石磊 徐春霞

(1.山東體育學院 山東濟南 250102;2.山東中醫(yī)藥大學 山東濟南 250355)

數(shù)字化訓(xùn)練已成為體育強國科技攻關(guān)研究的熱點。研究結(jié)合筆者科技助力國家舉重隊備戰(zhàn)東京奧運會訓(xùn)練實踐，采用科學評估手段以及個性化的評估方法，整合訓(xùn)練指標數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對選手的競技能力變化的動態(tài)數(shù)據(jù)等進行智能監(jiān)測，通過AI智能模型進行智能分析，為選手備戰(zhàn)提供智能評估和動態(tài)監(jiān)測，解決訓(xùn)練過程難掌握、訓(xùn)練數(shù)據(jù)難管理、訓(xùn)練負荷難把控等問題。

1 目標建構(gòu)

運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺建構(gòu)基于微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計，采用云計算、容器化、微服務(wù)化、大數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)，針對選手訓(xùn)練管理應(yīng)用需求，進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、定制、評估、挖掘、應(yīng)用，充分整合運用現(xiàn)代科技建設(shè)成果，提煉可共享復(fù)用的通用工具、組件、服務(wù)等，沉淀通用數(shù)據(jù)服務(wù)能力，為運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)資源、工具組件、算法模型、數(shù)據(jù)應(yīng)用的效能，產(chǎn)生高價值訓(xùn)練數(shù)據(jù)體系，綜合運用大數(shù)據(jù)分析和可視化技術(shù)展現(xiàn)運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺各類數(shù)據(jù)指標，助力國家隊高水平教練員統(tǒng)籌訓(xùn)練需求、把控訓(xùn)練過程、分析評估訓(xùn)練成效［1］。為訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺提供統(tǒng)一的微服務(wù)運行管控能力，有力推動運動訓(xùn)練數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化、服務(wù)精準化、應(yīng)用組件化、監(jiān)控智能化的運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)應(yīng)用體系構(gòu)建。

1.1 實現(xiàn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)自動采集

通過建設(shè)訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺，利用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)手段，實現(xiàn)對動作智能捕捉系統(tǒng)數(shù)據(jù)、各類穿戴運動設(shè)備數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等各項訓(xùn)練相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、資源引接匯聚，整合訓(xùn)練及備戰(zhàn)過程中與運動員相關(guān)的所有數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)各項指標數(shù)據(jù)的自動化和智能化采集。

1.2 輔助訓(xùn)練過程科學研究

通過建設(shè)運動訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺，通過容器、微服務(wù)等技術(shù)對現(xiàn)有建設(shè)成果進行能力解構(gòu)，通過平臺使能創(chuàng)新構(gòu)建服務(wù)能力，實現(xiàn)智慧應(yīng)用創(chuàng)新，沉淀通用數(shù)據(jù)服務(wù)能力，實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)共享共用；對訓(xùn)練計劃實施過程各項數(shù)據(jù)采集及挖掘分析及可視化展現(xiàn)，提供大數(shù)據(jù)分析挖掘及人工智能開放平臺、提供大數(shù)據(jù)計算能力、大數(shù)據(jù)治理能力、數(shù)據(jù)共享服務(wù)能力、平臺使能創(chuàng)新能力、人工智能服務(wù)能力、訓(xùn)練監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化等能力，為訓(xùn)練相關(guān)技術(shù)科研提供輔助支撐。

1.3 提升科技助力能力水平

通過構(gòu)建運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺，提供云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術(shù)，提供分類、聚類、回歸等數(shù)據(jù)挖掘算法，對訓(xùn)練相關(guān)各項指標數(shù)據(jù)分析挖掘、智能感知、智能分析、智能預(yù)測等手段，提供科學研究及科學技術(shù)服務(wù)的大數(shù)據(jù)和人工智能應(yīng)用訓(xùn)練模型，全面提升科技助力能力水平。

2 總體設(shè)計

運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺依托山東體育學院運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)中心服務(wù)平臺，進行運動大數(shù)據(jù)構(gòu)建與科技助力服務(wù)，開展運動監(jiān)控數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析評估，實現(xiàn)對選手的信息管理和數(shù)據(jù)管理。平臺基于運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)分析開展應(yīng)用創(chuàng)新，通過大數(shù)據(jù)平臺服務(wù)門戶提供公共信息查詢、業(yè)務(wù)信息主題及目錄檢索，以及對各類數(shù)據(jù)服務(wù)、報表信息的展現(xiàn)，建立運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，統(tǒng)籌實現(xiàn)“數(shù)據(jù)資源集約化、大數(shù)據(jù)治理快捷化、我國選手信息全息數(shù)字化、備戰(zhàn)過程監(jiān)控智能化、訓(xùn)練計劃科學精細合理化、訓(xùn)練管理自動化、傷病預(yù)測預(yù)防準確高效化、訓(xùn)練數(shù)據(jù)監(jiān)控可視化”的總目標［2］。

