徐 赟,張 輝
隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展、廣泛滲透,國(guó)家體育總局對(duì)國(guó)家隊(duì)管理信息化問(wèn)題越來(lái)越重視,早在2006年就已在17支國(guó)家隊(duì)建立了科學(xué)化訓(xùn)練信息平臺(tái),主要運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像處理等信息技術(shù),對(duì)國(guó)家隊(duì)運(yùn)動(dòng)員的基本信息、比賽信息、技戰(zhàn)術(shù)分析、身體機(jī)能檢測(cè)、營(yíng)養(yǎng)恢復(fù)信息、損傷康復(fù)信息、心理監(jiān)測(cè)信息、訓(xùn)練計(jì)劃 和 隊(duì) 務(wù) 信 息 等 進(jìn) 行 管 理[4,6,7]。 本 文 以 國(guó) 家 乒 乓 球 隊(duì)2005-2012兩個(gè)奧運(yùn)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(guó)家乒乓球隊(duì)科學(xué)化訓(xùn)練的特點(diǎn)與備戰(zhàn)世界大賽的需要,構(gòu)建了國(guó)家乒乓球隊(duì)訓(xùn)練比賽知識(shí)交互平臺(tái),同時(shí)在國(guó)家乒乓球隊(duì)備戰(zhàn)2012年德國(guó)世界錦標(biāo)賽和2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)中進(jìn)行了應(yīng)用,并取得了良好的效果。
國(guó)家乒乓球隊(duì)訓(xùn)練比賽知識(shí)交互平臺(tái)的構(gòu)建理念主要是知識(shí)的積累與共享、內(nèi)容的充實(shí)與創(chuàng)新、平臺(tái)的交互性和運(yùn)行的高效率。知識(shí)交互平臺(tái)首先是一個(gè)信息管理系統(tǒng),即對(duì)國(guó)家隊(duì)訓(xùn)練、比賽、文獻(xiàn)資料、隊(duì)務(wù)管理等數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)進(jìn)行管理,為教練員、運(yùn)動(dòng)員和科研人員提供科學(xué)化訓(xùn)練服務(wù)。其次,平臺(tái)數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛,除了訓(xùn)練計(jì)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(jī)能測(cè)試等,還包括許多來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的信息,如國(guó)際乒乓球聯(lián)合會(huì)網(wǎng)站、中國(guó)乒乓球協(xié)會(huì)、相關(guān)乒乓球賽事網(wǎng)站等。再次,平臺(tái)數(shù)據(jù)管理通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),將經(jīng)過(guò)篩選的數(shù)據(jù)錄入并保存到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中,而前臺(tái)綜合分析系統(tǒng)不僅可以對(duì)各種訓(xùn)練與比賽信息進(jìn)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。
本平臺(tái)分為綜合分析和數(shù)據(jù)采集兩個(gè)系統(tǒng),綜合分析(前臺(tái))系統(tǒng)以網(wǎng)站形式呈現(xiàn)給教練員、運(yùn)動(dòng)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(tái))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(tái)采用B/S模式,以瀏覽器方式進(jìn)行瀏覽、查詢與分析;后臺(tái)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(shì),既能為教練員、運(yùn)動(dòng)員和科研人員提供簡(jiǎn)潔友好的操作界面,又能保證后臺(tái)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)的安全性(圖1)。
根據(jù)國(guó)家乒乓球隊(duì)訓(xùn)練、比賽和隊(duì)務(wù)管理的實(shí)際情況,將平臺(tái)分為運(yùn)動(dòng)員資料庫(kù)、賽事庫(kù)、監(jiān)控庫(kù)、業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)庫(kù)、隊(duì)務(wù)庫(kù)、用戶管理6個(gè)子模塊(圖2)。
圖1 國(guó)家乒乓球隊(duì)訓(xùn)練比賽知識(shí)交互平臺(tái)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(guó)家乒乓球隊(duì)訓(xùn)練比賽知識(shí)交互平臺(tái)功能示意圖Figure 2. The Function of Knowledge Interaction Platform of Chinese Table Tennis Team’s Training and Competition
