数字化竞技实力平台的研制与应用

郑念军　蔡成法　刘广胜　栾凯

摘 要：采用文献资料、专家访谈、探索性研究、经验总结等研究方法，从训练、科技和管理的角度阐述建立数字化竞技实力平台的必要性。从设计理念、系统架构、主要内容、功能作用、应用示范与模式等方面，介绍了数字化竞技实力平台的构建与初步应用情况，进而提出了未来发展方向和预期效果。

关键词：数字化;竞技实力平台;研制;应用

中图分类号：G811.6  文献标识码：A  文章编号：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：郑念军（1968- ），男，博士，研究员，研究方向体能训练。

运动训练的过程就是不断提高运动员竞技能力的过程，亦即使其具备相当的实力，然后通过参赛，在比赛中发挥出来。大数据、物联网、移动互联网、云计算等数字技术的突破和融合发展，深刻改变了人们的工作、生活与思维模式，为我们深入认识运动训练规律，加快推进训练过程的数据化、客观化和精细化提供了有利条件。运动训练的未来发展方向，就是体能、技能和心能的有机整合和协调发展，从而实现运动员竞技实力的全面提升，这需要实现数据信息的快速获取，构建数据的集合，做好数据信息的实时分析和批量处理，为此，我们提出了数字化竞技实力平台的建设工作。

一切训练活动都是围绕着提高运动员竞技能力组织进行的。平台的建立正是以运动员的竞技能力构成要素（心体技）为核心，以负荷和恢复关系呈现以及运动员竞技状态诊断、分析为主要功能，基于“训科医管一体化”的模式，提出了“训科医管反（兴奋剂）”的框架设计。平台的建立也充分借鉴和吸收了国外运动员数据监控平台SmartBase一些有益经验和做法。

1 数字化竞技实力平台建立的必要性

1.1 平台建立是当代科学化训练发展的必然趋势

科学训练的主线是围绕负荷-疲劳-适应规律进行的，传统的小体量数据分析犹如盲人摸象，难以把握数据全貌，缺少横向的比对与纵向的追踪。表现在运动训练过程中，对于运动员训练负荷、疲劳程度、运动表现、损伤风险等因素，无法做到精确地量化和综合分析，致使教练员、科研人员不能及时诊断、评估和监控训练过程及运动员竞技能力状况。随着科技的发展和对训练规律的不断认识[1]，科学训练理念和训练方法手段不断更新和升级，相对“独立”或“封闭”的训练模式已经无法达到科学化训练的要求[2]。全新的“数字化+”训练模式已成为当代科学化训练发展的必然趋势。而数字化竞技实力平台建设，便是加快推进运动训练的数据化、客观化和精细化，不断提高科学化训练水平和运动员竞技实力的一项重要举措。

1.2 平台建设是实施科技助力竞技体育的客观需要

当前，科技助力竞技体育已成为体育界的共识。随着数字化训练理念和智能测试技术的发展，科技助力已全面进入到信息化、数据化时代[3]。体能、机能、技能、心理、伤病、疲劳、形态等数据对训练训练的支撑作用越来越大，数据的积累也越来越庞大。但在具体操作中，智能化、数字化训练器材研发力薄弱，兼容性不高，训练监控数据收集过程复杂，数据丢失、数据碎片化、数据割裂等问题，导致相关数据存储、管理与使用效率下降，使得训练监控不够科学和精准，影响了科技助力的实施效果。在推动科技助力赛事备战工作的进程中，科学构建数字化监控体系、充分发挥大数据的作用则成为推动科技助力竞技体育的重要手段。数字化竞技实力平台通过 API 集成和自动化数据收集，将原本分散在各种设备（如Omegawave、Gymaware等）以及专项教练、体能教练、科研人员、医务人员、反兴奋剂人员等的各项数据进行汇总、存储、统计、分析和可视化呈现，通过多重数据综合查看，全方位监控运动训练，有效提高科技助力竞技体育水平。

1.3 平台建设是管理人员有效把控训练质量的重要途径

在传统运动训练中，教练员、科研人员、医务人员等根据分工，各自分析、整理相关数据，最后生成报告汇报给管理人员。由于相关训练监控数据和记录在一定程度上的格式不统一、信息不对称、数据管理不系统，造成了查询不便捷、储存不方便、分析不直观、数据不透明等问题。这既耗费了教练员、科研人员和医务人员的大量精力，也使得管理人员不能有效把控训练质量及监控训练效果，不仅效率不高，而且在协作过程中环节过多，易出错，影响整体训练计划的安排和执行。而数字化竞技实力平台，可以解放大量的人力资源，同时提高了训练中数据流转的效率，管理成本得到大大节约。多方面紧密协作有助于相关人员及时反馈运动员竞技状态，并对其进行针对性指导和调整。运动训练全程都处在数据化管理中，提高了管理人员对训练质量的把控。

