人體運(yùn)動(dòng)能力在線評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉忠齊

(秦皇島廣播電視大學(xué) 行政辦公室， 河北 秦皇島 066000)

0 引言

目前所應(yīng)用的人體運(yùn)動(dòng)測試系統(tǒng)，大多都是采用基于J2EE設(shè)計(jì)，圍繞Web服務(wù)器搭建整體架構(gòu)，以SQL Server 2 000服務(wù)器作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的總體結(jié)構(gòu)形式。這一類系統(tǒng)能夠?qū)⑸婕叭梭w運(yùn)動(dòng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)照既定規(guī)則實(shí)施綜合與分析，同時(shí)考慮運(yùn)動(dòng)的個(gè)性化差異，對人體運(yùn)動(dòng)能力作出評(píng)價(jià)[1]。然而，若基于系統(tǒng)層次的角度評(píng)價(jià)系統(tǒng)本身，則會(huì)發(fā)現(xiàn)此類系統(tǒng)的構(gòu)建難度很大，同時(shí)對用戶的督促力度較小[2-6]。針對上述問題，本文設(shè)計(jì)了一種在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上搭建的新型系統(tǒng)，該系統(tǒng)大幅增加了人體運(yùn)動(dòng)能力測評(píng)的準(zhǔn)確性，對于加大督促力度，科學(xué)增強(qiáng)人體運(yùn)動(dòng)能力能夠發(fā)揮積極的作用。

1 評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

人體運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估系統(tǒng)必須具備能力評(píng)估、決策分析和查詢分析的功能，系統(tǒng)硬件要配置對應(yīng)的模塊，同時(shí)，考慮不同用戶運(yùn)動(dòng)信息的差異化因素，系統(tǒng)的查詢功能需要體現(xiàn)可視化信息界面的差異性。系統(tǒng)中創(chuàng)建了一個(gè)新的用戶時(shí)，必須首先進(jìn)行運(yùn)動(dòng)信息采集，并依據(jù)這些信息為其制訂權(quán)限管理方案。系統(tǒng)硬件架構(gòu),如圖1所示。

圖1 系件架構(gòu)

由圖1可見，運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估系統(tǒng)包含運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)查詢、決策支持和查詢分析三個(gè)子系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估的功能，用戶需要根據(jù)自身的實(shí)際情況在系統(tǒng)中分別錄入評(píng)估所需的運(yùn)動(dòng)信息，包括運(yùn)動(dòng)時(shí)長、基本運(yùn)動(dòng)信息、運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目信息、運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)能力和運(yùn)動(dòng)能力水平等。

1.2 子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能，應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置運(yùn)動(dòng)能力顯示、運(yùn)動(dòng)能力計(jì)算、運(yùn)動(dòng)能力測評(píng)準(zhǔn)備和運(yùn)動(dòng)能力評(píng)分四個(gè)子系統(tǒng)。子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其信息傳遞形式,如圖2所示。

圖2 子系統(tǒng)設(shè)置示意圖

運(yùn)動(dòng)能力測評(píng)準(zhǔn)備是指按照所采集到的用戶運(yùn)動(dòng)信息確定各評(píng)分項(xiàng)所占比例[3]，其中方式較為簡單、體力消耗較小的運(yùn)動(dòng)相對于難度大、消耗高的運(yùn)動(dòng)評(píng)分占比要低；復(fù)雜運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估打分是指根據(jù)用戶的運(yùn)動(dòng)成績結(jié)合其個(gè)人能力給出一個(gè)綜合評(píng)分，該子系統(tǒng)專門針對運(yùn)動(dòng)愛好者經(jīng)常進(jìn)行的復(fù)雜體育運(yùn)動(dòng)如足球、籃球、健美操和拳擊等進(jìn)行打分評(píng)估；運(yùn)動(dòng)能力計(jì)算深化了評(píng)估打分的結(jié)果，通過科學(xué)的算法對評(píng)分進(jìn)行綜合運(yùn)算，使運(yùn)動(dòng)愛好者更為直觀地了解自身的能力極限；運(yùn)動(dòng)愛好者能力顯示則以可視化界面向用戶告知系統(tǒng)對其能力評(píng)估的結(jié)果，該子系統(tǒng)通過系統(tǒng)界面向用戶呈現(xiàn)根據(jù)其錄入信息所得到的評(píng)估數(shù)據(jù)，使其能夠?qū)κ欠襁m合開展某些運(yùn)動(dòng)做出明確的判斷。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 運(yùn)動(dòng)評(píng)估界限分析

