CN107773966A - 一种运动综合监控系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种运动综合监控系统及其方法，实现在运动员训练或比赛过程中，自动实时采集并记录运动员脚步、腿部、臂部等多部位的运动姿态数据及人体负荷数据，并实时显示运动员动作轨迹、心率变化、疲劳度、灵敏度、负荷量、身体状态等信息；系统设备包括运动员监控设备、专用无线通信基站、监控手持终端、专项分析终端、数据云系统服务器、数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端；本发明优点采用传感器技术、云计算技术、数据挖掘技术、无线通信技术等，能够对运动员的运动比赛或训练过程中的运动姿态、灵敏度、负荷量、身体状况、心率等信息进行多维度实时在线监测及综合分析，为体育训练或教学提供科学参考依据。

Description

一种运动综合监控系统及其方法

技术领域

本发明属于体育运动监测应用领域，具体是涉及一种对运动员运动过程进行多纬度综合监控方法及其系统。

背景技术

随着体育运动发展，越来越多人开始关注，如何在高强度训练、比赛过程中提高运动训练效能及比赛成绩，同时尽量避免运动员身体损伤，从而延长运动员运动寿命周期。有研究表明，在训练或比赛过程中，通过对运动员身体发育、身体状态、当前运动负荷情况、疲劳状态、运动量、灵敏度等数据进行综合实时监控、分析，并制定合适有效措施，能够达到提高训练成绩或比赛成绩，同时减少运动员因运动过度疲劳造成身体某部位损伤情况发生。

目前，传统的运动监控方法，对运动员的某一特征进行监控或通过人体外部表现进行监控，这些监控方法一是不能系统全面对运动员状态进行实时监控，二是监控方法获取信息相对滞后，不能通过科学手段对运动员实时状态进行准确监测、分析和预判，在体育运动训练或比赛过程不利于教练员根据现场情况进行科学决策，同时不利于运动员能力提升；随着科学技术发展，通过传感器技术、生物检测技术、光电检测技术、无线通信技术、计算机技术、数据分析技术等，实时对运动员运动状态、运动负荷、灵敏性、运动速度、身体状态、训练密度等参数监测、计算、分析、评估及存储，将会有效解决教练员因无准确数据进行科学判断问题。

发明内容

本发明的目的是通过研制一种运动综合监控系统及其方法，实现在运动员训练或比赛过程中，自动实时采集并记录运动员脚步、腿部、臂部等多部位的运动姿态数据及人体负荷数据，通过综合监控系统实时显示运动员动作轨迹、心率变化、疲劳度、灵敏度、负荷量、身体状态等信息；同时，系统能够实现对运动员历史档案、运动训练成绩、比赛成绩进行纵向和横向的综合分析，为体育训练或教学提供参考；在进行对抗性比赛前能够为教练员提供准确分析数据，制定针对性训练计划，提高运动训练效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种运动综合监控系统，它包括运动员监控设备、专用无线通信基站、监控手持终端、专项分析终端、数据云系统服务器、数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端；所述一种运动综合监控系统，根据运动员监控设备与外部设备通信方式不同，系统结构及设备组成有所不同；所述运动员监控设备与外部其它设备通信连接有三种方式，第一种方式采用专用无线通信基站通信连接，该方式运动员监控设备与专用无线通信基站通过无线802.15.4协议相连接，专用无线通信基站分别与数据云系统服务器、监控手持终端通过无线相连接；第二种方式采用无线蓝牙通信，该方式运动员监控设备与监控手持终端通过无线蓝牙相连接；第三种方式采用移动4G/联通4G，该方式运动员监控设备通过移动4G/联通4G分别与数据云系统服务器、监控手持终端相连接；所述监控手持终端分别与数据云系统服务器、专项分析终端相连接，所述数据云系统服务器分别与数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端相连接；

所述运动员监控设备，用于监测运动员身体各部位运动状态信息、身体疲劳状态信息及心率信息；

所述专用无线通信基站，用于运动采集终端通信管理，并将接收监测原始数据转发给监控手持终端或数据云系统服务器；

所述监控手持终端，用于接收运动员训练或比赛过程中各运动采集终端采集的原始数据，并对原始数据进行解析、分析处理，实时显示权限范围内运动员采集信息；

所述专项分析终端，用于运动监测数据整理、分析；

所述数据云系统服务器，用于运动监控系统设备通信管理、数据综合处理及分析、专项测试、数据管理、数据存储、用户权限管理；

所述数据分析终端，用于运动监控数据挖掘、分析，并输出数据分析报告；

所述教练终端，用于教练员对运动训练、比赛计划编制及运动员运动训练和比赛过程的跟踪监控；

所述在线实时监控终端，用于实时在线监控显示运动员运动状态信息；

所述运动员终端，用于运动员日常训练显示、队内沟通、训练分析、信息资讯及运动员身体状况和比赛、训练成绩的显示。

所述运动员监控设备，包括压力传感器、智能护腿板、智能球袜、智能手腕、运动采集终端；

所述压力传感器、智能护腿板、智能球袜、智能手腕与运动采集终端通过无线方式进行连接；所述运动采集终端与专用无线通信基站通过无线方式进行连接；

所述智能护腿板，用于防护人体腿部损伤，同时采集运动员运动过程中腿部的加速度信息、运动速度信息、运动角速度信息、运动方向信息，并通过内置蓝牙模块将采集数据发送至运动采集终端；

所述智能球袜，用于采集运动员腿部肌肉做功信息、肌肉疲劳信息、心率信息、血氧饱和度信息、血氧灌注指数信息、汗液密度信息、PH值、汗液乳酸浓度信息、尿素浓度信息、体温信息，并通过内置蓝牙模块将采集数据发送至运动采集终端；

