曹達(dá)

（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引 言

以2020年東京奧運(yùn)會(huì)為例，在跑步、乒乓球等各項(xiàng)賽事上，通過智能感知、視覺識(shí)別、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算等科技手段，大大提升了運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練成績和比賽成績，為國家隊(duì)奧運(yùn)備戰(zhàn)科技助力積累了技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，也開啟了體育訓(xùn)練智能化發(fā)展的快車道。

以NBA 著名球隊(duì)金州勇士隊(duì)為例，科爾教練采用信息化手段，記錄、統(tǒng)計(jì)、分析己方、對(duì)方各球員的投籃、跑位等特點(diǎn)，輔助制定進(jìn)攻、防守策略，極大提高了球隊(duì)勝率，創(chuàng)造了一個(gè)王朝時(shí)代。

在綠蔭賽場(chǎng)，世界強(qiáng)隊(duì)德國隊(duì)就與SAP 公司簽署協(xié)議，由SAP 公司提供一套基于大數(shù)據(jù)的足球訓(xùn)練解決方案，在球員的運(yùn)動(dòng)鞋、護(hù)脛以及訓(xùn)練場(chǎng)的各個(gè)角落放置傳感器，基于海量數(shù)據(jù)形成各類數(shù)據(jù)分析，從而提高訓(xùn)練效果，提升戰(zhàn)績。

因此，利用目前信息技術(shù)和科技手段，建設(shè)一套針對(duì)訓(xùn)練的智慧綜合應(yīng)用管理系統(tǒng)，將為官兵或師生提供有效的支撐。

1 系統(tǒng)的組成

本文設(shè)計(jì)的智慧訓(xùn)練綜合管理應(yīng)用系統(tǒng)共由7 個(gè)分系統(tǒng)組成，包括人員及組織管理、訓(xùn)練計(jì)劃管理、訓(xùn)練成績管理、成績分析及呈現(xiàn)、個(gè)人健康數(shù)據(jù)管理、傷病管理和場(chǎng)館管理。具體如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成圖

人員及組織管理包含學(xué)員管理、教員管理、組織管理和訓(xùn)練科目管理。個(gè)人健康數(shù)據(jù)管理主要通過智能手環(huán)或手表監(jiān)測(cè)個(gè)人的健康狀態(tài)，并從各個(gè)不同方面以分析圖形式展現(xiàn)。訓(xùn)練成績管理用于對(duì)學(xué)員成績的錄入、查詢等維護(hù)管理功能。成績分析及呈現(xiàn)包括個(gè)人成績分析和組織成績的分析，以及可視化呈現(xiàn)。訓(xùn)練計(jì)劃管理用于計(jì)劃制定人員對(duì)月、周、日訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)行制定、修改、發(fā)布等功能。傷病管理用于學(xué)員傷病記錄的新增、修改和刪除等維護(hù)管理功能。場(chǎng)館管理用于場(chǎng)館的新增、修改、刪除和預(yù)約等維護(hù)管理功能。

2 系統(tǒng)的架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的智慧訓(xùn)練綜合管理應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)主要分為資源層、網(wǎng)絡(luò)層、服務(wù)層和應(yīng)用層4 層架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)的架構(gòu)圖

資源層主要涉及數(shù)據(jù)的獲取，包括個(gè)人身高、體重、心率等個(gè)人數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)采集的訓(xùn)練成績等數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)層主要利用現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)、無線互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、以及其他無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取以及為系統(tǒng)的運(yùn)行提供網(wǎng)絡(luò)支撐；服務(wù)層為系統(tǒng)的正常應(yīng)用提供基礎(chǔ)的服務(wù)支撐，包括計(jì)算存儲(chǔ)、時(shí)空大數(shù)據(jù)、分析評(píng)估、預(yù)警預(yù)測(cè)、可視化等服務(wù)模塊；應(yīng)用層為用戶提供應(yīng)用支撐，應(yīng)用內(nèi)容包括系統(tǒng)組成的7 大功能，展示方式包括移動(dòng)端APP、PC 端瀏覽器、可視化大屏。

3 各分系統(tǒng)介紹

3.1 人員及組織管理

學(xué)員管理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)員進(jìn)行增、刪、查、改等維護(hù)管理；教員管理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)教員進(jìn)行增、刪、查、改等維護(hù)管理；組織管理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)員所屬組織進(jìn)行增、刪、查、改等維護(hù)管理；訓(xùn)練科目管理用于對(duì)訓(xùn)練課目進(jìn)行維護(hù)，用于訓(xùn)練計(jì)劃的制定。

