Development of software and information system for automated accounting of biathlon athletes training using data of their electronic diaries

Толық мәтін

Дневник спортсмена предназначен для спортсменов и тренеров в целях ведения индивидуального контроля над тренировочным процессом и наблюдения за динамикой широкого круга показателей двигательной деятельности занимающегося в течение годичного тренировочного цикла.

Спортивный дневник необходим детям, планирующим долгосрочную спортивную карьеру, он помогает отслеживать физическое состояние и спортивные достижения, а также является лучшей формой самоконтроля спортсмена. В дневнике рекомендуется фиксировать объем и интенсивность ежедневных физических нагрузок, результаты контрольных стартов и соревнований, некоторые объективные и субъективные показатели состояния организма в период тренировочного процесса. С помощью дневника можно отследить, когда появились первые признаки спада, разобраться, с чем они могли быть связаны. Также можно сравнить результаты текущего и прошлых сезонов, свои показатели с показателями других спортсменов. Поэтому ведение спортивного дневника является очень важной составляющей прогресса в спорте.

В настоящее время в ГАУ РМ «СШОР по зимним видам спорта» разработан электронный дневник спортсмена, который находится на стадии тестирования и внедрения в команде старших девушек сборной Республики Мордовия по биатлону. Дневник разработан на основе бесплатного сервиса для работы с электронными таблицами Google Sheets, или Google-таблицы. Основными преимуществами применения Google-таблиц, используемыми при разработке электронного дневника, являются [1]:

• сохранение огромных массивов данных;
• бесплатная работа с сервисом через браузер и мобильные приложения;
• совместная работа над документами, предусматривающая настройку прав доступа на редактирование, комментирование или чтение для человека, которому открыт доступ к таблице по ссылке;
• защита от редактирования определенных диапазонов данных;
• большое количество встроенных функций для обработки документов с возможностью создания собственных функций;
• возможность сохранения истории изменений документа и отката в любую точку, где необходимо внести новые данные, изменить формулу расчетов, добавить столбец и т. п.;
• хранение случайно удаленных документов в «корзине» в течение 30 дней;
• импорт данных из других доступных источников без потери функционала.

Каждый лист Google-таблицы доступен для редактирования конкретным спортсменом.

Лист имеет следующую структуру:

• столбцы таблицы содержат описание разделов спортивной подготовки: циклическая работа, которая включает ходьбу и ходьбу с палками, бег и бег с палками, прыжковую имитацию лыжных ходов с палками, тренировка с использованием лыж, лыжероллеров, велосипеда; спортивные игры; силовая подготовка, которая включает силовую работу на лыжах, лыжероллерах и в тренажерном зале; строки таблицы содержат информацию о количестве пройденных километров и затраченном времени по каждому разделу на зарядке, утренней и вечерней тренировках; в конце каждого тренировочного дня ведется подведение итогов проделанной спортсменом работы (рис. 1, 2);

Рис. 1. Циклическая работа в электронном дневнике.

Рис. 2. Силовая подготовка в электронном дневнике.

• следующие столбцы содержат информацию о стрелковой подготовке: время холостого тренажа; общее количество выстрелов, количество попаданий и промахов, а также процент попаданий из положений лежа и стоя (рис. 3);

Рис. 3. Стрелковая подготовка в электронном дневнике.

• последние столбцы содержат информацию о самочувствии спортсмена, которое оценивает сам спортсмен по 10-ти балльной шкале; количество минут, проведенных во время тренировки в разных зонах интенсивности (рис. 4).

Рис. 4. Зоны интенсивности и самочувствие в электронном дневнике.

Для получения информации, необходимой при заполнении электронного дневника, каждый спортсмен должен иметь специальный пульсометр со встроенным GPS-навигатором и поддержкой соединения со смартфоном, например, Polar M400 или Polar V800 [2], и нагрудный ремень со встроенным высокоточным датчиком частоты сердечных сокращений, например, Polar H7 (рис. 5) [3].

Рис. 5. Пульсометр Polar V400 с ремнем.

Включение пульсометра производится в момент начала тренировки, а отключение – после ее завершения. При этом после синхронизации датчика и пульсометра в приложении Polar Flow [4] появляется вся информация о ходе тренировочного процесса. Например, на рисунке 6 видно, что 07.09.2022 г. у спортсмена было две тренировки – утренняя и вечерняя.

Рис. 6. Дневник в Polar Flow.