所述智能手腕，用于采集运动员臂部运动状态信息、心率信息，并通过蓝牙将采集数据传输至运动采集终端；

所述运动采集终端，用于采集运动员运动过程中加速度信息、位移信息、角速度信息及方向转换信息，同时接收压力传感器、智能护腿板、智能球袜、智能手腕采集的原始信息，这些信息经数字滤波处理后写入数据存储模块，同时通过内置的无线通讯模块将监测信息传输至其它设备；所述运动采集终端内置有802.15.4通信模块、蓝牙模块及移动4G/联通4G通信模块，根据外部不同使用环境及设备选择不同通信模式；所述运动采集终端与监控手持终端之间不同通信模式选择连接，通过自适应的方式进行通信方式选择连接，默认优先选择专用无线通信基站进行通信连接；当外部采用专用通信基站时，通过内置802.15.4通信模块与外部专用通信基站建立通信连接及数据传输；当外部监控手持终端采用蓝牙通信时，通过内置蓝牙模块与外部监控手持终端建立通信连接及数据传输；当使用环境距离较远时，通过内置移动4G/联通4G通信模块与外部数据云系统服务器、监控手持终端建立数据通信连接。

所述专用无线通信基站，采用移动式无线基站，固定在可移动支架上；所述专用无线通信基站，内置有移动4G/联通4G通信模块,用于接收运动员监控设备信息并转发至数据云系统服务器、监控手持终端；所述专用无线通信基站在室内或室外操场体育运动场所使用；

所述监控手持终端，采用移动平板电脑，内置有无线wifi模块、无线蓝牙模块、移动4G/联通4G通信模块，用于查看运动员运动状态，同时和运动采集终端、专用无线通信基站、数据云服务器、专项分析终端进行通信连接及数据传输；

所述专项分析终端，采用pc电脑，内置无线wifi模块，通过无线wifi接收监控手持终端传输信息，并对接收信息进行整合、分析。

所述数据云系统服务器，依据后端客户端规划数量，配置单台服务器或多台服务器、网络设备及存储设备；所述数据云系统服务器与教练终端、运动员终端通过移动4G/联通4G通信网进行连接通信，教练终端、运动员终端通过访问数据云系统服务器下载数据；

所述数据分析终端，采用PC电脑，通过内部专用网访问数据云系统服务器、下载数据，并对下载数据进行分析；

所述在线实时监控终端，采用PC电脑，通过内部专用网实时接收数据云系统服务器发送的运动员监控数据，并实时进行显示；

所述教练终端、运动员终端，采用PAD终端或智能手机，通过移动4G/联通4G通信网与数据云系统服务器建立通信数据连接。

一种运动综合监控系统实现方法，它包括如下步骤：

①、运动员监控设备穿戴运动员身体不同部位，设备启动后以接收GPS/北斗时钟为基准采集人体运动状态信息，并将采集信息通过无线传输至监控手持终端或数据云系统服务器；

②、监控手持终端对运动员监控设备传输原始数据进行解析、分析处理后进行显示，同时通过移动4G/联通4G通信网将接收及分析数据上传至数据云系统服务器；另外，监控手持终端通过无线wifi将接收数据传输至专项分析终端进行数据整合、分析；

③、数据云系统服务器接收各监控手持终端或运动员监控设备传输数据，并进行数据处理、分析及分类存储管理；

④、教练终端、运动员终端、数据分析终端从数据云系统服务器下载运动员监控数据；在线实时监控终端实时接收数据云系统服务器发送的运动员运动状态数据；

⑤、教练终端编制教学方案或训练计划并通过数据云系统服务器发送至运动员终端。

步骤1中，所述运动员监控设备，包括运动员穿戴的智能护腿板、智能球袜、智能手腕、运动采集终端；所述运动员监控设备启动后，运动采集终端以接收GPS/北斗时钟为基准，对智能护腿板、智能球袜、智能手腕进行校时；

所述智能护腿板，通过内置电子设备对腿部运动姿态信息进行采集；所述运动姿态信息包括腿部运动时加速度信息、运动速度信息、角速度信息、运动方向信息；

所述智能球袜，通过内置传感器采集人体腿部肌肉疲劳状态信息、心率信息、血氧饱和度信息、血氧灌注指数信息、汗液密度信息、PH值、汗液乳酸浓度信息、尿素浓度信息、体温信息，经内部处理器进行综合处理后，由内置无线蓝牙模块将采集信息传输至运动采集终端

所述智能手腕采集人体臂部心率信息、手臂摆动姿态信息并通过无线传输至运动采集终端；

所述运动采集终端以轮询方式实时采集运动员人体运动姿态信息，按照设定轮询周期对智能护腿板、智能球袜、智能手腕传输的信息进行实时采集，并对采集信息加上时间戳后写入存储器，同时将接收信息及分析数据通过无线传输至监控手持终端；所述运动采集终端与监控手持终端在短距离数据通信时，通过专用无线通信基站或无线蓝牙进行数据传输；所述运动采集终端与监控手持终端在长距离数据通信时，通过移动/联通4G通信模块将采集信息实时传输至数据云系统服务器。

步骤2中，所述监控手持终端，在专项训练或比赛开始时，由人工通过监控手持终端软件向数据云系统服务器发送运动训练或比赛开始信息；所述监控手持终端，内置有嵌入式分析软件，该软件包括数据采集模块、数据处理模块、运动轨迹显示模块；

所述数据采集模块，用于运动采集终端传输的原始信息解析，解析后数据传输至数据处理模块；

所述数据处理模块，用于对数据采集模块发送数据进行分类处理，然后发送至运动轨迹显示模块进行显示；

所述运动轨迹显示模块，以曲线形式实时显示运动员训练或比赛过程中运动速度变化信息、心率变化信息、运动灵敏度变化信息、腿部肌肉疲劳指数变化信息、运动负荷变化信息。

步骤3中，所述数据云系统服务器，通过无线接收各监控手持终端上传的运动员运动状态数据及分析数据，并对运动员运动状态数据进行综合处理、分类存储管理；同时，数据云系统服务器接收在线实时监控终端下发的专项测试指令并转发监控手持终端，对运动员专项训练进行信息采集、存储；

所述运动员运动状态数据综合处理，包括运动员比赛数据统计分析，不同维度运动员灵敏度、速度能力、耐力水平、技术能力、负荷量、心率信息统计、排名分析，运动员运动成长记录分析。

