體育場館智能化設計研究

楊亞萍 呂亞輝

（鄭州工商學院體育學院 河南 鄭州 451400）

引言

國家體育總局在“十四五”體育發展規劃中給出具體定義指出：體育場館智能化是指擁有以數字平臺為核心且具有全面感知、泛在互聯、綜合分析、輔助決策和智能控制等功能的融合基礎設施，體現專業、便利、安全和節能環保等特點的體育場館。也就是在傳統體育場館的基礎上通過加入一些智能化的軟硬件設施來提升整體的管理效率，并且通過加入一些服務類的智能化程序為用戶提供更加舒適便捷的運動服務，還可以借助一些數據采集、智能化分析系統對于場館內的用戶體驗、用戶運動需求等進行收集并據此作出下一步的調整。在體育場館智能化建設的過程中需要具備智能化運營平臺、智能維護平臺、智能設施、智能建筑設備、智能化體育系統等。這些智能化系統發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計的聯系

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，兼備信息設施系統、信息化應用系統、建筑設備管理系統、公共安全系統等，集結構、系統、服務、管理及其優化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節能、環保、健康的建筑環境”。由此可見，智能建筑代表的是科技在不斷發展的過程中人類借助各項科技硬件和科技軟件對建筑設計理念的一場變革，而對于體育場館進行智能化設計的過程中側重點又有所不同。首先，根據體育場館本身的運動、比賽型特征，在進行建筑內部智能化電子系統的建設過程中會更加注重綜合布線和計算機網絡、場地燈光的鋪設，并且還要重點關注在整個智能系統的鋪設當中加入與體育競賽相關的智能計時器、記分系統、直播系統等。

此外，由于體育場館占地面積巨大并且樓層數量較少，智能設備的鋪設比較分散，這會給對于智能設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備監控系統時雖然發揮的作用與其他智能建筑是一樣的，但在設計思路和施工手段上卻有差異，設計人員和施工人員要考慮到場地的空曠性在監控設備的安裝上進行合理的布局。同時體育場館的智能化系統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、創新應用”的特征。研究調查顯示，我國現階段擁有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，絕大多數都是傳統場館并沒有進行智能化改造，因此體育場館智能化設計擁有巨大的發展潛力，是未來智能建筑當中的一個重要領域。

2、體育場館智能化設計的發展歷程

在新中國成立初期，我國體育場館的智能化設計處于起步階段，直到1985 年北京亞運會前夕，智能化設計主要是運用一些基礎的媒體設備，在設計上更加關注對于場地的布置和體育場館的內部構造，對新興技術的應用還比較缺乏。到了上世紀80 年代，以1990 年的亞運會場館為代表，隨著科學技術的發展，體育場館的智能化設計也逐漸與國際接軌，智能化主要側重于樓宇自控制系統、智能化安防系統、綜合布線系統以及與比賽相關的顯示屏、場地、擴聲系統和計時記分系統等。亞運會之后國內越來越多的體育場館開始運用新技術、新材料和新工藝，但這一時期智能化系統彼此之間相互獨立，缺乏聯動效應。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計進入了技術的飛躍期。這一時期，體育場館智能硬件設施上已經達到世界先進水平，并且根據比賽內容搭建的各項設備管理系統、信息化系統以及專用設施系統也要更加完善。國家也出臺了《體育建筑智能化系統工程技術規程JGJ/T179-2009》從政策角度對體育場館智能化設計進行規范，使得國內市場城管智能化技術和產品的發展更加成熟。到2014 年之后，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》(簡稱46 號文)和《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》(簡稱“互聯網+”戰略)。在這些文件的指導下，各個體育場館將物聯網、云計算、大數據技術和5G 等技術運用到智能化設計當中，不僅讓體育場館內的各種硬件設施實現了互聯，最大程度的節約了對設備的運營和管理成本,并且通過借助這些智能化技術提升了了消費者體驗，實現了體育場館經濟效益、服務效益和生態效益上的最大化，推動了體育場館的可持續化發展，讓體育場館智能化設計進入了一個質的變化階段。

3、體育場館智能化設計的特點

3.1、工程技術具有較強的專業性

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設計過程中具有較強的專業性。整個智能設計都要圍繞體育比賽和訓練服務，這就需要設計師根據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、更加專業地進行設計。

3.2、智能化系統具有明顯的側重性

在所有智能建筑的設計中樓宇自控制系統都占據著非常關鍵的地位，它的合理設計能夠讓建筑更加舒適、更加節能。而在體育場館的智能設計當中除了樓宇自控制系統、綜合的電路鋪設等基礎智能設施在，場地燈光的控制、比賽轉播屏幕、體育賽事成績處理系統、現場計時器分析以及運動員相關的注冊系、日常對于顧客的服務系統更為重要，體育場館智能設計更加側重圍繞一切與運動相關的事物進行智能化系統的規劃。根據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計，這是它與普通智能建筑最大的區別。

