信息技术赋能体育场馆智慧化发展路径研究

刘 鹏

(山东体育学院,山东 济南 250102)

1 智慧体育场馆建设的背景

党的十九届五中全会对当前国内外环境的深刻复杂变化进行了科学评估,当今世界正处于百年未有之大变局,新一轮科技革命和产业变革正在深入发展。数字经济被认为是全球经济可持续增长的引擎,而基于新一代信息技术的体育场馆智慧化则为传统体育产业提供了有力补充,也是转型升级的必然选择。

2014年国务院发布了《关于加快发展体育产业促进体育消费的若干意见》(国发〔2014〕46号),提出到2025年,体育产业的总规模将超过5万亿元,人均体育场地面积将达到2平方米,经常参与体育锻炼的人数将达到5亿人。全民健身被提升为国家战略,将体育产业视为推动经济社会持续发展的重要力量。自此,中国体育产业迎来了黄金十年,并相继发布了《体育发展“十三五”规划》《“十四五”体育发展规划》《体育强国建设纲要》《“健康中国2030”规划纲要》等配套政策文件,将体育推广提升至国家战略的高度。建设各类综合性场馆、羽毛球馆、篮球馆、游泳馆等体育场馆也成为重要任务。在“十四五”体育规划中,明确提出将完成1 000个以上体育场馆的数字化升级改造,打造一批智慧体育场馆。同时,坚持扩大内需、构建新发展格局也成为国家“十四五”时期的重要战略基点。对于体育产业而言,除了场馆基础功能的扩建、改造升级之外,数字化和智慧化的加持将成为各体育场馆全力打造的新方向,使得智慧化从体育场馆的“高配”变为“标配”。

2 智慧体育场馆建设的内生动力

体育场馆是广大民众进行运动健身的主要场所之一。然而,许多传统老旧场馆存在功能单一、配套设施不足、服务体验欠佳等问题,导致客流量普遍较低,且缺乏有效的经营手段,导致面临亏损的困境。这也导致一些公共体育场馆宁愿关闭也不愿对外开放,进一步加剧了大众对公共体育服务的不满,并严重影响了体育产业的结构化升级。

为了解决这一问题,国家体育总局于2018年提出了“场馆两改”重要工程,其中“一改”即为场馆功能改造,旨在满足人民群众多样化的运动健身需求和场馆的多元化经营需求。体育场馆的智慧化改造不仅可以以客观数据为基础,了解大众的体质和运动偏好状况,为大众提供更好的运动推荐和体育培训服务,缓解现代人因生活不规律和缺乏运动而导致的慢性疾病问题,还可以帮助场馆运营者实时了解场馆设备设施的运行情况和能耗开支,提升场馆的运营效率。

在“十四五”规划的开局之年,为了全面贯彻党中央关于建设“体育强国”和实施“健康中国”战略的重要举措,必须坚持新发展理念,以提升人民群众的获得感和幸福感为出发点,重点解决健身场地匮乏和健身体验不佳的问题,让人民群众更充分、更便利地享受体育运动和参与体育运动。因此,体育场馆的智慧化升级改造或新建应成为未来一段时间内建设的重点方向。

3 信息技术赋能体育场馆智慧化转型升级

体育场馆智慧化转型升级,是新一轮科技革命与产业变革交互融合的必然选择,从场馆本身而言,通过搭载BIM、物联网、5G移动通讯、云计算、人工智能、区块链、大数据、数字孪生等新一代信息技术,体育场馆具备了感知、传输、存储、学习、推理、预测和决策能力,这有效地覆盖了赛事筹备、赛时保障和赛后运营的全生命周期管理,提升了场馆运营、服务能力和安全保障,实现了相关方需求的长远满足。体育场馆智能化和信息化可以为用户带来更加便捷、安全、高效的服务体验,同时也有助于促进体育产业的发展和创新。通过梳理体育场馆产业发展的难点和痛点,明确大型赛事保障、客流测算、安全监管等场景需要,构建智慧化、一体化、协同化、标准化的体育场馆“大脑”,有效汇聚多场馆的建设数据、运行数据和运营数据,并以此支撑基于补贴政策的体育产业宏观调控,可以提升体育场馆产业治理体系和治理能力现代化。

