智能化功能点在冰雪运动服饰设计中的应用与发展

李立立，贺肖萌

（齐齐哈尔大学 美术与艺术设计学院，黑龙江 齐齐哈尔 161003）

0 引言

智能服饰应用较为广泛，在医疗、运动、国防、时尚休闲等各个方面均有涉及[1-2]。纺织物或纤维材料与电学传感技术相结合开发柔性力学传感器件，可实现人体运动姿态、呼吸、心率等生理体征的精准检测，以及专业的运动指导。本文归纳冰雪运动服饰的技术难点及面临的挑战，预测了未来的发展方向，为智能冰雪运动服饰的进一步研究提供依据和参考。

1 冰雪运动服饰中的智能化功能点

智能化功能点在冰雪运动服饰中的应用已经成为了近年来的热门话题。这些功能点主要包括温度控制、身体监测、智能导航等等。同时，这些功能也可以帮助运动员们更好地了解自己的身体状况，从而更好地进行训练和比赛。智能化功能点的应用为冰雪运动服饰带来了更多的可能性和创新，也为人们的生活带来了更多的便利和舒适。冰雪运动服饰中智能化技术的应用正在不断发展和创新。

1.1 智能保暖技术

冰雪运动服饰的智能保暖技术借助环境温度和身体活动水平来自动调节服装的保暖效果。通过采用纳米级仿生材料设计的冰雪高性能服装能够吸湿后仍然保持出色的保暖效果，并通过主动积极的保暖技术将电能转化为热能。在智能保暖技术方面探路者研发了一种TiEFWARM科技，它是一种仿生保暖科技，这种科技模仿了北极熊的保暖原理，采用了中空发热棉的材料，其内部有大量静止空气，能够隔绝外界寒冷并保温。在同等光源、同等照射时长下，其蓄热指数比普通填充物多30%。在探路者的滑雪服中就使用了这种TiEFWARM科技。这款滑雪服能够在低温环境下提供足够的保暖，帮助用户在户外活动时保持温暖。此外，探路者的北斗版防寒服也使用了TiEFWARM科技，如图1，这款产品除了具备优秀的保暖性能，还增加了北斗卫星导航定位模块，提供了更加全面的功能。

图1 探路者北斗版防寒服Fig.1 The Pathfinder Beidou version of the cold-weather suit

1.2 智能感应技术

智能感应技术已经被应用于冰雪运动服饰，它能够实时监测运动状态和身体指标，为个性化运动提供数据和建议。通过无感穿戴的智能设备，我们可以实现运动员的个体化需求。在进行高强度体育训练时，运动员需要时刻了解自己的心电图、血压、血氧和体温等动态数据，以避免过度训练对身体造成伤害。

为了实现这一目标，联想自主研发了医用级可穿戴动态心电记录仪器Lenovo H3，如图2。该设备通过无感穿戴进行高频数据采样，能够实时监测体征数据。结合医疗级体征数据平台和智慧训练解决方案，提供辅助科学训练。运动员在训练前佩戴设备可筛查心脏风险，并及时发现潜在问题，保护运动员在高负荷训练中的心脏安全。

图2 联想医用级可穿戴动态心电记录仪器Lenovo H3Fig.2 The Lenovo medical grade wearable dynamic ECG recording instrument Lenovo H3

1.3 智能互联技术

冰雪运动服饰中的智能互联技术不仅可以与其他设备进行无线连接，实现信息的交互和共享，还能提供更便捷的使用体验。例如，新型冰雪运动服饰可以通过蓝牙或其他无线技术与智能手机或智能手表等设备配对，实现音乐控制、来电提醒等功能。

以曹彬团队开发出的“人体全身多点位加热实验系统”为例，通过一套“加热服”和后台程序的组合，能够实现对人体全身多个点的精确加热控制。该加热服采用轻薄的贴身衣物设计，配备加热片，用户可以在平板电脑等设备上操作和交互，通过程序界面自由选择不同的部位并设定不同的加热温度。一旦设定好加热部位和温度，加热服会按照用户的要求进行加热，确保用户能够感受到精确的温度控制。研究团队还根据理论数据设计了两种装备形态，包括便携式的加热坐垫和可穿戴的智能加热马甲。智能加热马甲配有手机端小程序，使用者可通过示意图选择加热部位并调整温度。这一研究成果对于冰雪运动的发展具有重要意义，也能满足户外极端低温工作场景的需求。

1.4 智能安全技术

冰雪运动服饰中的智能安全技术可以提供更高的安全性和保护。一些冰雪运动服饰配备了智能防护装置，如智能气囊和传感器，可以在发生意外情况时自动充气提供保护和缓冲。例如，中国制造的SUN智能雪板，其中就包括自动发电和自动调节固定器压力等。当遇到危险情况时，该雪板能自动发出警报，从而有效保障使用者的安全。

一些冰雪运动服饰还内置了智能安全警报系统，可以通过传感器监测用户，在发生意外或危险情况时发出警报。在冬奥会期间，北京微芯边缘计算研究院研发的“腋下创可贴”体温计和疫情防控系统，如图3，为运动员和工作人员提供了快速的检测和预警。这款智能体温计测试人员只需将智能体温计贴在腋下皮肤上，并在手机App端进行绑定，受测者的体温数据变化就会在手机页面展现，并自动测量、上报给后台。进一步方便了工作人员通过电脑对其进行连续体温监测与风险预警，一旦超过37.3℃，系统将自动报警，及时发现潜在风险。

