信息技術賦能體育場館智慧化發展路徑研究

劉 鵬

(山東體育學院,山東 濟南 250102)

1 智慧體育場館建設的背景

黨的十九屆五中全會對當前國內外環境的深刻復雜變化進行了科學評估,當今世界正處于百年未有之大變局,新一輪科技革命和產業變革正在深入發展。數字經濟被認為是全球經濟可持續增長的引擎,而基于新一代信息技術的體育場館智慧化則為傳統體育產業提供了有力補充,也是轉型升級的必然選擇。

2014年國務院發布了《關于加快發展體育產業促進體育消費的若干意見》(國發〔2014〕46號),提出到2025年,體育產業的總規模將超過5萬億元,人均體育場地面積將達到2平方米,經常參與體育鍛煉的人數將達到5億人。全民健身被提升為國家戰略,將體育產業視為推動經濟社會持續發展的重要力量。自此,中國體育產業迎來了黃金十年,并相繼發布了《體育發展“十三五”規劃》《“十四五”體育發展規劃》《體育強國建設綱要》《“健康中國2030”規劃綱要》等配套政策文件,將體育推廣提升至國家戰略的高度。建設各類綜合性場館、羽毛球館、籃球館、游泳館等體育場館也成為重要任務。在“十四五”體育規劃中,明確提出將完成1 000個以上體育場館的數字化升級改造,打造一批智慧體育場館。同時,堅持擴大內需、構建新發展格局也成為國家“十四五”時期的重要戰略基點。對于體育產業而言,除了場館基礎功能的擴建、改造升級之外,數字化和智慧化的加持將成為各體育場館全力打造的新方向,使得智慧化從體育場館的“高配”變為“標配”。

2 智慧體育場館建設的內生動力

體育場館是廣大民眾進行運動健身的主要場所之一。然而,許多傳統老舊場館存在功能單一、配套設施不足、服務體驗欠佳等問題,導致客流量普遍較低,且缺乏有效的經營手段,導致面臨虧損的困境。這也導致一些公共體育場館寧愿關閉也不愿對外開放,進一步加劇了大眾對公共體育服務的不滿,并嚴重影響了體育產業的結構化升級。

為了解決這一問題,國家體育總局于2018年提出了“場館兩改”重要工程,其中“一改”即為場館功能改造,旨在滿足人民群眾多樣化的運動健身需求和場館的多元化經營需求。體育場館的智慧化改造不僅可以以客觀數據為基礎,了解大眾的體質和運動偏好狀況,為大眾提供更好的運動推薦和體育培訓服務,緩解現代人因生活不規律和缺乏運動而導致的慢性疾病問題,還可以幫助場館運營者實時了解場館設備設施的運行情況和能耗開支,提升場館的運營效率。

在“十四五”規劃的開局之年,為了全面貫徹黨中央關于建設“體育強國”和實施“健康中國”戰略的重要舉措,必須堅持新發展理念,以提升人民群眾的獲得感和幸福感為出發點,重點解決健身場地匱乏和健身體驗不佳的問題,讓人民群眾更充分、更便利地享受體育運動和參與體育運動。因此,體育場館的智慧化升級改造或新建應成為未來一段時間內建設的重點方向。

3 信息技術賦能體育場館智慧化轉型升級

體育場館智慧化轉型升級,是新一輪科技革命與產業變革交互融合的必然選擇,從場館本身而言,通過搭載BIM、物聯網、5G移動通訊、云計算、人工智能、區塊鏈、大數據、數字孿生等新一代信息技術,體育場館具備了感知、傳輸、存儲、學習、推理、預測和決策能力,這有效地覆蓋了賽事籌備、賽時保障和賽后運營的全生命周期管理,提升了場館運營、服務能力和安全保障,實現了相關方需求的長遠滿足。體育場館智能化和信息化可以為用戶帶來更加便捷、安全、高效的服務體驗,同時也有助于促進體育產業的發展和創新。通過梳理體育場館產業發展的難點和痛點,明確大型賽事保障、客流測算、安全監管等場景需要,構建智慧化、一體化、協同化、標準化的體育場館“大腦”,有效匯聚多場館的建設數據、運行數據和運營數據,并以此支撐基于補貼政策的體育產業宏觀調控,可以提升體育場館產業治理體系和治理能力現代化。

