游泳运动员训练过程中实时监控系统的研制与应用 马保雷 游泳运动员训练过程中实时监控系统的研制与应用 马保雷 （西安工程大学体育部陕西西安，７１００４８） 摘要：现代游泳运动员训练的突出特点就是教练员运动计算机网络先进技术对运动员的训练全过程进行实时监控。现 代游泳运动训练的突出特点是数据化、精细化、科学化，现代运动训练的重要研究手段就是对训练过程中训练效果的实时监测。 本文基于．Ｎｅｔ技术开发设计了Ｃ／Ｓ模式的游泳运动员训练过程监控系统，利用ＧＰＳ实时获取运动员位置信息，为运动员提供 实时指导。 关键词：游泳运动员；训练过程；监控系统 中图分类号：Ｇ８６１．１；ＴＰ２７７ 文献标识码：Ｂ ＤＯＩ编码：１０．１４０１６／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－９２２７．２０１６．１０．０３０ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｔｈｅ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｒＤ＿Ｓｗｉｍｍｅｒｓ’ｔｒａｉｎｉｎｇ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏａｃｈ ｗｉｔｈ ｂｉｇ ｄａｔａ，ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｔｈｅ ａｔｈｌｅｔｅ＇ｓ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ Ｂ／Ｓ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｗｉｍｍｅｒｓ’ｔｒａｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ．Ｎｅｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ＧＰＳ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ａｃｃｅｓｓ ｔｏ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａｔｈｌｅｔｅｓ，ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ａｔｈｌｅｔｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｍｍｅｒ；ｔｒａｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ０ 引言 为适应信息化时代游泳运动员训练的新要求，实现游泳 运动员训练全过程监控的科学化与信息化。本文所设计的监 控管理利用了大数据、云计算的模式原理，教练员可通过系统 了解运动员训练过程中的相关数据信息，并提供适当指导。目 前，关于运动员训练监控系统的研究主要集中在训练结果的监 控或对监控各个项目共性的研究，而忽视了训练过程的监控， 与运动专项特征的研究。因此，本文所没计的监控系统的创新 之处就在于将运动员训练过程监督应用于游泳专项运动上，为 验，并且新增了导入、导出和处理ＸＭＬ数据文件等功能，可帮 助数据库开发人员查看有关数据库对象之间相关性的信息。 ２ 系统基本结构与功能设计 ２．１系统基本结构 本系统基本结构如图１所示。 游泳运动训练指导提供专门性、科学性数据信息依据。 １ 系统设计目标与技术实现 １．