基于物聯網的智能體育場館系統及其發展趨勢*

王歸然，喬克滿，蘭 天

(巢湖學院體育系，安徽 巢湖 238024)

體育場館是進行運動訓練、運動競賽及身體鍛煉的專業性場所，對體育事業發展具有重要作用.近年來，隨著智能建筑的深入研究、信息技術的快速發展，體育場館的智能化研究取得了較大的進展.主要有關于體育場館智能化的數字化基礎［1］，體育場館照明［2］、監控［3］系統等方面的智能化研究.物聯網技術作為新一代信息通訊技術，在眾多行業領域擁有廣闊應用前景，已被提升到國家發展戰略規劃層面.本文基于物聯網的技術與理念，探討智能體育場館的系統構成，分析體育場館智能化發展趨勢，力圖服務于體育場館智能化的理論研究與實踐工作.

1 物聯網及其應用領域

物聯網，簡言之就是“物物相連”的網絡，它是指“將無處不在的末端設備和設施，通過各種通訊網絡實現互聯互通、應用大集成以及基于云計算的軟件營運等模式，在內網、專網和/或互聯網環境下，采用適當的信息安全保障機制，提供安全可控乃至個性化的實時管理和服務功能，實現對‘萬物’的‘高效、節能、安全、環保’的‘管、控、營’一體化.”［4］物聯網的技術內涵包括:感知層技術，如RFID、傳感器網絡、遙感遙測、條形碼技術等;傳輸層技術，如M2M通信網絡、互聯網、局域網、無線網技術等;應用層技術，如普適計算、云計算、知識發現、智能技術等.

物聯網是以應用需求為導向、實現“物物”的信息交換目標的新一代信息技術的統稱.從發展之初，就具有廣泛的應用前景.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.”目前，物聯網相關應用研究主要有智能工業、智能農業、智能物流、智能交通、智能環保、智能電網、智能安防、智能醫療、智能家居等九大應用重點領域.其它，如智能建筑、智能信息等領域的應用研究也獲得了較大進展.智能安防、智能建筑、智能信息等研究成果，對智能體育場館的發展具有借鑒意義.在體育及其相關領域，物聯網研究尚處于起步階段，多為物聯網技術范疇內的某項或某些技術在體育領域的應用，如無線傳感網［5］、知識發現［6］等;或為體育某一子領域的理論探討，如體育教育［7］、體質研究［8］等.

2 基于物聯網的智能體育場館系統

體育場館的智能化是體育場館現代化的重要標志之一，是體育場館系統自動化、數字化、信息化發展的時代體現.智能體育場館，未有統一的定義.但其內容是隨著智能技術的不斷發展，而日趨豐富的.以現代科學技術發展為基線，智能體育場館或體育場館的智能化是在體育場館電子化、自動化、數字化、網絡化基礎上的進一步的概念延伸.每一次信息技術進步和管理理念的進步，都會賦予智能體育場館新的含義，從而提升體育場館及其管理的智能化程度(見圖1).

圖1 體育場館智能化進程

一般認為，智能體育場館是“由智能監控系統、通信網絡系統、場館專用系統、應用信息系統、綜合布線系統構成”［9］.就現階段而言，智能體育場館是一個集智能建筑系統和智能體育專用系統的復雜性系統工程.物聯網技術運用，是對智能體育場館“智能化”程度的進一步提升.

2.1 基于物聯網技術的智能場館建筑

智能建筑是指“以建筑為平臺，兼備建筑自動化設備BA、辦公自動化OA及通信網絡系統CA，集結構、系統、服務、管理及它們之間的最優化組合，向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環境”［10］.智能建筑可以稱為5AS建筑，包括OAS辦公自動化系統(Office Automation System)、CAS通信自動化系統(Communication Automation System)、BAS樓宇自動化系統(Building Automation System)、FAS消防自動化系統(Fire Automation System)、SAS安防自動化系統(Safety Automation System).智能建筑是集現代科學技術之大成的產物，其技術基礎主要由現代建筑技術、現代通訊技術和現代控制技術所組成.

