摘要：現(xiàn)階段，在數(shù)字孿生技術(shù)的助力下，智慧體育場館建設(shè)水平不斷提高，為了打造更加智慧的體育場館，要對數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用與分析，全面地進(jìn)行有效的實(shí)踐，打造更加高質(zhì)量的智慧體育服務(wù)體系。本研究旨在探討數(shù)字孿生技術(shù)在智慧體育場館中的實(shí)踐應(yīng)用。通過實(shí)地考察與技術(shù)分析，深入研究了數(shù)字孿生技術(shù)在場館運(yùn)營、賽事管理等方面的具體應(yīng)用。結(jié)果表明，數(shù)字孿生技術(shù)能顯著提高場館運(yùn)營效率，優(yōu)化觀眾體驗(yàn)，并加強(qiáng)安全管理。結(jié)論顯示，數(shù)字孿生技術(shù)對智慧體育場館的現(xiàn)代化運(yùn)營有著積極影響，值得進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字孿生技術(shù)" 智慧體育" 場館

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

隨著科技的飛速發(fā)展，數(shù)字孿生技術(shù)已成為智慧體育場館建設(shè)的重要推動力。通過借助有效技術(shù)的運(yùn)用，可以進(jìn)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(shù)的助力下不僅提升了場館的運(yùn)營效率，還極大地豐富了觀眾的賽事體驗(yàn)。因此，在智慧體育場館中，數(shù)字孿生技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用正逐步深化，也需要相關(guān)工作人員進(jìn)行實(shí)踐探索，從而為現(xiàn)代體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的活力。

1、數(shù)字孿生技術(shù)的概述

數(shù)字孿生技術(shù)可作為當(dāng)前典型性的前沿技術(shù)。其設(shè)計(jì)理念相對獨(dú)特，且具有多樣化的功能，能夠帶領(lǐng)各行業(yè)實(shí)現(xiàn)深度變革。該技術(shù)應(yīng)用物理模型及以往運(yùn)行數(shù)據(jù)等形成與世界相對應(yīng)的虛擬模型。該模型不但能夠在虛擬環(huán)境中更為準(zhǔn)確地呈現(xiàn)出實(shí)體的生命周期，同時還能對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時更新，以此體現(xiàn)出實(shí)體的變化情況。數(shù)字孿生技術(shù)的設(shè)計(jì)理念在于將物理與數(shù)字世界建立緊密聯(lián)系，通過對不同學(xué)科尺度及概率的集成進(jìn)行仿真，可使孿生技術(shù)在虛擬環(huán)境中形成更為真實(shí)的數(shù)字模型。該模型不但具有所有的實(shí)體特征，同時還能基于傳感設(shè)備等隨時收集數(shù)據(jù)信息，與實(shí)體同步更新。此種技術(shù)的發(fā)展可在虛擬世界中對實(shí)體進(jìn)行全面和準(zhǔn)確的預(yù)測。此外，數(shù)字孿生技術(shù)在數(shù)字分析及優(yōu)化方面也具有更為明顯的優(yōu)勢?？赏ㄟ^對以往及現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)的深度分析展示出物理實(shí)體在運(yùn)行期間存在的各類問題，這樣不但能夠明顯提高物理實(shí)體的效率，同時還能合理壓縮維護(hù)成本，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)收益。數(shù)字孿生技術(shù)可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程建設(shè)等方面充分發(fā)揮作用，基本覆蓋所有需要優(yōu)化的行業(yè)。尤其在工程建設(shè)方面，該技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)體現(xiàn)出了明顯的意義和價值。通過形成數(shù)字孿生模型，可在工程開展前做出精準(zhǔn)的預(yù)測，從而對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，避免在施工期間承擔(dān)過高的風(fēng)險，同時還能保證工程質(zhì)量達(dá)到預(yù)期要求。