運(yùn)動(dòng)員資料庫(kù)是整個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)、外乒乓球運(yùn)動(dòng)員的個(gè)人信息、積分與排名的管理。積分與排名來(lái)自國(guó)際乒乓球聯(lián)合會(huì)每月公布的最新數(shù)據(jù),由于該積分、排名是根據(jù)運(yùn)動(dòng)員所參加的由國(guó)際乒乓球聯(lián)合會(huì)組織的各種賽事的比賽成績(jī)計(jì)算而成的,因此,運(yùn)動(dòng)員世界排名和積分的變化可在一定程度上反映各國(guó)乒乓球運(yùn)動(dòng)發(fā)展的變化,也能夠引起教練員和運(yùn)動(dòng)員的重視。
平臺(tái)采用數(shù)據(jù)列表與曲線圖相結(jié)合、個(gè)人查詢與多人對(duì)比相結(jié)合的方式,提供按多個(gè)時(shí)間段(本月、3個(gè)月、6個(gè)月、年度)查詢與分析功能。教練員、運(yùn)動(dòng)員等可通過(guò)該模塊更準(zhǔn)確地了解運(yùn)動(dòng)員目前的實(shí)戰(zhàn)水平、近期競(jìng)技狀態(tài)以及對(duì)今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估。此外,還可通過(guò)多人之間不同時(shí)間段的積分與排名比較,發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員之間競(jìng)技狀態(tài)發(fā)展與變化的細(xì)微差異。
賽事庫(kù)分為國(guó)際賽事庫(kù)和乒超聯(lián)賽庫(kù),國(guó)際賽事庫(kù)包括奧運(yùn)會(huì)、世界錦標(biāo)賽、世界杯、巡回賽、亞運(yùn)會(huì)、亞洲錦標(biāo)賽、亞洲杯等賽事中的比賽數(shù)據(jù),乒超聯(lián)賽事庫(kù)包括運(yùn)動(dòng)員比賽勝負(fù)場(chǎng)數(shù)以及賽季權(quán)衡相對(duì)積分值等數(shù)據(jù)。此模塊的數(shù)據(jù)除了對(duì)國(guó)際乒乓球聯(lián)合會(huì)、亞洲乒乓球聯(lián)合會(huì)和中國(guó)乒乓球超級(jí)聯(lián)賽3個(gè)官方網(wǎng)站公布的比賽成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)外,還可以對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并提供了比賽分析圖表。
監(jiān)控庫(kù)是整個(gè)平臺(tái)的核心部分,分為訓(xùn)練、體能、形態(tài)機(jī)能、教學(xué)比賽與實(shí)戰(zhàn)比賽監(jiān)控5個(gè)子模塊。
訓(xùn)練監(jiān)控是指在教練員指導(dǎo)下,對(duì)運(yùn)動(dòng)員在平時(shí)訓(xùn)練或大賽集訓(xùn)時(shí)的技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練水平進(jìn)行的監(jiān)控,平臺(tái)選取平均板數(shù)、得分率、訓(xùn)練密度作為監(jiān)控指標(biāo),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(jìn)行顯示,便于了解運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平的變化趨勢(shì)。
生理生化監(jiān)控分為形態(tài)機(jī)能監(jiān)控和體能監(jiān)控兩部分。形態(tài)機(jī)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(cè)3個(gè)部分指標(biāo)數(shù)據(jù)的管理與分析,平臺(tái)通過(guò)不同指標(biāo)對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷強(qiáng)度、量度及機(jī)能恢復(fù)等進(jìn)行生理生化評(píng)價(jià),便于全面、及時(shí)地掌握國(guó)家隊(duì)每名運(yùn)動(dòng)員生理機(jī)能和身體形態(tài)狀況變化情況。體能監(jiān)控提供體能測(cè)試數(shù)據(jù)的錄入管理,可按項(xiàng)目、次數(shù)、階段進(jìn)行查詢對(duì)比,以表格和直方圖進(jìn)行更直觀的顯示。
比賽監(jiān)控是指對(duì)運(yùn)動(dòng)員在平時(shí)訓(xùn)練、大賽集訓(xùn)或參加正式比賽時(shí)技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)的發(fā)揮狀況進(jìn)行的監(jiān)控,它包括實(shí)戰(zhàn)單打、雙打監(jiān)控和教學(xué)比賽單打、雙打監(jiān)控4個(gè)部分。針對(duì)國(guó)家乒乓球隊(duì)比賽監(jiān)控指標(biāo)體系的不斷發(fā)展變化,為了盡量滿足國(guó)家乒乓球隊(duì)大賽集訓(xùn)時(shí)所采集的技戰(zhàn)術(shù)分析數(shù)據(jù)的多樣性,平臺(tái)在數(shù)據(jù)輸入時(shí)設(shè)計(jì)建立了3種不同的模式,即粗略化、中細(xì)化、細(xì)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(duì)本模塊中的大量比賽數(shù)據(jù),平臺(tái)不僅提供每場(chǎng)比賽的比分統(tǒng)計(jì)表,而且還增加了比賽走勢(shì)圖的輸出,進(jìn)行比賽勢(shì)態(tài)發(fā)展過(guò)程的動(dòng)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(xiàn)率[段得分/(全場(chǎng)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(xiàn)率-乙接搶段的貢獻(xiàn)率)+(甲接搶段的貢獻(xiàn)率-乙發(fā)搶段的貢獻(xiàn)率)+(甲相持段的貢獻(xiàn)率-乙相持段的貢獻(xiàn)率)],用以分析決定雙方比賽勝負(fù)的技戰(zhàn)術(shù)原因及評(píng)估運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)發(fā)揮對(duì)于比賽勝負(fù)的影響,并且可根據(jù)計(jì)算結(jié)果自動(dòng)給出每場(chǎng)比賽的雙方實(shí)力差距評(píng)估、影響勝負(fù)的技戰(zhàn)術(shù)原因等技戰(zhàn)術(shù)診斷小結(jié)[3]。