体育场馆智能化设计研究

杨亚萍 吕亚辉

（郑州工商学院体育学院 河南 郑州 451400）

引言

国家体育总局在“十四五”体育发展规划中给出具体定义指出：体育场馆智能化是指拥有以数字平台为核心且具有全面感知、泛在互联、综合分析、辅助决策和智能控制等功能的融合基础设施，体现专业、便利、安全和节能环保等特点的体育场馆。也就是在传统体育场馆的基础上通过加入一些智能化的软硬件设施来提升整体的管理效率，并且通过加入一些服务类的智能化程序为用户提供更加舒适便捷的运动服务，还可以借助一些数据采集、智能化分析系统对于场馆内的用户体验、用户运动需求等进行收集并据此作出下一步的调整。在体育场馆智能化建设的过程中需要具备智能化运营平台、智能维护平台、智能设施、智能建筑设备、智能化体育系统等。这些智能化系统发挥的主要作用是让体育场馆的管理更加智慧化，让体育场馆的用户信息数字化，让用户体验智能化，更好地为人们的运动活动提供帮助。

1、智能建筑与体育场馆智能化设计的联系

体育场馆智能化属于智能建筑的一种，而智能建筑指的是“以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境”。由此可见，智能建筑代表的是科技在不断发展的过程中人类借助各项科技硬件和科技软件对建筑设计理念的一场变革，而对于体育场馆进行智能化设计的过程中侧重点又有所不同。首先，根据体育场馆本身的运动、比赛型特征，在进行建筑内部智能化电子系统的建设过程中会更加注重综合布线和计算机网络、场地灯光的铺设，并且还要重点关注在整个智能系统的铺设当中加入与体育竞赛相关的智能计时器、记分系统、直播系统等。

此外，由于体育场馆占地面积巨大并且楼层数量较少，智能设备的铺设比较分散，这会给对于智能设备的安装和管理增加难度。例如，进行综合布线和安装建筑设备监控系统时虽然发挥的作用与其他智能建筑是一样的，但在设计思路和施工手段上却有差异，设计人员和施工人员要考虑到场地的空旷性在监控设备的安装上进行合理的布局。同时体育场馆的智能化系统在使用过程中相比于其他智能建筑更具有整体性和集成性，具有“智能集成、多媒全功、扩充兼容、创新应用”的特征。研究调查显示，我国现阶段拥有850080 个体育场地，其中标准体育场地有547178 个，其中体育场、体育馆、游泳馆、跳水馆等大型体育场馆共 5680 个。而在这些体育场馆当中，绝大多数都是传统场馆并没有进行智能化改造，因此体育场馆智能化设计拥有巨大的发展潜力，是未来智能建筑当中的一个重要领域。

2、体育场馆智能化设计的发展历程

在新中国成立初期，我国体育场馆的智能化设计处于起步阶段，直到1985 年北京亚运会前夕，智能化设计主要是运用一些基础的媒体设备，在设计上更加关注对于场地的布置和体育场馆的内部构造，对新兴技术的应用还比较缺乏。到了上世纪80 年代，以1990 年的亚运会场馆为代表，随着科学技术的发展，体育场馆的智能化设计也逐渐与国际接轨，智能化主要侧重于楼宇自控制系统、智能化安防系统、综合布线系统以及与比赛相关的显示屏、场地、扩声系统和计时记分系统等。亚运会之后国内越来越多的体育场馆开始运用新技术、新材料和新工艺，但这一时期智能化系统彼此之间相互独立，缺乏联动效应。进入本世纪以来，以2008 年的北京奥运会场馆群为代表，标志着我国体育场馆智能化设计进入了技术的飞跃期。这一时期，体育场馆智能硬件设施上已经达到世界先进水平，并且根据比赛内容搭建的各项设备管理系统、信息化系统以及专用设施系统也要更加完善。国家也出台了《体育建筑智能化系统工程技术规程JGJ/T179-2009》从政策角度对体育场馆智能化设计进行规范，使得国内市场城管智能化技术和产品的发展更加成熟。到2014 年之后，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》(简称46 号文)和《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》(简称“互联网+”战略)。在这些文件的指导下，各个体育场馆将物联网、云计算、大数据技术和5G 等技术运用到智能化设计当中，不仅让体育场馆内的各种硬件设施实现了互联，最大程度的节约了对设备的运营和管理成本,并且通过借助这些智能化技术提升了了消费者体验，实现了体育场馆经济效益、服务效益和生态效益上的最大化，推动了体育场馆的可持续化发展，让体育场馆智能化设计进入了一个质的变化阶段。

3、体育场馆智能化设计的特点

3.1、工程技术具有较强的专业性

由于体育场馆在使用上具有功能的特定性，因此在进行智能化系统设计过程中具有较强的专业性。整个智能设计都要围绕体育比赛和训练服务，这就需要设计师根据体育场馆所处的地理位置以及面向的群和日常承接的比赛等因素根据运动员、教练员、裁判员、记者群体、观众等参与者的需求更加细致、更加专业地进行设计。