4 新一代信息技術從新定義智慧體育場館

新一代信息技術促進體育場館向更加專業、便利、安全、節能環保等方向轉型升級,以數字平臺為核心,使體育場館具有全面感知、泛在互聯、綜合分析、輔助決策和智能控制等功能,從賽事數據分析、全民健身服務、訓練競技服務、場館運營管理、現場觀賽體驗、體育文化傳播、安全監控設等方面重塑體育場館運營管理模式和服務模式。

體育場館智能化管理平臺是指利用信息技術和物聯網技術對體育場館的各項業務進行集成和管理的平臺,其主要目的是為了提高場館的管理效率和服務水平,提升用戶體驗和滿意度。近年來,隨著信息技術和物聯網技術的不斷發展,體育場館智能化管理平臺的研究也取得了一些進展。

在智能化管理平臺的設計方面,研究者們通過對體育場館的不同業務進行分析,提出了一些可行的設計方案。例如,設計了一種基于物聯網的智能化場館管理系統,該系統可以實現對場館設備的遠程監測、維護和故障處理等功能,提高場館設備的運行效率和穩定性;設計了一種基于云計算和大數據的智能化場館管理平臺,該平臺可以實現對場館各項業務的綜合管理和分析,提高場館的管理效率和用戶體驗。

在智能化管理平臺的應用方面,研究者們將平臺應用到了實際的體育場館中,并取得了一些良好的效果。例如,在某足球場館中,研究者們設計了一種基于物聯網的智能化場館管理系統,通過對場館設備的實時監測和遠程控制,有效地提高了場館設備的運行效率和穩定性;在某籃球場館中,研究者們設計了一種基于云計算和大數據的智能化場館管理平臺,通過對場館的各項業務進行綜合管理和分析,有效地提高了場館的管理效率和用戶體驗。

4.1 賽事數據分析

新一代信息技術促進了賽事數據的采集、分析和應用,提供更加豐富的比賽體驗,為觀眾提供更加深入的了解和學習體育項目的機會,提高管理決策的精度和效率。例如,對比賽數據進行深入分析,挖掘出球隊和球員的特點和優劣勢,從而提高球迷對比賽的認識和興趣。通過虛擬現實技術將觀眾帶入比賽場地,讓他們親身體驗比賽的激烈和緊張,為廣大球迷提供更加深入的學習機會。球隊管理者可以通過數據分析技術進行球員表現評估,以制定更加科學的戰術和訓練計劃。賽事數據分析的研究熱點主要集聚在數據收集技術、數據挖掘與分析技術和可視化技術。

4.1.1 數據采集與分析技術

數據采集技術利用球員追蹤技術、傳感器技術、智能相機技術等手段實時收集比賽數據,例如,美國NBA的“NBA Statcast”項目,通過這些技術實現了對比賽數據的實時收集和分析[1]。數據挖掘與分析技術則包括機器學習、深度學習等技術,用于從海量比賽數據中提取有價值信息,進行運動員表現分析和預測[2-4]。以足球為例,意大利學者根據比賽期間產生的事件數據建立了機器學習框架PlayeRank,用于評估足球運動員的賽場表現。西班牙學者則利用機器學習算法評估運動員在不同比賽位置的適宜性和潛力,這些例子展示了數據技術在體育領域的應用和價值。這些技術通過大數據和云計算支持實時數據采集、處理和分析,為賽事管理和運動員管理提供科學化支持[5]。