在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，點(diǎn)權(quán)值確定是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。系統(tǒng)假定對所有參與運(yùn)動(dòng)的人員的能力進(jìn)行評(píng)估，由此設(shè)定一個(gè)多邊形，其節(jié)點(diǎn)的數(shù)量是x個(gè)，邊數(shù)y個(gè)，同時(shí)將d0設(shè)定為人體運(yùn)動(dòng)源的節(jié)點(diǎn)且其點(diǎn)權(quán)值w0的數(shù)值為1，余下的其它節(jié)點(diǎn)為d1,d2,…,dn，其所對應(yīng)的點(diǎn)權(quán)值w1,w2,…,wn的數(shù)值都是0。在這些條件下，通過計(jì)算相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間的點(diǎn)權(quán)值和邊界，能夠提高系統(tǒng)評(píng)估的準(zhǔn)確性[4]，按照相鄰節(jié)點(diǎn)之間距離的不同來評(píng)價(jià)用戶的運(yùn)動(dòng)能力。

(1) 若相鄰兩節(jié)點(diǎn)i和j的間距為系統(tǒng)設(shè)定值，則節(jié)點(diǎn)di=dj=1，wi=wj，判定用戶運(yùn)動(dòng)能力達(dá)標(biāo)；

(2) 若相鄰兩節(jié)點(diǎn)i和j的間距小于系統(tǒng)設(shè)定值，則節(jié)點(diǎn)di=dj>1，wi=wi+wj，判定用戶運(yùn)動(dòng)能力不達(dá)標(biāo)；

(3) 若相鄰兩節(jié)點(diǎn)i和j的間距大于系統(tǒng)設(shè)定值，則節(jié)點(diǎn)di=dj<1，wj=wi+wj，判定用戶運(yùn)動(dòng)能力優(yōu)異。

2.2 人體運(yùn)動(dòng)信息庫實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)信息庫的作用是存儲(chǔ)各子系統(tǒng)所收集的信息，并在子系統(tǒng)之間按需求進(jìn)行信息傳遞。其實(shí)現(xiàn)流程，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)信息庫工作流程

系統(tǒng)接收到來自于用戶的評(píng)估申請后，從信息庫里讀取該用戶的相關(guān)信息，按照設(shè)定的規(guī)則將各種信息進(jìn)行匯總和分析，隨后將結(jié)論通過顯示界面告知用戶。具體流程，如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)信息庫邏輯關(guān)系圖

由此可見，系統(tǒng)信息庫創(chuàng)建的基礎(chǔ)是子系統(tǒng)間信息的交互和邏輯關(guān)系的確定。

2.3 整體系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

基于上述設(shè)計(jì)的完成，通過本系統(tǒng)對真實(shí)用戶的運(yùn)動(dòng)能力進(jìn)行評(píng)估，以此來完成系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)過程，如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)操作流程

(1) 采集用戶運(yùn)動(dòng)基本信息，如運(yùn)動(dòng)的名稱、類型和平均運(yùn)動(dòng)時(shí)長等；

(2) 根據(jù)基本信息對用戶的日常運(yùn)動(dòng)開展情況進(jìn)行綜合分析；

(3) 通過大量信息的錄入獲取各類運(yùn)動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估信息庫；

(4) 從運(yùn)動(dòng)信息庫資源中提取與用戶運(yùn)動(dòng)對應(yīng)的信息進(jìn)行對比；

(5) 根據(jù)匹配和對比結(jié)果對用戶的運(yùn)動(dòng)能力進(jìn)行評(píng)估。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

選取10名體育運(yùn)動(dòng)愛好者作為本系統(tǒng)評(píng)估的實(shí)驗(yàn)對象，將其隨機(jī)劃分為兩組，5人作為實(shí)驗(yàn)組，其余5人為對照組。首先采集10人的身體參數(shù)信息，并以此為依據(jù)對實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)參數(shù)即STS(骨骼強(qiáng)度)、MCS(肌肉強(qiáng)度)、FCF(力量系數(shù))、ECF(耐力系數(shù))、MEI(最大運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度)和SAL(人體能力水平),為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性[5]，兩組實(shí)驗(yàn)對象的參數(shù)基本一致。具體參數(shù)，如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

3.2 運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估的準(zhǔn)確性對比

實(shí)驗(yàn)過程如下：全部實(shí)驗(yàn)對象一起學(xué)習(xí)相同動(dòng)作的一套健美操，整個(gè)過程中記錄所有人的學(xué)習(xí)時(shí)間等信息。通過本系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)組人員進(jìn)行運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估，對照組則通過其它系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，分別獲得評(píng)估結(jié)果后對其準(zhǔn)確性進(jìn)行比較。在同等學(xué)習(xí)強(qiáng)度下由專業(yè)人員對參與實(shí)驗(yàn)兩組人員的健美操完成度進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體結(jié)果，如表2所示。

