馬匹心率無線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其在運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

張雙

摘 要：本文利用文獻(xiàn)資料法、實(shí)地考察法、專家訪談法等方法對馬匹心率監(jiān)測儀器進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目前并沒有馬匹心率無線監(jiān)測設(shè)備。鑒于此，本研究旨在探索設(shè)計(jì)一款用于監(jiān)測馬匹心率的無線設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對馬匹心率的集中監(jiān)測與分析；探討馬匹心率無線監(jiān)測系統(tǒng)在馬匹日常健康監(jiān)測、馬匹訓(xùn)練負(fù)荷監(jiān)測、馬匹競賽中負(fù)荷監(jiān)測的作用。該研究能夠?yàn)轳R匹的健康提供保障，為馬業(yè)工作人員提供便利，為馬主減少經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)鍵詞：馬匹心率 無線監(jiān)測 應(yīng)用

中圖分類號：G882 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：2095-2813（2018）01（b）-0194-02

近年來，速度賽馬賽事、馬術(shù)賽事在內(nèi)地的舉辦呈常態(tài)化趨勢，全國各地賽馬俱樂部、馬術(shù)俱樂部的開建逐年遞增。種種現(xiàn)狀顯示，國內(nèi)馬業(yè)處于快速發(fā)展階段，馬業(yè)快速發(fā)展的背后需要技術(shù)與人才的支持，更需要科研工作的保障，而目前國內(nèi)關(guān)于馬的研究也處于剛起步階段，需要各方共同努力進(jìn)行完善。在馬匹運(yùn)動(dòng)中，經(jīng)常容易出現(xiàn)的問題是馬匹由于未察覺的疾病或運(yùn)動(dòng)過度導(dǎo)致的猝死。目前除了騎師通過經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷外，還沒有其他的方式方法解決此類問題。針對馬匹運(yùn)動(dòng)中容易出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷過大問題，本研究特設(shè)計(jì)研究一款無線監(jiān)測設(shè)備，用于監(jiān)測馬匹的運(yùn)動(dòng)心率，通過對心率的監(jiān)測了解馬匹的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，從而達(dá)到對馬匹運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)了解的目的，避免馬匹過度運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的死亡，減少經(jīng)濟(jì)損失，為馬業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)保障。

1 馬匹運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的測定原理

與人類類似，馬匹的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷可以通過心率進(jìn)行間接反應(yīng)。在人類的運(yùn)動(dòng)中，可以通過心率遙測設(shè)備實(shí)時(shí)了解運(yùn)動(dòng)中的心率，從而達(dá)到實(shí)時(shí)控制運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的目的。在馬的運(yùn)動(dòng)中同樣可以通過測量心率的方式來了解馬匹的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷狀況。

從生理的角度分析，心率是心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù)，可以通過體表淺動(dòng)脈的搏動(dòng)進(jìn)行測量。為此，要了解馬匹的安靜心率可以通過馬匹體表的淺動(dòng)脈的搏動(dòng)進(jìn)行測量獲取，例如顳動(dòng)脈、尾動(dòng)脈等。具體的測量方法可以用手的觸感進(jìn)行感知，這種方式操作簡單，并且不需要太多的設(shè)備，僅需要秒表即可。其他的測量方式包括采用聽診器聽取馬匹心臟的跳動(dòng)，采用心電圖機(jī)測量馬匹的心電圖從而推算出心率等。以上這些測量原理和方法對于測量安靜狀態(tài)下的馬匹的心率比較方便實(shí)用，但對于測量運(yùn)動(dòng)中的馬的心率則不適宜。由于心臟的跳動(dòng)是由心電引起的，心電的傳導(dǎo)會(huì)向周身擴(kuò)布，因此，可以通過在馬匹的體表接收馬的心電的變化來測量馬匹的心率，這種方式不管是馬匹安靜狀態(tài)還是馬匹運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均可以使用，具有方便、快捷、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)。