4 新一代信息技术从新定义智慧体育场馆

新一代信息技术促进体育场馆向更加专业、便利、安全、节能环保等方向转型升级,以数字平台为核心,使体育场馆具有全面感知、泛在互联、综合分析、辅助决策和智能控制等功能,从赛事数据分析、全民健身服务、训练竞技服务、场馆运营管理、现场观赛体验、体育文化传播、安全监控设等方面重塑体育场馆运营管理模式和服务模式。

体育场馆智能化管理平台是指利用信息技术和物联网技术对体育场馆的各项业务进行集成和管理的平台,其主要目的是为了提高场馆的管理效率和服务水平,提升用户体验和满意度。近年来,随着信息技术和物联网技术的不断发展,体育场馆智能化管理平台的研究也取得了一些进展。

在智能化管理平台的设计方面,研究者们通过对体育场馆的不同业务进行分析,提出了一些可行的设计方案。例如,设计了一种基于物联网的智能化场馆管理系统,该系统可以实现对场馆设备的远程监测、维护和故障处理等功能,提高场馆设备的运行效率和稳定性;设计了一种基于云计算和大数据的智能化场馆管理平台,该平台可以实现对场馆各项业务的综合管理和分析,提高场馆的管理效率和用户体验。

在智能化管理平台的应用方面,研究者们将平台应用到了实际的体育场馆中,并取得了一些良好的效果。例如,在某足球场馆中,研究者们设计了一种基于物联网的智能化场馆管理系统,通过对场馆设备的实时监测和远程控制,有效地提高了场馆设备的运行效率和稳定性;在某篮球场馆中,研究者们设计了一种基于云计算和大数据的智能化场馆管理平台,通过对场馆的各项业务进行综合管理和分析,有效地提高了场馆的管理效率和用户体验。

4.1 赛事数据分析

新一代信息技术促进了赛事数据的采集、分析和应用,提供更加丰富的比赛体验,为观众提供更加深入的了解和学习体育项目的机会,提高管理决策的精度和效率。例如,对比赛数据进行深入分析,挖掘出球队和球员的特点和优劣势,从而提高球迷对比赛的认识和兴趣。通过虚拟现实技术将观众带入比赛场地,让他们亲身体验比赛的激烈和紧张,为广大球迷提供更加深入的学习机会。球队管理者可以通过数据分析技术进行球员表现评估,以制定更加科学的战术和训练计划。赛事数据分析的研究热点主要集聚在数据收集技术、数据挖掘与分析技术和可视化技术。

4.1.1 数据采集与分析技术

数据采集技术利用球员追踪技术、传感器技术、智能相机技术等手段实时收集比赛数据,例如,美国NBA的“NBA Statcast”项目,通过这些技术实现了对比赛数据的实时收集和分析[1]。数据挖掘与分析技术则包括机器学习、深度学习等技术,用于从海量比赛数据中提取有价值信息,进行运动员表现分析和预测[2-4]。以足球为例,意大利学者根据比赛期间产生的事件数据建立了机器学习框架PlayeRank,用于评估足球运动员的赛场表现。西班牙学者则利用机器学习算法评估运动员在不同比赛位置的适宜性和潜力,这些例子展示了数据技术在体育领域的应用和价值。这些技术通过大数据和云计算支持实时数据采集、处理和分析,为赛事管理和运动员管理提供科学化支持[5]。

