數字化競技實力平臺的研制與應用

鄭念軍　蔡成法　劉廣勝　欒凱

摘 要：采用文獻資料、專家訪談、探索性研究、經驗總結等研究方法，從訓練、科技和管理的角度闡述建立數字化競技實力平臺的必要性。從設計理念、系統架構、主要內容、功能作用、應用示范與模式等方面，介紹了數字化競技實力平臺的構建與初步應用情況，進而提出了未來發展方向和預期效果。

關鍵詞：數字化;競技實力平臺;研制;應用

中圖分類號：G811.6? 文獻標識碼：A? 文章編號：1009-9840（2020）06-0001-07

Development and application of digital competitive strength platform

ZHENG Nianjun1， CAI Chengfa1， LIU Guangsheng1， LUAN Kai2

（1.Shandong Institute of Sport Science， Jinan 250102， Shandong， China; 2. Wuxi Paoba Intelligent Technology Co.， Ltd.， Wuxi 214028， Jiangsu， China）

Abstract：This paper discusses the necessity of establishing a digital competitive strength platform from the perspectives of training， technology and management with the methods of literature review， expert interview， exploration research and experience summary. It introduces the construction and application of the platform in terms of the platform connotation， organization structure， implementation process， main content， function and preliminary application， and then puts forward the future development direction and expected effect.

Key words： digitization;competitive strength platform; development; application

收稿日期：2020-08-10

作者簡介：鄭念軍（1968- ），男，博士，研究員，研究方向體能訓練。

運動訓練的過程就是不斷提高運動員競技能力的過程，亦即使其具備相當的實力，然后通過參賽，在比賽中發揮出來。大數據、物聯網、移動互聯網、云計算等數字技術的突破和融合發展，深刻改變了人們的工作、生活與思維模式，為我們深入認識運動訓練規律，加快推進訓練過程的數據化、客觀化和精細化提供了有利條件。運動訓練的未來發展方向，就是體能、技能和心能的有機整合和協調發展，從而實現運動員競技實力的全面提升，這需要實現數據信息的快速獲取，構建數據的集合，做好數據信息的實時分析和批量處理，為此，我們提出了數字化競技實力平臺的建設工作。

一切訓練活動都是圍繞著提高運動員競技能力組織進行的。平臺的建立正是以運動員的競技能力構成要素（心體技）為核心，以負荷和恢復關系呈現以及運動員競技狀態診斷、分析為主要功能，基于“訓科醫管一體化”的模式，提出了“訓科醫管反（興奮劑）”的框架設計。平臺的建立也充分借鑒和吸收了國外運動員數據監控平臺SmartBase一些有益經驗和做法。

1 數字化競技實力平臺建立的必要性

1.1 平臺建立是當代科學化訓練發展的必然趨勢

科學訓練的主線是圍繞負荷-疲勞-適應規律進行的，傳統的小體量數據分析猶如盲人摸象，難以把握數據全貌，缺少橫向的比對與縱向的追蹤。表現在運動訓練過程中，對于運動員訓練負荷、疲勞程度、運動表現、損傷風險等因素，無法做到精確地量化和綜合分析，致使教練員、科研人員不能及時診斷、評估和監控訓練過程及運動員競技能力狀況。隨著科技的發展和對訓練規律的不斷認識[1]，科學訓練理念和訓練方法手段不斷更新和升級，相對“獨立”或“封閉”的訓練模式已經無法達到科學化訓練的要求[2]。全新的“數字化+”訓練模式已成為當代科學化訓練發展的必然趨勢。而數字化競技實力平臺建設，便是加快推進運動訓練的數據化、客觀化和精細化，不斷提高科學化訓練水平和運動員競技實力的一項重要舉措。

1.2 平臺建設是實施科技助力競技體育的客觀需要

當前，科技助力競技體育已成為體育界的共識。隨著數字化訓練理念和智能測試技術的發展，科技助力已全面進入到信息化、數據化時代[3]。體能、機能、技能、心理、傷病、疲勞、形態等數據對訓練訓練的支撐作用越來越大，數據的積累也越來越龐大。但在具體操作中，智能化、數字化訓練器材研發力薄弱，兼容性不高，訓練監控數據收集過程復雜，數據丟失、數據碎片化、數據割裂等問題，導致相關數據存儲、管理與使用效率下降，使得訓練監控不夠科學和精準，影響了科技助力的實施效果。在推動科技助力賽事備戰工作的進程中，科學構建數字化監控體系、充分發揮大數據的作用則成為推動科技助力競技體育的重要手段。數字化競技實力平臺通過 API 集成和自動化數據收集，將原本分散在各種設備（如Omegawave、Gymaware等）以及專項教練、體能教練、科研人員、醫務人員、反興奮劑人員等的各項數據進行匯總、存儲、統計、分析和可視化呈現，通過多重數據綜合查看，全方位監控運動訓練，有效提高科技助力競技體育水平。

