體育場館智能化設(shè)計研究

楊亞萍 呂亞輝

（鄭州工商學(xué)院體育學(xué)院 河南 鄭州 451400）

引言

國家體育總局在“十四五”體育發(fā)展規(guī)劃中給出具體定義指出：體育場館智能化是指擁有以數(shù)字平臺為核心且具有全面感知、泛在互聯(lián)、綜合分析、輔助決策和智能控制等功能的融合基礎(chǔ)設(shè)施，體現(xiàn)專業(yè)、便利、安全和節(jié)能環(huán)保等特點的體育場館。也就是在傳統(tǒng)體育場館的基礎(chǔ)上通過加入一些智能化的軟硬件設(shè)施來提升整體的管理效率，并且通過加入一些服務(wù)類的智能化程序為用戶提供更加舒適便捷的運動服務(wù)，還可以借助一些數(shù)據(jù)采集、智能化分析系統(tǒng)對于場館內(nèi)的用戶體驗、用戶運動需求等進行收集并據(jù)此作出下一步的調(diào)整。在體育場館智能化建設(shè)的過程中需要具備智能化運營平臺、智能維護平臺、智能設(shè)施、智能建筑設(shè)備、智能化體育系統(tǒng)等。這些智能化系統(tǒng)發(fā)揮的主要作用是讓體育場館的管理更加智慧化，讓體育場館的用戶信息數(shù)字化，讓用戶體驗智能化，更好地為人們的運動活動提供幫助。

1、智能建筑與體育場館智能化設(shè)計的聯(lián)系

體育場館智能化屬于智能建筑的一種，而智能建筑指的是“以建筑物為平臺，兼?zhèn)湫畔⒃O(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及其優(yōu)化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑環(huán)境”。由此可見，智能建筑代表的是科技在不斷發(fā)展的過程中人類借助各項科技硬件和科技軟件對建筑設(shè)計理念的一場變革，而對于體育場館進行智能化設(shè)計的過程中側(cè)重點又有所不同。首先，根據(jù)體育場館本身的運動、比賽型特征，在進行建筑內(nèi)部智能化電子系統(tǒng)的建設(shè)過程中會更加注重綜合布線和計算機網(wǎng)絡(luò)、場地燈光的鋪設(shè)，并且還要重點關(guān)注在整個智能系統(tǒng)的鋪設(shè)當中加入與體育競賽相關(guān)的智能計時器、記分系統(tǒng)、直播系統(tǒng)等。

此外，由于體育場館占地面積巨大并且樓層數(shù)量較少，智能設(shè)備的鋪設(shè)比較分散，這會給對于智能設(shè)備的安裝和管理增加難度。例如，進行綜合布線和安裝建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)時雖然發(fā)揮的作用與其他智能建筑是一樣的，但在設(shè)計思路和施工手段上卻有差異，設(shè)計人員和施工人員要考慮到場地的空曠性在監(jiān)控設(shè)備的安裝上進行合理的布局。同時體育場館的智能化系統(tǒng)在使用過程中相比于其他智能建筑更具有整體性和集成性，具有“智能集成、多媒全功、擴充兼容、創(chuàng)新應(yīng)用”的特征。研究調(diào)查顯示，我國現(xiàn)階段擁有850080 個體育場地，其中標準體育場地有547178 個，其中體育場、體育館、游泳館、跳水館等大型體育場館共 5680 個。而在這些體育場館當中，絕大多數(shù)都是傳統(tǒng)場館并沒有進行智能化改造，因此體育場館智能化設(shè)計擁有巨大的發(fā)展?jié)摿?，是未來智能建筑當中的一個重要領(lǐng)域。