步骤4中，所述数据分析终端，用于数据挖掘、分析，输出运动员运动训练、比赛数据分析报告；所述数据分析终端安装有运动监控数据分析软件，该软件包括运动灵敏度分析模块、运动负荷分析模块、腿部疲劳度分析模块、人体状况分析模块；

所述运动灵敏度分析模块，用于分析运动员在运动过程中动作转换灵敏性；所述动作转换灵敏性，通过同一相同衔接动作不同时间段运动员运动过程中所需时间进行分析判断；所述同一相同衔接动作判断，通过采集运动员运动过程中加速度、角速度、运动方向的一致性进行综合分析计算判断；

所述运动负荷分析模块，通过采集运动员心率信息、运动距离信息、运动空闲间隔时间信息进行综合分析计算判断，所述运动员运动负荷判断，通过运动员心率信息、运动距离信息是否超过设定限值，运动空闲间隔时间信息是否低于设定间隔时间进行判断；当运动员心率信息、运动距离信息超过设定限值，运动空闲间隔时间低于设定间隔时间，表示运动员运动负荷量较大；

所述腿部疲劳度分析模块，通过采集腿部肌肉电信息及心率信息分析判断人体腿部疲劳状态；所述人体腿部疲劳状态通过软件设置分为3级，一级为轻度疲劳、二级为中度疲劳、三级严重疲劳，软件根据接收肌电信息和心率信息是否超过设定疲劳等级设定限值，分析判断运动员腿部所处疲劳状态；

所述人体状况分析模块，通过采集监控人体血氧饱和度信息、血氧灌注指数信息、汗液密度信息、PH值、汗液乳酸浓度信息、尿素浓度信息、体温信息分析人体状况。

步骤4中，所述在线实时监控终端，安装有运动实时监控软件，该软件包括训练计划编制模块、实时监控模块、数据回放模块、团队管理模块；

所述训练计划模块，用于编制、修改、发送运动员训练计划；

所述实时监控模块，用于实时显示运动员在运动过程中的各项运动状态数据；

所述数据回放模块，用于回放运动员训练记录信息、比赛记录信息；

所述团队管理模块，用于编辑、修改不同运动团队成员，并对运动员信息进行维护管理。

步骤5中，所述教练终端，用于教练员运动训练计划、比赛计划编制及运动员运动训练和比赛过程的跟踪监控；所述教练终端内嵌有教练终端软件，该软件包括专项测试模块、训练计划模块、团队管理模块；

所述专项测试模块，用于教练员针对不同专项测试，制定训练方案；

所述训练计划模块，用于教练员制定、查看详细的训练计划；

所述团队管理模块，用于教练员对管辖各团队成员进行管理、日常维护、团队分组。

步骤5中，所述运动员终端，内嵌有运动终端软件，该软件包括显示模块、训练日志模块、队内联系模块、数据分析模块、信息资讯模块；

所述显示模块，用于显示运动员最新的身体状况及运动成绩；

所述训练日志模块，用于查询显示运动员每日运动训练疲劳指数、出汗指数、饮食指数、情绪指数及训练心得信息；

所述队内联系模块，用于队内运动员之间、运动员与教练之间聊天沟通；

所述数据分析模块，用于分析运动员每场比赛或训练情况，并自动生成运动员比赛或训练数据分析报告，帮助运动员取得好成绩；

所述信息资讯模块，用于显示最新运动资讯信息，帮助运动员了解最新运动资讯。

采用上述技术方案的本发明，它具有以下优点：

(1)本发明采用传感器技术、云计算技术、数据挖掘技术、无线通信技术等，能够对运动员的运动比赛或训练过程中的运动姿态、灵敏度、负荷量、身体状况、心率等信息进行多维度实时在线监测。

(2)本发明能够对多组、多个运动员的运动比赛或训练过程进行全程数据实时监测分析、判别及评估，方便教练员对运动员进行整体管理、横向和纵向分析及评估，从而制定系统性科学训练计划，提高训练效果。

附图说明

图1为本发明的系统结构图1。

图2为本发明的系统结构图2。

图3为本发明的系统结构图3。

图4为本发明的运动训练计划下达流程图。

图5为本发明的专项测试流程图1。

图6为本发明的专项测试流程图2。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。但是本发明并不仅仅限于这些实施例。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”“包含”等类似词语应当解释为包含的含义，而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，运动员监控设备与其它设备采用专用无线通信基站通信连接方式，一种运动综合监控系统，包括运动员监控设备、专用无线通信基站、监控手持终端、专项分析终端、数据云系统服务器、数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端；所述运动员监控设备与专用无线通信基站通过无线802.15.4协议相连接；所述专用无线通信基站与监控手持终端通过无线WIFI相连接；所述专用无线通信基站与数据云系统服务器通过移动4G/联通4G相连接；所述监控手持终端分别与数据云系统服务器、专项分析终端相连接；所述数据云系统服务器分别与数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端相连接；

所述运动员监控设备实时监测运动员身体各部位运动姿态信息、身体疲劳状态信息及心率信息并通过无线传输至专用无线通信基站，专用无线通信基站将接收监测原始数据通过无线wifi实时转发至监控手持终端、通过移动4G/联通4G网实时转发至数据云系统服务器；监控手持终端在运动训练或比赛开始时，由人工发送运动采集开始信息至数据云系统服务器，同时实时接收运动员训练或比赛过程中各运动采集终端采集的原始数据，并对原始数据进行解析、分析处理，然后通过移动4G/联通4G通信网发送至数据云系统服务器；所述数据云系统服务器将对接收运动员监控设备采集信息、监控手持终端采集信息进行综合数据处理、分析及数据存储；所述在线实时监控终端，通过内部专用网实时接收数据云系统服务器发送的运动员监控数据，并实时在线监控及显示运动员运动状态信息；所述数据分析终端，通过内部专用网访问数据云系统服务器、下载数据，并对下载数据进行数据挖掘、分析，输出数据分析报告；所述教练终端，通过移动4G/联通4G通信网与数据云系统服务器建立数据通信连接，同时用于教练员对运动训练、比赛计划编制及运动员运动训练和比赛过程的跟踪监控；所述运动员终端，通过移动4G/联通4G通信网与数据云系统服务器建立通信数据连接，同时用于运动员日常训练显示、队内沟通、训练分析、信息资讯及运动员身体状况和比赛、训练成绩的显示。

