速滑比赛电子计时系统

第一部分 终点摄像系统

1．简介

随着当今科技进步和世界体育电子计时记分系统发展的步伐，在 CCD摄像终点计时及判读系统的基础上，2001年开始进一步研制黑白型网络化终点摄像计时及判读系统，2003年进入系统联调和现场试用，经使用后，专家们认为该系统是国际上最新型的终点电动计时系统。2005年又在黑白型网络化终点摄像计时及判读系统的基础上开发出全彩色型网络化终点摄像计时及判读系统，它应用了先进的CCD（或CMOS）摄像技术、现代嵌入技术、网络技术、数据图像压缩处理技术、光学成像等光机电一系列高新技术，可应用于体育竞赛竞时项目，是国际国内体育大赛必不可少的计时设备，该系统能迅速准确、实时地判断出运动员冲刺终点线的先后名次并读出成绩，保证体育竞赛的公平、合理。

2．系统组成

    全套系统由专用网络化终点摄像头、发令传感装置、计时控制及成绩判读机、激光打印机、UPS 电源组成基本计时系统,如图。

3. 原理

利用CCD摄像器件（或CMOS摄像器件）采集运动员冲刺终点线瞬间的窄缝图像（黑白图像），由专用网络终点摄像头内的控制电路对该图像进行数字化处理并与对应时间叠加，形成运动员冲刺终点瞬间的连续窄缝数字图像，存入动态存储器中，通过网络接口与计时控制及成绩判读机相连，并将图像和时间数据高速传输到计时控制及成绩判读机，该机将图像数据重建在显示器上显示，裁判通过移动垂直时标线到运动物体的某一特定部位（按竞赛规则规定），按一下鼠标键确认后，就自动读出成绩，成绩自动排序，并打印成绩表，发送成绩。每项比赛完毕，图像和时间数据及判读成绩可存入硬盘中，长期保存。 

4. 功能

1)   由声转换成电讯号，经电缆传输自动启动计时（延时小于1/1000 秒），当运动员通过终点线时被专用彩色网络化终点摄像头摄入图像，再经过处理组成带时标的图像，组成起点、终点无人为因素的客观、公正的全自动计时。

2)   数据图像硬盘或光盘存储。

3)   计时控制及成绩判读机可作图像放大、伪彩色变换、边缘提取等图像处理。

4)   判读出成绩由激光打印机直接打印输出，经串行RS232接口可传到竞赛网络计算机，从而将成绩传到显示牌、 成绩编排等处。

5)   被记录的图像和处理后的图像可由激光打印机打印。

5.  主要技术指标

① 计时时钟准确度＜2×10^-7，稳定度＜2ｘ10^-7

② 窄缝采样间隔：最高1／2000秒

③ 可判精度：最高1／2000秒

④ 采集终线图像窄缝宽度：13ｕｍ

⑤ 图像：彩色，灰度等级：256级

⑥ 终点线光照度：≥2200Ｌｘ。

⑦ 终点设备在交流电瞬间停电时，ＵＰＳ备用电源可在15分钟内不丢数据。

⑧ 终点设备交流220Ｖ±10％供电，功耗1200瓦，发令装置由9Ｖ电池供电。

⑨ 工作温度：-5℃－40℃。

第二部分 芯片计圈系统

在马拉松、滑雪、短道速滑等众多体育比赛项目中，需要记录运动员从起点到终点的运动时间和先后名次，一般比较古老而经典的方法是人工掐秒表计时。随着科技的发展，出现了红外线计时设备、终点全自动电子摄影/摄像计时设备。由于红外线计时设备只能记录运动员冲过终点线时的成绩，不能判断运动员过终点线的名次顺序，当众多运动员同时过终点线时，不能记录每个运动员的成绩。而终点全自动电子摄影/摄像计时设备可以通过记录并保存运动员冲过终点线时的图像和时间信息，需要时，通过调出计时胶片或计时图像来读出运动员的先后名次和运动时间。

1、系统的工作原理及基本组成

计圈系统采用CENSUS射频识别系统和先进的RFID技术、计算机信息处理等高新技术与体育竞赛相结合，便于运动员携带而不影响其竞技状态，当运动员带着射频识别卡经过计时线圈时，读卡天线能够立即检测到通过的卡片信息，读卡器再将读到的卡号送到连接的计算机，计算机得到运动员的有关信息，并使用专用软件对信息作一系列处理。由系统软件将采集到的卡片信息与相应运动员信息对应，统计比赛情况，从而实现自动计圈和对长距离项目自动计时的目的。2000年悉尼奥运会和美国冬季奥运会上就采用 Census 感应卡用于运动会的计时计圈。