2、體育場館智能化設(shè)計的發(fā)展歷程

在新中國成立初期，我國體育場館的智能化設(shè)計處于起步階段，直到1985 年北京亞運會前夕，智能化設(shè)計主要是運用一些基礎(chǔ)的媒體設(shè)備，在設(shè)計上更加關(guān)注對于場地的布置和體育場館的內(nèi)部構(gòu)造，對新興技術(shù)的應(yīng)用還比較缺乏。到了上世紀80 年代，以1990 年的亞運會場館為代表，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，體育場館的智能化設(shè)計也逐漸與國際接軌，智能化主要側(cè)重于樓宇自控制系統(tǒng)、智能化安防系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)以及與比賽相關(guān)的顯示屏、場地、擴聲系統(tǒng)和計時記分系統(tǒng)等。亞運會之后國內(nèi)越來越多的體育場館開始運用新技術(shù)、新材料和新工藝，但這一時期智能化系統(tǒng)彼此之間相互獨立，缺乏聯(lián)動效應(yīng)。進入本世紀以來，以2008 年的北京奧運會場館群為代表，標志著我國體育場館智能化設(shè)計進入了技術(shù)的飛躍期。這一時期，體育場館智能硬件設(shè)施上已經(jīng)達到世界先進水平，并且根據(jù)比賽內(nèi)容搭建的各項設(shè)備管理系統(tǒng)、信息化系統(tǒng)以及專用設(shè)施系統(tǒng)也要更加完善。國家也出臺了《體育建筑智能化系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程JGJ/T179-2009》從政策角度對體育場館智能化設(shè)計進行規(guī)范，使得國內(nèi)市場城管智能化技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展更加成熟。到2014 年之后，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于加快發(fā)展體育產(chǎn)業(yè) 促進體育消費的若干意見》(簡稱46 號文)和《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》(簡稱“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略)。在這些文件的指導(dǎo)下，各個體育場館將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)和5G 等技術(shù)運用到智能化設(shè)計當中，不僅讓體育場館內(nèi)的各種硬件設(shè)施實現(xiàn)了互聯(lián)，最大程度的節(jié)約了對設(shè)備的運營和管理成本,并且通過借助這些智能化技術(shù)提升了了消費者體驗，實現(xiàn)了體育場館經(jīng)濟效益、服務(wù)效益和生態(tài)效益上的最大化，推動了體育場館的可持續(xù)化發(fā)展，讓體育場館智能化設(shè)計進入了一個質(zhì)的變化階段。

3、體育場館智能化設(shè)計的特點

3.1、工程技術(shù)具有較強的專業(yè)性

由于體育場館在使用上具有功能的特定性，因此在進行智能化系統(tǒng)設(shè)計過程中具有較強的專業(yè)性。整個智能設(shè)計都要圍繞體育比賽和訓(xùn)練服務(wù)，這就需要設(shè)計師根據(jù)體育場館所處的地理位置以及面向的群和日常承接的比賽等因素根據(jù)運動員、教練員、裁判員、記者群體、觀眾等參與者的需求更加細致、更加專業(yè)地進行設(shè)計。

3.2、智能化系統(tǒng)具有明顯的側(cè)重性

在所有智能建筑的設(shè)計中樓宇自控制系統(tǒng)都占據(jù)著非常關(guān)鍵的地位，它的合理設(shè)計能夠讓建筑更加舒適、更加節(jié)能。而在體育場館的智能設(shè)計當中除了樓宇自控制系統(tǒng)、綜合的電路鋪設(shè)等基礎(chǔ)智能設(shè)施在，場地燈光的控制、比賽轉(zhuǎn)播屏幕、體育賽事成績處理系統(tǒng)、現(xiàn)場計時器分析以及運動員相關(guān)的注冊系、日常對于顧客的服務(wù)系統(tǒng)更為重要，體育場館智能設(shè)計更加側(cè)重圍繞一切與運動相關(guān)的事物進行智能化系統(tǒng)的規(guī)劃。根據(jù)運動項目的特點以及運動參與者的需求簡明扼要、符合實際的以人為本的進行設(shè)計，這是它與普通智能建筑最大的區(qū)別。