3.2、智能化系统具有明显的侧重性

在所有智能建筑的设计中楼宇自控制系统都占据着非常关键的地位，它的合理设计能够让建筑更加舒适、更加节能。而在体育场馆的智能设计当中除了楼宇自控制系统、综合的电路铺设等基础智能设施在，场地灯光的控制、比赛转播屏幕、体育赛事成绩处理系统、现场计时器分析以及运动员相关的注册系、日常对于顾客的服务系统更为重要，体育场馆智能设计更加侧重围绕一切与运动相关的事物进行智能化系统的规划。根据运动项目的特点以及运动参与者的需求简明扼要、符合实际的以人为本的进行设计，这是它与普通智能建筑最大的区别。

3.3、智能化设计项目多、技术复杂

体育场馆的智能化设计一般由20 多个子系统组成，并且由于体育场馆都是以建筑群的方式进行建造的，一个场馆内有篮球馆、乒乓球馆、田径体育场、游泳馆等多个部分组成，因此在设计智能化系统时既要保持每个场地的相对独立，又要与其他建筑物相互依存实现信息共享和共同管理。这就需要设计师根据每个场馆不同的特点和具体的用途进行设计定位选择更加合适的系统配置。此外，智能化设计作为建筑本身的有机部分，在设计的过程中要与其他建筑体系相配合比，如机电设备专业、土建专业、装修专业、体育工艺专业等，只有这些子成份在设计前期和建设过程中做到良好的沟通与协调才能更好地体现智能化应用效果。由此可见，体育场馆的智能化设计在技术方面具有复杂性和高科技性，涉及的不仅有智能技术还有计算机控制、电路集成、声学专业、光学专业等，需要经验丰富的专业的技术人员进行设计和施工。

4、体育场馆智能化体系

4.1、智能化系统模型

为了更好地满足运动员以及客户在体育场馆内进行竞技比赛或者进行日常运动的需求，并为他们提供便捷的服务，实现对体育场馆的综合管理，体育场馆智能化设计首先要通过运用信息技术产品构建大型的智能化系统。

（1）业务应用平台。

体育场馆主要是为日常的体育运动和竞技比赛提供服务，因此最主要的智能设计就是业务应用平台。业务应用平台包括了竞技比赛综合管理系统、运动员，登陆与查询系统、体育比赛成绩发布系统、赛道终端摄像系统以及电子记分系统。此外还包括了一些比赛过程中必须具备的数字、智能化系统、媒体设备等硬件设施。业务应用平台的配置是根据体育场馆的面积大小和所承接的比赛种类确定的，要与专业的体育人士和体育竞赛专家进行沟通之后再确定。

（2）业务支撑平台。

智能化系统的第二个方面是围绕比赛或者为了支撑体育场馆运作而建立的业务支撑平台，如整个场馆的内部调度系统、体育设施智能化管理系统、视频直播系统等。

（3）应急决策处理系统。

智能化系统的第三个方面是应急决策系统，这一系统主要是针对体育赛事开展过程中的一些突发情况进行紧急调度，或者是对体育场馆日常运营过程中系统监测到的某些硬件设备存在的安全隐患、突发状况进行报警，然后与整个智能交互网络进行信息共享方便管理人员统一调度及时处理。

（4）机房。

体育场馆的智能化系统离不开机房控制，在设计过程中主要考虑的机房包括场馆全方位监控设备技术、消防系统监控机房、安防系统、赛事指挥中心、综合布控机房、语音通讯，语音信息化网络计划、有线电视与屏幕显示机房、场地灯光控制技术、比赛监控以及计时计分机房。

4.2、体育场馆日常运行的基础子系统

（1）楼宇自控系统。

楼宇自控系统(BMS)是体育场馆日常运行基础子系统当中的集成系统部分，这一系统通过采用先进的自动化网络协议以及总线布控的拓扑式结构实现在体育馆内将各种硬件设施相互关联起来进行自动控制。楼宇系统涉及了体育场馆内部的配电系统、照明系统以及温度系统，通过总体的操作站和一个个控制器进行信息的采集对场馆内的温度、照明等实现实时监控，在监控模式上采取集散式控制方式，运用分散控制、集中监视的方法，对整个体育场馆的各个角落实现监控系统。

（2）综合布线系统与计算机网络系统。

首先在在体育场馆的综合布线系统的设计上由于场地比较大并且大多为圆形或者椭圆形，大多是由干线子系统和配线子系统这样两级拓扑结构组成，能够保证体育馆内的所有信息点都能被均匀的覆盖。由于体育馆包含了多个独立的场所，这时的拓扑结构能够形成建筑区，便于比赛时信息得以快速准确的传递；其次计算机网络系统的设计一般采用千兆桌面的设计思路，信息点的划分采用六类模块进行划分。例如，对于计算机网络的布局区域一般划分为日常管理的办公网和晋级比赛期间的专门管理网络，也可以在此基础上扩展为局部的无线网络设施点，这样外来人员可以在比赛过程中在特定的点位形成现场新闻发布中心，利用便携笔记本快捷连接现场，实时获取比赛画面和实况。

