智能監(jiān)測設備在體育領域的應用現(xiàn)狀

馬靜 胡澤鵬

中圖分類號：G818 ? 文獻標識：A ? ? 文章編號：1009-9328（2021）04-067-01

摘 ?要 ?本文運用文獻資料法總結了個性化的體育健身和監(jiān)測設備，分析了體育監(jiān)測設備和健身設備在人工智能時代的必要性，并說明了其對促進體育事業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和促進全民健身與全民健康所具有的重要意義。

關鍵詞 ?智能檢測設備 ?體育 ?人工智能

一、智能運動健康監(jiān)測

智能運動健康監(jiān)測是為了實時掌握普通大眾或運動員的身體機能變化而通過一些智能技術手段進行的數(shù)據(jù)監(jiān)測。其中，運動傳感器包括計步器、加速度計/陀螺儀和全球定位衛(wèi)星（GPS）設備。生理傳感器包括睡眠監(jiān)測器、溫度傳感器、心率監(jiān)測器和集成傳感器。

二、不同智能監(jiān)測設備在各人群中的應用現(xiàn)狀

（一）大眾健康領域

1.計步器是最簡單、最常用的運動傳感器。計步器在兒童和肥胖人群中廣泛應用。研究表明，長期佩戴智能可穿戴設備對預防和降低少兒肥胖效果顯著。通過這一設備可使兒童了解自己的身高、體重、BMI、肥胖度等身體指標，達到自我監(jiān)督的目的，從而對其肥胖的形成產(chǎn)生較好的干預效果。雖然計步器已被證明具有一定的可靠性和有效性，但在競技體育方面的應用還未經(jīng)證實。由于無法感知方向的變化，計步器在量化運動動作方面的作用有限。

2.加速度計和陀螺儀在大眾健康領域用途廣闊。加速度計可確定你的步數(shù)和睡眠質(zhì)量。加速度計通過測量移動的速度達到量化運動的目的，如果你的手腕長時間處于靜止狀態(tài)，表明進入睡眠狀態(tài)。螺旋儀能夠提升運動和活動追蹤的準確性，陀螺儀的數(shù)量越多，效果越好。加速度計的另一個優(yōu)點是通過對垂直加速度隨時間累積來估計能量消耗。由于其低成本的設計和便攜性，加速測量技術推動了便攜式腕帶設備的發(fā)展。

3.可穿戴設備。隨著老齡化時代的到來，獨生子女贍養(yǎng)雙親的任務加重，老年人無法在沒有護理人員的情況下獨立生活。此時，可穿戴設備就顯得尤其重要。移動人群感應系統(tǒng)是利用室內(nèi)和室外的定位系統(tǒng)來定位老年人，利用RFID、NFC、生物識別系統(tǒng)和GPS來保證老年人在室內(nèi)和室外環(huán)境中的安全。在室內(nèi)覆蓋方面，該系統(tǒng)采用主動RFID跟蹤老年人運動。無論老年人在哪里移動或請求，系統(tǒng)都可通過提供實時通知服務來提示看護者。其次，目前老年人各種慢性病、心血管疾病頻發(fā)，實時監(jiān)測重要的生命體征對于早期發(fā)現(xiàn)和干預具有重要意義。例如，腦血管病患者發(fā)病時及時、準確地心電監(jiān)測能有效挽救患者的生命。智能腕表可通過其中嵌入的加速度計、磁力計、陀螺儀等運動傳感器，實現(xiàn)老人發(fā)生跌倒的第一時間判定危險程度同時發(fā)出警報信息，使醫(yī)護人員及患者家屬及時發(fā)現(xiàn)跌倒情況并采取有效措施以降低病死率和傷殘率。

（二）競技運動領域

全球定位衛(wèi)星（GPS）設備是田徑運動中測量位置數(shù)據(jù)的加速計的替代品。GPS已被用于監(jiān)測足球、定向越野、越野滑雪和曲棍球運動員的速度和位置，在職業(yè)體育運動中使用GPS的記錄最多的是澳大利亞足球和橄欖球。GPS也被用于制定訓練方案以提高運動員的成績。在競技運動領域中，GPS系統(tǒng)首次應用于運動員速度測量上，隨后便在眾多領域中被廣泛應用，特別是在室外集體性球類項目中的應用。

GPS技術也被普通大眾廣泛應用，這些設備能夠實時向用戶顯示里程、步數(shù)、步速、熱量消耗、海拔和速度等數(shù)據(jù)。此外，數(shù)據(jù)隨后被制成軟件程序的表格，以便用戶了解它們的現(xiàn)狀。GPS系統(tǒng)在較短的運動距離和較大的場地運動中的有效性和可靠性仍有待證實。多模態(tài)集成傳感器已被開發(fā)用于團隊和個人健身活動。

心率監(jiān)測傳感器決定生理反應的變化，在比賽和訓練中也是至關重要的，以促進提高性能和減少傷害。新的心率監(jiān)測器已經(jīng)被開發(fā)出來，使用光學傳感器設備，如腕帶或智能手機，可以直接從人的手腕或指尖檢測心率。盡管可能更麻煩，但有數(shù)據(jù)表明，胸戴裝置在心率較高時仍然可以準確測量相關數(shù)據(jù)，對運動的影響也更小。心率監(jiān)測器常被用作測量運動強度的重要工具。在很大的或次最大強度范圍內(nèi)，心率與VO2呈線性關系。因此，VO2和能量消耗可以從心率推斷出來。由于這種關系，便攜式心率監(jiān)測器已經(jīng)成為最常見的評估運動強度的方法。心率監(jiān)測器還與運動分析結合使用，以確定在一些運動項目（包括籃球、橄欖球和足球）比賽期間的生理反應和代謝需求。

呼吸速率監(jiān)測器和心電圖監(jiān)測器以Zephyr設備為代表。Zephyr是一款無線設備，可以連接在一次性心電圖電極上，提供持續(xù)監(jiān)測。實時監(jiān)控運動員的身體機能變化，為運動訓練計劃的制定提供依據(jù)。

三、智能監(jiān)測設備存在的問題

隨著老齡化時代的到來，智能設備與健康管理深度融合，在體育領域不斷發(fā)展。它改善了人們的生活質(zhì)量，提供了更加優(yōu)質(zhì)化、個性化的健康管理服務。智能設備健康管理中存在一些問題，如其在健康管理中的功能還相當有限、數(shù)據(jù)準確性有待提高、用戶與設備密切性有待提高、用戶信息安全性不高和功能被夸大。相信在未來當這些不足得以彌補后，智能監(jiān)測設備的應用會更加廣泛和普及。