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運動會計時計圈系統(tǒng)方案
中長跑計時計圈系統(tǒng)
一、系統(tǒng)概述
在田徑、馬拉松、鐵人三項、自行車、摩托車、越野滑雪、短道速滑等眾多體育比賽項目中，需要記錄運動員從起點到終點的運動時間和先后名次，一般比較古老而經(jīng)典的方法是人工掐秒表計時。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了紅外線計時設備、終點全自動電子攝影 / 攝像計時設備 [1] 。由于紅外線計時設備只能記錄運動員沖過終點線時的成績，不能判斷運動員過終點線的名次順序，當眾多運動員同時過終點線時，不能記錄每個運動員的成績。而終點全自動電子攝影 / 攝像計時設備可以通過記錄并保存運動員沖過終點線時的圖像和時間信息，需要時，通過調出計時膠片或計時圖像來讀出運動員的先后名次和運動時間。由于該設備能長期保存時間圖像，可重復查驗，而廣泛用于田徑、自行車、賽艇、皮劃艇、摩托車等競賽項目中。但該設備也有一定的局限：它較適合距離短、每組參賽運動員數(shù)量在幾十人以下、分道、計時精度不低于 1/100 秒的項目；而對于不分道、運動員在幾十人以上以至萬人、計時精度為秒級的項目（如田徑長跑、競走、馬拉松、自行車等），要準確記錄運動員到達終點的名次就很困難，需要裁判協(xié)助人工計圈，不僅難度大，而且需要的裁判數(shù)量龐大，人工記錄還很容易出錯，不能確保萬無一失。另外，對馬拉松比賽，由于運動員太多，有時第一個出發(fā)的與最后一個出發(fā)的人離開起跑線能相隔幾十分鐘，全自動終點電子攝影 / 攝像計時設備很難滿足比賽的要求，也不能完全準確無誤地記錄每個運動員名次和成績。
對田徑中長跑（ 5 千米 、 10 千米 、 10 千米 競走、 20 千米 競走等），幾十名運動員在 400 米 的跑道上進行比賽，水平參差不齊，準確記錄每名運動員行進的圈數(shù)，一直是一大難題：多年以來一直是裁判員通過人工擺棋盤和人工畫表格等形式記錄，除耗費大量的人力物力外，還不可避免存在人為失誤，影響成績的準確性。然而，田徑比賽的不可重復性決定了：不能因為裁判員的失誤而讓運動員重賽（如我國第二屆全運會田徑比賽，萬米少記一圈，而使這屆運動會萬米無成績），因此對準確性和可靠性具有很高的要求，特別需要高科技的競賽電子設備——自動計圈設備，并與終點全自動電子攝像計時設備相結合，準確地判讀運動員的名次和成績，確保比賽的公開、公平、公正。場地自行車、短道速滑等項目也是如此。
為此，我們結合當今射頻識別這一高新技術，研制出適合中長距離比賽的運動會自動計時計圈系統(tǒng)。
二、 系統(tǒng)的工作原理及基本組成
運動會計圈系統(tǒng)采用 Cryptag Census 射頻識別系統(tǒng)和先進的 RFID 技術、計算機信息處理等高新技術與體育競賽相結合，便于運動員攜帶而不影響其競技狀態(tài)，當 運動員 帶著射頻識別卡經(jīng)過計時線圈時，讀卡天線能夠立即檢測到通過的卡片信息，讀卡器再將讀到的卡號送到連接的計算機，計算機得到 運動員 的有關信息，并使用專用軟件對信息作一系列處理。 由系統(tǒng)軟件將采集到的卡片信息與相應運動員信息對應，統(tǒng)計比賽情況， 從而實現(xiàn)自動計圈和對長距離項目自動計時的目的。 2000 年悉尼奧運會和美國冬季奧運會上就采用 Cryptag Census 感應卡用于運動會的計時計圈。
系統(tǒng)主要功能有： 1 、統(tǒng)計 運動員 成績：比賽結束后，計算機即統(tǒng)計出各 運動員 的起訖時刻、完成圈數(shù)、最快圈時間，以及名次等成績，并打印成績單； 2 、顯示比賽實況：經(jīng)計算機處理后的信息，可以通過大屏幕或電視屏幕，即時、動態(tài)顯示比賽實況，激烈賽況一目了然； 3 、儲存比賽記錄：由計算機記載的全部比賽記錄，可供隨時查看或打印，為賽場的經(jīng)營管理、財務管理、車輛管理等提供如實的數(shù)據(jù)。
整套系統(tǒng)由遠距離讀卡器、射頻天線、遠距離感應卡、控制計算機及軟件四部分構成。
1 、 RVR1－MS 遠距離讀卡器
產(chǎn)品特性:
◆ 具有多路輸出，最多具有四路單獨的wiegand輸出
◆ 能夠實現(xiàn)準確的進出方向判斷
◆ 外接讀卡天線，讀卡距離遠，提供 3m 的讀出距離
◆ 安裝通道寬，單天線寬度范圍可達 14 米
◆ 多天線，最多可帶4個天線，標配2個
◆ 防沖突，4個天線速度可達80張/秒，每天線同時識別20張卡
◆ 高精度讀取，誤讀率低于一億分之一
◆ 安裝方便，天線制作方法簡單,1.5mm2鐵佛龍線繞一圈即可
◆ 讀卡沒有方向限定， 360 度任意角度都能讀到
◆ 卡片可放置在身上任意位置，真正的自動識別
◆ 可用于物品車輛或人員的自動識別
◆ 外接操作面板，可對讀卡器進行設置。一般為出廠默認設置。
◆ 同時提供 26/34 位 Wiegand, RS232 輸出
