新国标要求下室外健身器材综合测试系统的设计探究

李娟 于丹妮

1 引言

在我国开展全民健身运动以来，在各大城市农村中都取得了令人满意的成果，为提高国民的身体素质，培养国民的体育运动习惯都做出了重要的贡献。室外健身器材是我国各基层单位广泛应用的社会福利性基础设施，通过各种不同种类的室外健身器材的设置，既让基层农村和社区中居民的运动积极性得到提升，又体现出了我国政府对于人民身体健康的重视。正是在这样的时代背景下，室外健身器材的安全性对于人民的人身安全和运动积极性有着重要意义，在新国标的要求规范之下，室外健身器材的使用安全性和正确使用方法都有了严格的规定，也为综合测试系统的开发和设计提供了规则保障。本文针对目前室外健身器材的安全性检测提供了相应新国标要求下的综合测试系统设计研究，对设计原理与设计方案进行了阐述。

在我国经济快速发展的今天，人民生活水平不断提高，各种物质生活需求也得到了极大的满足，营养供应不再拙荆见肘。在这样的时代背景下，人们不再担心日常的温饱问题，丰衣足食的生活之后是营养过剩。近些年来我国少年儿童的肥胖率逐年增长，成年人的BMI指数也不断升高，“三高”对现代社会中人们的身体健康造成了很大的威胁。过去时很多人没有正确认识到体育锻炼的意义，也没有培养自己每日体育运动的习惯，所以肥胖问题自多年前开始就是国家亟待解决的国民问题之一。体育项目自出现开始就是人类社会的持续性进步的重要体现，不仅表现了社会的发展，也体现出人类精神、物质和科技文明的共同发展结果。随着全世界范围内体育运动的蓬勃发展，人们接触到各项体育运动的机会也越来越多，很多体育项目和项目中使用到的器材都已经走进千家万户，进入到人民的生活之中。

为了改善我国国民的身体素质，强健居民体魄，国家推行了面向全国的“全民健身运动”，鼓励人们积极开展体育运动，锻炼身体，防范“三高”的出现。为了推行这一政策，各地政府机关积极实施了众多策略以鼓励人民运动，其中，在公园、广场、小区中公共区域建造的各类室外健身器材对全民健身运动的推广与发展起到了不可忽视的重要作用。也正是由于众多室外健身器材的出现，激发了居民的体育锻炼热情，使得全民健身运动取得了很大的成效。也正是因为这样，如何提升室外健身器材设施的安全性，延长室外健身器材的使用寿命，在为居民提供运动便利时怎样保证居民的人身安全不会受到威胁，这就向室外健身器材的安全性能提出了更高的要求。为了应对这一情况，作为世界上重要的室外健身器材生产国，我国已经出台了新的针对室外健身器材的质量标准即GB 19272-2011，新国标对室外健身器材的安全性提供了可靠保证。与此同时，也需要开发出适用于新国标的室外健身器材的综合测试系统，来为新国标的施行提供检测技术手段与检测设备的支持。本文针对目前室外健身器材的安全性检测提供了相应新国标要求下的综合测试系统设计研究，对设计原理与设计方案进行了阐述。

2 室外健身器材的安全使用现状

在“全民健身运动”的开展过程中，出现了数不胜数的体育运动推广活动，通过进行体系化的体育运动推广，不光给人们的休闲业余时间提供了健康的消遣方式，还对人们身体素质的改善提供了积极帮助。目前开展的众多的室外健身运动方式多具有内容丰富，形式简单的特点，因此很容易在推广之后受到广大人民群众的喜爱。尤其是广泛应用的室外健身器材，为人们提供了多种健身运动的方式，不管在农村还是在城市中，都受到了各个年龄层的人们的欢迎，也是很多老年人喜爱的锻炼方式。但是经过多年的实践发现，很多室外健身器材在使用的过程中可能会遇到一些问题，表现出诸多不足之处，这些问题如果不能及早发现并进行处理，轻则影响人们的正常使用需求，重则威胁到周围人们的健康安全，是相关部门亟待解决的问题。目前来说，室外健身器材的使用中主要表现出三个方面的问题，具体如下：

