新國(guó)標(biāo)要求下室外健身器材綜合測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探究

李娟 于丹妮

1 引言

在我國(guó)開(kāi)展全民健身運(yùn)動(dòng)以來(lái)，在各大城市農(nóng)村中都取得了令人滿意的成果，為提高國(guó)民的身體素質(zhì)，培養(yǎng)國(guó)民的體育運(yùn)動(dòng)習(xí)慣都做出了重要的貢獻(xiàn)。室外健身器材是我國(guó)各基層單位廣泛應(yīng)用的社會(huì)福利性基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)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(yùn)動(dòng)積極性得到提升，又體現(xiàn)出了我國(guó)政府對(duì)于人民身體健康的重視。正是在這樣的時(shí)代背景下，室外健身器材的安全性對(duì)于人民的人身安全和運(yùn)動(dòng)積極性有著重要意義，在新國(guó)標(biāo)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(yán)格的規(guī)定，也為綜合測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)提供了規(guī)則保障。本文針對(duì)目前室外健身器材的安全性檢測(cè)提供了相應(yīng)新國(guó)標(biāo)要求下的綜合測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，對(duì)設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了闡述。

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不再拙荊見(jiàn)肘。在這樣的時(shí)代背景下，人們不再擔(dān)心日常的溫飽問(wèn)題，豐衣足食的生活之后是營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩。近些年來(lái)我國(guó)少年兒童的肥胖率逐年增長(zhǎng)，成年人的BMI指數(shù)也不斷升高，“三高”對(duì)現(xiàn)代社會(huì)中人們的身體健康造成了很大的威脅。過(guò)去時(shí)很多人沒(méi)有正確認(rèn)識(shí)到體育鍛煉的意義，也沒(méi)有培養(yǎng)自己每日體育運(yùn)動(dòng)的習(xí)慣，所以肥胖問(wèn)題自多年前開(kāi)始就是國(guó)家亟待解決的國(guó)民問(wèn)題之一。體育項(xiàng)目自出現(xiàn)開(kāi)始就是人類社會(huì)的持續(xù)性進(jìn)步的重要體現(xiàn)，不僅表現(xiàn)了社會(huì)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(yùn)動(dòng)的蓬勃發(fā)展，人們接觸到各項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)也越來(lái)越多，很多體育項(xiàng)目和項(xiàng)目中使用到的器材都已經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶，進(jìn)入到人民的生活之中。

為了改善我國(guó)國(guó)民的身體素質(zhì)，強(qiáng)健居民體魄，國(guó)家推行了面向全國(guó)的“全民健身運(yùn)動(dòng)”，鼓勵(lì)人們積極開(kāi)展體育運(yùn)動(dòng)，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(jī)關(guān)積極實(shí)施了眾多策略以鼓勵(lì)人民運(yùn)動(dòng)，其中，在公園、廣場(chǎng)、小區(qū)中公共區(qū)域建造的各類室外健身器材對(duì)全民健身運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)取得了很大的成效。也正是因?yàn)檫@樣，如何提升室外健身器材設(shè)施的安全性，延長(zhǎng)室外健身器材的使用壽命，在為居民提供運(yùn)動(dòng)便利時(shí)怎樣保證居民的人身安全不會(huì)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(duì)這一情況，作為世界上重要的室外健身器材生產(chǎn)國(guó)，我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)了新的針對(duì)室外健身器材的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)即GB 19272-2011，新國(guó)標(biāo)對(duì)室外健身器材的安全性提供了可靠保證。與此同時(shí)，也需要開(kāi)發(fā)出適用于新國(guó)標(biāo)的室外健身器材的綜合測(cè)試系統(tǒng)，來(lái)為新國(guó)標(biāo)的施行提供檢測(cè)技術(shù)手段與檢測(cè)設(shè)備的支持。本文針對(duì)目前室外健身器材的安全性檢測(cè)提供了相應(yīng)新國(guó)標(biāo)要求下的綜合測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，對(duì)設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方案進(jìn)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(yùn)動(dòng)”的開(kāi)展過(guò)程中，出現(xiàn)了數(shù)不勝數(shù)的體育運(yùn)動(dòng)推廣活動(dòng)，通過(guò)進(jìn)行體系化的體育運(yùn)動(dòng)推廣，不光給人們的休閑業(yè)余時(shí)間提供了健康的消遣方式，還對(duì)人們身體素質(zhì)的改善提供了積極幫助。目前開(kāi)展的眾多的室外健身運(yùn)動(dòng)方式多具有內(nèi)容豐富，形式簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因此很容易在推廣之后受到廣大人民群眾的喜愛(ài)。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(yùn)動(dòng)的方式，不管在農(nóng)村還是在城市中，都受到了各個(gè)年齡層的人們的歡迎，也是很多老年人喜愛(ài)的鍛煉方式。但是經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，很多室外健身器材在使用的過(guò)程中可能會(huì)遇到一些問(wèn)題，表現(xiàn)出諸多不足之處，這些問(wèn)題如果不能及早發(fā)現(xiàn)并進(jìn)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(mén)亟待解決的問(wèn)題。目前來(lái)說(shuō)，室外健身器材的使用中主要表現(xiàn)出三個(gè)方面的問(wèn)題，具體如下：

