方案背景
习近平总书记在 2018 年全国教育大会对学校体育提出了“四位一体””的终极目标：“要梳理健康第一的教育理念，开齐开足体育课，帮助学生在体育锻炼中享受乐趣、增强体质、健全人格、锤炼意志。”
为贯彻落实《国务院办公厅关于强化学校体育促进学生身心健康全面发展的意见》、《教育部等 6 部门关于加快发展青少年校园足球的实施意见》和《教育部办公厅关于加强全国青少年校园足球改革试验区、试点县（区）工作的指导意见》精神，充分发挥智慧校园、全国青少年校园足球改革试验区的示范引领作用。同时贯彻落实《中国足球中长期发展规划(2016-2050 年)》中重点强调的“推动互联网技术与足球产业深度融合，重点引入移动互联网、大数据等新技术与新业态，促进足球运动多点创新”。通过科技引导、技术创新推动校园体育、校园足球快速、长足发展，推进学校体育综合改革探路工程，充分运用大数据、可穿戴设备等技术手段，建设校园体育信息化管理平台，全面提升智慧校园整体运动、训练及竞技水平和智慧校园体育信息化管理水平。
预期目标
1.大数据结合足球是大势所趋
以“教学是基础、竞赛是关键、体制是保障、育人是根本”为目标，充分发挥青少年校园体育育人功能，着力构建“运动科学，激励机制完善，管理体制顺畅，发展环境优化“的智慧校园体育发展模式。
2.数字化足球训练优势
在这个数字时代，将云计算、大数据等技术运用于校园足球是顺应时代潮流的。由简极科技自主研发的智能足球运动表现分析系统正是在这样的一个背景下产生的。
它面向校园足球，以智能硬件设备为基础，借助大数据和云计算等 IT 技术手段，提供足球训练、友谊赛、教学、管理的数字化解决方案。
系统利用智能硬件的便捷、精确的特点，在足球教学、训练和竞赛的过程中自动采集大量足球数据，经过智能的处理和分析后，帮助足球教育一线工作者提高足球教学和训练水平，并填补校园足球数据空白，助力校园足球的普及和提高。数字化足球训练的优势，主要体现在：
◇ 能帮助球员提高训练效率
◇ 减少运动员因过度训练而伤病
◇ 帮助教练员科学选材
◇ 使校园足球与社会产生良好互动
方案概要及特色
校园足球数字化训练解决方案旨在通过基于智能穿戴设备、智能足球、大数据算法分析与云计算等科技手段，以及运动数据分析与应用服务，建立校园足球数字化训练数据体系，全面提升智慧校园足球训练、竞技及信息化管理水平。方案的建设关键词是：
“信息化管理 安全运动 特色教学 科学训练 促进普及”
通过本方案的实施，可为智慧校园足球重点实现：（1）运动安全科学防范；（2）完善学生运动数据库；（3）提升课程学习兴趣；（4）强化师资运动数据科学训练；（5）完善后备人才选拔机制；（6）辅助提升专项技能水平；（7）提升校园体育信息化管理水平。
1.运动安全科学防范
校园运动的科学防范是安全保障的第一要义，让学生了解自身身体体质状况避免超负荷运动带来伤病风险，让学校管理层能够通过管理终端便捷管理，让家长能够通过分析报告了解孩子体质状态是本方案的特色之一。
基于智能运动穿戴设备对学生入学状态进行初始测试，结合学生的常规体检数据，构建学生个人运动数据库，能够分析学生的体质特征，如是否过度肥胖，心肺功能是否能够支撑长距离跑动运动或者短距离高强度运动，应循序渐进做出哪些训练计划进行改变，起到运动安全科学防范的效果。
异常数据预警机制
2.完善学生运动数据库
运动数据库的缺失导致无法全面了解学生运动体质以及是否缺乏锻炼亦或是锻炼后是否有增强体质是校园足球普遍存在的弊端问题。完善学生运动数据库，弥补学生成长数据的缺失，填充安全监控盲区是智慧校园足球运动的重大举措。
学生运动成长分析
3.提升课程学习兴趣
如何让校园足球课程变得更有趣，让学生爱上足球课是学校体育教育改革的迫切需求，本方案旨在通过引进智能化数据采集设备设备将学生运动信息数字化，进行多维度综合评定并以图表、数字、排名等多种手段进行数据呈现。有效的辅助教师及时发现学生短板，引导教师因材施教、个性化教学，促使学生了解自身体质健康、排名、优点等有效信息，提升学习兴趣爱好，积极融入运动团体。