2.1 平臺建構(gòu)

運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺主要包括云基礎(chǔ)支撐平臺、運動員信息管理、運動訓(xùn)練管理、運動監(jiān)控數(shù)據(jù)采集、運動大數(shù)據(jù)建設(shè)、運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)分析及創(chuàng)新應(yīng)用。

2.1.1 大數(shù)據(jù)支撐平臺

大數(shù)據(jù)支撐平臺采用“大平臺+大數(shù)據(jù)+輕應(yīng)用+微服務(wù)”為設(shè)計思路，以容器、微服務(wù)技術(shù)路線構(gòu)建大數(shù)據(jù)應(yīng)用支撐平臺，通過微服務(wù)化架構(gòu)設(shè)計，沉淀通用服務(wù)能力，為運動訓(xùn)練監(jiān)控業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)資源、工具組件、算法模型、數(shù)據(jù)應(yīng)用的效能，通過微服務(wù)管控運營有效支撐應(yīng)用，為運動訓(xùn)練監(jiān)控業(yè)務(wù)應(yīng)用提供“模塊化、組件化、智能化”服務(wù)，通過“匯數(shù)據(jù)”實現(xiàn)運動訓(xùn)練各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，通過“聚服務(wù)”實現(xiàn)平臺一體化，通過“輕應(yīng)用”實現(xiàn)平臺支持運動監(jiān)控業(yè)務(wù)應(yīng)用共享服務(wù)輕量化，以微服務(wù)開發(fā)框架實現(xiàn)了運動監(jiān)控業(yè)務(wù)應(yīng)用靈活性和便捷性［3，7］。大數(shù)據(jù)支撐平臺通過采集治理各類數(shù)據(jù)后，利用大數(shù)據(jù)分析，挖掘模型及算法，有效地發(fā)現(xiàn)挖掘系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)價值，實現(xiàn)運動監(jiān)控數(shù)據(jù)價值能力釋放。大數(shù)據(jù)支撐平臺為運動訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)提供統(tǒng)一資源服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)、通用工具和應(yīng)用組件等能力，為運動訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺提供統(tǒng)一的微服務(wù)運行管控能力，有力推動運動訓(xùn)練數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化、服務(wù)精準化、應(yīng)用組件化、監(jiān)控智能化的運動訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)應(yīng)用體系建設(shè)。

2.1.2 基礎(chǔ)信息管理

精英選手基礎(chǔ)信息管理模塊，通過對精英選手基礎(chǔ)信息的及時采集、實時更新與集中存儲管理，通過從選材、訓(xùn)練、輸送、安置等一系列職業(yè)周期的跟蹤記錄，實現(xiàn)對運動員生活職業(yè)周期的全過程管理，內(nèi)容見表1。

2.1.3 訓(xùn)練信息管理

選手訓(xùn)練管理以年度訓(xùn)練計劃和周訓(xùn)練計劃為周期，按照準備期、競賽期、過渡期統(tǒng)籌實現(xiàn)訓(xùn)練計劃的制定、訓(xùn)練的檢查、訓(xùn)練的診斷及訓(xùn)練結(jié)果的數(shù)據(jù)采集與分析，具體內(nèi)容見表2。

表2 精英選手訓(xùn)練計劃信息管理

2.1.4 監(jiān)控數(shù)據(jù)采集

運動監(jiān)控數(shù)據(jù)采集是實現(xiàn)對運動心肺功能測試數(shù)據(jù)采集、運動心電圖采集、血乳酸采集、表面肌電采集、三維測力臺數(shù)據(jù)采集、運動形狀智能捕捉暨快速動作診斷數(shù)據(jù)采集、可穿戴技術(shù)實時數(shù)據(jù)采集，具體內(nèi)容見表3。

表3 運動監(jiān)控數(shù)據(jù)采集一覽表

2.1.5 監(jiān)控數(shù)據(jù)整合

運動訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)建設(shè)主要包含訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)資源的整合、訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)治理及訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)分析建模［4］，具體內(nèi)容見表4。