體育場館本身是一個建筑體(群)，智能場館建筑是實現體育場館智能化的物質基礎.基于物聯網技術的智能場館建筑包括“建筑設備監控系統、火災自動報警系統、安防自動化系統、溫度自動調控系統、場地照明及控制系統、通信網絡系統”［11］等.基于物聯網技術的智能場館建筑本質上與傳統智能建筑沒有區別，只是運用新一代的物聯網相關技術提升智能建筑的智能化程度，使得場館建筑體系在傳統的自動化、數字化、網絡化基礎上，過渡到真正意義上的智能化.

2.1.1 智能安防系統

防盜、防火、防災是體育場館管理工作中關系到生命財產安全的重要內容.物聯網技術的應用能有效提升體育場館安防系統的有效性和安防事件處理的時效性.如，國家體育館采用物聯網傳感技術，將錨索測力計等多種傳感器置于場館各個重要位置，采集各類安全信息數據，通過局域網和互聯網傳送至服務器端的專家系統，運用云計算等技術進行分析、處理和結果反饋.

基于物聯網技術的智能安防系統與傳統安防自動化系統的區別在于自處理能力的提升，實現從感官的延伸到感官的解放.以視頻監控為例，傳統視頻監控僅僅是對眼睛功能的延伸，有限地解放了工作人員的雙腿.而在原有視頻監控技術基礎上植入傳感技術，原有視頻分析技術上植入高性能計算和知識發現技術，可有效提升視頻監控系統的自處理能力.智能防火系統采用多種感應器，感應器之間具有聯動控制功能，與火災報警、電源控制、樓宇控制、消防排煙等系統聯動.從而可在災害發生前或發生之初，做出及時的應急反應，預防災害或最大程度地減少災害損失.智能門禁系統，綜合運用RFID、傳感技術與視頻分析技術，實現場館進出人員的有效認證與控制.

2.1.2 智能場館環境系統

物聯網技術的運用還可有效改善體育場館及周邊環境，包括場館照明，場館溫度、濕度控制，場館周邊交通環境控制等.場館照明、場館溫濕度控制，采用亮度、聲音、溫度、濕度等傳感器件，采集和傳輸相關數據，并與場地環境調節系統、供能系統互聯，保障場館內部合適的照明條件、溫濕度環境，減少不必要的能源浪費;與安防系統互聯，監測照明線路運行情況，及時處理潛在的安全隱患.如，濟南奧體中心將地源熱泵系統與場館照明、溫濕度感應系統互聯，一方面實現場館環境的智能化控制，一方面充分利用地熱資源，滿足照明、溫濕度控制的能源需求.

場館周邊交通環境控制基于RFID識別和讀卡技術，能夠有效自動識別車輛，輔助工作人員實施車輛行駛和停靠調度，實現針對性、人性化、便利化的交通監管，防止場館周邊車輛擁堵現象的發生.

2.1.3 智能通信系統

基于互聯網的場館信息通訊系統能夠實現各類信息流在內外傳輸網絡上的傳輸，能高速處理智能建筑內外各種圖像、文字、語音及數據之間的通信，滿足用戶的信息處理與信息交互需求.體育場館的辦公通信、公共廣播通信均可在場館信息通訊平臺系統中得以有效實現.但是基于互聯網的場館通信系統的通信僅僅是實現人與人的通信，基于物聯網技術的智能通信系統要實現的是包括人本身在內的“物”與“物”的通信.其前提條件是具有唯一身份識別和使能特征的“物”，也就是將“物”的智能化，具有使能性的“物”成為通信的主體.例如，采用RFID識別技術和傳感器技術，將體育場館內的體育器材、看臺座椅的設施使能化，使其具有ID認證和信息通訊能力.從而將體育器材、設施等物品納入到體育場館管理網絡之中，實現管理者與“物”、“物”與“物”的信息通訊.這將大大提升體育場地、設施、器材等的保存、更新、利用等管理的工作效率.

2.2 基于物聯網技術智能體育系統

智能體育場館除必須擁有一個智能化的場館建筑之外，還應擁有相關的體育場館專用系統，以保障各項場館體育組織和管理工作.如智能票務系統、虛擬體育場館、智能體育知識系統.

2.2.1 智能票務系統

智能票務系統至少包含網上售票系統和智能驗票系統.利用體育場館的公共信息系統，在網上提供比賽場次、場地、時間、座次等票務信息，制作具有RFID或條形碼等信息識別能力的電子票據.驗票系統由通道RFID讀卡器或條碼掃描器，結合后臺驗票管理系統，識別電子票.并將票務系統與門禁等安防系統互聯，能夠快速、有序地完成入場(館)工作，且有利于場館的安防管理.

