基于田径比赛中的跑圈计数器的设计

张川（陕西国际商贸学院 体育部，陕西 西安712046）

基于田径比赛中的跑圈计数器的设计

张川
（陕西国际商贸学院 体育部，陕西 西安712046）

基于改善传统计数器发生错误率较高、工作效率极低的以及减少裁判的工作量、减少计数工作发生错误的几率的目的，采用设计新一代跑圈计数器方法，结合跑圈计数器工作原理与设计试验，得出将跑圈计数器应用于长跑比赛中不仅能够减少裁判的工作量，还能减少发生错误的几率的结论。

田径中长跑；比赛；跑圈计数器

随着体育事业的不断发展，人们对体育运动的热情也在持续高涨。中长跑运动作为一种经济投入低，运动强度适中的运动，受到了广大体育爱好者的一致喜爱。我国各个地区每年都会举行大量的中长跑比赛，为运动员和体育爱好者搭建了展示运动天赋的平台。与此同时，跑圈计数工作也面临着新的挑战。目前，我国的大型体育比赛多采用高速电子摄像计时的方式来完成选手信息的记录。但在中长跑赛中，由于参赛选手众多，所跑的距离较长，单独应用高速电子摄像计时法往往无法准确的记录选手的信息。跑圈计数器的应用合理的解决了这一问题，将高速电子摄像机与跑圈计数器联合应用，不仅能够准确的记录选手的比赛时间，也能完整捕捉到选手在赛道上的表现，提高了信息记录的准确性。

1　跑圈计数器的设计原理

跑圈计数器的设计以自动识别技术（图1）为依托，在传统计数工具的基础上设计出了新型人工计数工具。自动识别技术的产生可追溯到上个世纪70年代，在这一时期，集光、电、计算机技术与一身的自动识别技术走进了人们的视野。该技术的产生为自动输入工作和自动采集工作提供了更大的发展空间。近年来，自动识别技术迅速的发展了起来，射频识别技术（RFID）技术近期发展起来的一种自动识别技术，该技术的基本系统由读写器和视频标签所构成，且二者之间互不接触。通信工作主要是利用无线电波和感应器来完成，并以此来达到信息识别的目的。RFID具有非接触识别的特点，这一特点也使得射频识别系统能够识别出高速移动的物体。另外，RFID还能够完成多项信息的同时识别，保证了不同环境中信息识别的准确性。

图1　自动识别系统

射频标签（图2）也可以称作是射频卡，根据其实际用途可以将其看做是了遥控的IC卡。射频标签具有体积小、质量轻等特点，可实现随身佩戴，完成信息的实时记录。跑圈计数器系统的主要组成部分有接收天线、天线调节器、阅读器、射频卡和计算机系统，该系统的主要任务为信息的识别和获取。系统中最主要的元件为射频卡、阅读器和天线。其中射频卡由芯片和耦合元件构成，主要完成与射频天线间的对话工作。阅读器主要完成读取射频卡中信息的工作。天线主要负责在读取器和射频卡之间传递有用信息。

图2　射频标签

在具体工作中，跑圈计数器内部的阅读器要先完成发送射频信号的任务，使射频卡产生一定的感应电流，在射频卡被激活后，其储存的信息将通过发送天线被发送出去，这时系统的接收天线可以完成载波信号的接受工作，将信息传送至阅读器，阅读器在完成接受工作后会对信息进行解码和翻译，同时将信息传送至后台总系统中，将信息做进一步处理。主系统能够完成信息的分析和处理工作，从而对机构的运行进行有效的控制。

2　跑圈计数器的设计

2.1跑圈计数器的选择

在完成设计前，首先要完成计数器的选择工作。选择射频设备时，要对其技术指针和系统的稳定性进行合理的考虑，选择灵敏度高、稳定性好的设备。研究表明，无源CTST2000系统的稳定性相对较好，能够完成绝大多数比赛的要求，该系统的发射频率为132.3 kHz，接收频率可达到315MHz，系统的主要组成部分包括射频卡、阅读器、接收、发射天线以及天线调节器。其中阅读器的功率在5W以下，依靠220V的电压支撑系统工作，通信接口为RS233。天线调节器介于天线和阅读器之间，依靠220V的电压支撑系统工作，其主要功能为完成信号的输送。发射、接收天线主要要通过放入到屏蔽箱中来发挥其作用。射频卡的工作范围在10米以上，其运行的速度可达到28m/s以上，能够实现256字节的自由阅读，速写的速度更是达到了960BPS。

2.2放置位置的设计

在放置位置的设计上，可以将跑圈计数器中的天线放置在屏蔽箱中，屏蔽箱以开口角度为15°为宜，完成天线的放置工作后将屏蔽箱放置在跑道的外围，使天线能够更好的接受信息。为提高信号接受的灵敏度，可对控制器进行调节，但要注意的是调整的力度不易过大，保证信号的准确接受即可。