4.1.2 可視化技術

可視化技術包括數據可視化、虛擬現實等技術,可以將數據以圖形化、可交互的形式展現,提高用戶的數據理解和分析效率。在可視化技術方面,常用的包括數據可視化和虛擬現實技術。數據可視化將數據以圖形化、可交互的形式展現,幫助用戶更直觀地理解和分析數據。虛擬現實技術則可以將用戶帶入虛擬的比賽場地,使用戶更加身臨其境地感受比賽的氛圍和激情。在F1賽車比賽中,實時數據可視化通過傳感器和攝像頭將賽車數據轉化成圖表和地圖,助力觀眾更好地了解比賽[6];足球比賽中的球員追蹤可視化則使用虛擬現實呈現球員的運動軌跡,幫助觀眾身臨其境地感受比賽[7];籃球比賽中的實時數據可視化通過圖表和地圖展示球員數據,增強觀眾對比賽的理解[8]。這些技術為數據分析和管理提供了全方位支持,提升了賽事管理和用戶體驗。

4.2 智能化體育場館服務系統

體育場館的智能化服務系統是指利用信息技術、物聯網、大數據等技術手段,實現場館運營管理、觀眾服務、賽事管理等各個方面的智能化。該系統通過智能化的信息交互技術、語音識別技術、自然語言處理技術等手段,為觀眾提供更加智能化、個性化的服務。

4.2.1 智能化票務管理系統

智能化票務管理系統利用大數據、云計算等技術,實現場館票務管理的智能化。該系統可以通過分析歷史和實時數據,預測票務需求和價格變化,提高管理效率和收益。王欣等人設計了一種智能化票務管理系統,采用物聯網、云計算和移動互聯網技術,實現了電子票務、實時預定和智能排隊等功能[9]。K. Lee等人研究了一種基于物聯網和大數據分析的智能票務管理系統,監測資源利用情況并提供實時預測和建議,以優化票務管理和運營[10]。

4.2.2 智能化觀眾服務系統

智能化觀眾服務系統利用移動互聯網、物聯網等技術,實現了場館觀眾服務的智能化。這種系統提供了個性化服務,包括場館導航、餐飲服務和停車指引等。黃金等人設計的系統采用了大數據、人工智能和云計算技術,通過智能終端設備和智能算法實現了導覽、推薦和語音識別等功能,從而顯著提升了觀眾的服務體驗[11]。而M. F. M. Ishak等人提出的概念模型則旨在提高觀眾的參與感和場館運營效率,采用多種技術如物聯網、云計算和移動通信,實現觀眾的自主選座、移動支付和個性化服務[12]。

4.2.3 智能化賽事管理系統

智能化賽事管理系統利用大數據、云計算等技術,實現了賽事管理的智能化。這種系統通過分析歷史和實時數據,提供了場館運營管理建議和賽事組織策略。劉慧設計的基于物聯網技術的系統,采用傳感器、云計算和移動互聯網等技術,通過智能終端設備和智能算法實現了賽前管理、賽中監控和賽后分析等功能,顯著提升了賽事的效率和質量[13]。X. Zhang等研究的基于物聯網技術的智能賽事管理平臺,實時監測場館內的狀態和位置,通過云計算和大數據分析提供實時的賽事數據分析和預測,為賽事管理和決策提供了強大支持[14]。

4.2.4 智能化設備管理系統

基于物聯網技術的設備管理系統可以實現設備狀態監測和預防性維護,提高設備使用效率和壽命。孫博等設計的智能化設備管理系統采用傳感器、云計算和大數據技術,實現了設備的智能管理,包括設備狀態監測、故障自動診斷、設備維護計劃制定等功能。該系統還支持個性化定制,提供更好的服務,提高了體育場館設備的管理水平和用戶滿意度[15]。Wang T介紹的智能化體育場館管理系統采用傳感器網絡、云計算和移動應用程序等技術,監測場館內的環境、人流量、場地使用情況和設備狀態等信息。這些數據存儲在云服務器中,并通過移動應用程序和網站向管理者和用戶提供實時信息和服務。該系統還支持安全管理、緊急響應和營銷活動等功能,提高了體育場館的管理效率和用戶滿意度[16]。

