李娟 于丹妮

1 引言

在我國開展全民健身運動以來，在各大城市農(nóng)村中都取得了令人滿意的成果，為提高國民的身體素質(zhì)，培養(yǎng)國民的體育運動習慣都做出了重要的貢獻。室外健身器材是我國各基層單位廣泛應(yīng)用的社會福利性基礎(chǔ)設(shè)施，通過各種不同種類的室外健身器材的設(shè)置，既讓基層農(nóng)村和社區(qū)中居民的運動積極性得到提升，又體現(xiàn)出了我國政府對于人民身體健康的重視。正是在這樣的時代背景下，室外健身器材的安全性對于人民的人身安全和運動積極性有著重要意義，在新國標的要求規(guī)范之下，室外健身器材的使用安全性和正確使用方法都有了嚴格的規(guī)定，也為綜合測試系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計提供了規(guī)則保障。本文針對目前室外健身器材的安全性檢測提供了相應(yīng)新國標要求下的綜合測試系統(tǒng)設(shè)計研究，對設(shè)計原理與設(shè)計方案進行了闡述。

在我國經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，人民生活水平不斷提高，各種物質(zhì)生活需求也得到了極大的滿足，營養(yǎng)供應(yīng)不再拙荊見肘。在這樣的時代背景下，人們不再擔心日常的溫飽問題，豐衣足食的生活之后是營養(yǎng)過剩。近些年來我國少年兒童的肥胖率逐年增長，成年人的BMI指數(shù)也不斷升高，“三高”對現(xiàn)代社會中人們的身體健康造成了很大的威脅。過去時很多人沒有正確認識到體育鍛煉的意義，也沒有培養(yǎng)自己每日體育運動的習慣，所以肥胖問題自多年前開始就是國家亟待解決的國民問題之一。體育項目自出現(xiàn)開始就是人類社會的持續(xù)性進步的重要體現(xiàn)，不僅表現(xiàn)了社會的發(fā)展，也體現(xiàn)出人類精神、物質(zhì)和科技文明的共同發(fā)展結(jié)果。隨著全世界范圍內(nèi)體育運動的蓬勃發(fā)展，人們接觸到各項體育運動的機會也越來越多，很多體育項目和項目中使用到的器材都已經(jīng)走進千家萬戶，進入到人民的生活之中。

為了改善我國國民的身體素質(zhì)，強健居民體魄，國家推行了面向全國的“全民健身運動”，鼓勵人們積極開展體育運動，鍛煉身體，防范“三高”的出現(xiàn)。為了推行這一政策，各地政府機關(guān)積極實施了眾多策略以鼓勵人民運動，其中，在公園、廣場、小區(qū)中公共區(qū)域建造的各類室外健身器材對全民健身運動的推廣與發(fā)展起到了不可忽視的重要作用。也正是由于眾多室外健身器材的出現(xiàn)，激發(fā)了居民的體育鍛煉熱情，使得全民健身運動取得了很大的成效。也正是因為這樣，如何提升室外健身器材設(shè)施的安全性，延長室外健身器材的使用壽命，在為居民提供運動便利時怎樣保證居民的人身安全不會受到威脅，這就向室外健身器材的安全性能提出了更高的要求。為了應(yīng)對這一情況，作為世界上重要的室外健身器材生產(chǎn)國，我國已經(jīng)出臺了新的針對室外健身器材的質(zhì)量標準即GB 19272-2011，新國標對室外健身器材的安全性提供了可靠保證。與此同時，也需要開發(fā)出適用于新國標的室外健身器材的綜合測試系統(tǒng)，來為新國標的施行提供檢測技術(shù)手段與檢測設(shè)備的支持。本文針對目前室外健身器材的安全性檢測提供了相應(yīng)新國標要求下的綜合測試系統(tǒng)設(shè)計研究，對設(shè)計原理與設(shè)計方案進行了闡述。