3.2 訓(xùn)練計(jì)劃管理

訓(xùn)練計(jì)劃管理月計(jì)劃制定時(shí)，填寫計(jì)劃名稱、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等，并設(shè)計(jì)訓(xùn)練目標(biāo)、時(shí)長項(xiàng)目，可自由制定當(dāng)前月份的訓(xùn)練目標(biāo)，用于給周計(jì)劃的制定提供相關(guān)依據(jù)；在周訓(xùn)練計(jì)劃制定時(shí)，填寫周訓(xùn)練起止時(shí)間、參訓(xùn)組織、訓(xùn)練科目、訓(xùn)練內(nèi)容、訓(xùn)練方法等信息。

周、月訓(xùn)練計(jì)劃制定后，通過設(shè)計(jì)審批流對(duì)計(jì)劃進(jìn)行審批，確認(rèn)后即可完成計(jì)劃的生成，并在計(jì)劃管理主界面可查看新增的計(jì)劃。

3.3 個(gè)人健康數(shù)據(jù)管理

個(gè)人健康數(shù)據(jù)主要通過人員每天佩戴的智能手環(huán)或手表進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要包括能量消耗、心率、步數(shù)、壓力、血氧飽和度、睡眠等。數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙連接手機(jī)或局域Wi-Fi上傳到系統(tǒng)。個(gè)人健康數(shù)據(jù)和個(gè)人信息捆綁，可通過可視化界面以圖表形式呈現(xiàn)。

3.4 訓(xùn)練成績管理

成績管理可通過人工手動(dòng)逐一添加，在成績錄入界面，搜索欄選擇所屬組織、姓名、性別、學(xué)年、學(xué)期等信息，系統(tǒng)會(huì)篩選出相關(guān)人員信息，選中人員，即可進(jìn)行人員成績的錄入。也可以通過人工批量添加，系統(tǒng)可下載成績記錄標(biāo)準(zhǔn)模板，根據(jù)模板填入數(shù)據(jù)后，可將相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入。相關(guān)自動(dòng)訓(xùn)練考核設(shè)備可以接入綜合管理應(yīng)用系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入；成績導(dǎo)入系統(tǒng)后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所輸入的測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算出相關(guān)項(xiàng)目成績得分。

3.5 成績分析及呈現(xiàn)

個(gè)人成績分析，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析學(xué)員個(gè)人成績數(shù)據(jù)，選擇學(xué)員列表中的多名學(xué)員，統(tǒng)計(jì)分析展現(xiàn)多名學(xué)員的對(duì)比數(shù)據(jù)；同時(shí)，可根據(jù)科目、時(shí)間等條件進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，快速找到相關(guān)學(xué)員的成績等數(shù)據(jù)。

組織成績分析，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析選擇的組織，選擇組織列表中的多個(gè)組織，統(tǒng)計(jì)分析展現(xiàn)多個(gè)組織的對(duì)比數(shù)據(jù)；同時(shí)，可根據(jù)科目、時(shí)間等條件進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，快速找到相關(guān)組織的成績等數(shù)據(jù)。

個(gè)人及組織的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)最終以折線圖、柱狀圖、雷達(dá)圖等圖形化的界面可視化呈現(xiàn)。

3.6 傷病管理

傷病管理提供給學(xué)員及教員上報(bào)受傷人員、受傷部位、創(chuàng)傷等級(jí)、受傷時(shí)間等信息，上傳的受傷情況會(huì)完整保存在系統(tǒng)，并和個(gè)人信息關(guān)聯(lián)，在訓(xùn)練計(jì)劃時(shí)會(huì)根據(jù)傷病情況推送訓(xùn)練建議和康復(fù)建議。

作為教員或管理人員可以在系統(tǒng)方便查看人員、組織的傷病情況，持續(xù)關(guān)注與跟蹤康復(fù)情況。

3.7 場(chǎng)館管理

新增場(chǎng)館可以添加場(chǎng)館名稱、可預(yù)約人數(shù)等信息，當(dāng)場(chǎng)館添加入系統(tǒng)后，即可實(shí)現(xiàn)線上場(chǎng)館預(yù)約。場(chǎng)館預(yù)約在日歷、時(shí)間表格內(nèi)進(jìn)行，表格直觀顯示可預(yù)約的場(chǎng)館和時(shí)間，并展示當(dāng)前場(chǎng)館已預(yù)約人數(shù)，填寫預(yù)約時(shí)間和時(shí)段即可完成場(chǎng)館預(yù)約。