總之,智能化服務系統的研究進展,為體育場館的運營管理、觀眾服務、賽事管理等各個方面提供了更加精細化和個性化的服務和體驗,提高了場館的競爭力和運營效率。

4.3 智能化體育場館安全系統

大型體育場館的安全管理存在情況復雜、系統之間缺乏協調等問題。智能安防系統可以有效提高安全管理的效率,通過智能化的視頻監控技術、人臉識別技術、生物識別技術等手段,實現對體育場館的安全監控和管理;提高場館安全等級,減少事故發生的可能性;提高管理效率,對人員和物品的管理實現自動化、智能化,減輕管理人員的負擔;提高觀眾體驗,為觀眾提供更加安全、便捷的服務。

4.3.1 多模態感知技術

多模態感知技術包括視頻監控、聲音識別、紅外線感應、溫度感應等多種傳感器技術,通過感知技術的綜合使用,提高場館安全的覆蓋率和準確性。2018年俄羅斯世界杯期間,多個體育場館采用了智能安防監控系統,包括多媒體感知技術、人臉識別技術等,實現對場館內外的全方位監控和管理。Zhansheng Liu等提出了安防設備和建筑實體物理模型的建模方法。虛擬模型基于幾何、物理、行為和規則模型,融合多源數據和虛擬模型,對建筑物的安全管理流程進行分析和串聯,形成安全管理“感知—分析—控制”的閉環。通過國家滑冰中心場館運行過程中可能出現的幾種情況,驗證了智能建筑安防數字孿生模型及其運行模式[17]。

4.3.2 云計算技術

云計算技術充分發揮大數據時代價值,通過利用云計算技術,可以實現場館的數據存儲、傳輸、處理和管理等任務,實現對場館安全的全方位監控?？梢詫⒍鄠€智能感知設備的數據進行整合,進行數據分析和處理,提高數據利用效率和安全性。在物聯網技術中,可以利用云計算技術來集成各種網絡操作軟件。在不同的網絡環境下,云計算技術可以連接內網、專網和互聯網中的大數據信息,并從數據信息中挖掘有價值的信息。2019年亞洲杯足球賽期間,阿聯酋的一個大型足球場就采用了云計算技術來實現安全監控和數據管理。

4.3.3 大數據分析技術

通過收集和分析場館的各種數據,如人流、車流、物流等,可以對安全風險進行實時監控和預測,及時發現異常情況并采取措施。盧穎等為解決體育場館火災風險評估多采用靜態指標而導致動態指標不明確,且動態評估所需物聯網監測數據具有多樣性和復雜性的問題,運用大數據技術分析消防主機、消防水箱液位等48種物聯網監測數據特征,構建消防主機故障點位占比、實際與標準液位差等可量化的動態指標體系[18]。2019年籃球世界杯期間,中國的一些比賽場館采用了大數據分析技術來確保安全。

4.3.4 智能感知技術

通過安裝各種傳感器和智能設備,如紅外感應器、煙霧探測器、溫度傳感器等,可以實現對場館環境和安全狀況的實時監控和預警。在美國一些大型球場安裝了智能座椅感應器,可以實時監測座位是否被占用和空余情況。Xiong Xiaowei提出了一種門禁系統使用嵌入式CPU識別卡,以及與附近監控攝像頭實現智能聯動的紅外報警裝置[19]。

4.3.5 機器人技術

機器人技術的應用,可以實現對場館的安全巡邏、安全檢查和緊急救援等任務。馬立勇等提出要研制用于保障運動員、教練員、官員、工作人員、志愿者和觀眾的生命及財產安全,防止恐怖襲擊及違法犯罪的智能安防機器人,用于執行北京冬奧會的安全保障工作,涉及防火、巡邏、檢查危險物品、對比賽中突發的意外狀況實施救助等[20]。吳杰偉等指出智能安保機器人可以在體育場館中無間斷巡邏,可以代替人類去處理比較危險的事情,如進入危險區域、識別有害氣體,抵擋病毒的侵襲等[21]。