3.3、智能化設(shè)計項目多、技術(shù)復(fù)雜

體育場館的智能化設(shè)計一般由20 多個子系統(tǒng)組成，并且由于體育場館都是以建筑群的方式進行建造的，一個場館內(nèi)有籃球館、乒乓球館、田徑體育場、游泳館等多個部分組成，因此在設(shè)計智能化系統(tǒng)時既要保持每個場地的相對獨立，又要與其他建筑物相互依存實現(xiàn)信息共享和共同管理。這就需要設(shè)計師根據(jù)每個場館不同的特點和具體的用途進行設(shè)計定位選擇更加合適的系統(tǒng)配置。此外，智能化設(shè)計作為建筑本身的有機部分，在設(shè)計的過程中要與其他建筑體系相配合比，如機電設(shè)備專業(yè)、土建專業(yè)、裝修專業(yè)、體育工藝專業(yè)等，只有這些子成份在設(shè)計前期和建設(shè)過程中做到良好的溝通與協(xié)調(diào)才能更好地體現(xiàn)智能化應(yīng)用效果。由此可見，體育場館的智能化設(shè)計在技術(shù)方面具有復(fù)雜性和高科技性，涉及的不僅有智能技術(shù)還有計算機控制、電路集成、聲學(xué)專業(yè)、光學(xué)專業(yè)等，需要經(jīng)驗豐富的專業(yè)的技術(shù)人員進行設(shè)計和施工。

4、體育場館智能化體系

4.1、智能化系統(tǒng)模型

為了更好地滿足運動員以及客戶在體育場館內(nèi)進行競技比賽或者進行日常運動的需求，并為他們提供便捷的服務(wù)，實現(xiàn)對體育場館的綜合管理，體育場館智能化設(shè)計首先要通過運用信息技術(shù)產(chǎn)品構(gòu)建大型的智能化系統(tǒng)。

（1）業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺。

體育場館主要是為日常的體育運動和競技比賽提供服務(wù)，因此最主要的智能設(shè)計就是業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺。業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺包括了競技比賽綜合管理系統(tǒng)、運動員，登陸與查詢系統(tǒng)、體育比賽成績發(fā)布系統(tǒng)、賽道終端攝像系統(tǒng)以及電子記分系統(tǒng)。此外還包括了一些比賽過程中必須具備的數(shù)字、智能化系統(tǒng)、媒體設(shè)備等硬件設(shè)施。業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺的配置是根據(jù)體育場館的面積大小和所承接的比賽種類確定的，要與專業(yè)的體育人士和體育競賽專家進行溝通之后再確定。

（2）業(yè)務(wù)支撐平臺。

智能化系統(tǒng)的第二個方面是圍繞比賽或者為了支撐體育場館運作而建立的業(yè)務(wù)支撐平臺，如整個場館的內(nèi)部調(diào)度系統(tǒng)、體育設(shè)施智能化管理系統(tǒng)、視頻直播系統(tǒng)等。

（3）應(yīng)急決策處理系統(tǒng)。

智能化系統(tǒng)的第三個方面是應(yīng)急決策系統(tǒng)，這一系統(tǒng)主要是針對體育賽事開展過程中的一些突發(fā)情況進行緊急調(diào)度，或者是對體育場館日常運營過程中系統(tǒng)監(jiān)測到的某些硬件設(shè)備存在的安全隱患、突發(fā)狀況進行報警，然后與整個智能交互網(wǎng)絡(luò)進行信息共享方便管理人員統(tǒng)一調(diào)度及時處理。

（4）機房。

體育場館的智能化系統(tǒng)離不開機房控制，在設(shè)計過程中主要考慮的機房包括場館全方位監(jiān)控設(shè)備技術(shù)、消防系統(tǒng)監(jiān)控機房、安防系統(tǒng)、賽事指揮中心、綜合布控機房、語音通訊，語音信息化網(wǎng)絡(luò)計劃、有線電視與屏幕顯示機房、場地燈光控制技術(shù)、比賽監(jiān)控以及計時計分機房。

4.2、體育場館日常運行的基礎(chǔ)子系統(tǒng)