4.1.2 可视化技术

可视化技术包括数据可视化、虚拟现实等技术,可以将数据以图形化、可交互的形式展现,提高用户的数据理解和分析效率。在可视化技术方面,常用的包括数据可视化和虚拟现实技术。数据可视化将数据以图形化、可交互的形式展现,帮助用户更直观地理解和分析数据。虚拟现实技术则可以将用户带入虚拟的比赛场地,使用户更加身临其境地感受比赛的氛围和激情。在F1赛车比赛中,实时数据可视化通过传感器和摄像头将赛车数据转化成图表和地图,助力观众更好地了解比赛[6];足球比赛中的球员追踪可视化则使用虚拟现实呈现球员的运动轨迹,帮助观众身临其境地感受比赛[7];篮球比赛中的实时数据可视化通过图表和地图展示球员数据,增强观众对比赛的理解[8]。这些技术为数据分析和管理提供了全方位支持,提升了赛事管理和用户体验。

4.2 智能化体育场馆服务系统

体育场馆的智能化服务系统是指利用信息技术、物联网、大数据等技术手段,实现场馆运营管理、观众服务、赛事管理等各个方面的智能化。该系统通过智能化的信息交互技术、语音识别技术、自然语言处理技术等手段,为观众提供更加智能化、个性化的服务。

4.2.1 智能化票务管理系统

智能化票务管理系统利用大数据、云计算等技术,实现场馆票务管理的智能化。该系统可以通过分析历史和实时数据,预测票务需求和价格变化,提高管理效率和收益。王欣等人设计了一种智能化票务管理系统,采用物联网、云计算和移动互联网技术,实现了电子票务、实时预定和智能排队等功能[9]。K. Lee等人研究了一种基于物联网和大数据分析的智能票务管理系统,监测资源利用情况并提供实时预测和建议,以优化票务管理和运营[10]。

4.2.2 智能化观众服务系统

智能化观众服务系统利用移动互联网、物联网等技术,实现了场馆观众服务的智能化。这种系统提供了个性化服务,包括场馆导航、餐饮服务和停车指引等。黄金等人设计的系统采用了大数据、人工智能和云计算技术,通过智能终端设备和智能算法实现了导览、推荐和语音识别等功能,从而显著提升了观众的服务体验[11]。而M. F. M. Ishak等人提出的概念模型则旨在提高观众的参与感和场馆运营效率,采用多种技术如物联网、云计算和移动通信,实现观众的自主选座、移动支付和个性化服务[12]。

4.2.3 智能化赛事管理系统

智能化赛事管理系统利用大数据、云计算等技术,实现了赛事管理的智能化。这种系统通过分析历史和实时数据,提供了场馆运营管理建议和赛事组织策略。刘慧设计的基于物联网技术的系统,采用传感器、云计算和移动互联网等技术,通过智能终端设备和智能算法实现了赛前管理、赛中监控和赛后分析等功能,显著提升了赛事的效率和质量[13]。X. Zhang等研究的基于物联网技术的智能赛事管理平台,实时监测场馆内的状态和位置,通过云计算和大数据分析提供实时的赛事数据分析和预测,为赛事管理和决策提供了强大支持[14]。

4.2.4 智能化设备管理系统

基于物联网技术的设备管理系统可以实现设备状态监测和预防性维护,提高设备使用效率和寿命。孙博等设计的智能化设备管理系统采用传感器、云计算和大数据技术,实现了设备的智能管理,包括设备状态监测、故障自动诊断、设备维护计划制定等功能。该系统还支持个性化定制,提供更好的服务,提高了体育场馆设备的管理水平和用户满意度[15]。Wang T介绍的智能化体育场馆管理系统采用传感器网络、云计算和移动应用程序等技术,监测场馆内的环境、人流量、场地使用情况和设备状态等信息。这些数据存储在云服务器中,并通过移动应用程序和网站向管理者和用户提供实时信息和服务。该系统还支持安全管理、紧急响应和营销活动等功能,提高了体育场馆的管理效率和用户满意度[16]。

