基于物聯網的智能化體育場館設計

馬鋼　夏文忠

摘要：使用物聯網通訊技術，結合多種功能傳感器，形成智能化的體育場館管理模式，可以有效提高體育場館的運行效率，節約管理成本，具有一定的社會經濟價值。

關鍵詞：物聯網;智能化;體育場館管理

中圖分類號：TP393 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）14-0161-02

Abstract： The use of Internet of things communication technology， combined with a variety of functional sensors， to form an intelligent stadium management mode， can effectively improve the operation efficiency of stadiums， save management costs， has a certain social and economic value.

Key words：The Internet of things; intelligent; Stadium management

體育場館作為體育事業發展的基礎設施，對體育事業可持續發展具有巨大的推動作用，同時對學校教育、城市體育文化建設與體育消費具有重要的推動力[1]。近年來，隨著物聯網領域的快速發展，智能建筑也得到長足進步，體育場館的智能化研究也取得了較大的進展。關于體育場館智能化的主要研究包含：場館照明、安防監控、身份認證、智能票務等方面。物聯網技術作為新一代信息通訊技術、設備及人員的管理技術，在眾多行業領域擁有廣闊應用前景，已被提升到國家戰略層面。本文基于物聯網技術與理念，探討智能體育場館的系統設計及構成，分析體育場館的現狀及發展趨勢，力圖結合現有物聯網技術構建一個合理、可行的智能化體育場館的管理體系，并應用實踐工作，對現實的體育場館智能化管理產生積極的作用。

1 物聯網及其應用領域

物聯網是萬物互聯的網絡結構，是現有的計算機網絡體系結構下，對末端設備的延伸和擴展。傳統意義的計算機網絡是利用有線、無線等連接方式將計算機及各種終端設備接入以TCP/IP為標準的計算機通訊網絡，并把各終端設備信息通過統一的協議標準完成數據的整合。物聯網技術則是在現有計算機網絡的基礎上，充分利用現有網絡結構，再擴展無線連接方式、窄帶連接方式，在確保網絡正常連接的情況下，兼顧設備功耗、使用壽命以及完成設備控制的新一代網絡連接方式。物聯網技術包括：設備感知技術，如RFID、傳感器網絡、條形碼技術等;傳輸層技術，如M2M通信網絡、互聯網、局域網、無線網等技術;應用層技術，如普適計算、云計算、知識發現、智能控制等技術[2]。

物聯網是以應用需求為目標的，實現萬物互聯以達到信息交互目的新一代信息技術的多種技術整合的技術統稱。工業和信息化部頒布的《物聯網“十二五”發展規劃》指出，“物聯網是戰略性新興產業的重要組成部分，對加快轉變經濟發展方式具有重要推動作用[3]。”當前，物聯網研究領域主要有智能工業、智能安防、智能物流、智能家居等領域。另外，如智能建筑、智能場館管理等領域應用研究也獲得了較大進展。智能安防、智能建筑等領域的研究成果對智能體育場館的設計實施具有較好的借鑒意義。在體育及其相關領域，物聯網技術尚處于起步階段，如何合理利用現有物聯網技術為當前的學校場館、城市公共體育場館的建設、管理服務是目前業界正在探討的問題。

2基于物聯網的智能體育場館系統分析

體育場館是一個龐大的建筑，或者是若干建筑的集合，要管理好這個復雜的場館，需要大量的人力和物力，并且還不一定達到理想的效果。使用基于物聯網技術的智能場館管理將大幅度的增高這種復雜建筑及建筑群，復合系統的管理效率。具體功能結構如圖1所示。

使用物聯網結構的智慧場館管理系統由三層結構組成：第一層為感知層，負責獲取底層物理數據，如場館的溫度、濕度，光照強度，PM2.5[4]數值等;還可以就場館的管理數據進行搜集，如人員是否有權進入場館，是否需要購票等信息。第二層為網絡層，網絡層的任務是把感知層的獲取的數據按網絡標準傳送給相鄰傳感器或者傳送給上一級網關，然后對網絡傳輸數據進行數據處理或者數據匯總。第三層為應用層，應用層展現為各種終端設備業務系統。如體育場館溫濕度感知與控制子系統、體育場館照明控制子系統、安防監控子系統、運動數據搜集子系統等多個業務系統。通過這些系統對各個數據的搜集和整合，場館管理決策人員可以方便對本場館的服務做出詳細的使用狀況分析與統計，為提升服務質量提供高質量的數據支持和數據分析支撐。

通過物聯網及各種功能傳感器對數據的獲取，整合各個業務系統數據，可快速實現對當前場館的使用狀況、某區域使用率、某專項使用效能的詳盡數據分析。通過該數據分析形成完備的場館分析報告，從而為公共服務、體育教學提供合理、高效的決策依據。