4.3、体育场馆安全保障子系统

（1）闭路电视监控系统。

安全保障系统是体育场馆智能设计当中非常关键的一个环节，现阶段体育场馆智能设计当中闭路电视监视系统的应用最为广泛，这一系统是通过数字化体系在迅速传递各种视频信息的同时借助网络迅速传播的优势让监控系统具有更高的扩展性功能。闭路电视监控系统能够对整个竞赛过程实时不间断的进行监控并录制画面，并且画面质量高、冗杂度较少，能够快速实现与指挥中心的对接。这一系统分为赛前、赛时和赛后三个阶段，赛前主要是对场馆内部的环境进行监控并协助管理人员进行赛前准备工作，赛时则是满足比赛所需的监控要求以及及时观察比赛过程中的突发状况，赛后则回归到平时的常规监控。

（2）防盗系统。

安全保障子系统当中的防盗系统主要针对比赛期间人员的出入或者对于工作人员的上下班进行管理，其作用是加强体育场馆内的安保设施，对体育场馆整个区域进行防范性的监控。智能防盗系统能够对重点的出入口进行访问，通过人工智能技术实现对出入的人员进行人脸识别。防盗系统通过入侵报警系统和先进的双鉴探测器对，各种情况进行智能识别，准确分辨外界入侵事物是动物还是人，防止报警器误报，还能够对报警器、红外幕帘等进行探测，完成设防的布置任务。

（3）电子巡更系统。

智能化安全包装系统的设计还包括电子巡更系统。这一系统主要是通过将人力安保与技术防卫结合起来在协助保安人员巡逻管理的同时实现对保安人员的管理。电子巡更点主要设置在体育场馆的入口、通道以及体育场馆的重要物品储存空间。管理人员通过计算机就可以对保安巡查情况进行总体的部署和安排，对保安的巡逻路线进行指示，通过人防、技防一体化的体系让体育场馆更加安全。一方面避免了安保人员迟到或者绕路的问题；另一方面也能对人力巡逻遗漏的地方进行补充。

5、体育场馆智能化设计中的重点

5.1、智能设计前期

在设计前期设计师要对体育场馆进行全方位的考察，设计需求的定位要准确合理，设计方案要科学严谨，要反复与体育场馆管理人员进行沟通充分确定场馆期望智能化设计发挥怎样的作用，确保没有遗漏，避免在开工之后增加项目。此外，要在设计前期对整个智能化系统的铺设做好确定的投资预算，避免后期因为预算不足出现有些项目被迫停止施工导致智能系统建设不完整，使用效果不佳的情况。

5.2、注重对智能化系统的维护

在体育场馆智能化设计完成并施工的整个阶段，首先可以采取智能化的专业监理设备进行第三方检测，确保智能化系统硬件系统过硬，软件系统能够满足体育场馆管理和服务需求。在施工完成之后为了使智能化系统建设为了不出现“豆腐渣”工程，同样也可以引入第三方柱测机制进行质量检测，然后专业的验收人员根据检测报告考核工程质量。体育场馆的智能设备操作人员和管理人员要不断提升自己的智能化系统操作水平，及时进行系统更新和设备维护。

5.3、注重智能化技术人员的培训

对智能化技术人员进行培训是体育场馆智能化设计当中的重要环节，现阶段许多体育场馆当中的工作人员对智能化技术和智能化产品的相关知识比较缺乏，这是体育场馆智能化建设完毕之后面临的致命的“硬伤”。所有的智能化系统归根结底都是为人提供服务的，因此使用人员要熟知智能化系统的操作方法、具有一定的知识水平和素质。体育场馆可以邀请专业的智能化系统操作人员对员工进行培训，从技术、管理模式、质量控制体系等多个方面让员工熟练的掌握城管内部的各种智能化体系，才能让这些设备在体育场馆中得以健康、持续的发展。

6、结束语

综上所述，体育场馆相比于其他建筑设施来说具有特定需求，因此对于它的智能化设计相比于其他建筑更有专业性和针对性，这一特点也决定了体育场馆智能化设计既要在硬件设施上发挥与其他智能建筑一样的功能，更要根据专门的体育比赛建立全方位的智能化服务系统。设计师要处理好智能硬件设施与体育比赛智能化系统之间的关系，将他们科学合理地融合在一起。例如，对于综合布线系统和楼宇自控、计算机网络系统在设计初期就要充分考虑它们在比赛状态下和日常使用状态下要如何切换，在系统的功能设计上要更加灵活、更具有扩展性，能够根据不同的需求进行调整。而对于专门针对比赛服务的成绩处理、积分、直播系统、人员管理系统、成绩发布系统等则要根据体育场馆的规模大小以及承接的竞技比赛的主力进行相应的智能化设计。