2.2.2 虛擬場館系統

物聯網技術可實現體育場館設施、體育環境、體育人才資源等有效互聯，使得體育訓練、競賽和健身工作減少對地域空間的依賴性.虛擬場館是對體育場館在空間和時間上的延伸，有望成為未來體育場館管理工作的重要內容.任何人、任何時間、任何地點的體育工作，在理論上可通過虛擬場館系統予以有效實施和管理.虛擬場館通過物聯網感知、傳輸和處理技術，將運動員、教練員、場地、器材等聯系起來.如，通過體域網等技術實時采集運動員訓練相關技術數據，傳輸到虛擬訓練基地予以處理，管理者和教練員在基地即可實施訓練計劃的管理、訓練場地的安排以及運動員訓練的指導等業務工作，從而在時間上和空間上大大提升競技訓練和運動健身的有效性.

2.2.3 智能體育知識系統

物聯網是知識社會的產物，物聯網技術運用于體育場館的智能化，也將拓展體育場館的職能.智能體育場館不僅僅是體育訓練、競賽和健身的場所，理應成為體育知識與信息的中心，負有培養健身意識與終身體育能力的責任.物聯網技術的應用，能有效提高體育教育與科研過程知識增長的效率.體育場館應與體育教科研部門一起重視知識創新、信息咨詢等知識文明服務.通過普適計算、云計算以及人工智能數據挖掘技術，在原有職能的基礎上，通過社會體育資源的更優化配置，構建體育信息與知識服務平臺，智能體育預測分析系統［12］等，從而更好地服務于體育強國事業的發展.

3 智能體育場館發展趨勢

3.1 數字化、信息化基礎作用

數字化、信息化技術屬物聯網技術廣義范疇，也是物聯網技術發展的重要基礎.因而隨著物聯網技術的應用，數字化、信息化仍是智能體育場館的重要基礎，是智能體育場館各子系統的技術前提.

3.2 智能場館經營虛擬化

虛擬經營是相對于實體經營而言的，它適應多變的需求與競爭環境，利用供應鏈的整合，實現戰略聯盟企業的“多贏”.物聯網技術的運用必然導致供應鏈的間距與周期縮短，使得智能體育場館與其合作單位易于建立動態合作網絡，達到體育資源的互補與更優化配置，從而有效提升體育場館的經濟、社會效益［13］.此外智能體育場館經營的虛擬化還包含經營方式中技術的虛擬化，如虛擬售票，虛擬競賽、訓練、健身基地等.

3.3 綠色智能體育場館

綠色建筑是“節約資源、保護環境、減少污染、與自然和諧共生的建筑”［14］.智能體育場館在現代建筑技術、現代通訊技術和現代控制技術的共同作用下，能夠最大限度地節約水、電、能等資源，為體育消費者提供健康、適用和高效場館環境.因而，隨著科學技術與思想理念的不斷進步，智能體育場館必然是與自然和諧共生的建筑.

3.4 智能場館的知識化

體育場館，特別是大型體育場館往往是城市中的地標建筑，對于城市發展具有象征意義.智能體育場館不僅僅是運動健身、競賽、訓練的場所，其文化性與知識性需求越來越體現出來.智能體育場館職能理應延伸到體育知識、體育文化領域，成為體育意識、健康意識培養的基地.這是在知識社會背景下，智能體育場館的重要發展方向之一.

4 結束語

物聯網技術的發展尚不成熟，還存在一系列瓶頸和制約因素，如應用的穩定性、標準問題、安全隱私問題等等.此外，應認識到無論物聯網技術如何應用于體育場館智能化，始終不可能替代人的作用，它只是資源更加有效配置的一種輔助手段.物聯網技術的應用已初顯價值，在智能體育場館方面，在場館安防、通信等領域獲得初步應用.物聯網的技術理念是以人為本，以需求為導向.在體育場館智能化過程中，充分體現出技術服務于人的技術管理學思想.面向物聯網技術與理念的體育場館進一步智能化，有利于體育事業的發展，有利于體育強國戰略的實現.

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