При выборе одной из тренировок можно увидеть её продолжительность и пройденную дистанцию, эти значения заносятся в соответствующие разделы электронного дневника (см. рис. 7).

Рис. 7. Продолжительность и дистанция в Polar Flow.

Также можно увидеть количество минут, проведенных во время тренировки в разных зонах интенсивности (см. рис. 8).

Рис. 8. Зоны интенсивности в Polar Flow.

В конце каждого месяца подводятся итоги по каждому виду работы. Например, итоговые значения о работе в различных зонах интенсивности за месяц представлены на рисунке 9.

Рис. 9. Подведение итогов о работе в различных зонах интенсивности за месяц.

Все данные, представленные в электронном дневнике, передаются в программно-информационную систему для их последующей автоматизированной обработки и анализа.

Для реализации программно-информационной системы были использованы следующие инструментальные средства:

• редактор кода – Visual Studio Code (1.72);
• язык программирования Python (3.10.2) совместно с библиотеками:
  
  • NumPy – библиотека с открытым исходным кодом, поддерживающая высокоуровневые математические функции, предназначенные для работы с многомерными массивами;
  • PyQT6 – библиотека для создания приложений с графическим интерфейсом с помощью инструментария Qt;
  • Matplotlib – библиотека для визуализации данных двухмерной и трехмерной графикой;
  • datetime – модуль, предоставляющий классы для обработки времени и даты;
  • httplib2 – комплексная клиентская библиотека HTTP;
  • oauth2client.service_account – библиотека, позволяющая работать с API Google;
• текстовый формат обмена данными для авторизации в Google API – формат JSON. При запуске программно-информационной системы открывается окно приложения, представленное на рисунке

Рис. 10. Окно приложения.

Для начала работы пользователю необходимо получить данные с сервера. Код этой функции представлен на рисунке 11.

Рис. 11. Код функции, отвечающей за получение данных с сервера.

В данной функции для каждого спортсмена, зарегистрированного в программно- информационной системе, происходит поиск совпадения его фамилии с именем листа Google- таблицы. Для выполнения соответствующего запроса необходимо указать параметр spreadsheetId, содержащий уникальный идентификатор таблицы, который можно получить в адресной строке браузера. Далее запрос отправляется на сервер; полученные от сервера строки Google-таблицы сохраняются в массиве, обрабатываются для более удобного использования методом parse(), а затем выводятся в консоль. Например, для одного дня, имеем следующую обработанную запись:

Рис. 12. Вывод в консоль данных, обработанных приложением.

Программно-информационная система имеет широкий спектр возможностей анализа данных, сгруппированных по различным критериям: временным интервалам (месяц, квартал, год, сезон), возрастным группам (группы «Мужчины и женщины», «Юниоры и юниорки», «Старшие юноши и девушки» и т. д.), видам спортивной подготовки (циклическая и силовая работа, стрелковая подготовка и т. д.). Также подробный анализ можно провести как для одного спортсмена, так и для группы с целью сравнения нужных показателей. Получаемые результаты для большей наглядности визуализируются с помощью построения диаграмм.

Рассмотрим некоторые из описанных возможностей.

На рисунке 13 представлена гистограмма об объеме циклической работы, выполненной спортсменом за месяц.

Рис. 13. Гистограмма об объемах циклической работы спортсмена за месяц.

Из рисунка 13 видно, что в августе преобладали тренировки с использованием лыжероллеров, общий объем этой работы составил 1142 минуты или 19 часов, при этом было пройдено 236 км.

Можно проводить сравнительный анализ любой проделанной спортсменом работы по выбранным месяцам, например, для показателя точности стрельбы (рис. 14).

Рис. 14. Точность стрельбы спортсмена из различных положений по месяцам.

Из рисунка 14 можно сделать следующий вывод: спортсмен показывал стабильные результаты стрельбы из положения стоя на протяжении трех летних месяцев, однако в сентябре процент попадания упал приблизительно на 20%, что может быть объяснено неустойчивым психо-эмоциональным состоянием спортсмена, связанным с подготовкой к главному старту летнего сезона – Первенству России по летнему биатлону и началом нового учебного года в школе.

На рисунке 15 приведена гистограмма об объемах силовой работы спортсмена, выполненной в подготовительном периоде (июль) и предсоревновательном периоде (август). Видно, в июле силовая работа в зале преобладала над остальными видами силовой нагрузки и носила развивающий характер, что свойственно для подготовительного периода. В августе она была снижена в 2 раза и носила тонизирующий характер, в тоже время объем силовой работы на лыжероллерах увеличился в 4 раза с целью адаптации мышц к движениям на лыжероллерах.