2 数字化竞技实力平台的设计理念

2.1 训练资源数字化的智能推送

数字化是指将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，然后再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型的过程[4]。而数字化竞技实力平台主要是通过数字网络媒体，建立网站、手机移动端，将运动员竞技实力相关的主要信息资源和训练数据，通过API 集成、自动化采集、线下数据收集、云端存储、数据分析、可视化呈现等方法，为管理人员、教练员、科研人员、医务人员和运动员等人群科学构建数字化训练监控服务体系，同时，也为运动员竞技状态的诊断、分析和评价提供了现代化的工具，帮助教练实现从经验训练走向基于数据支撑的智能化训练。

2.2 训练效果的可视化呈现

平台的建立是基于大量训练数据的深度分析，通过录入、查看、编辑源库数据、并行分析引擎等手段，将运动员日常训练中负荷安排、疲劳恢复、适应规律、计划安排、成绩和伤病管理等数据的关联和趋势波动同步到云端，通过建立网站和手机移动端，实时观察各个运动员以及训练队的训练效能情况，减少了对“人”的实时观察，实现了针对训练“效果”的监控，将数据转换成图形或图像进行更为直观的呈现，并实现信息的交互式处理。

2.3 科研对训练的有效介入

数字化竞技实力平台可以将时间跨度大、维度复杂、存储分散的海量数据，按照身体素质、训练目标、训练计划、负荷安排、疲劳统计、适应规律、伤病情况等方面，进行分类存储管理和集成应用，便于科研保障人员对数据信息进行梳理、整合、分析和挖掘。通过平台的统计分析和科研策略模块，科研保障人员可以提供有效信息反馈给教练，科学调配每天的训练量和提供适当的干预，从而提高训练的精细化程度。

3 数字化竞技实力平台的系统架构

3.1 组织架构

数字化竞技实力平台由基础业务模块、基础数据模块、平台管理模块、科研策略模块、统计分析模块、数据采集模块6大模块组成。将运动员的数据从“科训医管反（反兴奋剂）”等部门统一汇总和保存到平台数据库中，并根据不同的指标项和分析方法，形成综合信息库。通过线上线下、互联互通相结合的方式，逐步形成训练前、训练中、训练后的全方位闭环。随着大数据的不断积累、分析和应用，能够为教练员提供科学、精准的训练建议，有效诊断和评估运动员竞技实力发展状况，也能为科学化训练的开展和推广，提供全面的大数据分析和决策支撑[5]。

3.2 网络拓扑架构

数字化竞技实力平台将相关数据权限进行了严格分类。在应用交互层，基于科研内容、角色和级别，不同用户可以灵活设定查看运动项目类别、具体运动员数据范圍。在基础网络部分，采用物理隔离，内外网隔离开，保障系统的数据安全，有效避免了从外部侵害平台数据的危险。所有数字化流程及相关数据全过程加密防破解。采用HTTPS数据加密通道，读写双向校验;采用强密码算法，满足大数据安全标准要求;采用人员登录验证，全过程数据日志记录;采用国产服务器和操作系统部署，能够完美兼容国产数据库。

3.3 系统软件数据结构

数字化竞技实力平台系统是一套运动员数据一站式管理系统，实现了训练数据、体能数据、伤病数据、成绩管理、科研策略、负荷数据、生理生化数据、恢复数据、反兴奋剂和心理状态等众多数据的标准化采集。实现了科研人员、教练员、队医、管理人员、运动员数据在同一平台无缝共享，并轻松设置各个角色的操作管理权限。该系统软件可与任何数据库整合，支持CSV、Excel、XML格式数据上传，通过全平台管理，整合数据类型，根据训练需求，了解每日训练状态，出具每周训练报告。