4 重點(diǎn)模塊實(shí)現(xiàn)

4.1 人員及組織信息管理

系統(tǒng)通過人工手動(dòng)或模板批量添加和刪除人員基本信息，同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)添加單個(gè)組織、批量導(dǎo)入組織、移動(dòng)組織、修改或刪除，并將人員按照一定的劃分規(guī)格添加到不同的組織中，方便進(jìn)行人員的管理。

系統(tǒng)為用戶定義角色，為不同角色分配不同權(quán)限訪問和管理系統(tǒng)，根據(jù)用戶角色開放系統(tǒng)上的不同操作權(quán)限。創(chuàng)建角色后，配置該角色的權(quán)限，再進(jìn)行創(chuàng)建用戶，將用戶關(guān)聯(lián)角色。

4.2 個(gè)人健康數(shù)據(jù)采集

個(gè)人采集設(shè)備主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)體溫、睡眠時(shí)間、睡眠質(zhì)量、壓力、位置、速度、方向、軌跡、心率、運(yùn)動(dòng)模式等個(gè)人體征數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)采集，并實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)分析管理平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)或離線數(shù)據(jù)同步。如圖3所示。

圖3 個(gè)人采集示意圖

需要采集的數(shù)據(jù)類型有：

體溫：通過溫度傳感器，感知訓(xùn)練學(xué)員的體表溫度，并可在屏幕上顯示出當(dāng)前的人體溫度，顯示范圍34.5 ℃～43.5℃，對(duì)異常體溫進(jìn)行告警顯示；睡眠時(shí)間、睡眠質(zhì)量：根據(jù)手表翻轉(zhuǎn)的頻率和幅度，判斷用戶的睡眠質(zhì)量情況，可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置檢測(cè)時(shí)間，并可通過APP 或數(shù)據(jù)平臺(tái)查詢相關(guān)數(shù)據(jù)；壓力、心率：設(shè)備通過壓力測(cè)試掌握人體的脈搏和血壓信息，從而判斷檢測(cè)對(duì)象的血壓、心率、血氧飽和度等關(guān)鍵指標(biāo)，判斷測(cè)試對(duì)象的健康程度；位置、速度、方向、軌跡：通過設(shè)備配置的定位模塊，檢測(cè)目標(biāo)的地理位置和具體方位，判斷測(cè)試對(duì)象移動(dòng)速度和方向，形成運(yùn)動(dòng)軌跡信息，并將相關(guān)信息實(shí)時(shí)傳送給監(jiān)控終端或數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，用以數(shù)據(jù)收集分析等。數(shù)據(jù)采集示意圖如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)采集示意圖

運(yùn)動(dòng)模式：采用三軸傳感技術(shù)，判斷測(cè)試人員的彈跳次數(shù)、彈跳高度等，結(jié)合心率、位置變化等變量，判斷運(yùn)動(dòng)人體運(yùn)動(dòng)模式。

根據(jù)個(gè)人數(shù)據(jù)的采集要求，可利用具備網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的運(yùn)動(dòng)手環(huán)或運(yùn)動(dòng)手表來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集的目的。

因此采集設(shè)備應(yīng)具備溫度傳感模塊、壓力/心率檢測(cè)模塊、定位采集模塊、三軸傳感模塊以及網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。

終端采集設(shè)備采用藍(lán)牙傳輸技術(shù)，通過手機(jī)終端或移動(dòng)便攜終端上傳數(shù)據(jù)信息，完成數(shù)據(jù)收集工作。

4.3 成績分析

將單項(xiàng)成績定義優(yōu)秀（90 以上）、良好（80 ～90 分）、一般（70 ～80 分）、及格（60 ～70 分）、不及格（60 分以下）5 個(gè)等級(jí)區(qū)間，選擇不同時(shí)間段，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)部分或所有單項(xiàng)成績的各等級(jí)區(qū)間占比；同理，選擇等級(jí)區(qū)間，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)該等級(jí)區(qū)間各單項(xiàng)占比。

類似單項(xiàng)成績，同樣設(shè)置5 個(gè)等級(jí)區(qū)間，選擇不同時(shí)間段，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)綜合成績各等級(jí)區(qū)間占比；選擇不同時(shí)間段，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)綜合成績各等級(jí)區(qū)間占比；選擇等級(jí)區(qū)間，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)該等級(jí)區(qū)間綜合成績占比。

