方案背景
習近平總書記在 2018 年全國教育大會對學校體育提出了“四位一體””的終極目標：“要梳理健康第一的教育理念，開齊開足體育課，幫助學生在體育鍛煉中享受樂趣、增強體質、健全人格、錘煉意志?！?/span>
為貫徹落實《國務院辦公廳關于強化學校體育促進學生身心健康全面發展的意見》、《教育部等 6 部門關于加快發展青少年校園足球的實施意見》和《教育部辦公廳關于加強全國青少年校園足球改革試驗區、試點縣（區）工作的指導意見》精神，充分發揮智慧校園、全國青少年校園足球改革試驗區的示范引領作用。同時貫徹落實《中國足球中長期發展規劃(2016-2050 年)》中重點強調的“推動互聯網技術與足球產業深度融合，重點引入移動互聯網、大數據等新技術與新業態，促進足球運動多點創新”。通過科技引導、技術創新推動校園體育、校園足球快速、長足發展，推進學校體育綜合改革探路工程，充分運用大數據、可穿戴設備等技術手段，建設校園體育信息化管理平臺，全面提升智慧校園整體運動、訓練及競技水平和智慧校園體育信息化管理水平。
預期目標
1.大數據結合足球是大勢所趨
以“教學是基礎、競賽是關鍵、體制是保障、育人是根本”為目標，充分發揮青少年校園體育育人功能，著力構建“運動科學，激勵機制完善，管理體制順暢，發展環境優化“的智慧校園體育發展模式。
2.數字化足球訓練優勢
在這個數字時代，將云計算、大數據等技術運用于校園足球是順應時代潮流的。由簡極科技自主研發的智能足球運動表現分析系統正是在這樣的一個背景下產生的。
它面向校園足球，以智能硬件設備為基礎，借助大數據和云計算等 IT 技術手段，提供足球訓練、友誼賽、教學、管理的數字化解決方案。
系統利用智能硬件的便捷、精確的特點，在足球教學、訓練和競賽的過程中自動采集大量足球數據，經過智能的處理和分析后，幫助足球教育一線工作者提高足球教學和訓練水平，并填補校園足球數據空白，助力校園足球的普及和提高。數字化足球訓練的優勢，主要體現在：
◇ 能幫助球員提高訓練效率
◇ 減少運動員因過度訓練而傷病
◇ 幫助教練員科學選材
◇ 使校園足球與社會產生良好互動
方案概要及特色
校園足球數字化訓練解決方案旨在通過基于智能穿戴設備、智能足球、大數據算法分析與云計算等科技手段，以及運動數據分析與應用服務，建立校園足球數字化訓練數據體系，全面提升智慧校園足球訓練、競技及信息化管理水平。方案的建設關鍵詞是：
“信息化管理 安全運動 特色教學 科學訓練 促進普及”
通過本方案的實施，可為智慧校園足球重點實現：（1）運動安全科學防范；（2）完善學生運動數據庫；（3）提升課程學習興趣；（4）強化師資運動數據科學訓練；（5）完善后備人才選拔機制；（6）輔助提升專項技能水平；（7）提升校園體育信息化管理水平。
1.運動安全科學防范
校園運動的科學防范是安全保障的第一要義，讓學生了解自身身體體質狀況避免超負荷運動帶來傷病風險，讓學校管理層能夠通過管理終端便捷管理，讓家長能夠通過分析報告了解孩子體質狀態是本方案的特色之一。
基于智能運動穿戴設備對學生入學狀態進行初始測試，結合學生的常規體檢數據，構建學生個人運動數據庫，能夠分析學生的體質特征，如是否過度肥胖，心肺功能是否能夠支撐長距離跑動運動或者短距離高強度運動，應循序漸進做出哪些訓練計劃進行改變，起到運動安全科學防范的效果。
異常數據預警機制
2.完善學生運動數據庫
運動數據庫的缺失導致無法全面了解學生運動體質以及是否缺乏鍛煉亦或是鍛煉后是否有增強體質是校園足球普遍存在的弊端問題。完善學生運動數據庫，彌補學生成長數據的缺失，填充安全監控盲區是智慧校園足球運動的重大舉措。
學生運動成長分析
3.提升課程學習興趣
如何讓校園足球課程變得更有趣，讓學生愛上足球課是學校體育教育改革的迫切需求，本方案旨在通過引進智能化數據采集設備設備將學生運動信息數字化，進行多維度綜合評定并以圖表、數字、排名等多種手段進行數據呈現。有效的輔助教師及時發現學生短板，引導教師因材施教、個性化教學，促使學生了解自身體質健康、排名、優點等有效信息，提升學習興趣愛好，積極融入運動團體。