4 数字化竞技实力平台主要内容

主要包括运动员基本信息（包括运动成绩）、心智、体能、技战术、负荷恢复、伤病管理和反兴奋剂工作7个板块。

在内容设置方面，主要从运动员这一维度考虑，影响其运动成绩的因素主要包括以上7个方面，本平台最终目标将实现7类数据的全面采集，并进一步尝试构建其内在复杂逻辑关系。运动员通过手机自动上传RPE、自我状态评价、睡眠质量、压力感觉、肌肉酸痛度、疲劳感觉、训练反馈等信息;教练员通过网络媒介及时上传训练计划，审核考勤信息，提出训练评价，发布训练管理公告等工作;科研医务人员通过实地测试、诊断，借助智能测试器材，自动和手动上传相关测试数据，及时分析、评价和反馈运动员竞技实力状态等;领队等管理人员实时上传相关基本信息、比赛成绩，全面了解运动员。7项内容由教练员、科研、队医、管理等不同岗位进行操作，但结果实现数据权限内共享，可以有效促进各岗位之间的交流，发现各领域的变化规律，不断提高数字化训练监控水平。

5 数字化竞技实力平台主要作用

通过数字化竞技实力平台的应用，一是教练员和科研人员可以对训练过程进行及时的监控和指导;二是可以诊断、评估运动员竞技能力的发展状况;三是为训练主管部门提供抓手。

超级管理员：配置账号，调整平台模块和技术参数，维护平台系统正常运行。

管理人员：可以全面了解训科医管反（兴奋剂）方面的全面信息，提高管理效率。

教练员：通过发布和修订训练计划，有效监督运动员训练计划的执行情况。

科研人员和体能教练：能够全面了解运动员体能训练、身体机能、膳食营养、疲劳恢复、心理等方面的数据，科学监控运动员身体机能的变化情况。

医务人员：创建运动员伤病管理档案，分析运动员伤病的发生和恢复状况，有效控制伤病发生的风险。

运动员：可通过移动端，接收训练计划，便捷提交训练日记，完成日常疲劳和健康状况的反馈。

6 应用示范与模式

目前，数字化竞技实力平台已经在山东省部分优秀运动队试点上线。经过不断优化和调整，目前平台已实现运动员健康问卷、训练负荷自动上传及负荷监控、疲劳恢复监控、生理生化监控、神经状态监控、体能评价、伤病管理等功能。教练员端完成了训练计划的自动发布以及电子训练日记的实时审核功能。科研人员端实现周起始状态分析报告自动生成和定时推送功能。

6.1 教练员应用服务

教练员应用服务主要包括：添加分组、添加运动员、填写基本信息、填写体能指标、配置训练方案、安排训练计划、查看队员状态、调整训练方案等。具体应用中，科研人员通过测试、收集、录入、分析相关数据，及时把监控结果和训练建议反馈给教练员。教练根据科研人员和运动员给出的反馈意见和训练效果，以及对运动员RPE、负荷状态、恢复状态的分析结果，科学配置训练方案，调整阶段训练计划。通过后台自动化分析，运动员能够实时查看训练计划，通过手机移动端自动上传RPE、健康问卷等数据，及时反馈训练结果。

6.2 科研人员应用服务

科研人员的应用服务主要是基于平台数据的不断积累，根据研究和训练需要，随时提取关注的运动员数据，应用于训练状态分析、科学指导训练实践的过程。在具体应用服务中，每周定时出具涵盖训练负荷数字化监控、健康问卷数字化监控、生理生化数字化分析、伤病状态分析、CMJ数据分析、Omegavave数据分析、训练计划匹配建议等内容的周起始状态分析报告，及时推送到相关教练员手中，通过多维度的数据查看和精细化的统计分析，全方位监控运动员训练状态。

7 未来发展和预期效果

1）基于大数据分析思维，建立基于训练数据不断学习和成长的智能化平台系统，构建具有深度学习功能的智能化平台。

2）基于全过程的运动员的身体机能、负荷变化、伤病等多维度数据深度学习，建立运动员竞技状态的诊断、评估系统，对运动员伤病风险作出预测。

3）建立高水平运动员训练方案和训练策略数据库，为教练和科研人员提供智能化的训练分析指导和建议。

4）基于大数据分析，从数字化到数据驱动，建立高水平运动员竞技能力模型，为运动员选材和精细化培养提供数据参考。

参考文献：

[1]闫琪，廖婷，张雨佳.数字化体能训练的理念、进展与实践[J].体育科学，2018，38（11）：26-29.

[2]李越.浙江省竞技体育训练与竞赛科学化策略研究[J].浙江体育科学，2019，41（5）：31-34.

[3]袁守龙.体能训练发展趋势和数字化智能化转型[J].体育学研究，2018，4（2）：10-13.

[4]黄菁，黄晓灵.大数据时代体育公共服务移动平台建设必要性与可行性研究[J].西南师范大学学报，2016，41（12）：12-15.

[5]劉广胜，钟诚.健康中国背景下山东省国民体质健康服务模式构建的探索[J].