2.1 缺少體系化管理制度

在各類體育運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)開(kāi)展過(guò)程之中，使用各種室外健身器材進(jìn)行的鍛煉活動(dòng)是客觀上最受人民喜愛(ài)的健身方式，因此在大多數(shù)地區(qū)，人民對(duì)于各類室外運(yùn)動(dòng)器材也有著較大的需求量。但是經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)研觀察又可以發(fā)現(xiàn)，人們對(duì)于室外運(yùn)動(dòng)器材的使用是有時(shí)間上的集中性的，在一天中的早、晚時(shí)間段的應(yīng)用頻率遠(yuǎn)高于一天中的其他時(shí)間段，而周末與節(jié)假日時(shí)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(yùn)動(dòng)器材在空閑時(shí)間段是完全閑置的，事實(shí)上，在人流量較少的時(shí)間段中，室外運(yùn)動(dòng)器材盡管使用頻率下降但依然會(huì)有人使用期進(jìn)行鍛煉運(yùn)動(dòng)。所以，可以說(shuō)室外運(yùn)動(dòng)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(duì)室外健身器材進(jìn)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(jī)制。換句話說(shuō)，目前我國(guó)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?yàn)榈貌坏胶笃诰S修與保養(yǎng)，因此一旦發(fā)生故障就會(huì)影響到人們的體育運(yùn)動(dòng)過(guò)程。之所以會(huì)這樣，一方面是因?yàn)槭彝饨∩砥鞑牡氖褂妙l率較高，且在某些時(shí)間段處于高強(qiáng)度的集中使用階段，加之某些地區(qū)或鄉(xiāng)村中因?yàn)橘Y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(fù)荷的使用狀態(tài)中，久而久之就會(huì)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(dāng)室外健身器材出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題之后無(wú)法及時(shí)進(jìn)行維修和更換，時(shí)間一長(zhǎng)，該處的室外健身器材就形同虛設(shè)，進(jìn)而影響到人們對(duì)于體育運(yùn)動(dòng)的積極性，不利于全民健身的開(kāi)展。因此，在科學(xué)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(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)器材的監(jiān)控，保障人民體育運(yùn)動(dòng)的基本要求。

2.3 缺少合理合法的運(yùn)營(yíng)方

很多地方設(shè)置的室外健身器材都缺少一個(gè)正規(guī)的運(yùn)營(yíng)方來(lái)負(fù)責(zé)后續(xù)的維護(hù)工作，因此對(duì)于很多室外健身器材的實(shí)際應(yīng)用情況是否良好，該室外健身器材有沒(méi)有出現(xiàn)安全隱患或已經(jīng)產(chǎn)生了故障等問(wèn)題，是很難找到能夠提供解決的對(duì)象的。而且實(shí)際上來(lái)說(shuō)，很多人在進(jìn)行社會(huì)體育鍛煉的活動(dòng)的時(shí)候，都會(huì)傾向于借助自己周邊的室外健身器材來(lái)進(jìn)行體育鍛煉，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)于很多使用室外健身器材的人來(lái)說(shuō)，因?yàn)橄鄳?yīng)的安全教育不被重視，所以對(duì)于室外健身器材會(huì)導(dǎo)致的眾多安全隱患也有意或者無(wú)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(huì)在運(yùn)動(dòng)中受到意外傷害。與此同時(shí)，因?yàn)槿鄙龠\(yùn)營(yíng)方的管理，也沒(méi)辦法對(duì)故障器材進(jìn)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(huì)大打折扣，失去了原有的建造意義。0EF2E44A-B251-45B8-BEBA-5EA3B6876A09