（1）樓宇自控系統(tǒng)。

樓宇自控系統(tǒng)(BMS)是體育場館日常運行基礎(chǔ)子系統(tǒng)當中的集成系統(tǒng)部分，這一系統(tǒng)通過采用先進的自動化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及總線布控的拓撲式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在體育館內(nèi)將各種硬件設(shè)施相互關(guān)聯(lián)起來進行自動控制。樓宇系統(tǒng)涉及了體育場館內(nèi)部的配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及溫度系統(tǒng)，通過總體的操作站和一個個控制器進行信息的采集對場館內(nèi)的溫度、照明等實現(xiàn)實時監(jiān)控，在監(jiān)控模式上采取集散式控制方式，運用分散控制、集中監(jiān)視的方法，對整個體育場館的各個角落實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）綜合布線系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

首先在在體育場館的綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計上由于場地比較大并且大多為圓形或者橢圓形，大多是由干線子系統(tǒng)和配線子系統(tǒng)這樣兩級拓撲結(jié)構(gòu)組成，能夠保證體育館內(nèi)的所有信息點都能被均勻的覆蓋。由于體育館包含了多個獨立的場所，這時的拓撲結(jié)構(gòu)能夠形成建筑區(qū)，便于比賽時信息得以快速準確的傳遞；其次計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計一般采用千兆桌面的設(shè)計思路，信息點的劃分采用六類模塊進行劃分。例如，對于計算機網(wǎng)絡(luò)的布局區(qū)域一般劃分為日常管理的辦公網(wǎng)和晉級比賽期間的專門管理網(wǎng)絡(luò)，也可以在此基礎(chǔ)上擴展為局部的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施點，這樣外來人員可以在比賽過程中在特定的點位形成現(xiàn)場新聞發(fā)布中心，利用便攜筆記本快捷連接現(xiàn)場，實時獲取比賽畫面和實況。

4.3、體育場館安全保障子系統(tǒng)

（1）閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。

安全保障系統(tǒng)是體育場館智能設(shè)計當中非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段體育場館智能設(shè)計當中閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的應(yīng)用最為廣泛，這一系統(tǒng)是通過數(shù)字化體系在迅速傳遞各種視頻信息的同時借助網(wǎng)絡(luò)迅速傳播的優(yōu)勢讓監(jiān)控系統(tǒng)具有更高的擴展性功能。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€競賽過程實時不間斷的進行監(jiān)控并錄制畫面，并且畫面質(zhì)量高、冗雜度較少，能夠快速實現(xiàn)與指揮中心的對接。這一系統(tǒng)分為賽前、賽時和賽后三個階段，賽前主要是對場館內(nèi)部的環(huán)境進行監(jiān)控并協(xié)助管理人員進行賽前準備工作，賽時則是滿足比賽所需的監(jiān)控要求以及及時觀察比賽過程中的突發(fā)狀況，賽后則回歸到平時的常規(guī)監(jiān)控。

（2）防盜系統(tǒng)。

安全保障子系統(tǒng)當中的防盜系統(tǒng)主要針對比賽期間人員的出入或者對于工作人員的上下班進行管理，其作用是加強體育場館內(nèi)的安保設(shè)施，對體育場館整個區(qū)域進行防范性的監(jiān)控。智能防盜系統(tǒng)能夠?qū)χ攸c的出入口進行訪問，通過人工智能技術(shù)實現(xiàn)對出入的人員進行人臉識別。防盜系統(tǒng)通過入侵報警系統(tǒng)和先進的雙鑒探測器對，各種情況進行智能識別，準確分辨外界入侵事物是動物還是人，防止報警器誤報，還能夠?qū)缶鳌⒓t外幕簾等進行探測，完成設(shè)防的布置任務(wù)。

（3）電子巡更系統(tǒng)。

智能化安全包裝系統(tǒng)的設(shè)計還包括電子巡更系統(tǒng)。這一系統(tǒng)主要是通過將人力安保與技術(shù)防衛(wèi)結(jié)合起來在協(xié)助保安人員巡邏管理的同時實現(xiàn)對保安人員的管理。電子巡更點主要設(shè)置在體育場館的入口、通道以及體育場館的重要物品儲存空間。管理人員通過計算機就可以對保安巡查情況進行總體的部署和安排，對保安的巡邏路線進行指示，通過人防、技防一體化的體系讓體育場館更加安全。一方面避免了安保人員遲到或者繞路的問題；另一方面也能對人力巡邏遺漏的地方進行補充。