１设计目标 游泳运动员训练过程的数据信息统计分析是一个复杂过 程，游泳运动员训练过程监控系统的设计目标应是设计一个 可视化、利于操作的游泳运动员训练过程监控网络平台，可实 图１ 游泳运动员训练过程监控系统基本结构图 如图１所示，本系统通过无线集群网实现移动单元与监 控分析系统连接，利用传感器技术、无线数据传输技术、语音 技术、ＧＰＳ技术等全面掌握运动员训练过程中的各项数据。 运用ＧＰＳ卫星定位仪实时获取运动员位置信息，并随时了解 不同位置时运动员身体机能变化、运动素质及竞技能力情况， 运用无线集群网络实现训练过程中运动员与教练员之间的交 流，运动员只需佩戴一个防水耳机就可以随时听到教练员的 现对不同运动员各项目训练过程中身体素质、位置信息及竞 技能力等多方面信息的存储、查询、评价与实时监控，并形成 具有较高辅助价值的数据对比表或直观图，以帮助教练员科 学开展训练活动。 １．２开发技术与平台 本文开发设计的游泳运动员训练全过程监控系统采用 Ｃ／Ｓ架构，该体系结构的数据库由客户应用程序和数据库服 务器程序两部分组成，分别称为前台程序和后台程序，前台程 序采用Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ．ｎｅｔ ２０１０开发，后台程序采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ 指导。在监测终端以桌面地理信息系统（ＧＩＳ）、移动地理信 息系统和虚拟现实技术将运动员的心率信息、位置信息等以 数据形式呈现出来，同时应用空间分析技术分析运动员在任 意位置与时间段的速度、心率状况，为指导游泳运动员的科学 Ｏｆｆｉｃｅ Ａｃｃｅｓｓ ２０１０。当需要对数据库中数据执行操作时，客户 程序会自动寻找服务器程序，并向其发出请求，服务器程序依 据预定规则应答，并送回结果。Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ．ＮＥＴ是基于．ｎｅｔ 架构的开发工具，用于生成ＡＳＰ．ＮＥＴ Ｗｅｂ应用程序、ＸＭＬ Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ、桌面应用程序和移动应用程序。Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｏｆｉｃｅｆ 训练提供了有效依据。 根据系统基本结构框架，本文选用心率检测传感器、 ＧＰＳ、及语音发放器，将具备心率检测传感作用的传感器与 ＧＰＳ集成为一个轻薄的智能手环佩戴在游泳运动员手上，通 过无线集群移动通信技术，教练员只需手持微型电脑或移动 ＰＣ便可实现对运动员训练过程中各项指标数据信息的监控， 同时可以通过运动员耳中安装有语音发放器的防水耳机实现 Ａｃｃｅｓｓ ２０１０是一种数据库管理程序，可为用户提供全新体 收稿日期：２０１６－０４—０８ 作者简介：马保雷（１９８５一），男，河南开封人，讲师，主要从事体育教学与 运动训练工作。 ・与运动员对讲，这样，既不会影响游泳运动员的训练成绩，也 可以达到对不同运动员在不同训练项目过程中的实时监控的 目的。 ３０・ 《自动化与仪器仪表））２０１６年第１０期（总第２０４期） ２．２系统功能设模块开发设计 根据系统需求及功能技术要求，本系统主要包括五个功 能模块，即：登陆模块、数据录入模块、信息发布模块、信息管 理模块、统计分析模块。 （１）登陆模块 仰卧起坐、立定跳远及单双杠等日常训练中获取的基本身体 素质数据，以及游泳运动项目专项能力所必需的速度、力量、 耐力、协调柔韧性等训练过程中的专项运动素质数据。 （２）运动员生理生化数据管理 利用 ｔＬ，率、血乳酸、血尿素、内分泌等生理生化数据指标 可以有计划的对游泳运动员训练过程进行实时监控，掌握运 动员个体适应特点，保障训练实施的科学性，如用心率、血乳 酸等的确定所采用的训练手段是有氧、无氧或有氧、无氧混合 等；用心率、血尿素、尿蛋白、内分泌等指标评定运动员机体的 疲劳程度或调整后的恢复情况；通过测试免疫指标等是否在 正常范围，以检查机体的健康状况，并预测可能存在的健康风 险等。