总之,智能化服务系统的研究进展,为体育场馆的运营管理、观众服务、赛事管理等各个方面提供了更加精细化和个性化的服务和体验,提高了场馆的竞争力和运营效率。

4.3 智能化体育场馆安全系统

大型体育场馆的安全管理存在情况复杂、系统之间缺乏协调等问题。智能安防系统可以有效提高安全管理的效率,通过智能化的视频监控技术、人脸识别技术、生物识别技术等手段,实现对体育场馆的安全监控和管理;提高场馆安全等级,减少事故发生的可能性;提高管理效率,对人员和物品的管理实现自动化、智能化,减轻管理人员的负担;提高观众体验,为观众提供更加安全、便捷的服务。

4.3.1 多模态感知技术

多模态感知技术包括视频监控、声音识别、红外线感应、温度感应等多种传感器技术,通过感知技术的综合使用,提高场馆安全的覆盖率和准确性。2018年俄罗斯世界杯期间,多个体育场馆采用了智能安防监控系统,包括多媒体感知技术、人脸识别技术等,实现对场馆内外的全方位监控和管理。Zhansheng Liu等提出了安防设备和建筑实体物理模型的建模方法。虚拟模型基于几何、物理、行为和规则模型,融合多源数据和虚拟模型,对建筑物的安全管理流程进行分析和串联,形成安全管理“感知—分析—控制”的闭环。通过国家滑冰中心场馆运行过程中可能出现的几种情况,验证了智能建筑安防数字孪生模型及其运行模式[17]。

4.3.2 云计算技术

云计算技术充分发挥大数据时代价值,通过利用云计算技术,可以实现场馆的数据存储、传输、处理和管理等任务,实现对场馆安全的全方位监控。可以将多个智能感知设备的数据进行整合,进行数据分析和处理,提高数据利用效率和安全性。在物联网技术中,可以利用云计算技术来集成各种网络操作软件。在不同的网络环境下,云计算技术可以连接内网、专网和互联网中的大数据信息,并从数据信息中挖掘有价值的信息。2019年亚洲杯足球赛期间,阿联酋的一个大型足球场就采用了云计算技术来实现安全监控和数据管理。

4.3.3 大数据分析技术

通过收集和分析场馆的各种数据,如人流、车流、物流等,可以对安全风险进行实时监控和预测,及时发现异常情况并采取措施。卢颖等为解决体育场馆火灾风险评估多采用静态指标而导致动态指标不明确,且动态评估所需物联网监测数据具有多样性和复杂性的问题,运用大数据技术分析消防主机、消防水箱液位等48种物联网监测数据特征,构建消防主机故障点位占比、实际与标准液位差等可量化的动态指标体系[18]。2019年篮球世界杯期间,中国的一些比赛场馆采用了大数据分析技术来确保安全。

4.3.4 智能感知技术

通过安装各种传感器和智能设备,如红外感应器、烟雾探测器、温度传感器等,可以实现对场馆环境和安全状况的实时监控和预警。在美国一些大型球场安装了智能座椅感应器,可以实时监测座位是否被占用和空余情况。Xiong Xiaowei提出了一种门禁系统使用嵌入式CPU识别卡,以及与附近监控摄像头实现智能联动的红外报警装置[19]。

4.3.5 机器人技术

机器人技术的应用,可以实现对场馆的安全巡逻、安全检查和紧急救援等任务。马立勇等提出要研制用于保障运动员、教练员、官员、工作人员、志愿者和观众的生命及财产安全,防止恐怖袭击及违法犯罪的智能安防机器人,用于执行北京冬奥会的安全保障工作,涉及防火、巡逻、检查危险物品、对比赛中突发的意外状况实施救助等[20]。吴杰伟等指出智能安保机器人可以在体育场馆中无间断巡逻,可以代替人类去处理比较危险的事情,如进入危险区域、识别有害气体,抵挡病毒的侵袭等[21]。