系统主要功能有：

1）、统计运动员成绩：比赛结束后，计算机即统计出各运动员的起讫时刻、通过路径、完成圈数、最快圈时间，以及名次等成绩，并打印成绩单；

2）、显示比赛实况：经计算机处理后的信息，可以通过大屏幕或电视屏幕，即时、动态显示比赛实况，激烈赛况一目了然；

3）、储存比赛记录：由计算机记载的全部比赛记录，可供随时查看或打印，为赛场的经营管理、财务管理、车辆管理等提供如实的数据。

整套系统由远距离读卡器、射频天线、远距离感应卡、控制计算机及软件四部分构成。

（1）、ZY-SPX远距离读卡器

采用CypherTag远距离读卡器，型号ZY-SPX. x批天线数量。其工作原理是：读卡器带有一个或多个可以发射并接收感应卡信号的地埋式天线感应线圈。通过这个天线，天线不断地向上发射电磁波问讯信号。当感应卡进入读卡器读卡范围内时，原本处于“休眠状态”状态的感应卡被激活，感应卡也通过其内部的一个小的天线线圈将载有感应卡号码的应答信号反馈给读卡器，读卡器立即将读到的卡片送到管理软件。CypherTag读卡器与感应卡之间的问询是经过加密的，感应卡的号码以一种“乱码”的格式反馈给读卡器，这种“乱码”只有CypherTag系列读卡器可以识别，因此感应卡号码在传输过程中是绝对安全的。

RV1-SP读卡器有别于一般的射频识别产品，它有以下主要特性：

◆快速识别。读卡器可以对高速运动的感应卡进行准确的识别，运动时速可达100Km/小时。

◆多重读出。读卡器可以对同时呈现于读卡器读卡范围内多达320只感应卡进行识别，无一遗漏。

◆远距离读出。读卡器可以对远离它3米的感应卡进行识别。

◆独特的HID码限制功能，确保系统的安全性。

（2）、CypherTag ZY-SP远距离读卡器

宽通道长条形信号覆盖， 过道形感应区域，稳定的读卡边界,高速多重识别，不漏卡

（3）、ZY-SP远距离读卡器

◆ 可外接1－16 个感应天线
◆ 读卡距离远，提供 3m出距离
◆ 安装通道宽，可用于32米宽通道
◆可带16个天线，标配4个
◆ 防冲突，多天线读卡速度可达320张/秒，单天线同时识别100张  
◆ 高精度读取，误读率低于一亿分之一
◆ 读卡没有方向限定， 360 度任意角度都能读到，
◆ 美国联邦通讯委员会 FCC 认证、CE认证

技术参数:
◆尺寸：（高）325 x （宽）285 x （厚度）65毫米
◆电源：12～28伏，DC，@400mA max
◆工作温度：-20～+60℃ （适用于室内和室外安装)
◆工作湿度：0 - 80% 无凝结,信号穿过液体感应距离无任何改变
◆最大天线大小：采用直径1.5粗铜线时单天线周长达16米
◆显示：高精度LCD显示屏，
◆输出格式：26位Wiegand, RS232
◆工作频率:发射频率125KHz,接收频率 4MHz;
（4）、TV1感应卡：

CypherTag TV1远距离感应卡

产品特性:
◆远距离识别：读卡距离3至4米
◆防冲撞：在RV1读卡器上可同时识别320张感应卡
◆高精确性：误读率低于1亿分之1
◆高安全性：私有加密协议，随机通讯数据
◆长寿命：7年使用寿命
◆自检测：电池状态自动输出
◆美观实用：可做证件卡，可打印姓名等信息
◆自休眠：离开感应区自动体眠
◆抗液体：水中工作感应距离无任何改变

技术参数:

    ◆卡号：64位编码，输出位数可选
◆尺寸：86 x 54 x 4.5 mm毫米
◆重量：28克
◆工作寿命：带电池，寿命7年以上，低电池电压后仍然可正常使用2到3个月，并输出提示信息。
◆材质：亮灰色ABS外壳加聚碳酸酯标签(73 x 50 x 0.2 mm)
　　　 PVC白色签名栏，可签名或打印
◆工作温度：-20～+60℃
◆工作湿度：100% 防水，水里正常工作，水中感应距离无任何改变
◆工作频率：发射频率4MHz,接收频率 125KHz;
◆CE, DTI & 美国FCC认证

该系统是以射频识别技术为基础，研究解决中长距离体育比赛中长期存在的记录运动员行进圈数和时间成绩的急迫问题，具有明显的实际意义。它的研制成功，必将提高我国竞技体育项目的裁判水平，提高竞赛设备的高科技含量，使我国举办的国际国内体育赛事上一个台阶，进一步与国际水平接轨。

综述

速滑比赛电子计时系统适用于各级别体育比赛，一般比赛采用两套终点摄像系统（一主一备）和芯片计圈系统两套设备叠加模式。