基于web服務的擊劍項目知識庫構建及在教學中的應用

葛傳銀 趙傳杰（上海體育學院體育教育訓練學院 上海 200438）

1、成果研究背景

至2008年北京奧運會以來，上海體育學院運動訓練專業(yè)擊劍項目的師生、計算機開發(fā)人員開展了擊劍項目的系列研究，形成了高校科研人員服務高水平運動隊的新模式。擊劍項目示范性地開展了對國家擊劍隊的科研服務，開發(fā)了擊劍項目臨場技戰(zhàn)術數(shù)據(jù)采集軟件、離線決策支持系統(tǒng)等，為國家隊訓練與比賽發(fā)揮了重要科研保障作用。在開展科研項目的過程中，形成了數(shù)量可觀的擊劍項目技戰(zhàn)術分析數(shù)據(jù)、訓練監(jiān)控數(shù)據(jù)和文獻資料等。在奧運會結束后，這些技術資料如何服務教學和學校運動隊訓練成為了科研人員新的課題，從海量的技術數(shù)據(jù)中有效地挖掘技戰(zhàn)術知識成為課題組成員新的研究重點。基于上述需求，課題組依托擊劍比賽技戰(zhàn)術數(shù)據(jù)庫、優(yōu)秀擊劍運動員信息庫、訓練質(zhì)量監(jiān)控數(shù)據(jù)庫，采用數(shù)據(jù)挖掘和決策支持技術構建了擊劍項目知識庫，力求為擊劍教學和訓練提供必要的知識支撐。

2、成果研究內(nèi)容

奧運競技體育項目網(wǎng)絡信息平臺在體育運動研究中有著廣泛的應用。隨著體育事業(yè)的發(fā)展，體育項目的資源不斷增加。由于資源格式多樣，表示不統(tǒng)一，存儲的分布性，建立一個基于Web服務的資源統(tǒng)一檢索平臺和基于本體語義的技戰(zhàn)術分析知識庫有著重要意義和實用價值。

Web服務是一項新興的技術，具有跨語言、跨平臺、簡單、高效、可擴展性強等特點，適用于系統(tǒng)集成以及跨平臺數(shù)據(jù)通信等工作。本課題在研究當前異構數(shù)據(jù)源統(tǒng)一檢索技術的基礎上，充分利用Web服務機制的封裝性、松散耦合、使用協(xié)議的規(guī)范性、高度可集成能力的特點，實現(xiàn)異構數(shù)據(jù)源檢索接口的透明集成；采用Web服務架構，設計一個異構數(shù)據(jù)源統(tǒng)一檢索系統(tǒng)。

Web服務的主要目標是通過使用統(tǒng)一標準，能夠統(tǒng)一封裝數(shù)據(jù)、消息、行為等，無需考慮具體應用環(huán)境，讓不同系統(tǒng)跨躍平臺，進行無縫通信。

擊劍項目知識庫以賽事、技戰(zhàn)術分析、媒體網(wǎng)站、專項資料庫四個中心構建信息庫，分別提供運動員和教練員賽事的信息更新和查詢、技戰(zhàn)術分析的更新和查詢、媒體網(wǎng)站的查詢和更新、專項資料的查詢和更新。四個庫之間相互獨立又相互耦合。

用戶可以方便地獲取所需要的比賽、訓練或者相關信息；教練員和運動員能夠在已建立數(shù)據(jù)庫的基礎上進行相關評論和補充。系統(tǒng)在網(wǎng)絡平臺上運行，可以提供數(shù)據(jù)的快速查詢，還提供對視頻、圖片、文檔等多媒體格式的瀏覽和下載功能。

3、成果主要功能和技術特點

系統(tǒng)采用BS架構設計，服務器設在實驗室，通過遠程訪問來獲取相關信息；提供給教師和學生來使用，界面簡潔高效。

系統(tǒng)分為前臺和后臺分別進行設計，前臺提供給用戶使用，操作簡便，后臺供管理人員或數(shù)據(jù)更新人員使用，提供相關的錄入功能。

4、成果系統(tǒng)功能模塊

4.1、賽事信息管理

按時間先后來管理各項賽事，查詢按：（1）劍種（男花個人、男花團體、女花個人、女花團體、男佩個人、男佩團體、女佩個人、女佩團體、男重個人、男重團體、女重個人、女重團體）。（2）個人賽姓名、團體賽隊名。（3）賽事名稱（奧運會、世錦賽、世界杯、亞運會、亞錦賽、大運會）。（4）時間、地點（國家、城市）。（圖1）

