竞走运动犯规自动监测系统的制作方法

专利名称：竞走运动犯规自动监测系统的制作方法
技术领域：
本发明是竞走运动特制裁判发令枪，它涉及一种由特制发令枪、特制运动鞋、
特制护膝、终点线手机、裁判台接收机和裁判中央处理计算机组成监测系统。
背景技术：
竞走比赛有两个核心规则。竞走运动员使用与众不同的步法，看起来很特制，这种步法是规则规定的。首先， 一个竞走运动员必须始终保持一只脚落在地面上。第二，从前进脚落地的一刻起直到脚部到达垂直的姿势，脚部必须保持直线，膝盖不能弯曲。 目前国内和国际田径的竞走比赛是靠多名裁判分布在比赛线路上监督任何运动员的犯规动作，即由裁判裸眼监督。当裁判看到竞走运动员犯规时提醒一次，出示白色标志来表示，如果运动员累计出现三次犯规则被罚出局。 这种仅靠裁判裸眼监督缺乏科学的计量，人为因素干扰很多。因此常常出现裁判漏判、错判或有意漏判和错判，常导致运动员与裁判员之间的争执。
经检索可知在国内公开发表的中文文献中有见关于竞走运动监测的研究。如可监测竞走比赛双脚同时离地的电子装置，申请号02230077.5，申请日2002.03.25，公开(公告)号CN2533921，该实用新型是一种监测竞走比赛双脚同时离地的电子装置，可避免用肉眼监测可能发生的漏判和误判。这些研究中涉及采用无线形式将犯规信息进行传送，但没不是采用手机和手机网络作为传输方式。同时，这些研究中涉及通过传感器、压控开关和电子压敏开关采集运动员犯规信息，但没有用特制竞走运动员鞋和护膝中采用触摸型触点开关进行犯规鉴别。此外， 一些文献所研究的特制传令枪没有提及将参赛运动员的编号和图像进行发送至裁判台对运动员身份进行核对。

发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于设计一种竞走运动犯规自动监测系统。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的它由竞走特制发令裁判发令枪、将参赛运动员的编号和图像一一发送到裁判台，对参赛运动员身份进行核对，采用手机和手机网络作为传输方式；特制竞走运动员鞋，其中包括手机芯片，电池、蜂鸣器及特制布满触摸型触点开关的鞋垫组成运动员犯规监测和与裁判台通讯联络，用特制竞走运动员鞋和护膝中采用触摸型触点开关进行犯规鉴别；特制竞走运动员护膝，其中包括由手机芯片、电池、蜂鸣器及特制具有触点开关组成的膝盖弯曲犯规鉴别和裁判台通讯联络。 本发明开发研制成功的竞走运动犯规自动监测系统能准确、及时地鉴测运动员的犯规，并在裁判台计算机LCD上和电视屏幕上同时显示和记录下犯规运动员的犯规类型，犯规次数，同时向犯规运动员及时给予语音提示。从而消灭了错误、漏判，也为参赛运动员与裁判的争执提供科学的依据。为比赛单位或运动研究机构提供必要的数据，以提高竞走竞技水平。该自动监测系统适用于国内外各级竞走运动比赛。该监测系统由特制发令枪、特制运动鞋、特制护膝、终点线手机、裁判台接收机和裁判中央处理计算机组成。以及相应开发的竞走犯规监测计算机软件。 用手机和手机网络作为竞走运动员起跑线裁判、终点线裁判与裁判台通讯联络工具，达到监测运动员犯规和双方、多方及时交流信息的效果。利用手机号码编号和通讯短信号编码构成鉴测两道加密。其中参赛运动员手机编码在开赛前十分钟输入设置；特制竞走运动员鞋，其中包括手机芯片，电池、蜂鸣器及特制布满触摸型触点开关的鞋垫组成运动员犯规监测和与裁判台通讯联络；特制竞走运动员护膝，其中包括由手机芯片、电池、蜂鸣器及特制具有触点开关组成的膝盖弯曲犯规鉴别和裁判台通讯联络；利用起跑线上发令裁判员特制发令枪中手机，将参赛运动员的编号和图像一一发送到裁判台，对参赛运动员身份进行核对；终点线上的专用手机与检测运动员到达终点的极光(或红外线)联动，向裁判台发送运动员到达终点的信息。