此外,本團(tuán)隊(duì)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(píng)估標(biāo)準(zhǔn),利用平臺(tái)提供的技術(shù)效能評(píng)估值和比賽水平值可更方便地對(duì)運(yùn)動(dòng)員的比賽競(jìng)技能力進(jìn)行評(píng)估[10]。教練員可通過(guò)該模塊的內(nèi)容全面的分析運(yùn)動(dòng)員,為下一步的訓(xùn)練比賽起到更客觀的輔助作用。
業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)庫(kù)中提供對(duì)文獻(xiàn)、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(xiàn)按不同類別、主題、格式進(jìn)行了標(biāo)識(shí),并綜合了國(guó)際乒乓球聯(lián)合會(huì)、中國(guó)網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)、博乒網(wǎng)等眾多國(guó)內(nèi)外大型視頻網(wǎng)站的比賽視頻,以及國(guó)家乒乓球隊(duì)大賽時(shí)所做的國(guó)內(nèi)、外運(yùn)動(dòng)員的技戰(zhàn)術(shù)分析PPT資料,首次形成了一個(gè)基于乒乓球的知識(shí)搜索引擎及視頻搜索庫(kù)。此模塊中的科研信息對(duì)于提高教練員的知識(shí)文化、指導(dǎo)能力以及運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練能力與比賽成績(jī)都有著很重要的意義。
隊(duì)務(wù)庫(kù)中將教練員的訓(xùn)練計(jì)劃、專項(xiàng)診斷、比賽總結(jié)及隊(duì)內(nèi)的相關(guān)文件以文檔的形式進(jìn)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(guó)家乒乓球隊(duì)提供了簡(jiǎn)潔高效的管理方式,摒棄了傳統(tǒng)的“紙張管理”方式,為國(guó)家乒乓球隊(duì)提高管理效益提供了重要保障。
管理庫(kù)主要是保證整個(gè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)安全,對(duì)平臺(tái)的使用者的權(quán)限、角色等信息進(jìn)行管理,且后臺(tái)提供使用者數(shù)據(jù)錄入的信息查詢功能。
平臺(tái)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(shí)現(xiàn)圖表形式的直觀顯示。Highcharts是一個(gè)用純JavaScript編寫的圖表庫(kù),具有較強(qiáng)的兼容性,能夠簡(jiǎn)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(fèi)提供給個(gè)人學(xué)習(xí)、個(gè)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(diǎn)圖和綜合圖表,并且具有提示、放大等人性化功能[9]。該項(xiàng)技術(shù)在運(yùn)動(dòng)員資料庫(kù)的積分、排名對(duì)比,監(jiān)控庫(kù)中走勢(shì)圖、技術(shù)效能評(píng)估等處進(jìn)行了使用。
在乒乓球比賽中,根據(jù)一場(chǎng)比賽的技戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析往往是依靠教練員的專業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn),并未形成知識(shí)進(jìn)行有效的積累。為此,平臺(tái)通過(guò)專家系統(tǒng)的解釋理論提出了一個(gè)基于專家系統(tǒng)解釋機(jī)制的報(bào)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?jǐn)?shù)、總得失分?jǐn)?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(xiàn)率之差等),運(yùn)用基于規(guī)則的專家系統(tǒng),深層次分析比賽情況、雙方實(shí)力差距評(píng)估等比賽技戰(zhàn)術(shù)信息;再利用跟蹤解釋法對(duì)分析的技戰(zhàn)術(shù)結(jié)論進(jìn)行解釋,最后把解釋的內(nèi)容進(jìn)行排版整理并作為最終的分析報(bào)告提供給用戶[5]。