4.強化師資運用數據科學訓練
系統可長期追蹤運動員的訓練、比賽數據，運用可視化數據圖表，呈現運動員長期表現的數據變化，多維度體現運動員綜合能力，并進行運動員間的水平對比、排名分析等。這套體系將解決教師在訓練過程中更多依靠主觀因素判斷的問題，輔助教師提供更加科學更具針對性的訓練內容。
通過運動數據穿戴設備進行數據采集與分析，結合運動員的實際表現，強化師資數據理解及分析能力，從數據中發現更具備針對性的問題，并提供有效的科學訓練方法，全面發現問題+針對性解決問題能夠有效提升教師運用數據進行更科學的訓練。
結合數據現場指導
5.完善后備人才選拔機制
選拔缺乏科學、嚴謹的選材機制一直是制約中國校園足球發展的瓶頸。
校園足球數字化訓練方案的的功能之一就是提供豐富詳實的數據記錄和分析，從而建立科學完善的人才數據庫。
建立校園足球數字化訓練數據體系，匯集包括球隊數據庫、球員數據庫、身體機能數據庫、運動數據庫、比賽數據庫等基礎數據；建立后備人才苗子庫，通過運動員表現數據的綜合對比，提供人才選拔的科學依據。
儀器評議遴選方案（省級）
6.輔助提升專項技能水平
運用科學的方法探索足球運動客觀規律，并運用這些規律輔助教練員指導足球訓練才能不斷提高技術水平。智能運動數據采集設備能實時呈現運動員大量體征及技戰術數據，通過專業算法，對這些數據進行分析和處理，將技、戰術指導由傳統的“抽象”變為“具體”可視化，輔助教練員發現“短板”因材施教，最終達到提高訓練效率的作用，為提升校園足球競技水平打下堅實的基礎。
具體可視化“短板”問題
系統運行原理
該套智能硬件包含系統套裝箱、智能足球、數字工作站、球員追蹤器；運動表現管理軟件包含數據管理（Pad 端）、球隊管理（PC 端） 。
系統通過數字工作站，利用 UWB 定位技術，對球員佩戴的追蹤器以及智能足球可實現實時的精確定位，數字工作站將讀取到的球員身體數據、跑動數據以及人球關系數據，通過詳細的算法分析，從而展現出各項運動數據。
1.核心硬件
智能足球：
智能足球采用世界頂尖制球工藝，符合 FIFA 標準的 4 號、5 號球，并內置業界領先定位技術芯片及無線充電模塊，實時采集球體運動軌跡等數據。
智能足球不僅能夠記錄比賽過程中的全運動軌跡，同時利用規則算法，可記錄“人-球”相關的數十項運動數據。
智能足球采用無線充電技術，每次充電完成可使用 4-5 個小時，充電時間為1-1.5 小時。
智能足球已申請了 22 項相關國內外專利，是本系統的核心硬件之一。
工作站（主副）：
工作站（主副）內含微型服務器及球場數據接收器，載入專業的運動軌跡演算程序，用于接收和處理球場相關數據。
工作站將布置于球場四角，組成局域工作網絡，實時采集智能足球和球員追蹤器運動數據，采集頻次可達到 20 次/秒，精準記錄運動員及足球的數據變化。完整充電情況下的主工作站將可連續工作 6-8 個小時，副工作站可連續工作 10-12 個小時。
工作站具有防水、防曬和一定的防摔碰能力，具有相當的穩定性。
球員追蹤器：
球員追蹤器內置厘米級運動軌跡采集技術芯片，可高頻率實時采集球員的運動軌跡、體征數據與比賽數據。
球員追蹤器尺寸約為 3*5*1.5cm，可通過臂帶式或運動背心的方式進行佩戴，基本不影響運動員技戰術動作。球員追蹤器每次充電可連續使用 9 個小時以上。
移動終端（iPad）：
移動終端是運動數據采集和分析的實時操作終端，目前支持 iPad，主要功能包括實時操作訓練及比賽的運動數據、實時運動軌跡查看、實時運動數據和統計查看以及系統相關管理功能等。
移動終端支持本地和云端存儲兩種方式，訓練和比賽結束后可立刻上傳運動，便于其他終端賬戶進行查看。
移動終端（ipad）部分界面
2.數據體系
通過以上章節介紹的數據處理邏輯，INSAIT K1 構建了一個三維立體的大數據體系。
這三個維度分別是：
對象維度，即球隊與球員
內容維度，即內部負荷、外部負荷以及技戰術數據
場景維度，即訓練、比賽以及趨勢分析
球隊數據體系
球員數據體系