中途巡监手机作为跟踪比赛过程中途裁判与裁判台通信工具，以应对比赛随时发生情况。由裁判台中央接收机(与各个参赛运动员对应的发送手机)接收到的信息通过中央处理计算机接口与中央处理计算机组成一个完整的竞走运动犯规自动监测系统。针对竞走犯规规则开发的竞走运动犯规自动监测系统计算机软件。 竞走运动犯规自动鉴测系统充分利用了当今通讯先进的科技成果手机和手机通讯，结合竞走犯规规则开发的专用软件，解决了准确监测、加密、通讯、信息存贮、显示、报警、查验等动能。装置运行过程中抗干扰性强、鉴测准确、安全可靠，方便地实现运动员与裁判台交流以及中央接收机与上传计算机的通信，装置通讯时间误差小于10.6秒。该装置采集两脚腾空和腿弯曲犯规均采用触点形开关信号即"0"与"1"信号，信号判断明确。同时它适用于国内外各级各类的竞走比赛，应用前景十分广阔。


下面参照附图结合实施例对本发明结构及竞走特制发令裁判发令枪、竞走运动
员特制运动鞋、竞走运动员特制膝盖护膝作进一步的描述。 图l、竞走运动犯规自动监测系统通讯联络图； 图2、系统应用软件操作界面； 图3、竞走犯规计算机软件主程序框图； 图4 :竞走特制发令枪前视图； 图5 :竞走特制发令枪左视图； 图6 :竞走特制发令枪后视图； 图7 :竞走运动员特制运动鞋总体结构图主视图； 图8 :竞走运动员特制运动鞋总体结构图左视图； 图9 :竞走运动员特制运动鞋总体结构图俯视图； 图10 :特制竞走运动员护膝总体结构图主视图； 图11 :特制竞走运动员护膝总体结构图左视图； 图12 :特制竞走运动员护膝总体结构图俯视图。 在图中，1为裁判发令枪；2为终点裁判专用手机；3为运动员特制鞋；手机；4为运动员特制护膝手机；5为中央接收机；6为中央处理计算机；7为裁判台；8为极光 束；9为中途巡监手机； 101为发令手枪整体结构；102为手机芯片；103为纽扣电池；104为蜂鸣器； 105为电源开关；106为手机印刷电路板；107为发送参赛运动员编号；108为起跑命令 按钮；109为中止比赛命令按钮；IIO为发令枪手机显示屏； 201为手机电源与鞋垫触点开关之间连线；202为特制鞋垫(其中安装有50只触 点开关)；203为鞋前上端(其中安装有手机芯片、蜂鸣器、手机电池及电源开关)；
301为手机芯片；302为电池；303为蜂鸣器、304为电源开关；305为触摸型触 点开关；306为电源引线；307为触摸型触点开关印刷板；308为护膝手机印刷板。
具体实施例方式
该监测系统由特制发令枪、特制运动鞋、特制护膝、终点线手机、裁判台接收 机和裁判中央处理计算机组成。以及相应开发的竞走犯规监测计算机软件。
在开始比赛前运动员要穿上各个运动员对应比赛运动员号码的特制运动鞋，带 好特制的护膝，打开电源开关，运动员鞋中和护膝手机即向中央裁判台中央机的接收手 机发信号，实现运动员向裁判台自动报名和发出竞走运动自动监测系统运动员一侧已 "准备好"的信息。如裁判台中央处理计算机若发现某个运动员的通讯装置出现故障， 则在比赛前及时用备用设备予以更换。在整个比赛过程中裁判台中央机将一直对参赛运 动员手机进行巡检，防止"作弊". 比赛时发令员手持的发令枪也是一台专用手机，它与发令枪响声同步。在发令 比赛开始前发令裁判员利用3G手机图样传输功能，把各位参赛运动员编号和图像一一顺 序发到裁判台中央接收机和处理计算机对各位运动员进行身份识别对比。当发令员利用 手机发出起跑命令时，裁判台中央机接到发令手机启动信息即时对各参赛运动员的运动 鞋和护膝手机发出自动"清零"的复位指令，为开始记录每位参赛运动员做好准备。比 赛过程中裁判台的中央机(计算机)则开始自动记录存贮显示运动员是否在比赛中犯规、 犯规类型、次数和比赛成绩。如出现犯规裁判台中央机同步向运动员手机发出警告讯 号。比赛结束后运动员和裁判委员会可以随时查看，但不能修改。