如图2所示，运动员监控设备与其它设备采用蓝牙通信连接方式，一种运动综合监控系统，包括运动员监控设备、监控手持终端、专项分析终端、数据云系统服务器、数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端；所述运动员监控设备与监控手持终端通过无线蓝牙相连接；所述监控手持终端分别与数据云系统服务器、专项分析终端相连接；所述数据云系统服务器分别与数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端相连接；

所述运动员监控设备实时监测运动员身体各部位运动姿态信息、身体疲劳状态信息及心率信息，并通过无线蓝牙实时传输至监控手持终端；监控手持终端在运动训练或比赛开始时，由人工发送运动采集开始信息至数据云系统服务器，同时实时接收运动员训练或比赛过程中各运动采集终端采集的原始数据，并对原始数据进行解析、分析处理，然后通过移动4G/联通4G通信网发送至数据云系统服务器；所述数据云系统服务器对接收监控手持终端采集信息进行综合数据处理、分析及数据存储；在线实时监控终端通过内部专用网实时接收数据云系统服务器发送的运动员监控数据，并实时在线监控及显示运动员运动状态信息；数据分析终端通过内部专用网访问数据云系统服务器、下载数据，并对下载数据进行数据挖掘、分析，输出数据分析报告；所述教练终端，通过移动4G/联通4G通信网与数据云系统服务器建立数据通信连接，同时用于教练员对运动训练、比赛计划编制及运动员运动训练和比赛过程的跟踪监控；所述运动员终端，通过移动4G/联通4G通信网与数据云系统服务器建立数据通信连接，同时用于运动员日常训练显示、队内沟通、训练分析、信息资讯及运动员身体状况和比赛、训练成绩的显示。

如图3所示，运动员监控设备与其它设备采用移动4G/联通4G通信连接方式，一种运动综合监控系统，包括运动员监控设备、监控手持终端、专项分析终端、数据云系统服务器、数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端；所述运动员监控设备与监控手持终端通过无线蓝牙相连接；所述监控手持终端分别与数据云系统服务器、专项分析终端相连接；所述数据云系统服务器分别与数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端相连接；

所述运动员监控设备实时监测运动员身体各部位运动姿态信息、身体疲劳状态信息及心率信息，并通过移动4G/联通4G通信网实时传输至数据云系统服务器及监控手持终端；监控手持终端在运动训练或比赛开始和结束时，由人工发送运动采集开始信息和结束信息至数据云系统服务器，同时实时接收运动员训练或比赛过程中各运动采集终端采集的原始数据，并对原始数据进行解析、分析处理和实时查看；所述数据云系统服务器对接收运动员监控设备信息、监控手持终端信息进行综合数据处理、分析及数据存储；在线实时监控终端通过内部专用网实时接收数据云系统服务器发送的运动员监控数据，并实时在线监控及显示运动员运动状态、姿态信息；数据分析终端通过内部专用网访问数据云系统服务器、下载数据，并对下载数据进行数据挖掘、分析，输出数据分析报告；所述教练终端，通过移动4G/联通4G通信网与数据云系统服务器建立数据通信连接，同时用于教练员对运动训练、比赛计划编制及运动员运动训练和比赛过程的跟踪监控；所述运动员终端，通过移动4G/联通4G通信网与数据云系统服务器建立数据通信连接，同时用于运动员日常训练显示、队内沟通、训练分析、信息资讯及运动员身体状况和比赛、训练成绩的显示。

所述运动员监控设备，包括压力传感器、智能护腿板、智能球袜、智能手腕、运动采集终端；

所述压力传感器、智能护腿板、智能球袜、智能手腕与运动采集终端通过无线方式进行连接；所述运动采集终端与专用无线通信基站通过无线方式进行连接；

所述智能护腿板，用于防护人体腿部损伤，同时采集运动员运动过程中腿部的加速度信息、运动速度信息、运动角速度信息、运动方向信息，并通过内置蓝牙模块将采集数据发送至运动采集终端；

所述智能球袜，用于采集运动员腿部肌肉做功信息、肌肉疲劳信息、心率信息、血氧饱和度信息、血氧灌注指数信息、汗液密度信息、PH值、汗液乳酸浓度信息、尿素浓度信息、体温信息，并通过内置蓝牙模块将采集数据发送至运动采集终端；

所述智能手腕，用于采集运动员臂部运动状态信息、心率信息，并通过蓝牙将采集数据传输至运动采集终端；

所述运动采集终端，用于采集运动员运动过程中加速度信息、位移信息、角速度信息及方向转换信息，同时接收压力传感器、智能护腿板、智能球袜、智能手腕采集的原始信息，这些信息经数字滤波处理后写入数据存储模块，同时通过内置的无线通讯模块传输至专用无线通信基站；

所述运动员监控设备与监控手持终端之间移动4G/联通4G/蓝牙/专用无线通信基站不同通信模式选择连接，通过自适应的方式进行通信方式选择连接，默认优先选择专用无线通信基站进行通信连接。

所述专用无线通信基站，采用移动式无线基站，固定在可移动支架上；所述专用无线通信基站，内置有移动4G/联通4G通信模块,用于接收运动员监控设备信息并转发至数据云系统服务器、监控手持终端；所述专用无线通信基站在室内或室外操场体育运动场所使用；

所述监控手持终端，采用移动平板电脑，内置有无线wifi模块、无线蓝牙模块、移动4G/联通4G通信模块，用于查看运动员运动状态，同时和运动采集终端、专用无线通信基站、数据云服务器、专项分析终端进行通信连接及数据传输；所述监控手持终端与数据云系统服务器之间移动4G/联通4G/互联网/wifi不同通信模式选择连接，通过自适应的方式进行通信方式选择连接，默认优先选择无线wifi进行通信连接；

