數字孿生技術在智慧體育場館中的實踐分析

摘要：現階段，在數字孿生技術的助力下，智慧體育場館建設水平不斷提高，為了打造更加智慧的體育場館，要對數字孿生技術進行應用與分析，全面地進行有效的實踐，打造更加高質量的智慧體育服務體系。本研究旨在探討數字孿生技術在智慧體育場館中的實踐應用。通過實地考察與技術分析，深入研究了數字孿生技術在場館運營、賽事管理等方面的具體應用。結果表明，數字孿生技術能顯著提高場館運營效率，優化觀眾體驗，并加強安全管理。結論顯示，數字孿生技術對智慧體育場館的現代化運營有著積極影響，值得進一步推廣與應用。

關鍵詞：數字孿生技術" 智慧體育" 場館

中圖分類號：G80 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8902-（2024）-23-193-3-ZL

隨著科技的飛速發展，數字孿生技術已成為智慧體育場館建設的重要推動力。通過借助有效技術的運用，可以進一步為體育場館打造一個虛擬卻高度逼真的“雙胞胎”，在技術的助力下不僅提升了場館的運營效率，還極大地豐富了觀眾的賽事體驗。因此，在智慧體育場館中，數字孿生技術的實踐應用正逐步深化，也需要相關工作人員進行實踐探索，從而為現代體育產業的發展注入新的活力。

1、數字孿生技術的概述

數字孿生技術可作為當前典型性的前沿技術。其設計理念相對獨特，且具有多樣化的功能，能夠帶領各行業實現深度變革。該技術應用物理模型及以往運行數據等形成與世界相對應的虛擬模型。該模型不但能夠在虛擬環境中更為準確地呈現出實體的生命周期，同時還能對數據進行實時更新，以此體現出實體的變化情況。數字孿生技術的設計理念在于將物理與數字世界建立緊密聯系，通過對不同學科尺度及概率的集成進行仿真，可使孿生技術在虛擬環境中形成更為真實的數字模型。該模型不但具有所有的實體特征，同時還能基于傳感設備等隨時收集數據信息，與實體同步更新。此種技術的發展可在虛擬世界中對實體進行全面和準確的預測。此外，數字孿生技術在數字分析及優化方面也具有更為明顯的優勢。可通過對以往及現實數據的深度分析展示出物理實體在運行期間存在的各類問題，這樣不但能夠明顯提高物理實體的效率，同時還能合理壓縮維護成本，創造更高的經濟收益。數字孿生技術可在產品設計、工程建設等方面充分發揮作用，基本覆蓋所有需要優化的行業。尤其在工程建設方面，該技術的應用已經體現出了明顯的意義和價值。通過形成數字孿生模型，可在工程開展前做出精準的預測，從而對設計方案進行優化改進，避免在施工期間承擔過高的風險，同時還能保證工程質量達到預期要求。

2、智慧體育場館的需求分析

2.1、功能需求

構建智慧體育場館能夠全面迎合不同類型的活動需求。首先，場館可支持多樣性的項目，不限于籃球、游泳等，所有運動項目均須配置相應的設備。其次，場館內也需配置必要的積分系統，以此保證競賽的公正性。最后，為全面提高競賽環境的質量，智慧體育場館還需在照明、溫控等系統方面提高運行效率。為扎實開展運動員的訓練及競賽分析工作，場館需具有數據收集、提煉及分析等方面的功能，輔助教練及運動員更為精準地制訂訓練計劃，從而優化競賽策略，獲得理想的成績。通過全面地進行功能分析，圍繞智慧體育場館實際需要，打造更加高效的功能體系，助力智慧體育場館建設水平不斷提高。

2.2、管理需求

場館內需設置具有較高運行效率且在操作方面相對便捷的管理系統，以此迎合全面的管理需求。該系統需實時掌握場館內不同設備的運行狀態，主要包括場地的應用情況、能源消耗等方面。同時，為提高場館運營的安全性，系統還需具有安全監控等功能，能夠在面臨突發情況時及時發出報警信號，并采取妥善的應對措施。此外，在物聯網技術水平不斷提高的背景下，智能體育場館的管理系統還需對館內不同設備實現遠程監控，從而達到更高的管理效率。通過科學地進行有效的管理，圍繞實際管理需求，打造高質量的智慧體育場館。

2.3、服務需求

服務需求能夠明顯優化用戶對智慧體育場館的體驗感。首先，場館需提供相對便捷的購票服務，可為用戶提供線上及線下等不同購票渠道，以此全面滿足用戶的需求。其次，為優化觀眾觀看比賽的體驗感，場館還可在餐飲、休息區及存儲物品等方面提供優質的服務。再次，場館還可針對教練及運動員提供優質的訓練、醫療及營養咨詢等服務內容，保證其能夠在競賽及訓練當中獲得充分的物質保障。最后，為全面滿足用戶的需求，智慧體育場館還可為用戶提供個性化的服務內容，如私人教練等，以此豐富服務的內容及形式。