2.1 缺少体系化管理制度

在各类体育运动的活动开展过程之中，使用各种室外健身器材进行的锻炼活动是客观上最受人民喜爱的健身方式，因此在大多数地区，人民对于各类室外运动器材也有着较大的需求量。但是经过实地调研观察又可以发现，人们对于室外运动器材的使用是有时间上的集中性的，在一天中的早、晚时间段的应用频率远高于一天中的其他时间段，而周末与节假日时可能表现出全天的高频率应用，另外，在冬季的使用频率则明显低于其他季节。但是这并不代表着室外运动器材在空闲时间段是完全闲置的，事实上，在人流量较少的时间段中，室外运动器材尽管使用频率下降但依然会有人使用期进行锻炼运动。所以，可以说室外运动器材是一种全天候使用的重要体育健身器材。而这种情况就导致对室外健身器材进行应用情况的体系化的监控是有着比较大的难度的。并且室外健身器材作为一种公益性的设施，在被投入使用之后很难都配套的监管机制。换句话说，目前我国的众多室外健身器材缺少应有的管控制度。

2.2 使用频率高导致使用寿命变短

很多的室外健身器材因为得不到后期维修与保养，因此一旦发生故障就会影响到人们的体育运动过程。之所以会这样，一方面是因为室外健身器材的使用频率较高，且在某些时间段处于高强度的集中使用阶段，加之某些地区或乡村中因为资金限制所以设置的室外健身器材本身就数量不多，这就使得很多器材经常处于一种超负荷的使用状态中，久而久之就会影响到器材的质量和使用寿命。另一方面，由于缺少体系化的管控制度，当室外健身器材出现质量问题之后无法及时进行维修和更换，时间一长，该处的室外健身器材就形同虚设，进而影响到人们对于体育运动的积极性，不利于全民健身的开展。因此，在科学技术飞速发展的今天，可以建立网络化的室外健身器材监控系统，远程实现对器材的监控，保障人民体育运动的基本要求。

2.3 缺少合理合法的运营方

很多地方设置的室外健身器材都缺少一个正规的运营方来负责后续的维护工作，因此对于很多室外健身器材的实际应用情况是否良好，该室外健身器材有没有出现安全隐患或已经产生了故障等问题，是很难找到能够提供解决的对象的。而且实际上来说，很多人在进行社会体育锻炼的活动的时候，都会倾向于借助自己周边的室外健身器材来进行体育锻炼，实现对自己身体素质的改善等目的。这很大程度上与室外健身器材的使用难度低且种类丰富有很大的关系。但是对于很多使用室外健身器材的人来说，因为相应的安全教育不被重视，所以对于室外健身器材会导致的众多安全隐患也有意或者无意地被人们忽略掉了，这就使得一些出现了故障或产生了安全隐患的室外健身器材造成人身意外事故的概率变大了，人们可能會在运动中受到意外伤害。与此同时，因为缺少运营方的管理，也没办法对故障器材进行维修，室外健身器材一旦大面积出现损坏，那么一起区域的健身功能就会大打折扣，失去了原有的建造意义。0EF2E44A-B251-45B8-BEBA-5EA3B6876A09

3 基于新国标要求的室外健身器材综合测试系统的设计

在新国标GB19272-2011关于《室外健身器材安全通用要求》施行后，室外健身器材的建造质量得到了充分的保障，对于室外健身器材设计研发出一套与之匹配的综合测试系统，就成了一项必不可少的工作。通过研发设计综合测试系统，可以更加科学地对各种室外健身器材进行稳定性、安全性、冲击性与其使用寿命的严格检测。由于室外健身器材在使用时呈现出使用频率高、应用时间长的特点，室外健身器材经常处于设施疲劳的状态，所以设计人员在进行综合测试系统的研发设计时应该由室外健身器材具有的疲劳性特点出发作为设计思路的起点，进一步分析考虑综合测试系统的运作特点，最终研发出一套既安全又准确的综合测试系统。

3.1 针对室外健身器材开发的综合测试系统的设计原理

在新国标中对于室外健身器材提出了详尽的安全标准，总结来说可以分为安全性与准确性两个主要的安全要求。依据安全性与准确性，可以将室外健身器材的测试分成两个部分来进行，也就是针对室外健身器材的疲劳性能和稳定性进行测试。