2、智慧體育場館的需求分析

2.1、功能需求

構(gòu)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(xiàng)目，不限于籃球、游泳等，所有運(yùn)動項(xiàng)目均須配置相應(yīng)的設(shè)備。其次，場館內(nèi)也需配置必要的積分系統(tǒng)，以此保證競賽的公正性。最后，為全面提高競賽環(huán)境的質(zhì)量，智慧體育場館還需在照明、溫控等系統(tǒng)方面提高運(yùn)行效率。為扎實(shí)開展運(yùn)動員的訓(xùn)練及競賽分析工作，場館需具有數(shù)據(jù)收集、提煉及分析等方面的功能，輔助教練及運(yùn)動員更為精準(zhǔn)地制訂訓(xùn)練計(jì)劃，從而優(yōu)化競賽策略，獲得理想的成績。通過全面地進(jìn)行功能分析，圍繞智慧體育場館實(shí)際需要，打造更加高效的功能體系，助力智慧體育場館建設(shè)水平不斷提高。

2.2、管理需求

場館內(nèi)需設(shè)置具有較高運(yùn)行效率且在操作方面相對便捷的管理系統(tǒng)，以此迎合全面的管理需求。該系統(tǒng)需實(shí)時掌握場館內(nèi)不同設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，主要包括場地的應(yīng)用情況、能源消耗等方面。同時，為提高場館運(yùn)營的安全性，系統(tǒng)還需具有安全監(jiān)控等功能，能夠在面臨突發(fā)情況時及時發(fā)出報(bào)警信號，并采取妥善的應(yīng)對措施。此外，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平不斷提高的背景下，智能體育場館的管理系統(tǒng)還需對館內(nèi)不同設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而達(dá)到更高的管理效率。通過科學(xué)地進(jìn)行有效的管理，圍繞實(shí)際管理需求，打造高質(zhì)量的智慧體育場館。

2.3、服務(wù)需求

服務(wù)需求能夠明顯優(yōu)化用戶對智慧體育場館的體驗(yàn)感。首先，場館需提供相對便捷的購票服務(wù)，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(yōu)化觀眾觀看比賽的體驗(yàn)感，場館還可在餐飲、休息區(qū)及存儲物品等方面提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。再次，場館還可針對教練及運(yùn)動員提供優(yōu)質(zhì)的訓(xùn)練、醫(yī)療及營養(yǎng)咨詢等服務(wù)內(nèi)容，保證其能夠在競賽及訓(xùn)練當(dāng)中獲得充分的物質(zhì)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(wù)內(nèi)容，如私人教練等，以此豐富服務(wù)的內(nèi)容及形式。

3、數(shù)字孿生技術(shù)在智慧體育場館中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1、場館設(shè)施管理與運(yùn)維

數(shù)字孿生技術(shù)可在智慧體育場館的設(shè)施管理及運(yùn)行方面發(fā)揮重要的應(yīng)用價值。以往體育場館的設(shè)施管理大多需要人工進(jìn)行檢查和維護(hù)。該種方式不但無法達(dá)成較高的維保效率，同時還難以準(zhǔn)確排查可能存在的風(fēng)險隱患。但應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)手段后，智慧體育場館便可形成創(chuàng)新性和高效性的管理與運(yùn)維模式。數(shù)字孿生技術(shù)可輔助人員構(gòu)建虛擬的場館模型，該模型與場館實(shí)際設(shè)施一一對應(yīng)。在虛擬模型中，所有設(shè)備均能被精準(zhǔn)呈現(xiàn)，通過傳感器等設(shè)備收集的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r傳送給管理人員，這樣便可隨時掌握場館內(nèi)設(shè)施的運(yùn)行情況，如溫度、照明強(qiáng)度等，結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行更為精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)和控制。隨時監(jiān)控的功能能夠明顯提高場館設(shè)施管理的精準(zhǔn)性。如果某設(shè)施在運(yùn)行期間出現(xiàn)異常情況，數(shù)字孿生系統(tǒng)便可及時發(fā)現(xiàn)并發(fā)出預(yù)警信號，管理人員能夠及時響應(yīng)并做出妥善處理。這樣不但可避免由于設(shè)備故障引發(fā)的安全問題，同時還可避免競賽或活動受到影響。除了實(shí)時監(jiān)控，數(shù)字孿生技術(shù)還可在場館設(shè)施的維護(hù)方面充分發(fā)揮作用?？赏ㄟ^全面收集以往的運(yùn)行數(shù)據(jù)對設(shè)施可能存在的問題進(jìn)行提前預(yù)測，從而做出妥善的保養(yǎng)。這種預(yù)防性策略不但能夠延長設(shè)備的使用時間，同時還可避免出現(xiàn)故障，進(jìn)一步提高場館運(yùn)行的穩(wěn)定性。數(shù)字孿生技術(shù)還可在設(shè)施規(guī)劃方面提供重要的數(shù)據(jù)參考。管理人員可基于虛擬模型對設(shè)施的布局及配置等進(jìn)行模擬，從而對場館的運(yùn)行效果及用戶體驗(yàn)感做出客觀評估。這樣也能輔助管理人員提高決策的科學(xué)性，全面提高場館設(shè)施的管理及使用效率。