2.3射频卡参数的设计

射频卡参数的设计要以记录运动员的信息为主要目的，在比赛的过程中，射频卡由运动员随身携带，射频卡中的主要信息包括运动员的姓名、编号、参赛项目、地域编号以及具体标识。其中姓名由8个字节组成，运动员的编号由4位数字组成，参赛项目编号由3位数字组成，地域编号的形式为省编码+分类编码，运动员的标识由4位数字组成。根据射频卡的具体容量可调节信息的储存量。

2.4跑圈计数器的设计

设计跑圈计数器时，可将其主体结构设计为两大部分，一是前台的资料采集设备，二是后台的数据处理系统。资料采集设备主要完成信息的记录和采集工作，也能将数据信息直接发送到大型数码显示器上，使运动员、裁判员和现场观众能够更加直观的了解比赛的信息。后台的数据处理系统的主要工作包括记录运动员的身份信息、对相关数据进行计算、完成运动员通过信号区时的加速处理和名次处理、完成信号回写和数码显示的驱动工作。

在运动员参赛前，要完成其身份的识别工作。组委会工作人员要安排运动员进入到住地，为其进行注册登记，将射频卡发给运动员让其自行保管。在射频卡上填写运动员的姓名、号码等一系列的信息。同时也要将这些信息通过网络传回带信息处理中心，实现运动员信息的统一管理。跑圈计数器即能完成运动员信息的读取，也能与信息处理中心建立联系，完成对信息的验证。在完成身份识别工作后，还要对运动员的信息进行造表登记，实现信息的多渠道保存。

在比赛开始之前，要将跑圈计数器做初始化处理。对每一位运动员的计数器进行检查，完成清零工作。通过动态测试和瞬间记录等操作完成对数码显示器的清零工作。借助网络平台的支持，计数器可以完成自动初始化。如果工作环境不允许网络支持，可以手动完成计数器的初始化。

在比赛的过程中，计数器可以完成运动员资料的推导工作。例如计算运动员单圈的跑行时间、计算运动员的平均速度等。某些数据的计算不依靠实时监测，而是通过对历史数据的推导来得到相关的数据，这也在一定程度上体现了跑圈计数器工作的数学意义和实际意义。

跑圈计数器所输出的数据通过数码屏呈现出来，数码屏能够完整呈现运动员所跑过的圈数。数码屏由LED数码管构成，每组屏幕上分布有一只大管和4只小管。具体配置可根据实际需要进行修改。

跑圈计数器也可看做是计算机系统的前置设备，协助系算计系统完成信息的收集和记录工作。跑圈计数器能够刷新运动员的资料表，并利用网络接口完成资料存储，工作流程图见图3。

图3　跑圈计数器工作流程图

3　新技术的应用

在跑圈计数器的设计上，不仅结合了电子技术，也结合了现代化的信息技术。从功能上来看，跑圈计数器既可以看做是前置数据的输入机，也可以看做是信息显示器。在实际应用中可以通过ODBC接口完成资料的存取工作和整理工作。跑圈计数器依托现代的信息设备作为支撑，实现了信息的科学化管理，在信息的处理能力上远胜于传统的计数设备。多计数设备与信息系统相结合的技术为日后的研发工作提供可参考的数据，数据记录工作也将迎来信息化的新时代。

4　结束语

计数工作作为中长跑比赛中的重要工作，能够起到完整记录比赛数据，判断选手成绩的作用。计数工作的进行不仅能够保证比赛的公平性，也能使选手全面了解自身的水平。在以往的计数工作中，由于计数设备落后等原因造成了很多赛事事故，制约了体育事业的发展，将跑圈计数器应用于中长跑比赛中能够很好的解决这一问题。跑圈计数器由前台的资料采集设备和后台的数据处理系统所组成，既能够完成信息的收集和传递工作，也能完成信息的核算和处理工作，为体育比赛的进行提供了极大的帮助，保证了比赛结果的公平性。其设计理念也为计数器的设计提供了更多的灵感，促进了体育事业的发展。

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Based on the track and field competition run laps in the design of the counter

ZHANG Chuan
（Shaanxi Institute of International Trade&Commerce，Xi'an 712046，China）

Based on improved traditional counter high error rate，work efficiency is very low，and reducing the referee's workload，reduce the rate of error countwork，the purpose of design a new generation of run laps countermethod，combined with theworking principle and design test run laps counter，it is concluded thatwill run laps counter used in the long distance race notonly can reduce theworkload of the referee，still can reduce the chance oferror.

track and field；competition；run laps counter

TN99

A

1674-6236（2016）19-0105-02

2015-08-23稿件编号：201508122

张 川（1985—），男，陕西商洛人，硕士，讲师。研究方向：体育教学与训练。