所述专项分析终端，采用pc电脑，内置无线wifi模块，通过无线wifi接收监控手持终端传输信息，并对接收信息进行整合、分析。

所述数据云系统服务器，依据后端客户端规划数量，配置单台服务器或多台服务器、网络设备及存储设备；所述数据云系统服务器与教练终端、运动员终端通过移动4G/联通4G通信网进行连接通信，教练终端、运动员终端通过访问数据云系统服务器并下载数据；

所述数据分析终端，采用PC电脑，通过内部专用网访问数据云系统服务器、下载数据，并对下载数据进行分析；

所述在线实时监控终端，采用PC电脑，通过内部专用网实时接收数据云系统服务器发送的运动员监控数据，并实时进行显示；

所述教练终端、运动员终端，采用PAD终端或智能手机，通过移动4G/联通4G通信网与数据云系统服务器建立通信数据连接。

一种运动综合监控系统实现方法，它包括如下步骤：

①、运动员监控设备穿戴运动员身体不同部位，设备启动后以接收GPS/北斗时钟为基准采集人体运动状态信息，并将采集信息通过无线传输至监控手持终端或数据云系统服务器；

②、监控手持终端对运动员监控设备传输原始数据进行解析、分析处理后进行显示，同时通过移动4G/联通4G通信网将接收及分析数据上传至数据云系统服务器；另外，监控手持终端通过无线wifi将接收数据传输至专项分析终端进行数据整合、分析；

③、数据云系统服务器接收各监控手持终端或运动员监控设备传输数据，并进行数据处理、分析及分类存储管理；

④、教练终端、运动员终端、数据分析终端从数据云系统服务器下载运动员监控数据；在线实时监控终端实时接收数据云系统服务器发送的运动员运动状态数据；

⑤、教练终端编制教学方案或训练计划并通过数据云系统服务器发送至运动员终端。

步骤1中，所述运动员监控设备，包括运动员穿戴的智能护腿板、智能球袜、智能手腕、运动采集终端；所述运动员监控设备启动后，运动采集终端以接收GPS/北斗时钟为基准，对智能护腿板、智能球袜、智能手腕进行校时；

所述智能护腿板，通过内置电子设备对腿部运动姿态信息进行采集；所述运动姿态信息包括腿部运动时加速度信息、运动速度信息、角速度信息、运动方向信息；

所述智能球袜，通过内置传感器采集人体腿部肌肉疲劳状态信息、心率信息、血氧饱和度信息、血氧灌注指数信息、汗液密度信息、PH值、汗液乳酸浓度信息、尿素浓度信息、体温信息，经内部处理器进行综合处理后，由内置无线蓝牙模块将采集信息传输至运动采集终端

所述智能手腕采集人体臂部心率信息、手臂摆动姿态信息，通过无线传输至运动采集终端；

所述运动采集终端以轮询方式实时采集运动员人体运动姿态信息，按照设定轮询周期对智能护腿板、智能球袜、智能手腕传输的信息进行实时采集，并对采集信息加上时间戳后写入存储器，同时将接收信息及分析数据通过无线传输至监控手持终端；所述运动采集终端与监控手持终端在短距离数据通信时，通过专用无线通信基站或无线蓝牙进行数据传输；所述运动采集终端与监控手持终端在长距离数据通信时，通过移动/联通4G通信模块将采集信息实时传输至数据云系统服务器。

步骤2中，所述监控手持终端，在专项训练或比赛开始时，由人工通过监控手持终端软件向数据云系统服务器发送运动训练或比赛开始信息；所述监控手持终端，内置有嵌入式分析软件，该软件包括数据采集模块、数据处理模块、运动轨迹显示模块；

所述数据采集模块，用于运动采集终端传输的原始信息、解析，解析后数据传输至数据处理模块；

所述数据处理模块，用于对数据采集模块发送数据进行分类处理，然后发送至运动轨迹显示模块进行显示；

所述运动轨迹显示模块，以曲线形式实时显示运动员训练或比赛过程中运动速度变化、心率变化、运动灵敏度变化信息、心率变化信息、运动灵敏度变化信息、腿部肌肉疲劳指数变化信息、运动负荷变化信息。

步骤3中，所述数据云系统服务器，通过无线接收各监控手持终端上传的运动员运动状态数据及分析数据，并对运动员运动状态数据进行综合处理、分类存储管理；同时，数据云系统服务器接收在线实时监控终端下发的专项测试指令并转发监控手持终端，对运动员专项训练进行信息采集、存储；

所述运动员运动状态数据综合处理，包括运动员比赛数据统计分析，不同维度运动员灵敏度、速度能力、耐力水平、技术能力、负荷量、心率信息统计、排名分析，运动员运动成长记录分析。

步骤4中，所述数据分析终端，用于数据挖掘、分析，输出运动员运动训练、比赛数据分析报告；所述数据分析终端安装有运动监控数据分析软件，该软件包括运动灵敏度分析模块、运动负荷分析模块、腿部疲劳度分析模块、人体状况分析模块；

所述运动灵敏度分析模块，用于分析运动员在运动过程中动作转换灵敏性；所述动作转换灵敏性，通过同一相同衔接动作不同时间段运动员运动过程中所需时间进行分析判断；所述同一相同衔接动作判断，通过采集运动员运动过程中加速度、角速度、运动方向的一致性进行综合分析计算判断；

所述运动负荷分析模块，通过采集运动员心率信息、运动距离信息、运动空闲间隔时间信息进行综合分析计算判断，所述运动员运动负荷判断，通过运动员心率信息、运动距离信息是否超过设定限值，运动空闲间隔时间信息是否低于设定间隔时间进行判断；当运动员心率信息、运动距离信息超过设定限值，运动空闲间隔时间低于设定间隔时间，表示运动员运动负荷量较大；

所述腿部疲劳度分析模块，通过采集腿部肌肉电信息及心率信息分析判断人体腿部疲劳状态；所述人体腿部疲劳状态通过软件设置分为3级，一级为轻度疲劳、二级为中度疲劳、三级严重疲劳，软件根据接收肌电信息和心率信息是否超过设定疲劳等级设定限值，分析判断运动员腿部所处疲劳状态；