3 基于新國(guó)標(biāo)要求的室外健身器材綜合測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在新國(guó)標(biāo)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(duì)于室外健身器材設(shè)計(jì)研發(fā)出一套與之匹配的綜合測(cè)試系統(tǒng)，就成了一項(xiàng)必不可少的工作。通過(guò)研發(fā)設(shè)計(jì)綜合測(cè)試系統(tǒng)，可以更加科學(xué)地對(duì)各種室外健身器材進(jìn)行穩(wěn)定性、安全性、沖擊性與其使用壽命的嚴(yán)格檢測(cè)。由于室外健身器材在使用時(shí)呈現(xiàn)出使用頻率高、應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，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(jì)人員在進(jìn)行綜合測(cè)試系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該由室外健身器材具有的疲勞性特點(diǎn)出發(fā)作為設(shè)計(jì)思路的起點(diǎn)，進(jìn)一步分析考慮綜合測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)作特點(diǎn)，最終研發(fā)出一套既安全又準(zhǔn)確的綜合測(cè)試系統(tǒng)。

3.1 針對(duì)室外健身器材開(kāi)發(fā)的綜合測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

在新國(guó)標(biāo)中對(duì)于室外健身器材提出了詳盡的安全標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)來(lái)說(shuō)可以分為安全性與準(zhǔn)確性兩個(gè)主要的安全要求。依據(jù)安全性與準(zhǔn)確性，可以將室外健身器材的測(cè)試分成兩個(gè)部分來(lái)進(jìn)行，也就是針對(duì)室外健身器材的疲勞性能和穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試。

3.1.1 疲勞性能測(cè)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(jìn)行正常使用時(shí)，能夠在保證自身質(zhì)量不受損害的前提下可以達(dá)成的最大極限的運(yùn)動(dòng)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(duì)于不同的室外健身器材來(lái)說(shuō)，各自的使用方法不同、鍛煉目標(biāo)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(cè)試系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到不同器材的特點(diǎn)，分別對(duì)不同的室外健身器材進(jìn)行疲勞性能測(cè)試。并且，疲勞性能的概念也說(shuō)明了該指標(biāo)是要依靠不斷重復(fù)地機(jī)械性使用室外健身器材來(lái)得出的結(jié)果，所以在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，疲勞性能的測(cè)試需要花費(fèi)的時(shí)間也極長(zhǎng)，但是最終的目的是為了得出準(zhǔn)確性更可靠的測(cè)試結(jié)果，為此，需要付出更多耐心花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試以得到最佳的測(cè)試效果。只有這樣，才能保證室外健身器材具有良好的準(zhǔn)確性，能夠每一次使用時(shí)都為人們的體育鍛煉效果做好保障。

3.1.2 穩(wěn)定性測(cè)試

對(duì)室外健身器材進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)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(méi)有良好的穩(wěn)定性，會(huì)影響到使用人群的參與感與使用體驗(yàn)，甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。所謂的穩(wěn)定性測(cè)試，是通過(guò)在器材的主支架的垂直方向上人為施加上一個(gè)水平方向的持續(xù)性的作用力，對(duì)室外健身器材是否出現(xiàn)變形、傾斜或翻到進(jìn)行測(cè)試，對(duì)器材的抗傾倒能力進(jìn)行評(píng)估，也是對(duì)室外健身器材受到水平拉力時(shí)的承受狀況進(jìn)行的實(shí)時(shí)測(cè)試。