4.4 能力素質(zhì)評(píng)價(jià)

能力素質(zhì)設(shè)置速度、上肢力量、下肢力量、耐力、靈敏度、柔韌度等多個(gè)維度，每個(gè)維度根據(jù)對(duì)應(yīng)考核科目成績加權(quán)算出，如：

同理算出上肢力量、下肢力量、耐力、靈敏度、柔韌度得分，可以以雷達(dá)圖等形式對(duì)幾個(gè)維度進(jìn)行呈現(xiàn)。

4.5 計(jì)劃管理

計(jì)劃分為月訓(xùn)練計(jì)劃與周訓(xùn)練計(jì)劃，系統(tǒng)根據(jù)訓(xùn)練分析推薦訓(xùn)練計(jì)劃（訓(xùn)練科目、時(shí)長等），指導(dǎo)不同職別權(quán)限的管理人員制定及發(fā)布訓(xùn)練計(jì)劃。

月訓(xùn)練計(jì)劃依據(jù)訓(xùn)練大綱，供各下級(jí)組織參考并制定周訓(xùn)練計(jì)劃，主要包括新增、修改、刪除、導(dǎo)出、審批、查詢等功能。

周訓(xùn)練計(jì)劃包括新增、修改、刪除、導(dǎo)出、審批、查詢計(jì)劃、實(shí)訓(xùn)填報(bào)等功能。周訓(xùn)練計(jì)劃內(nèi)容包括參訓(xùn)對(duì)象、訓(xùn)練科目、訓(xùn)練內(nèi)容、應(yīng)訓(xùn)人數(shù)、訓(xùn)練時(shí)間、負(fù)責(zé)人、訓(xùn)練條件、訓(xùn)練方法、實(shí)訓(xùn)人數(shù)、實(shí)訓(xùn)時(shí)長、訓(xùn)練人時(shí)等。

4.6 訓(xùn)練建議

根據(jù)能力素質(zhì)得分，制定相應(yīng)的訓(xùn)練計(jì)劃。設(shè)計(jì)模型為：

平臺(tái)計(jì)算出近一個(gè)月的各項(xiàng)能力素質(zhì)得分，選擇得分最低三項(xiàng)，并統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)距離滿分的分差占比；平臺(tái)設(shè)置針對(duì)訓(xùn)練不同占比能力素質(zhì)的不同訓(xùn)練科目，如：1 分鐘高抬腿對(duì)應(yīng)40%下肢力量、30%速度、30%耐力；平臺(tái)根據(jù)能力素質(zhì)得分自動(dòng)推薦每日訓(xùn)練科目與時(shí)長（推薦至少2 種方案），時(shí)長的確定根據(jù)離滿分的分差范圍確定；根據(jù)訓(xùn)練推薦登記實(shí)際訓(xùn)練情況，平臺(tái)根據(jù)反饋的訓(xùn)練情況和成績變化情況統(tǒng)計(jì)訓(xùn)練效果。

5 結(jié) 論

本文介紹了一種智慧訓(xùn)練綜合管理應(yīng)用系統(tǒng)，通過配備個(gè)人體征數(shù)據(jù)采集設(shè)備（手表或手環(huán)），采集學(xué)員個(gè)人體征數(shù)據(jù)的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)，通過成績管理模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)科目成績的記錄、分析、統(tǒng)計(jì)，并能進(jìn)行長期的跟蹤與比較；系統(tǒng)建設(shè)數(shù)據(jù)管理分析系統(tǒng)，

提供個(gè)性化的學(xué)員訓(xùn)練數(shù)據(jù)報(bào)告、訓(xùn)練趨勢(shì)分析、訓(xùn)練建議，并可向教務(wù)系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)等推送學(xué)員考核數(shù)據(jù)，充分挖掘測(cè)試考核數(shù)據(jù)的價(jià)值，有效提高訓(xùn)練的針對(duì)性和目的性；最后，系統(tǒng)根據(jù)個(gè)人的健康數(shù)據(jù)、考試成績等數(shù)據(jù)，綜合分析個(gè)人的傷病情況，及時(shí)提前對(duì)個(gè)人進(jìn)行預(yù)警，避免不科學(xué)的運(yùn)動(dòng)或訓(xùn)練造成的訓(xùn)練損傷，并通過系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)跟蹤，幫助學(xué)員恢復(fù)。