3.2、賽事規(guī)劃與觀眾體驗(yàn)優(yōu)化

應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)后，可在下述方面實(shí)現(xiàn)根本性的變革：首先，提高賽事規(guī)劃的精準(zhǔn)性，顯著優(yōu)化觀眾觀看比賽的體驗(yàn)感。從賽事規(guī)劃方面來講，數(shù)字孿生技術(shù)能夠提供創(chuàng)新性的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法。以往在賽事規(guī)劃方面往往要基于人工進(jìn)行分析，主要依賴于經(jīng)驗(yàn)儲備，無法綜合考量不同類型的復(fù)雜因素。但在數(shù)字孿生技術(shù)參與后，便可對場館環(huán)境進(jìn)行模擬，模擬不同賽事的場景，以此科學(xué)設(shè)置賽事流程，如可對不同時段的人流情況做出合理預(yù)測，以及精準(zhǔn)推斷觀眾入場和離場的高峰時段，從而科學(xué)設(shè)置賽事時間，避免場館內(nèi)出現(xiàn)擁堵情況。此外，還可對賽事做出模擬安排，評估場館的運(yùn)營情況對用戶體驗(yàn)的影響因子，確定科學(xué)的賽事方案。其次，數(shù)字孿生技術(shù)還能為賽事策劃人員提供數(shù)據(jù)參考。通過對觀眾行為等數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行改進(jìn)，顯著提高賽事的影響力。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動方法不但能夠提高賽事規(guī)劃的精準(zhǔn)性，同時也能促使賽事順利進(jìn)行。

在對觀眾體驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化期間，數(shù)字孿生技術(shù)也能表現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用價值。第一，數(shù)字孿生技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁﹤€性化的體驗(yàn)感。如觀眾可基于數(shù)字孿生體育館模型對不同座位的視野進(jìn)行模擬體驗(yàn)，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(yàn)。第二，數(shù)字孿生技術(shù)還能提高觀眾與賽場互動的真實(shí)性。觀眾可通過應(yīng)用AR等技術(shù)手段在觀賽期間獲得更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，如競賽數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等，以此提高競賽的互動性。此外，數(shù)字孿生技術(shù)還能為不同國家和地區(qū)的觀眾提供更具有人性化的語言服務(wù)，以此優(yōu)化企業(yè)觀賽體驗(yàn)感。第三，數(shù)字孿生技術(shù)還能對場館內(nèi)的服務(wù)等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。隨時監(jiān)測和分析場內(nèi)設(shè)施的運(yùn)行情況能夠及時發(fā)現(xiàn)并排查可能存在的風(fēng)險隱患，保證觀眾在觀賽期間可獲得相對舒適的環(huán)境。此外，數(shù)字孿生技術(shù)還可在館內(nèi)餐飲、衛(wèi)生間等方面提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，進(jìn)一步優(yōu)化觀眾的觀賽環(huán)境。

3.3、安全管理與應(yīng)急響應(yīng)

