中長跑體能測試上RFID的應(yīng)用

張猛

【摘 要】我國從上世紀(jì)八十年代推行素質(zhì)教育以來，中長跑體能測試就是中小學(xué)和各大高校的重點考核項目，不合格者甚至不能升學(xué)或者畢業(yè)，并且考核也越來越規(guī)范嚴(yán)格。與之相應(yīng)，對該項目的計時方法與精度要求等也越來越嚴(yán)格。針對此問題，本文主要介紹射頻識別技術(shù)（RFID）在中長跑體能測試中的應(yīng)用及其優(yōu)缺點等。文章主要分三部分，首先簡單介紹RFID的概念原理，其次介紹其在體能測試應(yīng)用上的可行性，最后將該技術(shù)與其他測量方法對比分析其優(yōu)缺點。

【關(guān)鍵詞】中長跑體能測試；RFID；計時

一、前言

近年來，隨著人民生活水平的提高，肥胖人群規(guī)模日漸龐大。尤其是青少年，國家疾控中心的數(shù)據(jù)顯示，我國18歲以下的肥胖人群已達(dá)l.2億。對此，體育運動越來越受到人們重視，由于中長跑運動能合理反映受測試者身體素質(zhì)條件，并且方便快捷，對場地要求低，該項運動一直是各教育機構(gòu)測試學(xué)生身體素質(zhì)的必要項目，也是各運動會的必備項目。尤其是中小學(xué)及高校學(xué)生，中長跑體能測試是學(xué)生身體素質(zhì)考核的必備項目。

對于中長跑的計時方法，目前主要有三種，分別是人工手動計時，光電計時，射頻識別計時方法。其中最適合學(xué)校學(xué)生中長跑體能測試的計時方法不外乎準(zhǔn)確、高效、公正三個特點。在上述三個計時方法中，中應(yīng)用最廣泛的是人工手動計時，而規(guī)格較高的大型體育賽事往往用光學(xué)計時，射頻識別計時雖然并未普及，但是其在體育賽事上的應(yīng)用越來越廣泛。射頻識別技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如門禁、食品安全溯源等。其結(jié)構(gòu)原理簡單，在中長跑體能測試上可行性極高。

二、射頻識別技術(shù)（RFID）的概念及原理

RFID系統(tǒng)是利用無線射頻方式識別特定目標(biāo)并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，且無需與目標(biāo)之間建立機械或光學(xué)接觸。簡單來說，攜帶有目標(biāo)信息的標(biāo)簽被固定于目標(biāo)上，RFID專用的讀寫器可以通過頻率信號對目標(biāo)物上的標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作。

該系統(tǒng)主要由三部分組成，分別為應(yīng)答器、閱讀器、應(yīng)用軟件系統(tǒng)。應(yīng)答器一般由電子標(biāo)簽充當(dāng)，每個標(biāo)簽都有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。閱讀器為讀取或者寫入標(biāo)簽信息的設(shè)備，分為手持式和固定式兩種。應(yīng)用軟件系統(tǒng)是應(yīng)用層軟件，對所收集的信息進(jìn)行進(jìn)一步處理以供其他使用。

三、RFID在中長跑體能測試中的應(yīng)用可行性分析

RFID在中長跑體能測試中的計時方法大致如下：

①將存儲有受測試者身份信息的電子標(biāo)簽固定在受測試者合適位置。

②讀寫器1（主控單元）完成測試前的卡號登記和其他控制工作。

③讀寫器2完成終點的卡號識別！計時與上傳工作。

具體實現(xiàn)過程是，讀寫器1置于起點處，讀寫器2置于起點處之后200米（對于1000而言）。由讀寫器1掃描測試者信息后，發(fā)令并記錄圈數(shù)。同時讀寫器2開始計時并記錄圈數(shù)，只要測試者到達(dá)終點就會立即進(jìn)入天線區(qū)域，讀寫器2在周期性的掃描下就會采集到該標(biāo)簽信息（掃描周期0.1s），并記錄次數(shù)。當(dāng)測試者第二次到達(dá)讀寫器2時，讀寫器2掃描到標(biāo)簽，記錄此時間并寫入該測試者的標(biāo)簽。最后測試者到控制中心通過裁判員（或考官）由專用讀寫器讀取該測試者標(biāo)簽上存儲的時間并錄入計算機。