3.1.1 疲劳性能测试

室外健身器材具有的疲劳性能是指室外健身器材在被人们用正确的使用方法进行正常使用时，能够在保证自身质量不受损害的前提下可以达成的最大极限的运动次数。疲劳性能的概念广泛适用于各种室外健身器材，但是对于不同的室外健身器材来说，各自的使用方法不同、锻炼目标不同，因此各自的疲劳性能也不同。这就要求室外健身器材的综合测试系统在设计时要考虑到不同器材的特点，分别对不同的室外健身器材进行疲劳性能测试。并且，疲劳性能的概念也说明了该指标是要依靠不断重复地机械性使用室外健身器材来得出的结果，所以在进行测试时，疲劳性能的测试需要花费的时间也极长，但是最终的目的是为了得出准确性更可靠的测试结果，为此，需要付出更多耐心花费很长时间进行测试以得到最佳的测试效果。只有这样，才能保证室外健身器材具有良好的准确性，能够每一次使用时都为人们的体育锻炼效果做好保障。

3.1.2 稳定性测试

对室外健身器材进行稳定性测试，可以了解到器材的稳定情况。不论是何种室外健身器材，其自身的稳定性是室外健身器材安全性的重要表现，如果室外健身器材没有良好的稳定性，会影响到使用人群的参与感与使用体验，甚至导致安全事故的发生。所谓的稳定性测试，是通过在器材的主支架的垂直方向上人为施加上一个水平方向的持续性的作用力，对室外健身器材是否出现变形、倾斜或翻到进行测试，对器材的抗倾倒能力进行评估，也是对室外健身器材受到水平拉力时的承受状况进行的实时测试。

3.1.3 其他测试

在室外健身器材所使用的综合测试系统中，不止以上两种测试方法，还会针对具有特殊使用方法的某一种或某几种室外健身器材研究更加个性化的测试内容，属于综合测试系统中的附加测试项目。比如很多室外健身器材的场地中最常见的太空漫步机，对该健身器材会进行额外的冲击试验，该试验的测试方法就是利用有一定高度进行的自由落下对器材的踏板在被充锤冲击时发生的形变情况进行测试，记录下形变量来作为评估的标准。除了冲击试验，还有耐磨性试验等，但是不论进行何种测试，疲劳性能测试和稳定性测试都是每种室外健身器材的必须测试项目。另外，在进行测试时，与PLC控制技术进行有机整合，可以更好的构建科学有效的室外健身器材的综合测试系统。

3.2 室外健身器材的综合测试系统的设计方案

通过对当前全民健身体育活动开展的过程中，建设的各种室外健身器材进行成体系化的研究，可以将不同的室外健身器材按照运动方式的区别，将其分为旋转式运动和往复式运动，而每一种器材的性能都不一样。因此要结合器材不同，具体制定测试流程。使用往复运动的健身器材在进行监测时，要通过磁性开关来完成，而呈现回转运动形式的健身器材在进行信号监测时，通过电感式接近开关来实现监测。通过使用PLC程序来对监测信号进行计数，而结合实验监测，可以看到采用电感式接近开关能够满足实时计数这一要求。

在对室外健身器材的稳定性状况进行监测时，可以通过使用LCS-S3力传感器以及RW+放大器，结合模拟量的转换对其拉力状况进行实时监控，其稳定性检测主要为了配合PLC系统运行，从而实现对零点和量程的有效控制及校对。在整个综合测试系统中，以PLC为下位机，进行数据采集和设备的管控，结合开发平台的有效应用，进行上位机监控。结合疲劳性能测试过程中，测试时间越长，其实用性和可靠性越强这一特点，要尽可能确保整个测试系统的可靠稳定性发挥。此外，通过使用激光位移传感器，从而实现对冲击变量的有效監测，进而确保整个系统的测量精度。通过对该综合测试系统进行开发实验，可以对整个系统是否符合新国标的要求，从而有效确保了各种体育活动中，室外健身器材的有效应用。

4 结语

在我国开展全民健身运动以来，在各大城市农村中都取得了令人满意的成果，为提高国民的身体素质，培养国民的体育运动习惯都做出了重要的贡献。室外健身器材是我国各基层单位广泛应用的社会福利性基础设施，通过各种不同种类的室外健身器材的设置，既让基层农村和社区中居民的运动积极性得到提升，又体现出了我国政府对于人民身体健康的重视。正是在这样的时代背景下，室外健身器材的安全性对于人民的人身安全和运动积极性有着重要意义，在新国标的要求规范之下，室外健身器材的使用安全性和正确使用方法都有了严格的规定，也为综合测试系统的开发和设计提供了规则保障。目前常见的综合测试系统以室外健身器材的稳定性和安全性为基础，设计相应的测试软件对其进行质量评价，在最大程度上确保人民在运动时不会发生安全事故，保障人们的体育运动效果。

（作者单位：山东省产品质量检验研究院）0EF2E44A-B251-45B8-BEBA-5EA3B6876A09