2 馬匹心率無線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 馬匹穿戴式設(shè)備

馬匹的穿戴式設(shè)備是置于馬匹肚帶內(nèi)，可以拆卸的小型電子感應(yīng)芯片。該設(shè)備的主要功能分為三塊。第一，用于接收馬匹皮膚表面的心電變化，通過心電的變化計(jì)算出心率值；第二，該設(shè)備具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能，能夠?qū)⑼ㄟ^馬匹皮膚表面測得的心率值全部存貯在設(shè)備內(nèi)；第三，該設(shè)備具備GPS無線傳輸?shù)墓δ埽覀鬏敳皇芫嚯x限制，可以將測量的心率值實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫畔⒖傉尽Ｔ撛O(shè)備的示意圖如圖1。

2.2 馬匹信息總站

馬匹信息總站用于接收馬匹穿戴式設(shè)備傳輸過來的數(shù)據(jù)信息。總站具備以下幾項(xiàng)功能。第一，接收由馬匹穿戴式設(shè)備發(fā)送過來的馬匹的心率數(shù)據(jù)信息；第二，對馬匹的心率數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，能夠以實(shí)時(shí)曲線的形式展示在屏幕上；第三，能夠根據(jù)不同情況對運(yùn)動(dòng)心率的上下閾值進(jìn)行設(shè)定；第四，馬匹的運(yùn)動(dòng)心率值超出或低于閾值時(shí)能夠提供預(yù)警信息；第五，能夠?qū)︸R匹穿戴式設(shè)備進(jìn)行各項(xiàng)操作，例如數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)重置、其它相關(guān)信息的設(shè)置等；第六，具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力；第七，具備對某個(gè)馬匹以往所有心率進(jìn)行對比分析的功能；第八，能夠同時(shí)并發(fā)處理多個(gè)馬匹的心率數(shù)據(jù)。

信息總站的以上功能主要通過軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，信息的接收裝置需要硬件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。由于賽馬賽事、馬匹訓(xùn)練均具有龐大的數(shù)量，因此，信息總站需要建立專門的數(shù)據(jù)庫對每一匹馬的不同狀況下的心率值進(jìn)行分類存儲(chǔ)與分析，例如，馬匹每天不同時(shí)段安靜狀態(tài)下的心率、馬匹不同訓(xùn)練負(fù)荷下的心率、馬匹不同參賽項(xiàng)目的心率等。

3 馬匹心率無線監(jiān)測系統(tǒng)在馬匹運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

3.1 用于馬匹日常健康狀態(tài)的監(jiān)控

馬匹的健康狀況可以通過以下幾個(gè)方面進(jìn)行獲得。第一，通過觀察馬匹的日常行為進(jìn)行，當(dāng)馬匹的行為出現(xiàn)異常時(shí)，例如精神欠佳、飲食不正常、長臥不起、流鼻涕等，馬房工作人員可以將其異常行為報(bào)告給馬房主管或獸醫(yī)；第二，通過測定馬匹的心率狀況進(jìn)行了解，當(dāng)馬匹健康出現(xiàn)異常時(shí)，其心率值會(huì)發(fā)生明顯的變化，因此可以通過測定心率值了解馬匹的健康狀況。

采用觀察馬匹的日常行為了解馬匹的健康狀況需要馬房工作人員具備豐富的專業(yè)知識(shí)且具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，此外，還需要馬房工作人員在日常工作中隨時(shí)隨地觀察馬匹的健康狀況，這種方式費(fèi)事費(fèi)力且效率底下，準(zhǔn)確度也不高。

采用無線監(jiān)測系統(tǒng)對馬匹的心率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以在信息平臺(tái)實(shí)時(shí)了解馬匹的心率信息。提前對心率設(shè)置閾值，當(dāng)馬匹安靜狀態(tài)下的心率偏離閾值時(shí)，信息平臺(tái)會(huì)發(fā)出預(yù)警信息，從而能夠快速準(zhǔn)確地了解馬匹的健康狀況。通過馬匹心率無線監(jiān)測系統(tǒng)對馬匹的健康狀況進(jìn)行監(jiān)測具有省時(shí)、省力、快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 用于馬匹日常訓(xùn)練負(fù)荷的控制