至于計時的精度分析：假設(shè)測試者以10米/秒的平均速度計算（普通人很難達(dá)到），在0.1s內(nèi)通過的距離為1米。對于讀寫器0.1s的掃描周期來講，標(biāo)簽的最初采集點可能為終點線前方1米距離的任何地方。所以，對于正常的奔跑速度，誤差范圍小于1米，在允許的范圍內(nèi)計時精度0.1s是可以達(dá)到的。

我國標(biāo)準(zhǔn)田徑場的跑道設(shè)有6至8條分道，每條寬度約為1.22至1.25米，以8條跑道的田徑場為例，要求讀寫器的信號覆蓋半徑至少為10米，而目前的技術(shù)完全可以滿足這一要求。

四、中長跑體能測試中RFID技術(shù)與其他幾種計時方法的比較

前言已經(jīng)提到過，目前用于體育項目的計時方法有人工手動計時、光電計時、射頻識別（RFID）。以下對各種計時方法加以分析。

1.人工計時

優(yōu)點：使用設(shè)備較少，只需發(fā)令槍秒表

缺點：

①計時精度低

手動計時受人體神經(jīng)反應(yīng)速度限制，計時精度較低。

②效率低下

手動計時在比賽過程中只能采用手工填單，人工匯總成績方式，效率低下。

③人為因素影響大

手動計時受人為因素影響，客觀公正性不能完全保證。

④可存儲性差

手動計時比賽過程無法記錄和重復(fù)，當(dāng)比賽中出現(xiàn)申訴和爭議時，無法調(diào)用歷史記錄來判斷。

2.光電計時

優(yōu)點：光電計時系統(tǒng)最大的優(yōu)點是計時精度高，以2002年鹽湖城冬奧會為例，在2月15那一天，美國的一對雙人雪橇選手憑借僅僅4毫秒的優(yōu)勢戰(zhàn)勝了自己的隊友獲得了冠軍。這4毫秒正是通過改進(jìn)過的光電計時系統(tǒng)識別測量出的。除此之外，光電計時系統(tǒng)還具有高效、可重復(fù)性強、可存儲等諸多優(yōu)點，這里不一一贅述。

缺點：高昂的使用成本。光電計時系統(tǒng)需要用到大量的高科技產(chǎn)品，甚至包括衛(wèi)星等尖端技術(shù)，這也是光電計時只應(yīng)用與大型體育賽事而沒有普遍應(yīng)用的原因。

3.RFID

RFID技術(shù)在中長跑計時應(yīng)用中最突出的特點是在保證精度的要求下能夠快速高效地完成對眾多受測者的計時工作。且受人為因素影響較小，能保證公平公正，這對防止入學(xué)升學(xué)考試中舞弊行為有重要作用。其次，記錄的結(jié)果可以存儲于計算機中并存檔，能做到“有案可循”。雖然RFID技術(shù)也需要用到很多電子設(shè)備，但是由于科技及工藝水平的進(jìn)步，其各種電子元件的生產(chǎn)與使用成本均較為低廉。

以一個20000人左右的高校為例，使用傳統(tǒng)的人工手動計時方法，每一個同學(xué)都要逐個手寫記錄，完成所有同學(xué)的體能測試大約需要一周左右的時間甚至更長。且由于人員眾多，容易出現(xiàn)記錄結(jié)果混亂等問題。而如果采用RFID計時，無需停表計時，不用手寫記錄結(jié)果，完成同樣的測試，僅需三至五天便可完成。并且RFID計時的精度不受人的反應(yīng)時間影響，精度比人工計時更高。

五、結(jié)語

綜上所述，對于中長跑體能測試的計時工作，RFID的應(yīng)用既避免了人工手動計時的種種不足，又提高了計時精度，具有較強的可行性，可以推廣普及。

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