表2 兩組人員健美操完成度統(tǒng)計(jì)表

理想狀態(tài)下，參與實(shí)驗(yàn)人員的運(yùn)動(dòng)能力越高，則健美操的完成度應(yīng)該越高，但由于運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估得分為綜合得分，參試人員的某項(xiàng)參數(shù)短板可能對實(shí)際的健美操完成度造成影響，所以必須經(jīng)過運(yùn)動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)的科學(xué)評(píng)估，結(jié)合運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的時(shí)長、強(qiáng)度等因素，才能得到最符合參試人員實(shí)際情況的評(píng)估結(jié)果。按照評(píng)估結(jié)果所繪制的評(píng)估曲線，如圖6所示。

圖6 兩組實(shí)驗(yàn)人員運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估準(zhǔn)確性對比

圖6中的對角線實(shí)線為標(biāo)準(zhǔn)能力評(píng)估曲線，代表具備理想運(yùn)動(dòng)能力的人在完成全套健美操學(xué)習(xí)后完成度與系統(tǒng)評(píng)估得分的對應(yīng)關(guān)系；點(diǎn)實(shí)線為實(shí)驗(yàn)組的運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估準(zhǔn)確性曲線，是本系統(tǒng)依據(jù)表1參數(shù)所繪制的實(shí)驗(yàn)組人員完成全套健美操學(xué)習(xí)后完成度與系統(tǒng)評(píng)估得分的對應(yīng)關(guān)系；虛線為對照組的運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估準(zhǔn)確性曲線，是對照系統(tǒng)依據(jù)表1參數(shù)所繪制的對照組人員完成全套健美操學(xué)習(xí)后完成度與系統(tǒng)評(píng)估得分的對應(yīng)關(guān)系。

由圖6可見，本系統(tǒng)繪制的評(píng)估準(zhǔn)確性曲線均勻分布在標(biāo)準(zhǔn)曲線兩側(cè)，且實(shí)驗(yàn)組人員的評(píng)估結(jié)果數(shù)值點(diǎn)全部落在系統(tǒng)繪制的評(píng)估曲線上，這說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與系統(tǒng)評(píng)估結(jié)果是吻合的；而對照組人員的評(píng)估結(jié)果數(shù)值點(diǎn)都落在了其它系統(tǒng)所繪制的曲線外，與系統(tǒng)繪制的評(píng)估曲線存在較大差異，且該曲線整體位于標(biāo)準(zhǔn)曲線下方，可判定為其結(jié)果準(zhǔn)確性較低。所以，本系統(tǒng)相較于其它性能能夠?qū)τ脩舻倪\(yùn)動(dòng)能力評(píng)估出更為準(zhǔn)確的結(jié)果。

3.3 差異性反映對比

基于實(shí)驗(yàn)所獲得的評(píng)估結(jié)果，對同組5名實(shí)驗(yàn)人員個(gè)性化差異的反映做出對比分析。實(shí)驗(yàn)組與對照組的個(gè)性化差異反映，如圖7、圖8所示。

圖7 實(shí)驗(yàn)組個(gè)性化差異

圖8 對照組個(gè)性化差異

對比兩組曲線可見，實(shí)驗(yàn)組評(píng)估結(jié)果數(shù)值點(diǎn)分散分布于評(píng)估曲線上，沒有發(fā)生兩個(gè)以上的點(diǎn)重疊的情況，在標(biāo)準(zhǔn)曲線的垂直方向上各點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)曲線的間距基本相等，說明系統(tǒng)評(píng)估結(jié)果與運(yùn)動(dòng)人員的真實(shí)能力接近；而對照組評(píng)估結(jié)果數(shù)值點(diǎn)發(fā)生了兩兩重疊，各數(shù)值點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)曲線兩側(cè)呈不均勻分布狀態(tài)，同時(shí)，運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)曲線的距離各不相同，說明評(píng)估結(jié)果與運(yùn)動(dòng)人員的真實(shí)能力存在較大差距。通過上述幾點(diǎn)分析可見，本系統(tǒng)的差異性反映能力更強(qiáng)。

4 總結(jié)

本文所設(shè)計(jì)基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的人體運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估系統(tǒng)，解決了其他同類系統(tǒng)構(gòu)建難度大，對用戶的督促力度較小的問題。基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能完成了硬件配置及其子系統(tǒng)劃分，基于界限分析和信息庫的創(chuàng)建完成了軟件部分的設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)對系統(tǒng)功能進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的人體運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估系統(tǒng)相較于其他同類系統(tǒng)更具實(shí)用價(jià)值。