◆ 美國聯(lián)邦通訊委員會 FCC 認證、EMC認證、R&TTE、DTI、CE認證
產(chǎn)品應用 :
適用領域：運動員比賽計時系統(tǒng)、物品或人員的跟蹤 , 控制或定位 , 如機場內部人員的通道安全控制管理系統(tǒng)、停車場管理以及車輛自動收費管理、卡丁車計時系統(tǒng)。工作方式靈活，讀卡器可配制成多達十幾種工作模式 , 應用于不同的場合。
技術參數(shù):
尺寸：（高）200 x （寬）150 x （厚度）30 毫米
電源：12～28伏，DC，@400mA max
工作溫度：-20～+60℃ （適用于室內安裝)
工作濕度：0 - 80% 無凝結,信號穿過液體感應距離無任何改變
最大天線大�。翰捎弥睆�1.5粗鐵佛龍線時單天線周長達16米
顯示：外接帶高精度LCD顯示屏操作面板
輸出格式：26位、34位Wiegand, RS232
工作頻率:發(fā)射頻率125KHz,接收頻率 4MHz;
2 、 TV4/TV6 感應卡
產(chǎn)品特性:
遠距離識別：使用RV1讀卡器外接天線,根據(jù)天線大小，讀卡距離可達3-4米
防沖撞：在RV1讀卡器上可同時識別320張感應卡
高精確性：誤讀率低于1億分之1
高安全性：私有加密協(xié)議，隨機通訊字符
長壽命：7年使用壽命
自檢測：電池狀態(tài)自動輸出
美觀堅固：ABS外殼、不銹鋼掛環(huán)
自休眠：離開感應區(qū)自動體眠
抗液體：水中工作感應距離無任何改變
產(chǎn)品應用:
適合于要求讀卡距離遠、識別速度快以及要求對多個電子卡同時進行識別的應用領域, 如人員跟蹤管理系統(tǒng)、鑰匙跟蹤管理系統(tǒng)、停車場管理以及車輛自動收費管理等場合,特別適合物品或人員、鑰匙的跟蹤,控制或定位。
產(chǎn)品特性:
遠距離識別：使用RV1讀卡器外接天線,根據(jù)天線大小，讀卡距離可達3-4米
防沖撞：在RV1讀卡器上可同時識別320張感應卡
高精確性：誤讀率低于1億分之1
高安全性：私有加密協(xié)議，隨機通訊數(shù)據(jù)
自檢測：電池狀態(tài)自動輸出
美觀實用：可做證件卡，可打印姓名照片等信息
自休眠：離開感應區(qū)自動體眠
抗液體：信號穿過液體感應距離無任何改變
產(chǎn)品應用:
TV6 感應卡可插入一張包含照片姓名等信息的 PVC 名片，可用做證件卡，或插入一張 各種頻率的 EM\Mifare\HID\TI\CPU 卡，直接在不改變已安裝系統(tǒng)的情況下實現(xiàn)門禁考勤消費一卡通，厚度薄、重量輕、外觀時尚、質感強烈，適合于要求讀卡距離遠、識別速度快以及要求對多個電子卡同時進行識別的應用領域 , 如人員跟蹤管理系統(tǒng)、物品跟蹤管理系統(tǒng)、停車場管理以及車輛自動收費管理等場合 , 特別適合物品或人員的跟蹤 , 控制或定位 。
三、 長距離比賽自動計時功能的實現(xiàn)
在馬拉松、鐵人三項、越野滑雪等比賽時，在比賽的起點線放置一套天線、讀卡器及相應的控制系統(tǒng)，在比賽的終點線放置另一套天線、讀卡器及控制系統(tǒng)。當發(fā)令槍響，運動員開始出發(fā)，發(fā)令的聲音信號啟動系統(tǒng)定時器開始計時，但由于參賽運動員眾多，多至幾百乃至上萬人，這些運動員不可能同時在一條起跑線上，其離開起跑線就存在時間差，為此，應用該系統(tǒng)就能解決此問題：每當每名運動員經(jīng)過起跑線處的天線時，控制系統(tǒng)接收到該運動員攜帶讀卡器發(fā)出的特征信息，并記錄下通過時的對應時刻，傳給控制計算機存儲。當運動員跑完全程，到達終點時，位于終點線處的天線接收每位到達終點運動員攜帶讀卡器發(fā)出的信號，經(jīng)控制系統(tǒng)處理后，確認運動員的身份，并記錄下對應時刻，傳給控制計算機，由計算機自動進行處理，從而計算出運動員的成績及相應名次。
四、 計圈功能的實現(xiàn)
對于在田徑場、滑冰場等場內進行的中、長距離比賽，運動員要在場內行進幾圈到幾十圈，需要記錄運動員行進的圈數(shù)，以便確認運動員是否跑完全程。為此在終點線安裝一套系統(tǒng)天線及讀卡器，并給每個運動員攜帶能發(fā)出不同特征信息的感應卡，當運動員聽到發(fā)令槍聲，起跑后，運動員每經(jīng)過一次終點線時，位于終點線處的天線接收到運動員攜帶的感應卡發(fā)出的信號，經(jīng)讀卡器處理后，識別出該位運動員的身份，并記錄下相應圈數(shù)，從而完成了自動記錄所有參賽運動員行進圈數(shù)的目的。
五、 結論
該系統(tǒng)是以射頻識別技術為基礎，研究解決中長距離體育比賽中長期存在的記錄運動員行進圈數(shù)和時間成績的急迫問題，具有明顯的實際意義。它的研制成功，必將提高我國競技體育項目的裁判水平，提高競賽設備的高科技含量，使我國舉辦的國際國內體育賽事上一個臺階，進一步與國際水平接軌。
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