系统设计
1、竞走运动特制裁判发令枪 起跑线上裁判员手中的发令手枪中安装一只3G手机，它在发令比赛前运动员进 场后，利用手机有图像传输功能，将参赛运动员的编号和现场图像发到裁判台中央接收 机以此核对参赛运动员的真实身份。比赛开始发令枪在击发枪响的同时给裁判台中央接 收机送出开赛的信号。启动中央接收机和中央处理计算机进入犯规鉴别主程序运行。
终点线上专用手机它与终点线上的极光(或红外线)联动，只要运动员身体一切 断极光线(或红外线)终点线手机当即向裁判台中央接收机发出运动员到达终点的信息， 传到中央处理计算机记录下该运动员的成绩。 为比赛过程中进行跟踪巡监的裁判员配备数部手机，以便把比赛中途情况随时 向裁判台汇报，裁判台也可以下达相应的指令。 竞走运动起跑线上的裁判员持有一支特制的发令枪。它上面具有三个触摸按钮
5开关A、 B、 C。当发令裁判员按下A按钮，发令枪3G手机即按顺序向裁判台中央接收 机发送参赛运动员的运动员编号和图像，以核实运动员的身份。如裁判台中央处理计算 机此时如发现不一致，则计算机通过中央接收机向发令裁判的发令枪手机发出"此人不 一致"信息，供发令裁判处置。当参赛运动员全部比对完后，发令裁判则向裁判台发出 "准备好"信息，让裁判台中央处理计算机进入比赛等待状态。当发令裁判按下B触摸 按钮开关， 一方面向参赛运动员发出起跑音响指令，同时向裁判台发出启动比赛程序。
如果起跑时出现运动员抢跑，发令裁判员则按下C触摸按钮开关，向运动员和 裁判台发出暂时终止比赛的信息。 发令裁判手中的特制发令枪中的手机随时可以接听到裁判台发来的数码信息或
语音信息。 终止线上专用手机是与检测运动员到达终点线的极光束(或红外线束)联动的， 只要运动员切断极光束，立即感应一模拟信号，经A/D转换命令终点线专用3G手机向裁 判台中央接收机发出到达信息(包含脉冲信息和运动员到达图像)传至中央接收机中央处 理计算机立即记录、显示该运动员的比赛成绩和图像。参赛运动员全部完成比赛后中央 处理计算机即中止比赛程序运行。 中途巡监手机是专门为比赛过程中中途巡监裁判员配备的，它们用于把比赛中 途进行情况随时向裁判台汇报，裁判台也可随时下达相应的指令。 终点线上专用3G手机与终点线上的极光束(或红外线束)联动，完成终点裁判 自动向裁判台发送运动员到达的信息(包含运动员到达现场图像)。中途巡监手机作为比 赛过程中中途裁判与裁判台交流信息的工具。 用竞走特制发令枪的3G手机实现发令裁判员向运动员和裁判台发送"暂时终 止"比赛命令。 由裁判台中央接收机(与各个参赛运动员对应的发送手机)接收到的信息通过中 央处理计算机接口与中央处理计算机组成一个完整的竞走运动犯规自动监测系统。
2、竞走运动员特制运动鞋 特制的运动员两只鞋的前上端各安装一只3G手机芯片和一电池和蜂鸣器，为保 密起见两只手机各具有一个加密手机号码(开赛十分钟前由裁判台设定)。在运动员鞋垫 内是两片具有50个触点开关。它的形状、重量与普通运动鞋一样，只是它由一层很薄 的，有弹性的、触摸型，具有50只直径5MM蜂窝形触点和一层平面形50只对应下触点 鞋垫组成。当运动员在竞走过程中只要脚的踩地鞋垫内的触点开关必定有一只或多只接 通，手机则向裁判台对应的接收手机发出个人的特定的、多位的符号组成的密码，裁判 台接收机收到的信息后即送到中央处理计算机与原贮存在计算机对应多运动员的通讯内 容(密码)进行此对识别(这是第二道加密措施)，然后进行鉴别、记录、判断处理。当 运动员双脚同时离地时，运动员两只鞋中手机同时失电，此时裁判台中央接收机接收不 到该点运动员的信号，经中央处理计算机记录、存贮、判断后立即发出犯规报警信息， 存贮和声光报警和显示，同时同步把犯规记录类型和犯规信号、犯规次数，通过中央接 收手机发送到运动员的手机上，警告犯规运动员。 