这些研究进展的应用和实践,为体育场馆的安全监控和管理提供了更加智能化、精细化的手段和工具,为管理者和用户带来了更好的安全保障和使用体验。

5 典型智慧体育场馆

国内外智慧场馆的发展呈现出蓬勃的势头,各个场馆积极探索利用先进科技打造智慧化、智能化的体育场所,通过融合VR/AR、5G、物联网等新技术,实现平安体育、赛事体验、数据赋能等方面的智慧化提升,为观众提供全新的观赛体验。

5.1 西安奥体中心

西安奥体中心是一座位于陕西省西安市的体育综合体,由体育场、体育馆和游泳馆组成。该中心旨在打造世界一流智慧体育场馆,赋能丝路体育盛事,助力国家中心城市建设。通过融合VR/AR、AI、5G、物联网、大数据、云计算、智慧奥体APP等新技术,实现平安体育、赛事体验、体育产业、数据赋能、资源开放互联等方面的智慧化提升。在平安体育方面,通过5G和AI技术构建智慧安防、联动指挥体系,保障赛事安全;赛事体验方面,借助5G直播和智慧应用提供高质量的赛事观赏体验;体育产业方面,运用5G智能穿戴设备和运动大数据,为运动员提供一站式健身互动体验;数据赋能方面,利用5G的物联网连接特征,整合场馆各项业务和设备数据,打造智慧运营中心,实现全局可知、运营可视、事件可管、业务可控;资源开放互联方面,连接数字世界与物理世界,实现场馆商业生态与用户的连接。

5.2 西班牙巴塞罗那诺坎普体育场

巴塞罗那诺坎普体育场是西班牙巴塞罗那足球俱乐部的主场球场,也是世界著名的足球场馆之一。近年来,为了提供更优质的观赛体验和融入智慧技术,该体育场进行了现代化改造。巴塞罗那诺坎普体育场为观众提供全场范围的5G网络和Wi-Fi覆盖,使得观众能够随时上网、分享照片和视频。体育场内推广移动支付,方便观众购买食物、纪念品等,提升交易效率。部分座位配备智能座椅,观众可以通过VR设备感受赛事的身临其境。巴塞罗那诺坎普体育场推出智慧体育APP,观众可以通过手机APP获取赛事信息、导览、预订服务等,增强观赛参与感。场馆利用视频监控、人脸识别等技术,加强场馆安保,保障观众安全。

5.3 美国李维斯球场

李维斯球场是位于美国加利福尼亚州旧金山的著名体育场馆,是旧金山49e人美式橄榄球队的主场。为了提供更智慧化的观赛体验,李维斯球场借助新技术进行了智能化升级,引入5G网络,观众可通过体育场提供的智慧APP获取实时比赛数据、选座预订、交通指南等信息。场馆结合AR技术,提供智能观众指引功能,协助观众快速找到座位、厕所、餐饮等设施。李维斯球场倡导节能环保理念,利用智能控制系统调整照明和空调,降低能耗。通过AR技术,观众可以在手机上观看增强现实赛事内容,例如球员统计数据、球场上的虚拟标志等。

6 结 论

智慧体育场馆的建设是传统体育产业转型升级的必然选择,通过数字经济和新一代信息技术的赋能,提升场馆运营效率和服务体验,满足人民群众多样化的运动健身需求。体育场馆智慧化改造能够解决传统场馆存在的问题,提升场馆设备运行效率和稳定性,提供个性化的运动推荐和体育培训服务,改善大众的健身体验和满意度。新一代信息技术的应用在智慧体育场馆转型升级中起到关键作用,通过数字化平台和智能化管理平台的构建,实现对场馆设备、业务和运营的全面管理和分析,提高场馆的管理效率和运营水平。

智慧体育场馆的建设和智慧化转型是推动传统体育产业发展的重要方向。通过新一代信息技术的应用,智慧体育场馆能够提供更优质的用户体验,提高运营效率,促进可持续发展。这对于实现体育强国和健康中国的目标具有重要意义,并为智慧城市建设提供了有力支持。