建立运动员生理生化指标数据库，实现运动员不同时 该模块为保护数据信息安全性，需要对用户等级进行智 能检测，实现用户权限的自动跳转，利用单界面驱动方式，加 强用户体验。同时，本系统可实现远程登录，当教练员不能对 运动员进行现场监督与指导时，只需通过远程登录便能实时 监控其整个训练过程，并进行实时指导。 （２）数据录入模块 该模块主要功能是录入游泳运动员在训练过程中所表现 出来的运动素质、竞技能力及生理生化特征数据。同时，在数 据录入过程中增加了自动判断功能，如系统可以自动识别并 提示用户的重复录入或不可录入行为，尽量避免或降低数据 错误率。 期内身高、体重、胸围、腰、臀围、体脂百分比、皮下脂肪厚度等 生理数据以及不同时间段内的心率、血乳酸、血尿素、内分泌 等生化数据的存储功能，同时以图像和表格等形式提供指标 数据的统计分析结果。 （３）运动员创伤信息管理 （３）信息发布模块 信息发布模块的功能是实现信息发布与图片展示等功 能，是一个综合模块。教练员可通过本系统发布运动员在训 练过程中的一些技能展示图片、身体状况数据信息等，以便于 运动员能够更加客观的认识与了解自身的训练过程，及时改 调查显示，我国高水平运动员的运动损伤患病率达 ６５％，通过查阅与分析运动员创伤记录，可以辅助运动员和教 练员掌握发生规律，采取有效的安全措施。因此，建立运动员 运动创伤记录数据库，主要实现运动员运动损伤的发生原因， 损伤机理，治疗方法与效果，康复与伤后训练安排的历史数据 的记录。如对运动员颈部、肩部、胸部、腰背肌肉筋膜炎、手腕 部、肘关节、骨盆、踝关节、膝关节、椎间盘、腹肌急性及骶棘肌 慢性损伤等主要部位的损伤记录，治疗情况与效果等。 进不足，同时也为运动员竞技能力信息动态监测提供了基础。 （４）信息管理模块 该模块主要包括对运动员姓名、性别、籍贯、出生年月、照 片、所属运动队等基本信息，以及运动员从事项目、教练员、成 绩、运动经历等专项信息的管理。并可根据实际情况查询、修 改或删除相关信息。 ３ 系统应用效果测试 为检验本系统在应用过程中的实际效果，选取２４名游泳 运动员展开了为期３个月的实验性训练，实验组与对照组分 别由ｌ２名游泳运动员组成，分别由６名男生和６名女生组 成，测试方法为跟队期间实地测试，测试前１２名男生的心率 （５）统计分析模块 该模块主要是需要管理员定期对数据进行分类管理与统 计，形成数据对比量表或直观图，以方便对运动员训练数据信 息进行科学分析。传统的游泳运动员训练信息统计是通过 ｅｘｃｅｌ表格手动填写实现的，本系统则可以将实时动态监测结 果直接保存，实现了对游泳运动员训练全过程的动态监控。 ２．３ 系统监控内容设计 （１）运动员竞技能力数据管理 游泳运动员的竞技能力不仅体现在其技术与战术的掌握 几乎接近，１２名女生之间的心率几乎接近，男生与男生之间， 女生与女生之间的身高、体重及游泳技能的掌握情况不相 上下。 在实验过程中，实验组教练员主要通过运动员的心率变 化来掌握运动员的运动强度和生理负荷量，并通过计算机实 现对运动员原始状况与训练过程中状况的数据信息对比，对 其运动强度进行分析，运用ＧＰＳ系统实时获得运动员不同位 置的基本运动素质变化情况，通过无线对话系统指导运动员 训练过程，将其控制强度控制在目标范围内。本文以ｌＯＯｍ 自由泳项目２５ｍ池的比较结果为例进行分析，如表１所示。 上，还体现在其训练过程中的基本运动素质，具体可从速度、 力量、耐力、协调柔韧性几方面来监控。