目前，馬匹的訓(xùn)練負(fù)荷基本靠練馬師的經(jīng)驗(yàn)決定，沒有科學(xué)的儀器對訓(xùn)練的負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)測定。經(jīng)驗(yàn)訓(xùn)練法并不適合每一匹馬，可能會(huì)導(dǎo)致馬匹的訓(xùn)練量不足，或?qū)е埋R匹的訓(xùn)練量過度。而采用馬匹心率無線監(jiān)測系統(tǒng)可以做到對馬匹訓(xùn)練負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過該儀器設(shè)備，練馬師可以有針對性地對每匹馬采取不同的訓(xùn)練負(fù)荷進(jìn)行訓(xùn)練，而且還可以同時(shí)訓(xùn)練多匹馬，為每匹馬建立訓(xùn)練檔案并根據(jù)訓(xùn)練負(fù)荷實(shí)時(shí)調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃。這種科學(xué)系統(tǒng)的訓(xùn)練、監(jiān)測、改進(jìn)模式可以通過馬匹心率無線監(jiān)測系統(tǒng)全部完成。因此，馬匹無線心率監(jiān)測系統(tǒng)不僅可以用來了解、控制馬匹訓(xùn)練負(fù)荷量，還能夠節(jié)約時(shí)間，提高效率，提高訓(xùn)練的科學(xué)性。

3.3 用于馬匹競賽中的負(fù)荷監(jiān)控

馬天生具有奔跑的特性，具有不服輸?shù)男愿瘢绻T師不加以控制，甚至出現(xiàn)因奔跑而死亡的現(xiàn)象。在有關(guān)馬匹的所有競賽項(xiàng)目中，最容易出現(xiàn)馬匹運(yùn)動(dòng)中死亡的項(xiàng)目是耐力賽。耐力賽一般運(yùn)動(dòng)距離長，持續(xù)時(shí)間長，消耗體力大，馬匹在運(yùn)動(dòng)中很容易出現(xiàn)過度運(yùn)動(dòng)、心力衰竭而死亡。為了保護(hù)馬匹的福利、保證馬匹的健康，最好的處理方式是當(dāng)發(fā)現(xiàn)馬匹運(yùn)動(dòng)過量時(shí)騎師進(jìn)行及時(shí)的調(diào)控——降低速度或停止競賽。但在競賽中，騎師的體力消耗相當(dāng)巨大，騎師的疲勞會(huì)導(dǎo)致其對馬匹運(yùn)動(dòng)能力的判斷失去準(zhǔn)確性，因此，在耐力賽中把希望寄托與騎師身上并不太現(xiàn)實(shí)，需要借助外界設(shè)備來保障馬匹和騎師的安全。

馬匹競賽中尤其是在耐力賽中使用心率無線監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測馬匹的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，通過設(shè)定心率的上限閾值來對馬匹的實(shí)時(shí)心率進(jìn)行判斷，如果馬匹的實(shí)時(shí)心率值超過上限閾值，則信息平臺(tái)會(huì)發(fā)出預(yù)警信號，此時(shí)，可以讓騎師調(diào)整馬匹的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷或停止競賽。這種方式不僅減輕了騎師的工作量，同時(shí)降低了馬匹競賽中死亡的風(fēng)險(xiǎn)，保障了馬匹和騎師的生命安全。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

馬匹無線監(jiān)測系統(tǒng)可以對馬匹的心率進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。該系統(tǒng)可以在馬匹日常健康管理、馬匹日常訓(xùn)練、馬匹競賽中負(fù)荷的監(jiān)控等方面使用。具有科學(xué)合理、測量精確、省時(shí)省力、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)。

4.2 建議

馬匹無線監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要信息化技術(shù)、生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持。在后期的研究中應(yīng)當(dāng)將全國范圍內(nèi)所有馬匹考慮在內(nèi)，對每匹馬的日常健康狀況進(jìn)行監(jiān)測并建立大型數(shù)據(jù)庫，對馬匹的終身心率數(shù)據(jù)進(jìn)行建檔，形成全國馬匹心率信息化以便進(jìn)行統(tǒng)一管理與監(jiān)控。

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