表4 運動監(jiān)控數(shù)據(jù)構(gòu)建

2.2 監(jiān)控數(shù)據(jù)分析

運動訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)分析主要包括心肺機能、心電圖、血乳酸、表面肌電、三維測力臺、可穿戴設(shè)備方面的數(shù)據(jù)解析與評估，主要針對選手周期內(nèi)訓(xùn)練的運動心肺大數(shù)據(jù)分析、訓(xùn)練的運動心電圖大數(shù)據(jù)分析、訓(xùn)練的血乳酸大數(shù)據(jù)分析、訓(xùn)練的表面肌電大數(shù)據(jù)分析、訓(xùn)練的三維測力臺大數(shù)據(jù)分析、運動員周期內(nèi)訓(xùn)練的可穿戴設(shè)備大數(shù)據(jù)分析以及精英選手畫像。

2.3 監(jiān)控數(shù)據(jù)應(yīng)用

基于大數(shù)據(jù)支撐平臺為用戶提供應(yīng)用服務(wù)創(chuàng)新構(gòu)建能力，立足于業(yè)務(wù)協(xié)同與聯(lián)動需求，廣泛匯聚各類數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建共享創(chuàng)新應(yīng)用服務(wù)體系，整合各項運動訓(xùn)練監(jiān)控數(shù)據(jù)，包括訓(xùn)練計劃、訓(xùn)練等級、訓(xùn)練配套等歷史和當前數(shù)據(jù)；基于大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)，通過數(shù)據(jù)分析挖掘模型、物聯(lián)智能感知、數(shù)據(jù)智能分析、模型智能預(yù)測等手段，采用分類、聚類、回歸等數(shù)據(jù)挖掘算法對采集、匯聚的海量數(shù)據(jù)資源進行分析挖掘，生成統(tǒng)計成果；通過大數(shù)據(jù)支撐平臺提供的柱狀圖、餅狀圖、趨勢圖等可視化圖表將各類成果數(shù)據(jù)進行直觀鮮明展示；根據(jù)業(yè)務(wù)需求進行數(shù)據(jù)定制，建立數(shù)據(jù)評估指標體系，輔助學院開展體育大數(shù)據(jù)分析及創(chuàng)新應(yīng)用服務(wù)［5，6］，助力于競技運動訓(xùn)練向精準化、個性化和智能化發(fā)展，為解決項目的運動訓(xùn)練與競賽監(jiān)測、運動員潛力評估與傷病預(yù)防、興奮劑預(yù)防以及體育管理決策能力不足等問題提供強力支撐，促進體育發(fā)展規(guī)模和效益的有機統(tǒng)一，助力項目現(xiàn)代化的全面實現(xiàn)，具體內(nèi)容表5。

表5 監(jiān)控數(shù)據(jù)基本應(yīng)用一覽表

大數(shù)據(jù)分析及創(chuàng)新應(yīng)用提供對各項運動訓(xùn)練監(jiān)控數(shù)據(jù)加工、清洗、轉(zhuǎn)換、匯總、提升，按照數(shù)據(jù)標準對運動訓(xùn)練監(jiān)控數(shù)據(jù)進行加工、識別和分類，實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)的標準化、統(tǒng)一化，通過建立運動訓(xùn)練監(jiān)控大數(shù)據(jù)資源專題庫（應(yīng)用系統(tǒng)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、標準數(shù)據(jù)庫、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫），實現(xiàn)大數(shù)據(jù)質(zhì)量管理，在確保數(shù)據(jù)質(zhì)量和安全的前提下，為數(shù)據(jù)綜合分析和應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐［8］。

3 結(jié)語

科研平臺以訓(xùn)練監(jiān)控數(shù)據(jù)為核心，運用數(shù)據(jù)采集設(shè)備及軟件，通過智能化模塊鑲嵌，將訓(xùn)練數(shù)據(jù)通過識別、加工、清洗、對標，進行數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)建模。為我國精英選手奧運備戰(zhàn)提供訓(xùn)練負荷監(jiān)測、狀態(tài)評估、傷病預(yù)警、興奮劑防控等多途徑延展。運動監(jiān)控大數(shù)據(jù)中心自2018年開始，先后服務(wù)國家舉重隊、山東省田徑隊、國家女子橄欖球隊、海南國家沖浪隊。形成了項目數(shù)據(jù)采集與分析評估報告，得到項目中心與教練團隊認可，后續(xù)平臺將根據(jù)多輪使用，進一步細化采集過程，優(yōu)化評估結(jié)果，提供更好的科技服務(wù)。