1.3 平臺建設是管理人員有效把控訓練質量的重要途徑

在傳統運動訓練中，教練員、科研人員、醫務人員等根據分工，各自分析、整理相關數據，最后生成報告匯報給管理人員。由于相關訓練監控數據和記錄在一定程度上的格式不統一、信息不對稱、數據管理不系統，造成了查詢不便捷、儲存不方便、分析不直觀、數據不透明等問題。這既耗費了教練員、科研人員和醫務人員的大量精力，也使得管理人員不能有效把控訓練質量及監控訓練效果，不僅效率不高，而且在協作過程中環節過多，易出錯，影響整體訓練計劃的安排和執行。而數字化競技實力平臺，可以解放大量的人力資源，同時提高了訓練中數據流轉的效率，管理成本得到大大節約。多方面緊密協作有助于相關人員及時反饋運動員競技狀態，并對其進行針對性指導和調整。運動訓練全程都處在數據化管理中，提高了管理人員對訓練質量的把控。

2 數字化競技實力平臺的設計理念

2.1 訓練資源數字化的智能推送

數字化是指將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，然后再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型的過程[4]。而數字化競技實力平臺主要是通過數字網絡媒體，建立網站、手機移動端，將運動員競技實力相關的主要信息資源和訓練數據，通過API 集成、自動化采集、線下數據收集、云端存儲、數據分析、可視化呈現等方法，為管理人員、教練員、科研人員、醫務人員和運動員等人群科學構建數字化訓練監控服務體系，同時，也為運動員競技狀態的診斷、分析和評價提供了現代化的工具，幫助教練實現從經驗訓練走向基于數據支撐的智能化訓練。

2.2 訓練效果的可視化呈現

平臺的建立是基于大量訓練數據的深度分析，通過錄入、查看、編輯源庫數據、并行分析引擎等手段，將運動員日常訓練中負荷安排、疲勞恢復、適應規律、計劃安排、成績和傷病管理等數據的關聯和趨勢波動同步到云端，通過建立網站和手機移動端，實時觀察各個運動員以及訓練隊的訓練效能情況，減少了對“人”的實時觀察，實現了針對訓練“效果”的監控，將數據轉換成圖形或圖像進行更為直觀的呈現，并實現信息的交互式處理。

2.3 科研對訓練的有效介入

數字化競技實力平臺可以將時間跨度大、維度復雜、存儲分散的海量數據，按照身體素質、訓練目標、訓練計劃、負荷安排、疲勞統計、適應規律、傷病情況等方面，進行分類存儲管理和集成應用，便于科研保障人員對數據信息進行梳理、整合、分析和挖掘。通過平臺的統計分析和科研策略模塊，科研保障人員可以提供有效信息反饋給教練，科學調配每天的訓練量和提供適當的干預，從而提高訓練的精細化程度。

3 數字化競技實力平臺的系統架構

3.1 組織架構

數字化競技實力平臺由基礎業務模塊、基礎數據模塊、平臺管理模塊、科研策略模塊、統計分析模塊、數據采集模塊6大模塊組成。將運動員的數據從“科訓醫管反（反興奮劑）”等部門統一匯總和保存到平臺數據庫中，并根據不同的指標項和分析方法，形成綜合信息庫。通過線上線下、互聯互通相結合的方式，逐步形成訓練前、訓練中、訓練后的全方位閉環。隨著大數據的不斷積累、分析和應用，能夠為教練員提供科學、精準的訓練建議，有效診斷和評估運動員競技實力發展狀況，也能為科學化訓練的開展和推廣，提供全面的大數據分析和決策支撐[5]。

3.2 網絡拓撲架構

數字化競技實力平臺將相關數據權限進行了嚴格分類。在應用交互層，基于科研內容、角色和級別，不同用戶可以靈活設定查看運動項目類別、具體運動員數據范圍。在基礎網絡部分，采用物理隔離，內外網隔離開，保障系統的數據安全，有效避免了從外部侵害平臺數據的危險。所有數字化流程及相關數據全過程加密防破解。采用HTTPS數據加密通道，讀寫雙向校驗;采用強密碼算法，滿足大數據安全標準要求;采用人員登錄驗證，全過程數據日志記錄;采用國產服務器和操作系統部署，能夠完美兼容國產數據庫。

3.3 系統軟件數據結構

數字化競技實力平臺系統是一套運動員數據一站式管理系統，實現了訓練數據、體能數據、傷病數據、成績管理、科研策略、負荷數據、生理生化數據、恢復數據、反興奮劑和心理狀態等眾多數據的標準化采集。實現了科研人員、教練員、隊醫、管理人員、運動員數據在同一平臺無縫共享，并輕松設置各個角色的操作管理權限。該系統軟件可與任何數據庫整合，支持CSV、Excel、XML格式數據上傳，通過全平臺管理，整合數據類型，根據訓練需求，了解每日訓練狀態，出具每周訓練報告。