2 室外健身器材的安全使用現(xiàn)狀

在“全民健身運動”的開展過程中，出現(xiàn)了數(shù)不勝數(shù)的體育運動推廣活動，通過進行體系化的體育運動推廣，不光給人們的休閑業(yè)余時間提供了健康的消遣方式，還對人們身體素質(zhì)的改善提供了積極幫助。目前開展的眾多的室外健身運動方式多具有內(nèi)容豐富，形式簡單的特點，因此很容易在推廣之后受到廣大人民群眾的喜愛。尤其是廣泛應(yīng)用的室外健身器材，為人們提供了多種健身運動的方式，不管在農(nóng)村還是在城市中，都受到了各個年齡層的人們的歡迎，也是很多老年人喜愛的鍛煉方式。但是經(jīng)過多年的實踐發(fā)現(xiàn)，很多室外健身器材在使用的過程中可能會遇到一些問題，表現(xiàn)出諸多不足之處，這些問題如果不能及早發(fā)現(xiàn)并進行處理，輕則影響人們的正常使用需求，重則威脅到周圍人們的健康安全，是相關(guān)部門亟待解決的問題。目前來說，室外健身器材的使用中主要表現(xiàn)出三個方面的問題，具體如下：

2.1 缺少體系化管理制度

在各類體育運動的活動開展過程之中，使用各種室外健身器材進行的鍛煉活動是客觀上最受人民喜愛的健身方式，因此在大多數(shù)地區(qū)，人民對于各類室外運動器材也有著較大的需求量。但是經(jīng)過實地調(diào)研觀察又可以發(fā)現(xiàn)，人們對于室外運動器材的使用是有時間上的集中性的，在一天中的早、晚時間段的應(yīng)用頻率遠高于一天中的其他時間段，而周末與節(jié)假日時可能表現(xiàn)出全天的高頻率應(yīng)用，另外，在冬季的使用頻率則明顯低于其他季節(jié)。但是這并不代表著室外運動器材在空閑時間段是完全閑置的，事實上，在人流量較少的時間段中，室外運動器材盡管使用頻率下降但依然會有人使用期進行鍛煉運動。所以，可以說室外運動器材是一種全天候使用的重要體育健身器材。而這種情況就導(dǎo)致對室外健身器材進行應(yīng)用情況的體系化的監(jiān)控是有著比較大的難度的。并且室外健身器材作為一種公益性的設(shè)施，在被投入使用之后很難都配套的監(jiān)管機制。換句話說，目前我國的眾多室外健身器材缺少應(yīng)有的管控制度。

2.2 使用頻率高導(dǎo)致使用壽命變短

很多的室外健身器材因為得不到后期維修與保養(yǎng)，因此一旦發(fā)生故障就會影響到人們的體育運動過程。之所以會這樣，一方面是因為室外健身器材的使用頻率較高，且在某些時間段處于高強度的集中使用階段，加之某些地區(qū)或鄉(xiāng)村中因為資金限制所以設(shè)置的室外健身器材本身就數(shù)量不多，這就使得很多器材經(jīng)常處于一種超負荷的使用狀態(tài)中，久而久之就會影響到器材的質(zhì)量和使用壽命。另一方面，由于缺少體系化的管控制度，當室外健身器材出現(xiàn)質(zhì)量問題之后無法及時進行維修和更換，時間一長，該處的室外健身器材就形同虛設(shè)，進而影響到人們對于體育運動的積極性，不利于全民健身的開展。因此，在科學技術(shù)飛速發(fā)展的今天，可以建立網(wǎng)絡(luò)化的室外健身器材監(jiān)控系統(tǒng)，遠程實現(xiàn)對器材的監(jiān)控，保障人民體育運動的基本要求。

2.3 缺少合理合法的運營方

很多地方設(shè)置的室外健身器材都缺少一個正規(guī)的運營方來負責后續(xù)的維護工作，因此對于很多室外健身器材的實際應(yīng)用情況是否良好，該室外健身器材有沒有出現(xiàn)安全隱患或已經(jīng)產(chǎn)生了故障等問題，是很難找到能夠提供解決的對象的。而且實際上來說，很多人在進行社會體育鍛煉的活動的時候，都會傾向于借助自己周邊的室外健身器材來進行體育鍛煉，實現(xiàn)對自己身體素質(zhì)的改善等目的。這很大程度上與室外健身器材的使用難度低且種類豐富有很大的關(guān)系。但是對于很多使用室外健身器材的人來說，因為相應(yīng)的安全教育不被重視，所以對于室外健身器材會導(dǎo)致的眾多安全隱患也有意或者無意地被人們忽略掉了，這就使得一些出現(xiàn)了故障或產(chǎn)生了安全隱患的室外健身器材造成人身意外事故的概率變大了，人們可能會在運動中受到意外傷害。與此同時，因為缺少運營方的管理，也沒辦法對故障器材進行維修，室外健身器材一旦大面積出現(xiàn)損壞，那么一起區(qū)域的健身功能就會大打折扣，失去了原有的建造意義。0EF2E44A-B251-45B8-BEBA-5EA3B6876A09