3、數字孿生技術在智慧體育場館中的實踐應用

3.1、場館設施管理與運維

數字孿生技術可在智慧體育場館的設施管理及運行方面發揮重要的應用價值。以往體育場館的設施管理大多需要人工進行檢查和維護。該種方式不但無法達成較高的維保效率，同時還難以準確排查可能存在的風險隱患。但應用數字孿生技術手段后，智慧體育場館便可形成創新性和高效性的管理與運維模式。數字孿生技術可輔助人員構建虛擬的場館模型，該模型與場館實際設施一一對應。在虛擬模型中，所有設備均能被精準呈現，通過傳感器等設備收集的數據能夠實時傳送給管理人員，這樣便可隨時掌握場館內設施的運行情況，如溫度、照明強度等，結合數據進行更為精準的調節和控制。隨時監控的功能能夠明顯提高場館設施管理的精準性。如果某設施在運行期間出現異常情況，數字孿生系統便可及時發現并發出預警信號，管理人員能夠及時響應并做出妥善處理。這樣不但可避免由于設備故障引發的安全問題，同時還可避免競賽或活動受到影響。除了實時監控，數字孿生技術還可在場館設施的維護方面充分發揮作用。可通過全面收集以往的運行數據對設施可能存在的問題進行提前預測，從而做出妥善的保養。這種預防性策略不但能夠延長設備的使用時間，同時還可避免出現故障，進一步提高場館運行的穩定性。數字孿生技術還可在設施規劃方面提供重要的數據參考。管理人員可基于虛擬模型對設施的布局及配置等進行模擬，從而對場館的運行效果及用戶體驗感做出客觀評估。這樣也能輔助管理人員提高決策的科學性，全面提高場館設施的管理及使用效率。

3.2、賽事規劃與觀眾體驗優化

應用數字孿生技術后，可在下述方面實現根本性的變革：首先，提高賽事規劃的精準性，顯著優化觀眾觀看比賽的體驗感。從賽事規劃方面來講，數字孿生技術能夠提供創新性的數據驅動方法。以往在賽事規劃方面往往要基于人工進行分析，主要依賴于經驗儲備，無法綜合考量不同類型的復雜因素。但在數字孿生技術參與后，便可對場館環境進行模擬，模擬不同賽事的場景，以此科學設置賽事流程，如可對不同時段的人流情況做出合理預測，以及精準推斷觀眾入場和離場的高峰時段，從而科學設置賽事時間，避免場館內出現擁堵情況。此外，還可對賽事做出模擬安排，評估場館的運營情況對用戶體驗的影響因子，確定科學的賽事方案。其次，數字孿生技術還能為賽事策劃人員提供數據參考。通過對觀眾行為等數據進行合理分析，可使策劃者更為全面地掌握觀眾的需求及賽事特征，對賽事策略進行改進，顯著提高賽事的影響力。這種數據驅動方法不但能夠提高賽事規劃的精準性，同時也能促使賽事順利進行。

在對觀眾體驗進行優化期間，數字孿生技術也能表現出獨特的應用價值。第一，數字孿生技術能夠為用戶提供個性化的體驗感。如觀眾可基于數字孿生體育館模型對不同座位的視野進行模擬體驗，以此選擇與自身興趣及需求相符的觀賽位置。這種座位的個性化選擇也能明顯提升用戶的觀賽體驗。第二，數字孿生技術還能提高觀眾與賽場互動的真實性。觀眾可通過應用AR等技術手段在觀賽期間獲得更為準確的數據信息，如競賽數據統計等，以此提高競賽的互動性。此外，數字孿生技術還能為不同國家和地區的觀眾提供更具有人性化的語言服務，以此優化企業觀賽體驗感。第三，數字孿生技術還能對場館內的服務等內容進行優化。隨時監測和分析場內設施的運行情況能夠及時發現并排查可能存在的風險隱患，保證觀眾在觀賽期間可獲得相對舒適的環境。此外，數字孿生技術還可在館內餐飲、衛生間等方面提供優質的服務，進一步優化觀眾的觀賽環境。