竞走运动员的特制运动鞋采用两道加密措施每位运动员特制左右鞋中手机 A:拥有特定的手机号码；B:由16位ASCC码组的短信密码，只有当裁判台中央处理计算机比对该短息密码一致后才确认是该运动员发来的监测信息。左右两只鞋的前上端 各安装一只加密手机号码的手机，为保密起见在开赛前参赛运动员入场穿运动鞋时才由 裁判置入。运动员和裁判都不知道手机的号码和每只手机向裁判台发送十六位ASCC码 组成短信密码组合。裁判台中央接收机包含有与参赛运动员左右特制运动鞋一一对应的 接收手机。中央接收机又通过计算机的接口把监测信息传送到CPU进行对比识别，只有 比对一致的短信密码组合才被认可为该运动员的监测信息。如果比赛中监测到运动员鞋 中发来的犯规信息，中央处理机经识别判断后会及时记录下犯规运动员的编号、犯规时 间、犯规真型、犯规次数并在计算机LCD显示器及赛场观众看台电视显示屏上显示和语 音警告。同时中央处理计算机将命令中央接收机向犯规运动员鞋中手机发送犯规类型、 犯规次数的语音警告。如果累计三次犯规则发出"出局"语音警告。
中央处理计算机的犯规信息接收、识别和处理工作，全靠我公司开发编制的专 用竞走犯规监测软件，在它支持下系统才能安全可靠地运作。
3、竞走运动员特制膝盖护膝 运动员两只护膝上分别装上3G手机芯片和电池和一个特制接触开关和蜂鸣器。 当运动员在比赛过程中弯曲时护膝的触点开关是闭合的，当膝盖垂直时则是断开的。护 膝两只手机不间断地向中央接收台对应手机发出特定编码信息(与鞋手机相似但密码不 同)，中央接收机将接收到的信息即送中央处理器计算机，计算机经比对、判断、记录、 存贮后，监测出该运动员是否犯规的信号。如果出现犯规，中央接收机即向犯规运动员 的护膝手机发出警告信息。 裁判台中央接收机包括发令枪和终点线的接收机以及一组参赛运动员对应运动 鞋和护膝手机(4台/人)以及一台中央信息处理计算机。计算机内安装有我公司开发的按 竞走犯规规则的编制软件系统。其中包括运动员手机号识别，运动员发来的通讯密码识 别，运动员号码和图像识别，记录数据、存贮数据、信息判断与信息处理、数据设置、 通讯、报警、显示，打印等功能。该软件的系统保证了竞走运动犯规系统准确、安全、 可靠地运行。该装置利用国产联想品牌的工控计算机IPC-945GC。 竞走运动员的特制膝盖护膝采用两道加密措施每位运动员腿部护膝A:手 机加密号码；B :由16位ASCC码组的短信密码。只有裁判台中央处理计算机比对该 短息密码一致后才确认是该运动员发来的监测信息。左右膝盖护膝中外侧各安装一只加 密手机号码的手机，为保密起见在开赛前参赛运动员入场穿运动鞋时才由裁判置入。运
动员和裁判都不知道手机的号码和每只手机向裁判台发送十六位ASCC码组成短信密码
组合。裁判台中央接收机包含有与参赛运动员左右特制膝盖护膝一一对应的接收手机。
中央接收机又通过计算机的接口把监测信息传送到CPU进行对比识别，只有比对一致的 短信密码组合才被认可为该运动员的监测信息。如果比赛中监测到运动员膝盖护膝中发 来的犯规信息，中央处理机经识别判断后会及时记录下犯规运动员的编号、犯规时间、 犯规真型、犯规次数并在计算机LCD显示器及赛场观众看台电视显示屏上显示和语音警 告。同时中央处理计算机将命令中央接收机向犯规运动员鞋中手机发送犯规类型、犯规 次数的语音警告。如果累计三次包含双脚离地犯规则发出"出局"语音警告。
中央处理计算机的犯规信息接收、识别和处理工作，全靠我公司开发编制的专 用竞走犯规监测软件，在它支持下系统才能安全可靠地运作。