下圖所示為根據(jù)用戶要求檢索到的比賽視頻播放窗口，左側為檢索選項，右側為基于windows流媒體服務器的視頻播放插件，在播放的同時可以對視頻進行播放、停止、暫停等操作。（圖2）

圖1 賽事信息管理

圖2 錄像檢索界面

圖3 技戰(zhàn)術分析管理

4.2、技戰(zhàn)術分析管理

詳細的技戰(zhàn)術數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)有的技戰(zhàn)術分析ppt和采集數(shù)據(jù)庫。查詢按：（1）劍種（男花個人、男花團體、女花個人、女花團體、男佩個人、男佩團體、女佩個人、女佩團體、男重個人、男重團體、女重個人、女重團體）。（2）個人賽姓名、團體賽隊名。（3）賽事名稱（奧運會、世錦賽、世界杯、亞運會、亞錦賽、大運會）。（4）時間、地點（國家、城市）。（圖3）

下圖所示為檢索的多媒體技戰(zhàn)術ppt，窗口左側為技戰(zhàn)術分析的檢索選項，右側為基于powerpoint插件的播放窗口，可以方便地控制技戰(zhàn)術分析的頁面跳轉、窗口縮放、視頻連接等操作。（圖4）

4.3、媒體網(wǎng)站管理

通過訪問網(wǎng)站所得到的信息能夠下載并保存在指定的文件。（圖5）

網(wǎng)站主要包括：（1）國際劍聯(lián)網(wǎng)（主要用于查詢國際比賽信息、運動員比賽成績、運動員積分、運動員基本信息等）。（2）中國擊劍協(xié)會網(wǎng)(主要用于查詢國內(nèi)比賽信息）。（3）新浪網(wǎng)（主要用于查詢優(yōu)秀擊劍運動員的基本信息）。（4）搜狐網(wǎng)（主要用于查詢對擊劍比賽和運動員的評述）。

圖5 媒體網(wǎng)站管理

下圖所示為檢索到的部分網(wǎng)站信息，該窗口列舉了常用的關于擊劍項目的網(wǎng)站，其中在鏈接到國外網(wǎng)站時，還可以提供頁面信息自動翻譯為中文的功能，可以便捷地獲取擊劍賽事信息、優(yōu)秀運動員動態(tài)信息等。（圖6-9）

圖6 國際劍聯(lián)網(wǎng)站運動員比賽成績界面

圖7 中國擊劍協(xié)會網(wǎng)站主頁界面

圖8 新浪網(wǎng)站擊劍主頁界面

圖9 搜狐網(wǎng)站擊劍主頁界面

4.4、專項資料庫管理

文獻資料庫（管理擊劍科研和學習的相關電子文獻和書籍等）。（圖10）

查詢內(nèi)容：1.論文：分為：技戰(zhàn)術、訓練、計算機、生理生化、選材、心理、碩博論文、理論研究、損傷營養(yǎng)、其它。

2.書籍：分為：基礎理論、專項理論、自傳書籍。

3.賽事：分為：國際賽事、國內(nèi)賽事。

4.訓練：分為：訓練計劃、訓練計劃知識庫。

下圖所示為文獻檢索的結果窗口，左側用于選擇文獻的類型，右側為文獻的列表，知識庫支持.doc， .pdf，. caj等常見的文檔格式，客戶機上安裝了相應軟件可以方便地進行閱讀。（圖11）

圖10 文獻資料管理界面

圖11 文獻檢索結果界面

圖12 文獻閱讀界面

4.5、系統(tǒng)接口設計

圖13 管理員平臺登錄界面

圖14 平臺搜索接口

系統(tǒng)采用BS架構設計，服務器設在實驗室，通過遠程訪問來獲取相關信息；由于是提供給教師和學生來使用，所以力求界面簡潔高效，例如可以采用類似谷歌或百度的界面進行全站搜索。系統(tǒng)分為前臺和后臺分別進行設計，前臺提供給用戶使用，力求簡潔，后臺供管理人員或數(shù)據(jù)更新人員使用，需提供相關的錄入功能。由于本系統(tǒng)的許多資源來源于相關網(wǎng)站及既有數(shù)據(jù)庫，所以系統(tǒng)需提供對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的搜索、分析和錄入功能，還需兼容現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫，提供對已采集數(shù)據(jù)的導入功能。（圖13）