3.3、安全管理與應急響應

應用數字孿生技術能夠在場館的安全、管理等方面實現根本性的變革，保證場館內的觀眾、運動員等的安全。一旦發生事故，能做出及時的反應。以往使用的安全管理方法更多依賴于人為監控，大多對事故的處理在事后環節。這種處理突發事件的方式不但難以達到較快的反應速度，同時信息也無法實時共享。而應用數字孿生技術便可將原本的事后處理轉變為事前預防和事中響應。數字孿生技術能夠對場館內的各個區域進行實時監控，通過傳感器等設備監測館內的人流、煙霧等指標。這些數據不但能夠為管理人員提供場內的實施情況，同時還可在出現異常情況時能夠及時響應，提供必要的數據參考和決策支持。在實施應急響應期間，數字孿生技術也具有相對強大和先進的功能。如果發生火災等緊急情況，系統能夠隨時對現場數據做出分析，精準區分危險和安全區域，為人員疏散提供最優指導。此外，與消防等部門的數據共享能夠保證救援部門及時掌握現場的信息，制定出科學的救援方案。數字孿生技術還能對不同緊急情況做出模擬，加大對安保人員的培訓力度。通過模擬訓練，安保人員能在安全的環境中掌握妥善的應急方法，不斷提高其對突發事件的處理能力。這種模擬訓練能夠使安保人員形成更高水平的專業素養，一旦出現突發情況，也能迅速和準確地做出反應。除了實時監控及應急響應外，數字孿生技術還可輔助管理者全面排查館內的安全隱患，通過對以往的數據進行分析，可科學預測存在的安全風險并提出預警。這種安全管理方法也能盡量避免出現安全事故，全面保證場館人員的人身安全。

3.4、節能減排與可持續性發展

數字孿生技術也能在能源管理系統當中發揮應用價值。該系統通過對場館內的能源消耗情況隨時監控，及時掌握電力等資源的使用情況。通過孿生模型的模擬，系統能夠準確預測能源的應用效率，對設備的運行狀態進行自動調節，以此實現節能目標。如在非高峰時段，可對照明及空調系統進行調節，保證其處于低能耗狀態，盡量避免出現資源浪費情況。數字孿生技術也能在水資源管理方面發揮應用價值。可通過安裝流量監測設備等隨時監控對水資源的應用情況，掌握水量等數據信息。數字孿生模型可對水資源的消耗趨勢進行科學預測，為管理者制定節水方案提供可靠的參考。如可科學控制草坪灌溉系統的灌溉時間及水量，減少對水資源的消耗。數字孿生技術還能在場館垃圾處理及回收方面發揮功能。可通過對垃圾的智能分類和回收準確識別可回收與不可回收垃圾。孿生模型可對垃圾的產生量進行科學分析，從而為管理者提供科學的建議，實現經濟循環。這樣不但能夠避免垃圾對環境形成負面影響，同時還可為場館創收。基于可持續發展理念的影響，數字孿生技術也可對持續性策略進行模擬，輔助管理者科學制定管理決策，保證場館的可持續發展。如在對場館進行建設和改造期間，可應用數字孿生模型對不同材料的環保性能進行分析，從而選擇具有更高生態性及經濟性的材料類型。數字孿生技術還可在場館的交通規劃方面發揮作用，通過對觀眾等人員的出行需求進行模擬，設計綠色交通路線，避免出現擁堵問題。如可引導觀眾應用公共交通方式出行，避免形成的碳排放對環境形成不利影響。

4、數字孿生技術在智慧體育場館中的應用挑戰與前景

雖然有了數字孿生技術的參與，可保證數字體育場館實現根本性的變革，但也會面臨一些問題。首先，在數據收集方面存在挑戰。場館內的數據來源及格式存在多樣性特征，且數據質量難以達到更高要求，這也為后續數據的分析設置了一定的障礙。其次，數據處理需要更高水平的技術支持。由于場館在運行期間會形成大量的數據信息，且復雜程度較高，當前應用的數據處理技術難以做出科學分析。最后，數據的安全問題相對關鍵，這也對保證數據的保密性及應用性價值提出了考驗。盡管上述困難相對較大，數字孿生技術仍然可在智慧場館的管理當中發揮重要的作用。在技術水平不斷提高的背景下，也可對技術的發展趨勢做出下述預測：第一，數據驅動建模能夠達到更為精準的水平，可真實模擬場館的運行情況。第二，有了人工智能技術的參與，場館管理也能明顯提高智能化水平，如在觀眾服務等方面可實現更高的自動化水平。第三，應用區塊鏈技術也能妥善解決數據安全等問題，保證數據不被惡意篡改。此外，在物聯網等新技術不斷涌現的背景下，數字孿生體育館也可在數據傳輸及設備連接方面達到更高的質量水平，為用戶提供更為優質的體驗感，進一步提高安全管理及資源配置的效率。如可應用5G網絡傳輸視頻，讓觀眾隨時隨地均可觀看流暢的賽事視頻，同時物聯網的廣泛應用也能提高資源管理的精準性，科學控制能量消耗。

5、結束語

數字孿生技術在智慧體育場館中的應用，不僅彰顯了科技與體育的完美結合，更預示著未來體育產業發展的新趨勢。從賽事規劃到觀眾體驗，從安全管理到節能環保，這一技術的全方位滲透正逐步改變著傳統體育場館的運營模式，引領體育場館向更加智能化、人性化的方向發展。

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作者簡介：劉偉凜（1990-），男，碩士，講師，研究方向：體育教學。