所述人体状况分析模块，通过采集监控人体血氧饱和度信息、血氧灌注指数信息、汗液密度信息、PH值、汗液乳酸浓度信息、尿素浓度信息、体温信息分析人体状况。

步骤4中，所述在线实时监控终端，安装有运动实时监控软件，该软件包括训练计划编制模块、实时监控模块、数据回放模块、团队管理模块；

所述训练计划模块，用于编制、修改、发送运动员训练计划；

所述实时监控模块，用于实时显示运动员在运动过程中的各项运动状态数据；

所述数据回放模块，用于回放运动员训练记录信息、比赛记录信息；

所述团队管理模块，用于编辑、修改不同运动团队成员，并对运动员信息进行维护管理。

步骤5中，所述教练终端，用于教练员运动训练计划、比赛计划编制及运动员运动训练和比赛过程的跟踪监控；所述教练终端内嵌有教练终端软件，该软件包括专项测试模块、训练计划模块、团队管理模块；

所述专项测试模块，用于教练员针对不同专项测试，制定训练方案；

所述训练计划模块，用于教练员制定、查看详细的训练计划；

所述团队管理模块，用于教练员对管辖各团队成员进行管理、日常维护、团队分组。

步骤5中，所述运动员终端，内嵌有运动终端软件，该软件包括显示模块、训练日志模块、队内联系模块、数据分析模块、信息资讯模块；

所述显示模块，用于显示运动员最新的身体状况及运动成绩；

所述训练日志模块，用于查询显示运动员每日运动训练疲劳指数、出汗指数、饮食指数、情绪指数及训练心得信息；

所述队内联系模块，用于队内运动员之间、运动员与教练之间聊天沟通；

所述数据分析模块，用于分析运动员每场比赛或训练情况，并自动生成运动员比赛或训练数据分析报告，帮助运动员取得好成绩；

所述信息资讯模块，用于显示最新运动资讯信息，帮助运动员了解最新运动资讯。

如图4所示，教练员编制专项测试计划通过移动4G/联通4G通信网发送至数据云系统服务器,数据云系统服务器收到专项测试计划指令后转发至运动员终端，运动员收到专项测试信息后按教练指令准备进行专项测试。

如图5所示，运动员监控设备与其它设备采用专用无线通信基站通信连接方式，当需要进行某项专项测试时，由教练终端编制专项测试计划通过网络发送至数据云系统服务器；数据云系统服务器收到专项测试计划指令后转发至运动员终端，运动员收到专项测试信息后按教练指令进行专项测试；运动员在专项测试时，监控手持终端发送开始测试指令并通过移动4G/联通4G/发送至数据云系统服务器，运动员监控设备实时采集运动员状态信息、身体状态信息并通过专用无线通信基站实时发送至数据云系统服务器、监控手持终端，在线实时监控终端通过内部专用网实时接收数据云系统服务器发送的运动员监控数据，并实时进行显示；专项测试结束时，监控手持终端发送结束测试指令并通过移动4G/联通4G/发送至数据云系统服务器，专项测试结束。

如图6所示，运动员监控设备与其它设备采用蓝牙通信连接方式，当需要进行某项专项测试时，由教练终端编制专项测试计划通过网络发送至数据云系统服务器；数据云系统服务器收到专项测试计划指令后转发至运动员终端，运动员收到专项测试信息后按教练指令进行专项测试；运动员在专项测试时，监控手持终端发送开始测试指令并通过移动4G/联通4G通信网发送至数据云系统服务器，运动员监控设备实时采集运动员状态信息、身体状态信息并通过无线蓝牙实时发送至监控手持终端，监控手持终端对运动员监控设备传输原始数据进行解析、分析处理后通过移动4G/联通4G通信网发送至数据云系统服务器，在线实时监控终端通过内部专用网实时接收数据云系统服务器发送的运动员监控数据，并实时进行显示；专项测试结束时，监控手持终端发送结束测试指令并通过移动4G/联通4G通信网发送至数据云系统服务器，专项测试结束。

本发明采用传感器技术、云计算技术、数据挖掘技术、无线通信技术等，能够对运动员的运动比赛或训练过程中的运动姿态、灵敏度、负荷量、身体状况、心率等信息进行多维度实时在线监测。

本发明能够对多组、多个运动员的运动比赛或训练过程进行全程数据实时监测分析、判别及评估，方便教练员对运动员进行整体管理、横向和纵向分析及评估，从而制定系统性科学训练计划，提高训练效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种运动综合监控系统及其方法，其特征在于，它包括如下步骤：

①、运动员监控设备穿戴运动员身体不同部位，设备启动后以接收GPS/北斗时钟为基准采集人体运动状态信息，并将采集信息通过无线传输至监控手持终端或数据云系统服务器；

②、监控手持终端对运动员监控设备传输原始数据进行解析、分析处理后进行显示，同时通过移动4G/联通4G通信网将接收及分析数据上传至数据云系统服务器；另外，监控手持终端通过无线wifi将接收数据传输至专项分析终端进行数据整合、分析；

③、数据云系统服务器接收各监控手持终端或运动员监控设备传输数据，并进行数据处理、分析及分类存储管理；

④、教练终端、运动员终端、数据分析终端从数据云系统服务器下载运动员监控数据；在线实时监控终端实时接收数据云系统服务器发送的运动员运动状态数据；

⑤、教练终端编制教学方案或训练计划并通过数据云系统服务器发送至运动员终端。

2.根据权利要求1中所述一种运动综合监控系统及其方法，其特征是：步骤1中，所述运动员监控设备，包括运动员穿戴的智能护腿板、智能球袜、智能手腕、运动采集终端；所述运动员监控设备启动后，运动采集终端以接收GPS/北斗时钟为基准，对智能护腿板、智能球袜、智能手腕进行校时；