下圖所示為系統(tǒng)的不同模塊接入界面，分別提供了賽事信息、技戰(zhàn)術分析、專項資料庫和媒體網(wǎng)站四個接口，點擊相應的連接可以進入。（圖14）

5、成果應用及效果

充分發(fā)揮國家隊與體育院校人力資源與技術資源優(yōu)勢，開展了卓有成效的課題研究。擊劍項目知識庫經(jīng)過近幾年的調(diào)試、修改，現(xiàn)已提供給體院教師、研究生、本科生使用，賽事信息共收入了個人賽688場比賽錄像、團體賽246場比賽錄像；技戰(zhàn)術分析信息共收入78人次、68個隊的技戰(zhàn)術分析資料；擊劍專項資料庫共收入876篇文獻、著作、教材等 。

5.1、基于知識庫的主要對手技戰(zhàn)術分析

利用知識庫和多媒體技術，對我國擊劍對主要對手的技戰(zhàn)術特征進行系統(tǒng)的分析，為國家擊劍隊備戰(zhàn)世錦賽、奧運會和制定克敵制勝的戰(zhàn)略戰(zhàn)術提供科技支持，使教練員和運動員在比賽中能做到知己知彼，揚長避短。表1為利用知識庫制作的2016里約奧運會男子花劍主要對手技戰(zhàn)術分析。

表1 2016里約奧運會男子花劍我國主要運動員與國外主要對手技戰(zhàn)術分析

5.2、知識庫在教學實踐中的應用

擊劍比賽技戰(zhàn)術知識庫開發(fā)了集成的搜索引擎，可以為學生提供技戰(zhàn)術案例、比賽錄像、相關參考文獻的知識查詢與數(shù)據(jù)挖掘。軟件至2010-2017年應用于學生《現(xiàn)代教育技術應用》、《擊劍訓練理論與方法》等課程的學習，為學生提供了生動詳實的第一手案例，提高了學習的效果和效率。表2為學生使用知識庫的情況。

表2 2010-2017體教運訓專業(yè)學生知識庫使用情況

5.3、知識庫在科研、論文中的應用

知識庫可以提供給教師、學生最新的技戰(zhàn)術分析案例、比賽錄像、相關參考文獻等。為教師、研究生、本科生的科研研究、撰寫學術論文、畢業(yè)論文等提供強有力的技術支撐。表3為教師、研究生、本科生利用知識庫進行科研情況。

表3 2010-2017教師、研究生、本科生利用知識庫進行科研、論文情況

6、成果應用前景

擊劍項目知識庫的構建基于web架構設計，系統(tǒng)的健壯性和魯棒性已經(jīng)在系統(tǒng)的初步應用中得到了應用。從系統(tǒng)在服務器運行的情況看比較穩(wěn)定。知識庫發(fā)揮巨大作用的前提是海量數(shù)據(jù)中的知識提取。系統(tǒng)正在逐步增加各大賽事的比賽數(shù)據(jù)和優(yōu)秀運動員數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)的逐步累積與系統(tǒng)的逐步完善，系統(tǒng)必將為教學、訓練、科研等方面發(fā)揮更大的作用。

[1]趙傳杰,張輝,王健等.佩劍交鋒過程及技戰(zhàn)術研究[R].國家體育總局科研攻關與科技服務課題,2007.

[2]虞麗娟,張輝,凌培亮等.競技體育對抗性項目技戰(zhàn)術分析與診斷系統(tǒng)研究[R].上海市科委重點科技攻關計劃,2010.

[3]趙傳杰,馬德云,張輝,劉穎華.佩劍技戰(zhàn)術分析與實力評估系統(tǒng)的開發(fā)與應用[J].上海體育學院學報,2008,32(2)：90-93.

[4]夏敏,陳平.Web服務安全關鍵技術研究綜述[J].網(wǎng)絡安全技術與應用,2009,3：69-71.

[5]賀財平,覃事剛,劉建勛.web服務搜索引擎的設計與實現(xiàn),2011,28(1)：44-117.

[6]岳昆,王曉玲,周傲英.Web服務核心支撐技術：研究綜述[J].軟件學報,2004,15(3)：428-441.

[7]王群,馬如宇,陸晴友等.人工髖關節(jié)優(yōu)選專家系統(tǒng)知識庫的構建[J].機電一體化,2004,2：91-92.

[8]黃華勇.奧運競技體育項目技戰(zhàn)術分析知識庫的研究與實現(xiàn)[D].南京：南京理工大學,2008.