图3 “腋下创可贴”体温计Fig.3 A "Underarm Band-Aid" thermometer

2 智能化冰雪运动服饰所需的关键技术

2.1 传感技术

智能冰雪运动服饰通常配备各种传感器，如温度传感器、光线传感器和加速度传感器，用于收集用户身体和环境信息[3]。通过这些传感器，它可以实时监测用户的体温以及身体运动状态等数据。传感技术的应用使得智能冰雪运动服饰能够提供个性化的反馈和服务，比如监测身体健康状况、分析运动数据等[4]。

科技发展推动传感器进步，如图4，钰芯传感研发的柔性叉指电极以PI和PET为基底，可紧密贴合人体皮肤，广泛应用于可穿戴式传感器。PI柔性叉指电极耐水解、高温、腐蚀，具有良好的生物相容性和有益的绝缘性。PET柔性叉指电极具有优异的物理性能、稳定性、透明性、可回收性。通过柔性电极传感器检测人体乳酸等数据，可实时监测运动员身体状况，提升竞技状态。

图4 PI/PET柔性叉指电极可穿戴式传感器Fig.4 PI/PET flexible fork finger electrode wearable sensor

2.2 数据处理和分析

智能冰雪运动服饰通过对传感器数据进行处理和分析，能够提供实时反馈和个性化服务。利用数据处理和分析技术，并能够解读传感器收集到的数据，从而了解用户的身体状况、行为习惯和健康状况等。通过这些分析结果就可以根据用户的需求和偏好，提供相应的建议、提醒或者优化方案。

2.3 连接技术

智能冰雪运动服饰需要与其他设备或网络进行连接，以实现数据的传输和交互。常见的连接技术包括蓝牙、Wi-Fi和NFC等。通过与其他设备的连接，智能服饰可以与智能手机、电脑等设备进行数据交换，实现信息的传递和互动。连接技术的应用使得其可以与智能家居、健康监测设备等进行联动，提供更加全面和个性化的服务。

2.4 动力和电池技术

智能冰雪运动服饰需要可靠的动力和电池技术，以保证长时间的使用和稳定性。智能服饰中的传感器、数据处理和连接技术等功能，都需要能源支持。因此，高效的动力和电池技术是智能服饰能够持续运行和提供稳定性能的基础。

2.5 材料和设计

智能冰雪运动服饰的材料和设计需要考虑舒适性、耐用性和时尚性，以满足用户的需求和偏好。对运动者而言服饰的舒适性是一个重要的考虑因素，同时还需要具备耐用性，能够经受日常使用和洗涤的考验。此外，时尚性也是其的重要特点，既要提供智能冰雪运动服饰功能，又要体现时尚潮流[5]。

这些关键技术的进步与实施，推动了智能化冰雪运动服饰的持续发展并将在健康管理、运动监控、个性化定制等诸多方面发挥更为重要和广泛的作用。

3 智能化冰雪运动服饰的挑战和发展方向

在冰雪运动服饰中应用智能化功能点，目前还面临着许多挑战。然而，这并不意味着我们无法克服这些挑战，反而为我们提供了一个明确的发展方向。

3.1 智能化冰雪运动服饰面临的挑战

智能化冰雪运动服饰面临的挑战主要有三个方面，首先在技术方面，如何在有限的空间内集成电子元件，如传感器、芯片和电池等，以确保其正常运行。还需要解决电池寿命、耐久性和防水性能等问题[6]。其次，用户体验方面，智能化功能点应该能够提供良好的用户体验，冰雪运动服饰应该舒适、灵活、易于使用，因此，设计师和工程师需要共同努力，确保智能化功能点与服饰的整体设计相协调。最后数据安全，智能化功能点涉及到用户数据的收集和处理。为了保护用户的隐私和数据安全，必须采取相应的措施。这包括使用安全的数据传输和存储方法，以及确保只有授权的人员可以访问和处理这些数据。

3.2 智能化冰雪运动服饰的发展方向

电子化技术：随着电子化技术的不断进步，越来越小、更轻、更高效的传感器和芯片将被应用于冰雪运动服饰中。这将有助于提供更准确和实用的智能化功能。例如，更先进的温度传感器可以监测用户的体温，并根据不同的环境变化调整服饰的保暖效果。

可穿戴技术：可穿戴技术的迅速发展为冰雪运动服饰的智能化功能提供了新的可能性。例如，智能手环可以监测用户的心率和运动数据，智能眼镜可以提供实时的导航和信息显示。将这些设备与冰雪运动服饰相结合，可以提供更全面的智能化体验。

数据分析和智能算法：通过对收集到的数据进行深入分析，并利用智能算法，可以提供更个性化、更智能化的服务和建议。例如，通过分析用户的运动数据和环境信息，可以为用户提供个性化的训练计划和建议，帮助他们提升运动表现和体验。

4 结语

智能化服饰提供专业级防护，提升冰雪运动乐趣和挑战，其导航功能可找到最佳滑雪路线和优质雪道，提升滑雪体验。智能定位系统在紧急情况下提供准确位置信息，为爱好者带来乐趣和安全保障，为行业发展注入新动力。在智能化技术推动下，冰雪运动服饰将融合科技与时尚，为运动员以及广大冰雪运动爱好者带来安全、舒适、精彩滑雪体验。