5、體育場館智能化設(shè)計中的重點

5.1、智能設(shè)計前期

在設(shè)計前期設(shè)計師要對體育場館進行全方位的考察，設(shè)計需求的定位要準確合理，設(shè)計方案要科學(xué)嚴謹，要反復(fù)與體育場館管理人員進行溝通充分確定場館期望智能化設(shè)計發(fā)揮怎樣的作用，確保沒有遺漏，避免在開工之后增加項目。此外，要在設(shè)計前期對整個智能化系統(tǒng)的鋪設(shè)做好確定的投資預(yù)算，避免后期因為預(yù)算不足出現(xiàn)有些項目被迫停止施工導(dǎo)致智能系統(tǒng)建設(shè)不完整，使用效果不佳的情況。

5.2、注重對智能化系統(tǒng)的維護

在體育場館智能化設(shè)計完成并施工的整個階段，首先可以采取智能化的專業(yè)監(jiān)理設(shè)備進行第三方檢測，確保智能化系統(tǒng)硬件系統(tǒng)過硬，軟件系統(tǒng)能夠滿足體育場館管理和服務(wù)需求。在施工完成之后為了使智能化系統(tǒng)建設(shè)為了不出現(xiàn)“豆腐渣”工程，同樣也可以引入第三方柱測機制進行質(zhì)量檢測，然后專業(yè)的驗收人員根據(jù)檢測報告考核工程質(zhì)量。體育場館的智能設(shè)備操作人員和管理人員要不斷提升自己的智能化系統(tǒng)操作水平，及時進行系統(tǒng)更新和設(shè)備維護。

5.3、注重智能化技術(shù)人員的培訓(xùn)

對智能化技術(shù)人員進行培訓(xùn)是體育場館智能化設(shè)計當中的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段許多體育場館當中的工作人員對智能化技術(shù)和智能化產(chǎn)品的相關(guān)知識比較缺乏，這是體育場館智能化建設(shè)完畢之后面臨的致命的“硬傷”。所有的智能化系統(tǒng)歸根結(jié)底都是為人提供服務(wù)的，因此使用人員要熟知智能化系統(tǒng)的操作方法、具有一定的知識水平和素質(zhì)。體育場館可以邀請專業(yè)的智能化系統(tǒng)操作人員對員工進行培訓(xùn)，從技術(shù)、管理模式、質(zhì)量控制體系等多個方面讓員工熟練的掌握城管內(nèi)部的各種智能化體系，才能讓這些設(shè)備在體育場館中得以健康、持續(xù)的發(fā)展。

6、結(jié)束語

綜上所述，體育場館相比于其他建筑設(shè)施來說具有特定需求，因此對于它的智能化設(shè)計相比于其他建筑更有專業(yè)性和針對性，這一特點也決定了體育場館智能化設(shè)計既要在硬件設(shè)施上發(fā)揮與其他智能建筑一樣的功能，更要根據(jù)專門的體育比賽建立全方位的智能化服務(wù)系統(tǒng)。設(shè)計師要處理好智能硬件設(shè)施與體育比賽智能化系統(tǒng)之間的關(guān)系，將他們科學(xué)合理地融合在一起。例如，對于綜合布線系統(tǒng)和樓宇自控、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在設(shè)計初期就要充分考慮它們在比賽狀態(tài)下和日常使用狀態(tài)下要如何切換，在系統(tǒng)的功能設(shè)計上要更加靈活、更具有擴展性，能夠根據(jù)不同的需求進行調(diào)整。而對于專門針對比賽服務(wù)的成績處理、積分、直播系統(tǒng)、人員管理系統(tǒng)、成績發(fā)布系統(tǒng)等則要根據(jù)體育場館的規(guī)模大小以及承接的競技比賽的主力進行相應(yīng)的智能化設(shè)計。