基于物联网的游泳训练器材的架构设计

【作者】 张军； 邢瑜； 吴耀宇；

【机构】 山东体育学院；

【摘要】 竞技游泳作为我国奥运战略的重要内容,其发展将一直处在竞技体育的前沿。如何继续保持其进步趋势并缩短我国与欧美等游泳大国竞技游泳水平实力差距,是目前科研界广泛关注的问题。本研究设计了一套基于OneNet的训练数据采集和远程监控的物联网架构。该架构在吴耀宇科研团队设计的游泳专项训练器材基础上设计的一种基于物联网技术的游泳运动员拉动过程中的运动学和动力学指标上传云端,依托上位机和移动设备实现远程监控的解决方案。架构由机械设计部分、数据采集模块、云平台设计模块和终端模块四部分组成,机械部分采用吴耀宇科研团队设计的平拉和高拉游泳专项训练器材。数据采集模块的功能是采集器材拉动过程中位移变化和时间的相关数据。通过在游泳专项训练器材上各种实施方案的比对,提出了旋转编码器、拉力传感器、STM32F103和ESP8266模块的组合方案。首先数据采集模块通过旋转编码器采集运动学指标、拉力传感器采集动力学指标,由运动学和动力学指标经软件算法可衍生出功、功率等评价指标。然后通过ESP8266 WIFI模块上传到云端。最后计算机和移动设备连接到云端下载数据建立位移-时间曲线、拉力-时间、速度-时间、功率-时间曲线图,使运动员每一次拉动都有一个精确的量值,严格监控运动员训练过程中的每一个细节,定量研究游泳运动员专项力量训练过程中的变化规律,供教练、运动员进行分析。云平台使用中国移动OneNet,拉力传感器和编码器将采集的运动员发力特征数据通过ESP8266模块与OnetNet平台进行交互,将数据记录到OneNet云平台对应的虚拟设备,并传输到监控平台或移动设备上,最终用户可通过监控平台或移动设备进行数据监测和远程控制。数据采集模块提供了有线连接的方式,可连接上位机USB端口,在数据上传云端的同时有线上传到上位机,采用C#语言开发图形界面。数据同步传输到云端,OneNet平台提供的开发包可以制作网页版显示界面,终端可以通过计算机和移动设备浏览器查看曲线图。更多还原