這些研究進展的應用和實踐,為體育場館的安全監控和管理提供了更加智能化、精細化的手段和工具,為管理者和用戶帶來了更好的安全保障和使用體驗。

5 典型智慧體育場館

國內外智慧場館的發展呈現出蓬勃的勢頭,各個場館積極探索利用先進科技打造智慧化、智能化的體育場所,通過融合VR/AR、5G、物聯網等新技術,實現平安體育、賽事體驗、數據賦能等方面的智慧化提升,為觀眾提供全新的觀賽體驗。

5.1 西安奧體中心

西安奧體中心是一座位于陜西省西安市的體育綜合體,由體育場、體育館和游泳館組成。該中心旨在打造世界一流智慧體育場館,賦能絲路體育盛事,助力國家中心城市建設。通過融合VR/AR、AI、5G、物聯網、大數據、云計算、智慧奧體APP等新技術,實現平安體育、賽事體驗、體育產業、數據賦能、資源開放互聯等方面的智慧化提升。在平安體育方面,通過5G和AI技術構建智慧安防、聯動指揮體系,保障賽事安全;賽事體驗方面,借助5G直播和智慧應用提供高質量的賽事觀賞體驗;體育產業方面,運用5G智能穿戴設備和運動大數據,為運動員提供一站式健身互動體驗;數據賦能方面,利用5G的物聯網連接特征,整合場館各項業務和設備數據,打造智慧運營中心,實現全局可知、運營可視、事件可管、業務可控;資源開放互聯方面,連接數字世界與物理世界,實現場館商業生態與用戶的連接。

5.2 西班牙巴塞羅那諾坎普體育場

巴塞羅那諾坎普體育場是西班牙巴塞羅那足球俱樂部的主場球場,也是世界著名的足球場館之一。近年來,為了提供更優質的觀賽體驗和融入智慧技術,該體育場進行了現代化改造。巴塞羅那諾坎普體育場為觀眾提供全場范圍的5G網絡和Wi-Fi覆蓋,使得觀眾能夠隨時上網、分享照片和視頻。體育場內推廣移動支付,方便觀眾購買食物、紀念品等,提升交易效率。部分座位配備智能座椅,觀眾可以通過VR設備感受賽事的身臨其境。巴塞羅那諾坎普體育場推出智慧體育APP,觀眾可以通過手機APP獲取賽事信息、導覽、預訂服務等,增強觀賽參與感。場館利用視頻監控、人臉識別等技術,加強場館安保,保障觀眾安全。

5.3 美國李維斯球場

李維斯球場是位于美國加利福尼亞州舊金山的著名體育場館,是舊金山49e人美式橄欖球隊的主場。為了提供更智慧化的觀賽體驗,李維斯球場借助新技術進行了智能化升級,引入5G網絡,觀眾可通過體育場提供的智慧APP獲取實時比賽數據、選座預訂、交通指南等信息。場館結合AR技術,提供智能觀眾指引功能,協助觀眾快速找到座位、廁所、餐飲等設施。李維斯球場倡導節能環保理念,利用智能控制系統調整照明和空調,降低能耗。通過AR技術,觀眾可以在手機上觀看增強現實賽事內容,例如球員統計數據、球場上的虛擬標志等。

6 結 論

智慧體育場館的建設是傳統體育產業轉型升級的必然選擇,通過數字經濟和新一代信息技術的賦能,提升場館運營效率和服務體驗,滿足人民群眾多樣化的運動健身需求。體育場館智慧化改造能夠解決傳統場館存在的問題,提升場館設備運行效率和穩定性,提供個性化的運動推薦和體育培訓服務,改善大眾的健身體驗和滿意度。新一代信息技術的應用在智慧體育場館轉型升級中起到關鍵作用,通過數字化平臺和智能化管理平臺的構建,實現對場館設備、業務和運營的全面管理和分析,提高場館的管理效率和運營水平。

智慧體育場館的建設和智慧化轉型是推動傳統體育產業發展的重要方向。通過新一代信息技術的應用,智慧體育場館能夠提供更優質的用戶體驗,提高運營效率,促進可持續發展。這對于實現體育強國和健康中國的目標具有重要意義,并為智慧城市建設提供了有力支持。