3基于物聯網的智能體育場館設計

智能體育場館包含智能安防監控系統、智能溫濕度管理系統、智能照明系統、智能票務系統、運動數據收集系統、智能體育知識系統和業務數據顯示系統等多種子系統。如圖2智能體育場館功能模塊框圖所示：

3.1 智能安防監控系統

安全是每個公共區域都面臨的問題，在智能化設備大量普及的今天。設計建設一套完善的安防監控系統是確保體育場館人員和財產安全的重要手段。一套完善的安防監控系統可以實現防火、防盜和防災等功能。

基于物聯網技術的智能安防系統與傳統的安防系統的區別在于系統自處理能力的大幅提高，實現從感官的延伸到感官的解決。以視頻監控為例，傳統的視頻監控僅僅是對眼睛功能的延伸，有限地釋放了工作人員的雙腿，減少了工作人員的流動監控的活動量。而在原視頻監控技術基礎上增加了生物感知等技術后，可能充分利用視頻分析技術、人臉識別等技術來大幅提升管理效率，降低人員風險。智能防火系統采用多種傳感器，采集環境中的煙霧含量、粉塵含量、二氧化碳含量，并讓各種傳感器之間具有聯動控制功能，與火災報警、電源控制、樓宇控制等系統聯動。從而在災害發生前或發生之初，做出及時的應急反應，預防災害或最大限度地減少災害損失。

3.2智能溫濕度管理系統

體育場館普遍面積較大，如何在需要舉辦活動的時候提供合理的策劃方案就需要場館管理者提供有效、可行的場館狀況數據。基于物聯網的智能溫濕度管理系統可以對場館進行時時數據的收集與整理，經過一段時間的數據收集，還可以形成數據分析決策報告，以幫助管理者就本場館安排合適的體育活動。

智能溫濕度管理系統分為兩個子功能，一是溫濕度感知功能，該功能負責把場館的時時溫濕度檢測出來并傳輸給上層管理系統，經過上層處理分析處理后再調用第二功能。另一功能是執行功能，該功能負責處理上層業務系統返回需要處理的結果。例如，當溫濕度感知模塊檢測到當前環境溫度高于30度，濕度大于50%后，系統介入，啟動降溫設備和除濕設備。當環境溫度度小于規定閾值，如溫度小于25攝氏度，濕度小于40%后，執行功能設備模塊停止工作。當溫濕度感知設備檢測到當前環境溫濕度低于某個既定值時，也取動相應設備。讓場館內的溫濕度總是保持在一個適宜體育運動的范圍。對于一個大面積的運動場館，可以采用中央空調等設備作為執行單元設備。具體溫度調節流程如圖3所示：

3.3智能照明系統

體育場館內要進行各種活動都需要一個明亮的環境，加入光線檢測系統的智能化場館可以通過多種光線檢測傳感器判斷環境光線是否適合體育運動，如不適合，則自動啟動場館內的照明設備。這樣即可大量的減少管理人員，又可以達到節能的目的。通過加入人體感應傳感器，還可以判斷某區域是否體育活動、有觀眾，有則自動打開照明系統，無則關閉照明系統。或者當觀眾離開后自動關閉相應區域的照明系統，從而實現電能的節約。

3.4其他業務子系統

智能體育場館還包含智能票務系統、運動數據收集系統、智能體育知識系統和業務數據顯示系統等業務子系統。這些業務系統都通過大量使用以物聯網為基礎的RFID技術，各種功能傳感器技術來實現各類數據的采集、傳輸以及后期數據的分析整理。通過對場館數據的分析與整理，實現對場館的智能化管理，在降低管理成本的同時，提高服務質量。

4 結束語

通過使用溫濕度傳感器、光線傳感器及RFID技術實現體育場館的智能化管理是目前體育場館設計與建設的新方向。本文就以物聯網為基礎的智能化體育場館設計提出了一個完整的功能設計方案，對當前體育場館的智能化建設既有一定的實際意義。

參考文獻：

[1] 肖文升.智慧體育場館發展研究[J].現代交際，2018（11）：55-56.

[2] 王歸然，喬克滿，蘭天，等.基于物聯網的智能體育場館系統及其發展趨勢[J].長安大學學院，2012，26（5）：145-147.

[3] 鄧翠翠，縱鳳俠，等.基于物聯網的我國211 高校體育場館管理系統的發展前景探析[J].2011，32（3）：68-70.

[4] 張小曳，孫俊英，王亞強，等.我國霧-霾成因及其治理的思考[J].科學通報，2013，58（13）：1178-1182.

【通聯編輯：光文玲】