应用软件界面 文件菜单实现文件记录存档、打开、保存、显示、打印和防止修改等功能。信 息显示内容项目有比赛组别、比赛时间、参赛运动员姓名、参赛运动员编号、性别， 双腿离地犯规时间和次数、曲膝犯规时间和次数、比赛成绩以及统计等。中央处理计算 机拥有丰富的存贮器，它存贮保存着运动员比赛全过程的表现数据。实现把这些数据和 图像及时地显示在裁判台计算机的LCD屏幕上和赛场观众电视屏幕上并有语言解释。同 时实时启动打印和打印比赛的数据，以供裁判员签字画押。 这些数据还可以提供给运动员单位和研究竞走运动的机构，总结经验，提高竞 走水平。 通讯工具 采用当今最先进的公共通用3G手机和手机网络。它的优点是抗干扰能力强，通 讯距离远，覆盖面广，手机还具有发送和接收为一体的功能，还有加密，自动切换至计 算机网络，图像传输等动能。 该竞走运动犯规自动监测系统经过测试，实践证明该装置各硬件环节、通讯的 发射与接收计算机和计算机处理软件都运行正常，安全可靠。
权利要求
竞走运动犯规自动监测系统，其特征在于包括它由竞走特制发令裁判发令枪、将参赛运动员的编号和图像一一发送到裁判台，对参赛运动员身份进行核对，采用手机和手机网络作为传输方式；特制竞走运动员鞋，其中包括手机芯片，电池、蜂鸣器及特制布满触摸型触点开关的鞋垫组成运动员犯规监测和与裁判台通讯联络，用特制竞走运动员鞋和护膝中采用触摸型触点开关进行犯规鉴别；特制竞走运动员护膝，其中包括由手机芯片、电池、蜂鸣器及特制具有触点开关组成的膝盖弯曲犯规鉴别和裁判台通讯联络。
2. 根据权利要求1所述的竞走运动犯规自动监测系统，其特征在于竞走特制发令 裁判发令枪和终点线专用3G手机，以手机和手机网络作为起动线裁判和终点裁判裁判台 之间信息交流的工具，用竞走特制发令枪的3G手机实现起动线裁判向裁判台禀报和核对 参赛运动员身份；用竞走特制发令枪的3G手机实现发令裁判向运动员和裁判台发送"起 跑"命令和启动竞走运动犯规自动监测系统进入工作状态；为竞走起跑前核对运动员身 份、起跑、暂时终止比赛以及终点裁判开发的专用软件。
3. 根据权利要求1所述的竞走运动犯规自动监测系统，其特征在于竞走运动员特 制运动鞋，采用手机通信网络作为竞走监测双脚离地犯规的通讯工具；为竞走运动员双 脚离地犯规开发的专用软件，特制运动员鞋上、下鞋垫触模型按钮开关作为采集运动员 双脚离地的信息来源；采用竞走特制运动员鞋中手机及含电路、裁判台中央接收机和中 央处理计算机及含软件构成竞走比赛运动员双脚离地犯规自动监测系统。
4. 根据权利要求1所述的竞走运动犯规自动监测系统，其特征在于竞走运动员特 制膝盖护膝，采用手机通信网络作为竞走监测双脚离地犯规的通讯工具；为竞走运动员 膝盖弯曲犯规开发的专用软件，特制运动员膝盖护膝前后方触模型按钮开关作为采集运 动员膝盖弯曲犯规的信息来源；采用竞走特制运动员鞋中手机及含电路、裁判台中央接 收机和中央处理计算机及含软件构成竞走比赛运动员膝盖弯曲犯规自动监测系统。
全文摘要
本发明公开了一种竞走运动犯规自动监测系统，它由竞走特制发令裁判发令枪、将参赛运动员的编号和图像一一发送到裁判台，对参赛运动员身份进行核对；特制竞走运动员鞋，其中包括手机芯片，电池、蜂鸣器及特制布满触摸型触点开关的鞋垫组成运动员犯规监测和与裁判台通讯联络；特制竞走运动员护膝，其中包括由手机芯片、电池、蜂鸣器及特制具有触点开关组成的膝盖弯曲犯规鉴别和裁判台通讯联络。能准确、及时地鉴测运动员的犯规，并在裁判台计算机LCD上和电视屏幕上同时显示和记录下犯规运动员的犯规类型，犯规次数，同时向犯规运动员及时给予语音提示。从而消灭了错误、漏判，也为参赛运动员与裁判的争执提供科学的依据。
文档编号A63B71/06GK101690845SQ20091011263
公开日2010年4月7日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者施能民, 林永增, 郑胜 申请人:福州闽缘电子有限公司