所述智能护腿板，通过内置电子设备对腿部运动姿态信息进行采集；所述运动姿态信息包括腿部运动时加速度信息、运动速度信息、角速度信息、运动方向信息；

所述智能球袜，通过内置传感器采集人体腿部肌肉疲劳状态信息、心率信息、血氧饱和度信息、血氧灌注指数信息、汗液密度信息、PH值、汗液乳酸浓度信息、尿素浓度信息、体温信息，经内部处理器进行综合处理后，由内置无线蓝牙模块将采集信息传输至运动采集终端

所述智能手腕采集人体臂部心率信息、手臂摆动姿态信息并通过无线传输至运动采集终端；

所述运动采集终端以轮询方式实时采集运动员人体运动姿态信息，按照设定轮询周期对智能护腿板、智能球袜、智能手腕传输的信息进行实时采集，并对采集信息加上时间戳后写入存储器，同时将接收信息及分析数据通过无线传输至监控手持终端；所述运动采集终端与监控手持终端在短距离数据通信时，通过专用无线通信基站或无线蓝牙进行数据传输；所述运动采集终端与监控手持终端在长距离数据通信时，通过移动/联通4G通信模块将采集信息实时传输至数据云系统服务器。

3.根据权利要求1中所述一种运动综合监控系统及其方法，其特征是：步骤2中，所述监控手持终端，在专项训练或比赛开始时，由人工通过监控手持终端软件向数据云系统服务器发送运动训练或比赛开始信息；所述监控手持终端，内置有嵌入式分析软件，该软件包括数据采集模块、数据处理模块、运动轨迹显示模块；

所述数据采集模块，用于运动采集终端传输的原始信息解析，解析后数据传输至数据处理模块；

所述数据处理模块，用于对数据采集模块发送数据进行分类处理，然后发送至运动轨迹显示模块进行显示；

所述运动轨迹显示模块，以曲线形式实时显示运动员训练或比赛过程中运动速度变化信息、心率变化信息、运动灵敏度变化信息、腿部肌肉疲劳指数变化信息、运动负荷变化信息。

4.根据权利要求1中所述一种运动综合监控系统及其方法，其特征是：步骤3中，所述数据云系统服务器，通过无线接收各监控手持终端上传的运动员运动状态数据及分析数据，并对运动员运动状态数据进行综合处理、分类存储管理；同时，数据云系统服务器接收在线实时监控终端下发的专项测试指令并转发监控手持终端，对运动员专项训练进行信息采集、存储；

所述运动员运动状态数据综合处理，包括运动员比赛数据统计分析，不同维度运动员灵敏度、速度能力、耐力水平、技术能力、负荷量、心率信息统计、排名分析，运动员运动成长记录分析。

5.根据权利要求1中所述一种运动综合监控系统及其方法，其特征是：步骤4中，所述数据分析终端，用于数据挖掘、分析，输出运动员运动训练、比赛数据分析报告；所述数据分析终端安装有运动监控数据分析软件，该软件包括运动灵敏度分析模块、运动负荷分析模块、腿部疲劳度分析模块、人体状况分析模块；

所述运动灵敏度分析模块，用于分析运动员在运动过程中动作转换灵敏性；所述动作转换灵敏性，通过同一相同衔接动作不同时间段运动员运动过程中所需时间进行分析判断；所述同一相同衔接动作判断，通过采集运动员运动过程中加速度、角速度、运动方向的一致性进行综合分析计算判断；

所述运动负荷分析模块，通过采集运动员心率信息、运动距离信息、运动空闲间隔时间信息进行综合分析计算判断，所述运动员运动负荷判断，通过运动员心率信息、运动距离信息是否超过设定限值，运动空闲间隔时间信息是否低于设定间隔时间进行判断；当运动员心率信息、运动距离信息超过设定限值，运动空闲间隔时间低于设定间隔时间，表示运动员运动负荷量较大；

所述腿部疲劳度分析模块，通过采集腿部肌肉电信息及心率信息分析判断人体腿部疲劳状态；所述人体腿部疲劳状态通过软件设置分为3级，一级为轻度疲劳、二级为中度疲劳、三级严重疲劳，软件根据接收肌电信息和心率信息是否超过设定疲劳等级设定限值，分析判断运动员腿部所处疲劳状态；

所述人体状况分析模块，通过采集监控人体血氧饱和度信息、血氧灌注指数信息、汗液密度信息、PH值、汗液乳酸浓度信息、尿素浓度信息、体温信息分析人体状况。

6.根据权利要求1中所述一种运动综合监控系统及其方法，其特征是：步骤4中，所述在线实时监控终端，安装有运动实时监控软件，该软件包括训练计划编制模块、实时监控模块、数据回放模块、团队管理模块；

所述训练计划模块，用于编制、修改、发送运动员训练计划；

所述实时监控模块，用于实时显示运动员在运动过程中的各项运动状态数据；

所述数据回放模块，用于回放运动员训练记录信息、比赛记录信息；

所述团队管理模块，用于编辑、修改不同运动团队成员，并对运动员信息进行维护管理。

7.根据权利要求1中所述一种运动综合监控系统及其方法，其特征是：步骤5中，所述教练终端，用于教练员运动训练计划、比赛计划编制及运动员运动训练和比赛过程的跟踪监控；所述教练终端内嵌有教练终端软件，该软件包括专项测试模块、训练计划模块、团队管理模块；

所述专项测试模块，用于教练员针对不同专项测试，制定训练方案；

所述训练计划模块，用于教练员制定、查看详细的训练计划；

所述团队管理模块，用于教练员对管辖各团队成员进行管理、日常维护、团队分组。

8.根据权利要求1中所述一种运动综合监控系统及其方法，其特征是：步骤5中，所述运动员终端，内嵌有运动终端软件，该软件包括显示模块、训练日志模块、队内联系模块、数据分析模块、信息资讯模块；