4.强化师资运用数据科学训练
系统可长期追踪运动员的训练、比赛数据，运用可视化数据图表，呈现运动员长期表现的数据变化，多维度体现运动员综合能力，并进行运动员间的水平对比、排名分析等。这套体系将解决教师在训练过程中更多依靠主观因素判断的问题，辅助教师提供更加科学更具针对性的训练内容。
通过运动数据穿戴设备进行数据采集与分析，结合运动员的实际表现，强化师资数据理解及分析能力，从数据中发现更具备针对性的问题，并提供有效的科学训练方法，全面发现问题+针对性解决问题能够有效提升教师运用数据进行更科学的训练。
结合数据现场指导
5.完善后备人才选拔机制
选拔缺乏科学、严谨的选材机制一直是制约中国校园足球发展的瓶颈。
校园足球数字化训练方案的的功能之一就是提供丰富详实的数据记录和分析，从而建立科学完善的人才数据库。
建立校园足球数字化训练数据体系，汇集包括球队数据库、球员数据库、身体机能数据库、运动数据库、比赛数据库等基础数据；建立后备人才苗子库，通过运动员表现数据的综合对比，提供人才选拔的科学依据。
仪器评议遴选方案（省级）
6.辅助提升专项技能水平
运用科学的方法探索足球运动客观规律，并运用这些规律辅助教练员指导足球训练才能不断提高技术水平。智能运动数据采集设备能实时呈现运动员大量体征及技战术数据，通过专业算法，对这些数据进行分析和处理，将技、战术指导由传统的“抽象”变为“具体”可视化，辅助教练员发现“短板”因材施教，最终达到提高训练效率的作用，为提升校园足球竞技水平打下坚实的基础。
具体可视化“短板”问题
系统运行原理
该套智能硬件包含系统套装箱、智能足球、数字工作站、球员追踪器；运动表现管理软件包含数据管理（Pad 端）、球队管理（PC 端） 。
系统通过数字工作站，利用 UWB 定位技术，对球员佩戴的追踪器以及智能足球可实现实时的精确定位，数字工作站将读取到的球员身体数据、跑动数据以及人球关系数据，通过详细的算法分析，从而展现出各项运动数据。
1.核心硬件
智能足球：
智能足球采用世界顶尖制球工艺，符合 FIFA 标准的 4 号、5 号球，并内置业界领先定位技术芯片及无线充电模块，实时采集球体运动轨迹等数据。
智能足球不仅能够记录比赛过程中的全运动轨迹，同时利用规则算法，可记录“人-球”相关的数十项运动数据。
智能足球采用无线充电技术，每次充电完成可使用 4-5 个小时，充电时间为1-1.5 小时。
智能足球已申请了 22 项相关国内外专利，是本系统的核心硬件之一。
工作站（主副）：
工作站（主副）内含微型服务器及球场数据接收器，载入专业的运动轨迹演算程序，用于接收和处理球场相关数据。
工作站将布置于球场四角，组成局域工作网络，实时采集智能足球和球员追踪器运动数据，采集频次可达到 20 次/秒，精准记录运动员及足球的数据变化。完整充电情况下的主工作站将可连续工作 6-8 个小时，副工作站可连续工作 10-12 个小时。
工作站具有防水、防晒和一定的防摔碰能力，具有相当的稳定性。
球员追踪器：
球员追踪器内置厘米级运动轨迹采集技术芯片，可高频率实时采集球员的运动轨迹、体征数据与比赛数据。
球员追踪器尺寸约为 3*5*1.5cm，可通过臂带式或运动背心的方式进行佩戴，基本不影响运动员技战术动作。球员追踪器每次充电可连续使用 9 个小时以上。
移动终端（iPad）：
移动终端是运动数据采集和分析的实时操作终端，目前支持 iPad，主要功能包括实时操作训练及比赛的运动数据、实时运动轨迹查看、实时运动数据和统计查看以及系统相关管理功能等。
移动终端支持本地和云端存储两种方式，训练和比赛结束后可立刻上传运动，便于其他终端账户进行查看。
移动终端（ipad）部分界面
2.数据体系
通过以上章节介绍的数据处理逻辑，INSAIT K1 构建了一个三维立体的大数据体系。
这三个维度分别是：
对象维度，即球队与球员
内容维度，即内部负荷、外部负荷以及技战术数据
场景维度，即训练、比赛以及趋势分析
球队数据体系
球员数据体系