因此，本系统建立了 运动员竞技能力数据库，帮助教练员及时了解运动员的基本 运动素质与潜能，利用该数据库可录入、查询与保存每位游泳 运动员的运动素质测试数据，包括短距、中距、长距跑步运动、 表１ 实验组与对照组训练后的ｌＯＯｍ自由泳成绩变化对比表 实验组（男子） 测试前 ｌ ２ ３ ４ ５ ６ １：２０．５０ １：２２．２３ １：１９．６８ １：２１．７９ １：２１．６６ １：２３．０４ 对照组（男子） 测试前 １：２２．３３ １：２０．５２ １：１９．０５ １：２０．７９ １：２３．６４ １：２１．５６ 实验组（女子） 测试前 １：５５．３９ １：５６．２９ １：５６ ８８ １：５５．９９ １：５６．０５ １：５４．２３ 对照组（女子） 测试前 １：５４．９３ １：５５．１９ １：５６．３８ １：５６．７５ １：５５．２２ １：５６．６１ 测试后 １：１５．３９ ｌ：１６．０５ １：１５．２０ Ｉ：１６．３３ １：１５．５５ １：１７．９８ 测试后 １：２０．１９ １：１８．５０ １：１７．２Ｏ １：１８．４２ １：１９．６６ １ １ｌ９．３５ 测试后 １：５０．５５ １：５０．４２ １：５１．０６ １：５０．３５ １：４９．８７ １：４８．２６ 测试后 １．５３．１１ １：５３．２５ １：５４．１３ １：５１．６６ １：５０．Ｏ０ １：５２．４５ 注：测试前成绩为测试前３个月的个人平均成绩，测试后成绩为训练过程中３个月的平均成绩 （下转第３４页） ３１・ ・ＤＡＱｍｘ与ＯＰＣ在过程控制实验装置中的应用ｄａ１．Ｔｅｘｔ＝ＷＳｅｒｖｅｒＲｅｓｕｈｓ（０） ｄａ２．Ｔｅｘｔ＝ＷＳｅｒｖｅｒＲｅｓｕｈｓ（１） 陈正，等 程控制实验装置，采用ＶＢ．ＮＥＴ编程，使用ＤＡＱｍｘ驱动ＵＳＢ 数据采集模块进行数据采集、控制，通过ＯＰＣ技术与组态王 数据采集与ＯＰＣ客户端程序界面如图３所示，该程序只 需在后台运行，因此界面简单，在组态王启动脚本中运行该程 序即可。 ｔ∞＃ Ｉ 监控程序进行数据交换，实际使用中，数据采集及ＯＰＣ客户 端程序运行稳定，过程控制实验装置完全满足实验要求。 参考文献 ＾Ｄｌ幢４鲫 Ｍ）２ ０．８０５３ ＤＭ ＢＡ２ ０ ｌ５ ［１］ 王贵成，关长亮，王俊刚．对过程控制实验的认识与实践［Ｊ］．化工 教 １．８５。７７６６８ ＾Ｄ５ ２．０７６１ —２５５ Ｄ０ ０ 高等教育，２０ｌ３，３０（６）：３４—３８． ［２］ 邓晓刚，陈卫红，杨明辉．过程控制实验装置实时监控软件开发 ［Ｊ］．实验科学与技术，２０１４，ｌ２（６）：５７—５９． ［３］黄振贤．一种基于ＵＳＢ一６００８的简易虚拟示波器设计［Ｊ］．山东理 图３转换程序主界面 图４是实验装置进行下水箱水位控制实验的组态王监 控主界面。 工大学学报（自然科学版），２０１１，２５（１）：１０７一ｌｌ０． ［４］ 郭金龙，李智．基于ＵＳＢ６００８的多功能数据测控系统［Ｊ］．电子测 量与仪器学报，２００６增刊：１３９３—１３９６． ［５］ 张荣．基于ＤＡＱｍｘ驱动与ＬＡＢＶＩＥＷ的数据采集系统设计［Ｊ］．计 算机应用与软件，２０１１，２８（３）：２—５． ［６］ 范君乐，王竹林．基于ＤＡＱｍｘ系统的数据采集方法［Ｊ］．科学技术 与工程，２００６，６（１６）：２５５５—２５５７． ［７］孙玲．基于ＵＳＢ一６２８１的高速数据采集系统的设计［Ｊ］．电子设计 工程，２０１０，１８（１Ｉ）：１６９—１７１． ［８］ 高宏岩，毕丽君，王毅．基于ＯＰＣ技术的上位机与ＰＬＣ之间的通信 ［Ｊ］．ＰＬＣ＆ＦＡ，２００６，５：７８—８０． ［９］ 李少清，孙宜田，马天石．ＯＰＣ技术在泵类综合性能测试系统中的 １ １ 应用［Ｊ］．机电产品开发与创新，２０１２，２５（１）：１４５—１４７． ［１０］宋泽帅，王守城，段俊勇，杨昌鹤．基于ＯＰＣ技术的电能数据采集 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