4 數字化競技實力平臺主要內容

主要包括運動員基本信息（包括運動成績）、心智、體能、技戰術、負荷恢復、傷病管理和反興奮劑工作7個板塊。

在內容設置方面，主要從運動員這一維度考慮，影響其運動成績的因素主要包括以上7個方面，本平臺最終目標將實現7類數據的全面采集，并進一步嘗試構建其內在復雜邏輯關系。運動員通過手機自動上傳RPE、自我狀態評價、睡眠質量、壓力感覺、肌肉酸痛度、疲勞感覺、訓練反饋等信息;教練員通過網絡媒介及時上傳訓練計劃，審核考勤信息，提出訓練評價，發布訓練管理公告等工作;科研醫務人員通過實地測試、診斷，借助智能測試器材，自動和手動上傳相關測試數據，及時分析、評價和反饋運動員競技實力狀態等;領隊等管理人員實時上傳相關基本信息、比賽成績，全面了解運動員。7項內容由教練員、科研、隊醫、管理等不同崗位進行操作，但結果實現數據權限內共享，可以有效促進各崗位之間的交流，發現各領域的變化規律，不斷提高數字化訓練監控水平。

5 數字化競技實力平臺主要作用

通過數字化競技實力平臺的應用，一是教練員和科研人員可以對訓練過程進行及時的監控和指導;二是可以診斷、評估運動員競技能力的發展狀況;三是為訓練主管部門提供抓手。

超級管理員：配置賬號，調整平臺模塊和技術參數，維護平臺系統正常運行。

管理人員：可以全面了解訓科醫管反（興奮劑）方面的全面信息，提高管理效率。

教練員：通過發布和修訂訓練計劃，有效監督運動員訓練計劃的執行情況。

科研人員和體能教練：能夠全面了解運動員體能訓練、身體機能、膳食營養、疲勞恢復、心理等方面的數據，科學監控運動員身體機能的變化情況。

醫務人員：創建運動員傷病管理檔案，分析運動員傷病的發生和恢復狀況，有效控制傷病發生的風險。

運動員：可通過移動端，接收訓練計劃，便捷提交訓練日記，完成日常疲勞和健康狀況的反饋。

6 應用示范與模式

目前，數字化競技實力平臺已經在山東省部分優秀運動隊試點上線。經過不斷優化和調整，目前平臺已實現運動員健康問卷、訓練負荷自動上傳及負荷監控、疲勞恢復監控、生理生化監控、神經狀態監控、體能評價、傷病管理等功能。教練員端完成了訓練計劃的自動發布以及電子訓練日記的實時審核功能。科研人員端實現周起始狀態分析報告自動生成和定時推送功能。

6.1 教練員應用服務

教練員應用服務主要包括：添加分組、添加運動員、填寫基本信息、填寫體能指標、配置訓練方案、安排訓練計劃、查看隊員狀態、調整訓練方案等。具體應用中，科研人員通過測試、收集、錄入、分析相關數據，及時把監控結果和訓練建議反饋給教練員。教練根據科研人員和運動員給出的反饋意見和訓練效果，以及對運動員RPE、負荷狀態、恢復狀態的分析結果，科學配置訓練方案，調整階段訓練計劃。通過后臺自動化分析，運動員能夠實時查看訓練計劃，通過手機移動端自動上傳RPE、健康問卷等數據，及時反饋訓練結果。

6.2 科研人員應用服務

科研人員的應用服務主要是基于平臺數據的不斷積累，根據研究和訓練需要，隨時提取關注的運動員數據，應用于訓練狀態分析、科學指導訓練實踐的過程。在具體應用服務中，每周定時出具涵蓋訓練負荷數字化監控、健康問卷數字化監控、生理生化數字化分析、傷病狀態分析、CMJ數據分析、Omegavave數據分析、訓練計劃匹配建議等內容的周起始狀態分析報告，及時推送到相關教練員手中，通過多維度的數據查看和精細化的統計分析，全方位監控運動員訓練狀態。

7 未來發展和預期效果

1）基于大數據分析思維，建立基于訓練數據不斷學習和成長的智能化平臺系統，構建具有深度學習功能的智能化平臺。

2）基于全過程的運動員的身體機能、負荷變化、傷病等多維度數據深度學習，建立運動員競技狀態的診斷、評估系統，對運動員傷病風險作出預測。

3）建立高水平運動員訓練方案和訓練策略數據庫，為教練和科研人員提供智能化的訓練分析指導和建議。

4）基于大數據分析，從數字化到數據驅動，建立高水平運動員競技能力模型，為運動員選材和精細化培養提供數據參考。

參考文獻：

[1]閆琪，廖婷，張雨佳.數字化體能訓練的理念、進展與實踐[J].體育科學，2018，38（11）：26-29.

[2]李越.浙江省競技體育訓練與競賽科學化策略研究[J].浙江體育科學，2019，41（5）：31-34.

[3]袁守龍.體能訓練發展趨勢和數字化智能化轉型[J].體育學研究，2018，4（2）：10-13.

[4]黃菁，黃曉靈.大數據時代體育公共服務移動平臺建設必要性與可行性研究[J].西南師范大學學報，2016，41（12）：12-15.

[5]劉廣勝，鐘誠.健康中國背景下山東省國民體質健康服務模式構建的探索[J].