中長跑體能測試上RFID的應用

張猛

【摘 要】我國從上世紀八十年代推行素質教育以來，中長跑體能測試就是中小學和各大高校的重點考核項目，不合格者甚至不能升學或者畢業，并且考核也越來越規范嚴格。與之相應，對該項目的計時方法與精度要求等也越來越嚴格。針對此問題，本文主要介紹射頻識別技術（RFID）在中長跑體能測試中的應用及其優缺點等。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用上的可行性，最后將該技術與其他測量方法對比分析其優缺點。

【關鍵詞】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，肥胖人群規模日漸龐大。尤其是青少年，國家疾控中心的數據顯示，我國18歲以下的肥胖人群已達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測試學生身體素質的必要項目，也是各運動會的必備項目。尤其是中小學及高校學生，中長跑體能測試是學生身體素質考核的必備項目。

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。其中最適合學校學生中長跑體能測試的計時方法不外乎準確、高效、公正三個特點。在上述三個計時方法中，中應用最廣泛的是人工手動計時，而規格較高的大型體育賽事往往用光學計時，射頻識別計時雖然并未普及，但是其在體育賽事上的應用越來越廣泛。射頻識別技術已經在很多領域得到廣泛應用，如門禁、食品安全溯源等。其結構原理簡單，在中長跑體能測試上可行性極高。

二、射頻識別技術（RFID）的概念及原理

RFID系統是利用無線射頻方式識別特定目標并進行數據交換，且無需與目標之間建立機械或光學接觸。簡單來說，攜帶有目標信息的標簽被固定于目標上，RFID專用的讀寫器可以通過頻率信號對目標物上的標簽進行讀寫操作。

該系統主要由三部分組成，分別為應答器、閱讀器、應用軟件系統。應答器一般由電子標簽充當，每個標簽都有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。閱讀器為讀取或者寫入標簽信息的設備，分為手持式和固定式兩種。應用軟件系統是應用層軟件，對所收集的信息進行進一步處理以供其他使用。

三、RFID在中長跑體能測試中的應用可行性分析

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，發令并記錄圈數。同時讀寫器2開始計時并記錄圈數，只要測試者到達終點就會立即進入天線區域，讀寫器2在周期性的掃描下就會采集到該標簽信息（掃描周期0.1s），并記錄次數。當測試者第二次到達讀寫器2時，讀寫器2掃描到標簽，記錄此時間并寫入該測試者的標簽。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簽上存儲的時間并錄入計算機。

至于計時的精度分析：假設測試者以10米/秒的平均速度計算（普通人很難達到），在0.1s內通過的距離為1米。對于讀寫器0.1s的掃描周期來講，標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，在允許的范圍內計時精度0.1s是可以達到的。

我國標準田徑場的跑道設有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，而目前的技術完全可以滿足這一要求。

四、中長跑體能測試中RFID技術與其他幾種計時方法的比較

前言已經提到過，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

優點：使用設備較少，只需發令槍秒表

缺點：

①計時精度低

手動計時受人體神經反應速度限制，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，當比賽中出現申訴和爭議時，無法調用歷史記錄來判斷。

2.光電計時

優點：光電計時系統最大的優點是計時精度高，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毫秒的優勢戰勝了自己的隊友獲得了冠軍。這4毫秒正是通過改進過的光電計時系統識別測量出的。除此之外，光電計時系統還具有高效、可重復性強、可存儲等諸多優點，這里不一一贅述。

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

3.RFID

RFID技術在中長跑計時應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，這對防止入學升學考試中舞弊行為有重要作用。其次，記錄的結果可以存儲于計算機中并存檔，能做到“有案可循”。雖然RFID技術也需要用到很多電子設備，但是由于科技及工藝水平的進步，其各種電子元件的生產與使用成本均較為低廉。

以一個20000人左右的高校為例，使用傳統的人工手動計時方法，每一個同學都要逐個手寫記錄，完成所有同學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，容易出現記錄結果混亂等問題。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時間影響，精度比人工計時更高。

五、結語

綜上所述，對于中長跑體能測試的計時工作，RFID的應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。

【參考文獻】

[1]吳泳.無線射頻識別技術（RFID）及應用[J].長沙通信職業技術學院學報，2010（01）

[2]孫海霞，薛茹.RFID系統的組成及工作原理[J].西藏科技，2012（09）