平臺(tái)將以訓(xùn)練、比賽和學(xué)習(xí)3個(gè)基本點(diǎn)實(shí)現(xiàn)視頻、圖片、文檔等多種形式的數(shù)據(jù)整合,針對(duì)數(shù)量龐大的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)源,利用具有擴(kuò)展能力強(qiáng)、讀寫性能高的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)作為文檔數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)解決方案。另鑒于Lucene全文檢索框架的小巧精悍、功能強(qiáng)大、便于二次開發(fā)及面向?qū)ο蟮葍?yōu)點(diǎn),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(zhǔn)確地鎖定自己所需要的檢索信息的要求[1]。
平臺(tái)數(shù)據(jù)錄入、存儲(chǔ)以及傳輸?shù)确矫娴陌踩珕?wèn)題是整個(gè)平臺(tái)安全的核心。本平臺(tái)的安全框架通過(guò)注冊(cè)機(jī)制來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)源的合法性,通過(guò)訪問(wèn)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)不同用戶對(duì)不同操作對(duì)象的權(quán)限控制,通過(guò)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(guó)家乒乓球隊(duì)訓(xùn)練比賽知識(shí)交互平臺(tái)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(cè)驗(yàn)證模塊,其中采用注冊(cè)表方法、客戶端時(shí)間對(duì)比法和基于用戶硬件信息的識(shí)別碼方法相結(jié)合的軟加密方案,即選用硬盤首簇號(hào)、CPU序列號(hào)和網(wǎng)卡MAC地址這3個(gè)機(jī)器指紋生成機(jī)器特征碼,然后用機(jī)器特征碼與授權(quán)給用戶的使用期限共同生成序列號(hào),注冊(cè)時(shí)將序列號(hào)等相關(guān)信息保存到注冊(cè)表,軟件每次啟動(dòng)時(shí)先讀取注冊(cè)表中的信息進(jìn)行驗(yàn)證,如果序列號(hào)有效且在授權(quán)的使用期限內(nèi),軟件繼續(xù)運(yùn)行,否則立刻中止運(yùn)行。因此,可有效防止軟件的非法使用以及擴(kuò)散,極大地提高了訪問(wèn)控制的安全性。
在后臺(tái)信息采集管理系統(tǒng)和前臺(tái)綜合分析系統(tǒng)中都加入了訪問(wèn)控制,來(lái)實(shí)現(xiàn)不同用戶對(duì)不同操作對(duì)象的權(quán)限控制。基于角色的訪問(wèn)控制技術(shù)(Role-Based Access Control),其基本思想是將對(duì)客體的訪問(wèn)權(quán)限賦給角色,再將角色賦給用戶,通過(guò)角色用戶才能獲得對(duì)應(yīng)的訪問(wèn)權(quán)限。平臺(tái)使用者包括國(guó)家乒乓球隊(duì)運(yùn)動(dòng)員、教練員、醫(yī)務(wù)人員、科研人員、管理人員等,根據(jù)平臺(tái)的結(jié)構(gòu),系統(tǒng)在劃分出不同權(quán)限后為各個(gè)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(guó)家乒乓球隊(duì)訓(xùn)練比賽知識(shí)交互平臺(tái)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
對(duì)于大量的技戰(zhàn)術(shù)分析數(shù)據(jù),平臺(tái)中提供了自動(dòng)轉(zhuǎn)化為圖表等形式的功能,讓教練員觀察更全面、直觀;對(duì)于運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中采集到的大量數(shù)據(jù)實(shí)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(tái)將運(yùn)動(dòng)員的比賽成績(jī)、訓(xùn)練計(jì)劃、生理生化指標(biāo)、體能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理,為教練員在做分析時(shí)提供更全面、具體、可靠的信息,使得診斷更科學(xué)高效。
平臺(tái)初步完成之后,在上海體育學(xué)院局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行試運(yùn)行,并在國(guó)家乒乓球隊(duì)備戰(zhàn)2012年世界乒乓球錦標(biāo)賽和倫敦奧運(yùn)會(huì)中進(jìn)行了試運(yùn)行,取得了良好的效果。
國(guó)家乒乓球隊(duì)訓(xùn)練比賽知識(shí)交互平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了比賽視頻、比賽技、戰(zhàn)術(shù)分析、訓(xùn)練監(jiān)控、文獻(xiàn)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(shí)搜索引擎及視頻搜索庫(kù),為教練員、運(yùn)動(dòng)員、科研人員、醫(yī)務(wù)人員和管理人員提供了新穎的知識(shí)獲取渠道和個(gè)性化的交流溝通環(huán)境。在知識(shí)平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)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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