Рис. 15. Объемы силовой работы спортсмена по месяцам.

В программной системе присутствует возможность построения графиков для различных показателей по всем спортсменам с целью сравнения выполненных ими объемов работ относительно друг друга (рис. 16).

Рис. 16. Объемы циклической работы спортсменов за месяц.

На рисунке 16 приведена гистограмма, которая показывает, что в августе спортсмены имели различные относительные показатели по зонам интенсивности во время выполнения тренировочного процесса.

Рис. 17. Зоны интенсивности у спортсменов.

Гистограмма на рисунке 17 показывает, что у спортсменок Гуркиной и Шатовой, которые выступают в возрастной группе «Юниорки», в значительной степени преобладает 1- ая зона интенсивности, что говорит о более сильных изменениях в сердце (размеры сердца увеличиваются) и более экономичном расходе энергии. При этом частота сокращений сердца не сильно повышена, а сокращающая способность миокарда сильнее. Другие спортсменки Мамкина и Федотова, выступающие в возрастной группе «Младшие девушки», имеют менее развитое сердце, поэтому их показатели ЧСС являются более высокими и находятся преимущественно в 3-ей зоне интенсивности. Однако, у их ровесницы Сухоткиной, преобладает 2-ая зона интенсивности, что говорит о уже заметных изменениях в сердце. Эти изменения также влияют и на спортивный результат, о чём свидетельствуют отличные результаты этой спортсменки на Российских соревнованиях в своём возрасте.

Таким образом, в статье приводится описание разработанной авторами программно- информационной системы, предназначенной для автоматизированного учета показателей тренировочного процесса спортсменов-биатлонистов на основе их электронных дневников, созданных с использованием бесплатного сервиса Google Sheets. Необходимые данные для ведения дневника каждый спортсмен получает, исходя из информации от специальных пульсометров со встроенным GPS-навигатором. Программно-информационная система имеет широкий спектр возможностей для анализа данных, сгруппированных по различным критериям. Получаемые результаты для большей наглядности визуализируются с помощью построения диаграмм. В статье также сформулированы некоторые из выводов, которые можно получить на основе проведенного анализа. Выводы можно использовать для корректировки планов тренировочного процесса на следующий соревновательный период.

Авторлар туралы

V. Pimashev

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: ogarevonline@yandex.ru
Ресей

O. Nelin

Email: ogarevonline@yandex.ru
Ресей

S. Firsova

Email: ogarevonline@yandex.ru
Ресей

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар

Әрекет

1. JATS XML

Жүктеу

2. Fig. 1. Cyclic work in an electronic diary.

Жүктеу (192KB)

Метадеректер

3. Fig. 2. Strength training in an electronic diary.

Жүктеу (71KB)

Метадеректер

4. Fig. 3. Shooting training in the electronic diary.

Жүктеу (183KB)

Метадеректер

5. Fig. 4. Intensity zones and well-being in the electronic diary.

Жүктеу (81KB)

Метадеректер

6. Rice. 5. Polar V400 heart rate monitor with belt.

Жүктеу (30KB)

Метадеректер

7. Fig. 6. Diary in Polar Flow.

Жүктеу (99KB)

Метадеректер

8. Fig. 7. Duration and distance in Polar Flow.

Жүктеу (111KB)

Метадеректер

9. Fig. 8. Intensity zones in Polar Flow.

Жүктеу (133KB)

Метадеректер

10. Fig. 9. Summing up the results of work in various intensity zones for the month.

Жүктеу (116KB)

Метадеректер

11. Fig. 10. Application window.

Жүктеу (131KB)

Метадеректер

12. Fig. 11. Code of the function responsible for receiving data from the server.

Жүктеу (59KB)

Метадеректер

13. Fig. 12. Output to the console of data processed by the application.

Жүктеу (28KB)

Метадеректер

14. Fig. 13. Histogram of the athlete’s volume of cyclic work per month.

Жүктеу (94KB)

Метадеректер

15. Fig. 14. Shooting accuracy of an athlete from different positions by month.

Жүктеу (90KB)

Метадеректер

16. Fig. 15. Athlete’s strength work volumes by month.

Жүктеу (89KB)

Метадеректер

17. Fig. 16. Volumes of cyclic work of athletes per month.

Жүктеу (76KB)

Метадеректер

18. Fig. 17. Intensity zones of athletes.

Жүктеу (93KB)

Метадеректер