(zhì)混合使用,也可全部使用SSD介質(zhì)。(4) 軟硬件升級(jí)不用數(shù)據(jù)遷移。淘汰的節(jié)點(diǎn)逐個(gè)替換,不影響業(yè)務(wù)運(yùn)行,極大節(jié)約了運(yùn)行成本。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

(1) 科學(xué)化設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃,可將其聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ),便于查閱或傳輸。教練員能夠自定義重要指標(biāo),結(jié)合程序自動(dòng)構(gòu)建的圖形進(jìn)行訓(xùn)練評(píng)估。

(2) 對(duì)訓(xùn)練有引導(dǎo)式的提醒功能,根據(jù)不同階段、不同需求輸出多類型報(bào)表,滿足教練員多維度需求,實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)“一鍵式”展示。

(3) 通過多終端(Web端、移動(dòng)端、Pad端)操作,實(shí)現(xiàn)訓(xùn)、科、醫(yī)、管之間數(shù)據(jù)共享。此外,提高教練員與運(yùn)動(dòng)員的互通性,使其更好地了解運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技狀態(tài),及時(shí)調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃。運(yùn)動(dòng)員通過端口可實(shí)時(shí)了解個(gè)體訓(xùn)練水平及訓(xùn)練目標(biāo)、要求等信息,使訓(xùn)練過程更加高效。

(4) 智能化分析。通過強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析檢索工具,采用正則表達(dá)式檢索、布爾表達(dá)式檢索、模糊檢索等多種檢索手段,使教練員“精準(zhǔn)式”進(jìn)入訓(xùn)練倉(cāng)庫(kù),快速檢索數(shù)據(jù)并分析檢索結(jié)果從而作出決策。

5 小 結(jié)

系統(tǒng)從教練員、運(yùn)動(dòng)員的視角多向延展,通過運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)隊(duì)全方位訓(xùn)練計(jì)劃數(shù)據(jù)的采集、資源匯聚和智能分析。系統(tǒng)依據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景下用戶操作習(xí)慣及角色職能打造出的Web端、移動(dòng)(手機(jī))端、Pad端等多終端控制臺(tái),可對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行“統(tǒng)一化”管理、“一鍵式”分析,實(shí)現(xiàn)“管、訓(xùn)、控、賽”一體化,使各維度數(shù)據(jù)形成“生態(tài)閉環(huán)”,達(dá)到“計(jì)算驅(qū)動(dòng)、智能訓(xùn)練”的效果,使運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程“全局把控、有據(jù)可循”。

本系統(tǒng)已在我國(guó)部分水上、重競(jìng)技、田徑等項(xiàng)目上進(jìn)行了應(yīng)用。用戶從功能設(shè)計(jì)、流程梳理、格式規(guī)范、數(shù)據(jù)調(diào)取、結(jié)果診斷等方面給予系統(tǒng)極高評(píng)價(jià),認(rèn)為其對(duì)科學(xué)控制運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程具有極高的應(yīng)用價(jià)值。