3 基于新國標要求的室外健身器材綜合測試系統(tǒng)的設(shè)計

在新國標GB19272-2011關(guān)于《室外健身器材安全通用要求》施行后，室外健身器材的建造質(zhì)量得到了充分的保障，對于室外健身器材設(shè)計研發(fā)出一套與之匹配的綜合測試系統(tǒng)，就成了一項必不可少的工作。通過研發(fā)設(shè)計綜合測試系統(tǒng)，可以更加科學地對各種室外健身器材進行穩(wěn)定性、安全性、沖擊性與其使用壽命的嚴格檢測。由于室外健身器材在使用時呈現(xiàn)出使用頻率高、應(yīng)用時間長的特點，室外健身器材經(jīng)常處于設(shè)施疲勞的狀態(tài)，所以設(shè)計人員在進行綜合測試系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計時應(yīng)該由室外健身器材具有的疲勞性特點出發(fā)作為設(shè)計思路的起點，進一步分析考慮綜合測試系統(tǒng)的運作特點，最終研發(fā)出一套既安全又準確的綜合測試系統(tǒng)。

3.1 針對室外健身器材開發(fā)的綜合測試系統(tǒng)的設(shè)計原理

在新國標中對于室外健身器材提出了詳盡的安全標準，總結(jié)來說可以分為安全性與準確性兩個主要的安全要求。依據(jù)安全性與準確性，可以將室外健身器材的測試分成兩個部分來進行，也就是針對室外健身器材的疲勞性能和穩(wěn)定性進行測試。

3.1.1 疲勞性能測試

室外健身器材具有的疲勞性能是指室外健身器材在被人們用正確的使用方法進行正常使用時，能夠在保證自身質(zhì)量不受損害的前提下可以達成的最大極限的運動次數(shù)。疲勞性能的概念廣泛適用于各種室外健身器材，但是對于不同的室外健身器材來說，各自的使用方法不同、鍛煉目標不同，因此各自的疲勞性能也不同。這就要求室外健身器材的綜合測試系統(tǒng)在設(shè)計時要考慮到不同器材的特點，分別對不同的室外健身器材進行疲勞性能測試。并且，疲勞性能的概念也說明了該指標是要依靠不斷重復(fù)地機械性使用室外健身器材來得出的結(jié)果，所以在進行測試時，疲勞性能的測試需要花費的時間也極長，但是最終的目的是為了得出準確性更可靠的測試結(jié)果，為此，需要付出更多耐心花費很長時間進行測試以得到最佳的測試效果。只有這樣，才能保證室外健身器材具有良好的準確性，能夠每一次使用時都為人們的體育鍛煉效果做好保障。

3.1.2 穩(wěn)定性測試

對室外健身器材進行穩(wěn)定性測試，可以了解到器材的穩(wěn)定情況。不論是何種室外健身器材，其自身的穩(wěn)定性是室外健身器材安全性的重要表現(xiàn)，如果室外健身器材沒有良好的穩(wěn)定性，會影響到使用人群的參與感與使用體驗，甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。所謂的穩(wěn)定性測試，是通過在器材的主支架的垂直方向上人為施加上一個水平方向的持續(xù)性的作用力，對室外健身器材是否出現(xiàn)變形、傾斜或翻到進行測試，對器材的抗傾倒能力進行評估，也是對室外健身器材受到水平拉力時的承受狀況進行的實時測試。