3.1.3 其他測(cè)試

在室外健身器材所使用的綜合測(cè)試系統(tǒng)中，不止以上兩種測(cè)試方法，還會(huì)針對(duì)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(gè)性化的測(cè)試內(nèi)容，屬于綜合測(cè)試系統(tǒng)中的附加測(cè)試項(xiàng)目。比如很多室外健身器材的場(chǎng)地中最常見(jiàn)的太空漫步機(jī)，對(duì)該健身器材會(huì)進(jìn)行額外的沖擊試驗(yàn)，該試驗(yàn)的測(cè)試方法就是利用有一定高度進(jìn)行的自由落下對(duì)器材的踏板在被充錘沖擊時(shí)發(fā)生的形變情況進(jìn)行測(cè)試，記錄下形變量來(lái)作為評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)。除了沖擊試驗(yàn)，還有耐磨性試驗(yàn)等，但是不論進(jìn)行何種測(cè)試，疲勞性能測(cè)試和穩(wěn)定性測(cè)試都是每種室外健身器材的必須測(cè)試項(xiàng)目。另外，在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，與PLC控制技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合，可以更好的構(gòu)建科學(xué)有效的室外健身器材的綜合測(cè)試系統(tǒng)。

3.2 室外健身器材的綜合測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

通過(guò)對(duì)當(dāng)前全民健身體育活動(dòng)開(kāi)展的過(guò)程中，建設(shè)的各種室外健身器材進(jìn)行成體系化的研究，可以將不同的室外健身器材按照運(yùn)動(dòng)方式的區(qū)別，將其分為旋轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，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(cè)試流程。使用往復(fù)運(yùn)動(dòng)的健身器材在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，要通過(guò)磁性開(kāi)關(guān)來(lái)完成，而呈現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式的健身器材在進(jìn)行信號(hào)監(jiān)測(cè)時(shí)，通過(guò)電感式接近開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。通過(guò)使用PLC程序來(lái)對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，而結(jié)合實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)，可以看到采用電感式接近開(kāi)關(guān)能夠滿足實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)這一要求。

在對(duì)室外健身器材的穩(wěn)定性狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可以通過(guò)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(duì)其拉力狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其穩(wěn)定性檢測(cè)主要為了配合PLC系統(tǒng)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零點(diǎn)和量程的有效控制及校對(duì)。在整個(gè)綜合測(cè)試系統(tǒng)中，以PLC為下位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和設(shè)備的管控，結(jié)合開(kāi)發(fā)平臺(tái)的有效應(yīng)用，進(jìn)行上位機(jī)監(jiān)控。結(jié)合疲勞性能測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試時(shí)間越長(zhǎng)，其實(shí)用性和可靠性越強(qiáng)這一特點(diǎn)，要盡可能確保整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性發(fā)揮。此外，通過(guò)使用激光位移傳感器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊變量的有效監(jiān)測(cè)，進(jìn)而確保整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。通過(guò)對(duì)該綜合測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)是否符合新國(guó)標(biāo)的要求，從而有效確保了各種體育活動(dòng)中，室外健身器材的有效應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)開(kāi)展全民健身運(yùn)動(dòng)以來(lái)，在各大城市農(nóng)村中都取得了令人滿意的成果，為提高國(guó)民的身體素質(zhì)，培養(yǎng)國(guó)民的體育運(yùn)動(dòng)習(xí)慣都做出了重要的貢獻(xiàn)。室外健身器材是我國(guó)各基層單位廣泛應(yīng)用的社會(huì)福利性基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)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(yùn)動(dòng)積極性得到提升，又體現(xiàn)出了我國(guó)政府對(duì)于人民身體健康的重視。正是在這樣的時(shí)代背景下，室外健身器材的安全性對(duì)于人民的人身安全和運(yùn)動(dòng)積極性有著重要意義，在新國(guó)標(biāo)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(yán)格的規(guī)定，也為綜合測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)提供了規(guī)則保障。目前常見(jiàn)的綜合測(cè)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(jì)相應(yīng)的測(cè)試軟件對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，在最大程度上確保人民在運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生安全事故，保障人們的體育運(yùn)動(dòng)效果。

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