所述显示模块，用于显示运动员最新的身体状况及运动成绩；

所述训练日志模块，用于查询显示运动员每日运动训练疲劳指数、出汗指数、饮食指数、情绪指数及训练心得信息；

所述队内联系模块，用于队内运动员之间、运动员与教练之间聊天沟通；

所述数据分析模块，用于分析运动员每场比赛或训练情况，并自动生成运动员比赛或训练数据分析报告，帮助运动员取得好成绩；

所述信息资讯模块，用于显示最新运动资讯信息，帮助运动员了解最新运动资讯。

9.一种运动综合监控系统，其特征在于，它包括运动员监控设备、专用无线通信基站、监控手持终端、专项分析终端、数据云系统服务器、数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端；所述一种运动综合监控系统，根据运动员监控设备与外部设备通信方式不同，系统结构及设备组成有所不同；所述运动员监控设备与外部其它设备通信连接有三种方式，第一种方式采用专用无线通信基站通信连接，该方式运动员监控设备与专用无线通信基站通过无线802.15.4协议相连接，专用无线通信基站分别与数据云系统服务器、监控手持终端通过无线相连接；第二种方式采用无线蓝牙通信，该方式运动员监控设备与监控手持终端通过无线蓝牙相连接；第三种方式采用移动4G/联通4G，该方式运动员监控设备通过移动4G/联通4G分别与数据云系统服务器、监控手持终端相连接；所述监控手持终端分别与数据云系统服务器、专项分析终端相连接，所述数据云系统服务器分别与数据分析终端、教练终端、在线实时监控终端、运动员终端相连接；

所述运动员监控设备，用于监测运动员身体各部位运动状态信息、身体疲劳状态信息及心率信息；

所述专用无线通信基站，用于运动采集终端通信管理，并将接收监测原始数据转发给监控手持终端或数据云系统服务器；

所述监控手持终端，用于接收运动员训练或比赛过程中各运动采集终端采集的原始数据，并对原始数据进行解析、分析处理，实时显示权限范围内运动员采集信息；

所述专项分析终端，用于运动监测数据整理、分析；

所述数据云系统服务器，用于运动监控系统设备通信管理、数据综合处理及分析、专项测试、数据管理、数据存储、用户权限管理；

所述数据分析终端，用于运动监控数据挖掘、分析，并输出数据分析报告；

所述教练终端，用于教练员对运动训练、比赛计划编制及运动员运动训练和比赛过程的跟踪监控；

所述在线实时监控终端，用于实时在线监控显示运动员运动状态信息；

所述运动员终端，用于运动员日常训练显示、队内沟通、训练分析、信息资讯及运动员身体状况和比赛、训练成绩的显示。

10.根据权利要求9中所述一种运动综合监控系统，其特征是：所述运动员监控设备，包括压力传感器、智能护腿板、智能球袜、智能手腕、运动采集终端；

所述压力传感器、智能护腿板、智能球袜、智能手腕与运动采集终端通过无线方式进行连接；所述运动采集终端与专用无线通信基站通过无线方式进行连接；

所述智能护腿板，用于防护人体腿部损伤，同时采集运动员运动过程中腿部的加速度信息、运动速度信息、运动角速度信息、运动方向信息，并通过内置蓝牙模块将采集数据发送至运动采集终端；

所述智能球袜，用于采集运动员腿部肌肉做功信息、肌肉疲劳信息、心率信息、血氧饱和度信息、血氧灌注指数信息、汗液密度信息、PH值、汗液乳酸浓度信息、尿素浓度信息、体温信息，并通过内置蓝牙模块将采集数据发送至运动采集终端；

所述智能手腕，用于采集运动员臂部运动状态信息、心率信息，并通过蓝牙将采集数据传输至运动采集终端；

所述运动采集终端，用于采集运动员运动过程中加速度信息、位移信息、角速度信息及方向转换信息，同时接收压力传感器、智能护腿板、智能球袜、智能手腕采集的原始信息，这些信息经数字滤波处理后写入数据存储模块，同时通过内置的无线通讯模块将监测信息传输至其它设备；所述运动采集终端内置有802.15.4通信模块、蓝牙模块及移动4G/联通4G通信模块，根据外部不同使用环境及设备选择不同通信模式；所述运动采集终端与监控手持终端之间不同通信模式选择连接，通过自适应的方式进行通信方式选择连接，默认优先选择专用无线通信基站进行通信连接；当外部采用专用通信基站时，通过内置802.15.4通信模块与外部专用通信基站建立通信连接及数据传输；当外部监控手持终端采用蓝牙通信时，通过内置蓝牙模块与外部监控手持终端建立通信连接及数据传输；当使用环境距离较远时，通过内置移动4G/联通4G通信模块与外部数据云系统服务器、监控手持终端建立数据通信连接。

11.根据权利要求9中所述一种运动综合监控系统，其特征是：所述专用无线通信基站，采用移动式无线基站，固定在可移动支架上；所述专用无线通信基站，内置有移动4G/联通4G通信模块,用于接收运动员监控设备信息并转发至数据云系统服务器、监控手持终端；所述专用无线通信基站在室内或室外操场体育运动场所使用；

所述监控手持终端，采用移动平板电脑，内置有无线wifi模块、无线蓝牙模块、移动4G/联通4G通信模块，用于查看运动员运动状态，同时和运动采集终端、专用无线通信基站、数据云服务器、专项分析终端进行通信连接及数据传输；

所述专项分析终端，采用pc电脑，内置无线wifi模块，通过无线wifi接收监控手持终端传输信息，并对接收信息进行整合、分析。

12.根据权利要求9中所述一种运动综合监控系统，其特征是：所述数据云系统服务器，依据后端客户端规划数量，配置单台服务器或多台服务器、网络设备及存储设备；所述数据云系统服务器与教练终端、运动员终端通过移动4G/联通4G通信网进行连接通信，教练终端、运动员终端通过访问数据云系统服务器下载数据；

所述数据分析终端，采用PC电脑，通过内部专用网访问数据云系统服务器、下载数据，并对下载数据进行分析；

所述在线实时监控终端，采用PC电脑，通过内部专用网实时接收数据云系统服务器发送的运动员监控数据，并实时进行显示；

所述教练终端、运动员终端，采用PAD终端或智能手机，通过移动4G/联通4G通信网与数据云系统服务器建立通信数据连接。