3.3、智能化設計項目多、技術復雜

體育場館的智能化設計一般由20 多個子系統組成，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，因此在設計智能化系統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信息共享和共同管理。這就需要設計師根據每個場館不同的特點和具體的用途進行設計定位選擇更加合適的系統配置。此外，智能化設計作為建筑本身的有機部分，在設計的過程中要與其他建筑體系相配合比，如機電設備專業、土建專業、裝修專業、體育工藝專業等，只有這些子成份在設計前期和建設過程中做到良好的溝通與協調才能更好地體現智能化應用效果。由此可見，體育場館的智能化設計在技術方面具有復雜性和高科技性，涉及的不僅有智能技術還有計算機控制、電路集成、聲學專業、光學專業等，需要經驗豐富的專業的技術人員進行設計和施工。

4、體育場館智能化體系

4.1、智能化系統模型

為了更好地滿足運動員以及客戶在體育場館內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，實現對體育場館的綜合管理，體育場館智能化設計首先要通過運用信息技術產品構建大型的智能化系統。

（1）業務應用平臺。

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

（2）業務支撐平臺。

智能化系統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務支撐平臺，如整個場館的內部調度系統、體育設施智能化管理系統、視頻直播系統等。

（3）應急決策處理系統。

智能化系統的第三個方面是應急決策系統，這一系統主要是針對體育賽事開展過程中的一些突發情況進行緊急調度，或者是對體育場館日常運營過程中系統監測到的某些硬件設備存在的安全隱患、突發狀況進行報警，然后與整個智能交互網絡進行信息共享方便管理人員統一調度及時處理。

（4）機房。

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

4.2、體育場館日常運行的基礎子系統

（1）樓宇自控系統。

樓宇自控系統(BMS)是體育場館日常運行基礎子系統當中的集成系統部分，這一系統通過采用先進的自動化網絡協議以及總線布控的拓撲式結構實現在體育館內將各種硬件設施相互關聯起來進行自動控制。樓宇系統涉及了體育場館內部的配電系統、照明系統以及溫度系統，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的溫度、照明等實現實時監控，在監控模式上采取集散式控制方式，運用分散控制、集中監視的方法，對整個體育場館的各個角落實現監控系統。

（2）綜合布線系統與計算機網絡系統。

首先在在體育場館的綜合布線系統的設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和配線子系統這樣兩級拓撲結構組成，能夠保證體育館內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，這時的拓撲結構能夠形成建筑區，便于比賽時信息得以快速準確的傳遞；其次計算機網絡系統的設計一般采用千兆桌面的設計思路，信息點的劃分采用六類模塊進行劃分。例如，對于計算機網絡的布局區域一般劃分為日常管理的辦公網和晉級比賽期間的專門管理網絡，也可以在此基礎上擴展為局部的無線網絡設施點，這樣外來人員可以在比賽過程中在特定的點位形成現場新聞發布中心，利用便攜筆記本快捷連接現場，實時獲取比賽畫面和實況。

4.3、體育場館安全保障子系統

（1）閉路電視監控系統。

安全保障系統是體育場館智能設計當中非常關鍵的一個環節，現階段體育場館智能設計當中閉路電視監視系統的應用最為廣泛，這一系統是通過數字化體系在迅速傳遞各種視頻信息的同時借助網絡迅速傳播的優勢讓監控系統具有更高的擴展性功能。閉路電視監控系統能夠對整個競賽過程實時不間斷的進行監控并錄制畫面，并且畫面質量高、冗雜度較少，能夠快速實現與指揮中心的對接。這一系統分為賽前、賽時和賽后三個階段，賽前主要是對場館內部的環境進行監控并協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控要求以及及時觀察比賽過程中的突發狀況，賽后則回歸到平時的常規監控。

（2）防盜系統。

安全保障子系統當中的防盜系統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的安保設施，對體育場館整個區域進行防范性的監控。智能防盜系統能夠對重點的出入口進行訪問，通過人工智能技術實現對出入的人員進行人臉識別。防盜系統通過入侵報警系統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，還能夠對報警器、紅外幕簾等進行探測，完成設防的布置任務。

（3）電子巡更系統。

智能化安全包裝系統的設計還包括電子巡更系統。這一系統主要是通過將人力安保與技術防衛結合起來在協助保安人員巡邏管理的同時實現對保安人員的管理。電子巡更點主要設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、體育場館智能化設計中的重點

5.1、智能設計前期

在設計前期設計師要對體育場館進行全方位的考察，設計需求的定位要準確合理，設計方案要科學嚴謹，要反復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計發揮怎樣的作用，確保沒有遺漏，避免在開工之后增加項目。此外，要在設計前期對整個智能化系統的鋪設做好確定的投資預算，避免后期因為預算不足出現有些項目被迫停止施工導致智能系統建設不完整，使用效果不佳的情況。

5.2、注重對智能化系統的維護

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

5.3、注重智能化技術人員的培訓

對智能化技術人員進行培訓是體育場館智能化設計當中的重要環節，現階段許多體育場館當中的工作人員對智能化技術和智能化產品的相關知識比較缺乏，這是體育場館智能化建設完畢之后面臨的致命的“硬傷”。所有的智能化系統歸根結底都是為人提供服務的，因此使用人員要熟知智能化系統的操作方法、具有一定的知識水平和素質。體育場館可以邀請專業的智能化系統操作人員對員工進行培訓，從技術、管理模式、質量控制體系等多個方面讓員工熟練的掌握城管內部的各種智能化體系，才能讓這些設備在體育場館中得以健康、持續的發展。

6、結束語

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