3.1.3 其他測試

在室外健身器材所使用的綜合測試系統(tǒng)中，不止以上兩種測試方法，還會針對具有特殊使用方法的某一種或某幾種室外健身器材研究更加個性化的測試內(nèi)容，屬于綜合測試系統(tǒng)中的附加測試項目。比如很多室外健身器材的場地中最常見的太空漫步機，對該健身器材會進行額外的沖擊試驗，該試驗的測試方法就是利用有一定高度進行的自由落下對器材的踏板在被充錘沖擊時發(fā)生的形變情況進行測試，記錄下形變量來作為評估的標準。除了沖擊試驗，還有耐磨性試驗等，但是不論進行何種測試，疲勞性能測試和穩(wěn)定性測試都是每種室外健身器材的必須測試項目。另外，在進行測試時，與PLC控制技術(shù)進行有機整合，可以更好的構(gòu)建科學有效的室外健身器材的綜合測試系統(tǒng)。

3.2 室外健身器材的綜合測試系統(tǒng)的設(shè)計方案

通過對當前全民健身體育活動開展的過程中，建設(shè)的各種室外健身器材進行成體系化的研究，可以將不同的室外健身器材按照運動方式的區(qū)別，將其分為旋轉(zhuǎn)式運動和往復(fù)式運動，而每一種器材的性能都不一樣。因此要結(jié)合器材不同，具體制定測試流程。使用往復(fù)運動的健身器材在進行監(jiān)測時，要通過磁性開關(guān)來完成，而呈現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動形式的健身器材在進行信號監(jiān)測時，通過電感式接近開關(guān)來實現(xiàn)監(jiān)測。通過使用PLC程序來對監(jiān)測信號進行計數(shù)，而結(jié)合實驗監(jiān)測，可以看到采用電感式接近開關(guān)能夠滿足實時計數(shù)這一要求。

在對室外健身器材的穩(wěn)定性狀況進行監(jiān)測時，可以通過使用LCS-S3力傳感器以及RW+放大器，結(jié)合模擬量的轉(zhuǎn)換對其拉力狀況進行實時監(jiān)控，其穩(wěn)定性檢測主要為了配合PLC系統(tǒng)運行，從而實現(xiàn)對零點和量程的有效控制及校對。在整個綜合測試系統(tǒng)中，以PLC為下位機，進行數(shù)據(jù)采集和設(shè)備的管控，結(jié)合開發(fā)平臺的有效應(yīng)用，進行上位機監(jiān)控。結(jié)合疲勞性能測試過程中，測試時間越長，其實用性和可靠性越強這一特點，要盡可能確保整個測試系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性發(fā)揮。此外，通過使用激光位移傳感器，從而實現(xiàn)對沖擊變量的有效監(jiān)測，進而確保整個系統(tǒng)的測量精度。通過對該綜合測試系統(tǒng)進行開發(fā)實驗，可以對整個系統(tǒng)是否符合新國標的要求，從而有效確保了各種體育活動中，室外健身器材的有效應(yīng)用。

4 結(jié)語

在我國開展全民健身運動以來，在各大城市農(nóng)村中都取得了令人滿意的成果，為提高國民的身體素質(zhì)，培養(yǎng)國民的體育運動習慣都做出了重要的貢獻。室外健身器材是我國各基層單位廣泛應(yīng)用的社會福利性基礎(chǔ)設(shè)施，通過各種不同種類的室外健身器材的設(shè)置，既讓基層農(nóng)村和社區(qū)中居民的運動積極性得到提升，又體現(xiàn)出了我國政府對于人民身體健康的重視。正是在這樣的時代背景下，室外健身器材的安全性對于人民的人身安全和運動積極性有著重要意義，在新國標的要求規(guī)范之下，室外健身器材的使用安全性和正確使用方法都有了嚴格的規(guī)定，也為綜合測試系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計提供了規(guī)則保障。目前常見的綜合測試系統(tǒng)以室外健身器材的穩(wěn)定性和安全性為基礎(chǔ)，設(shè)計相應(yīng)的測試軟件對其進行質(zhì)量評價，在最大程度上確保人民在運動時不會發(fā)生安全事故，保障人們的體育運動效果。

（作者單位：山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院）0EF2E44A-B251-45B8-BEBA-5EA3B6876A09