應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)能夠在場館的安全、管理等方面實(shí)現(xiàn)根本性的變革，保證場館內(nèi)的觀眾、運(yùn)動員等的安全。一旦發(fā)生事故，能做出及時的反應(yīng)。以往使用的安全管理方法更多依賴于人為監(jiān)控，大多對事故的處理在事后環(huán)節(jié)。這種處理突發(fā)事件的方式不但難以達(dá)到較快的反應(yīng)速度，同時信息也無法實(shí)時共享。而應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)便可將原本的事后處理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)防和事中響應(yīng)。數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)鲳^內(nèi)的各個區(qū)域進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，通過傳感器等設(shè)備監(jiān)測館內(nèi)的人流、煙霧等指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)不但能夠?yàn)楣芾砣藛T提供場內(nèi)的實(shí)施情況，同時還可在出現(xiàn)異常情況時能夠及時響應(yīng)，提供必要的數(shù)據(jù)參考和決策支持。在實(shí)施應(yīng)急響應(yīng)期間，數(shù)字孿生技術(shù)也具有相對強(qiáng)大和先進(jìn)的功能。如果發(fā)生火災(zāi)等緊急情況，系統(tǒng)能夠隨時對現(xiàn)場數(shù)據(jù)做出分析，精準(zhǔn)區(qū)分危險和安全區(qū)域，為人員疏散提供最優(yōu)指導(dǎo)。此外，與消防等部門的數(shù)據(jù)共享能夠保證救援部門及時掌握現(xiàn)場的信息，制定出科學(xué)的救援方案。數(shù)字孿生技術(shù)還能對不同緊急情況做出模擬，加大對安保人員的培訓(xùn)力度。通過模擬訓(xùn)練，安保人員能在安全的環(huán)境中掌握妥善的應(yīng)急方法，不斷提高其對突發(fā)事件的處理能力。這種模擬訓(xùn)練能夠使安保人員形成更高水平的專業(yè)素養(yǎng)，一旦出現(xiàn)突發(fā)情況，也能迅速和準(zhǔn)確地做出反應(yīng)。除了實(shí)時監(jiān)控及應(yīng)急響應(yīng)外，數(shù)字孿生技術(shù)還可輔助管理者全面排查館內(nèi)的安全隱患，通過對以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可科學(xué)預(yù)測存在的安全風(fēng)險并提出預(yù)警。這種安全管理方法也能盡量避免出現(xiàn)安全事故，全面保證場館人員的人身安全。

3.4、節(jié)能減排與可持續(xù)性發(fā)展

數(shù)字孿生技術(shù)也能在能源管理系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮應(yīng)用價值。該系統(tǒng)通過對場館內(nèi)的能源消耗情況隨時監(jiān)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(tǒng)能夠準(zhǔn)確預(yù)測能源的應(yīng)用效率，對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。如在非高峰時段，可對照明及空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證其處于低能耗狀態(tài)，盡量避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)情況。數(shù)字孿生技術(shù)也能在水資源管理方面發(fā)揮應(yīng)用價值?？赏ㄟ^安裝流量監(jiān)測設(shè)備等隨時監(jiān)控對水資源的應(yīng)用情況，掌握水量等數(shù)據(jù)信息。數(shù)字孿生模型可對水資源的消耗趨勢進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，為管理者制定節(jié)水方案提供可靠的參考。如可科學(xué)控制草坪灌溉系統(tǒng)的灌溉時間及水量，減少對水資源的消耗。數(shù)字孿生技術(shù)還能在場館垃圾處理及回收方面發(fā)揮功能?？赏ㄟ^對垃圾的智能分類和回收準(zhǔn)確識別可回收與不可回收垃圾。孿生模型可對垃圾的產(chǎn)生量進(jìn)行科學(xué)分析，從而為管理者提供科學(xué)的建議，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)循環(huán)。這樣不但能夠避免垃圾對環(huán)境形成負(fù)面影響，同時還可為場館創(chuàng)收?；诳沙掷m(xù)發(fā)展理念的影響，數(shù)字孿生技術(shù)也可對持續(xù)性策略進(jìn)行模擬，輔助管理者科學(xué)制定管理決策，保證場館的可持續(xù)發(fā)展。如在對場館進(jìn)行建設(shè)和改造期間，可應(yīng)用數(shù)字孿生模型對不同材料的環(huán)保性能進(jìn)行分析，從而選擇具有更高生態(tài)性及經(jīng)濟(jì)性的材料類型。數(shù)字孿生技術(shù)還可在場館的交通規(guī)劃方面發(fā)揮作用，通過對觀眾等人員的出行需求進(jìn)行模擬，設(shè)計(jì)綠色交通路線，避免出現(xiàn)擁堵問題。如可引導(dǎo)觀眾應(yīng)用公共交通方式出行，避免形成的碳排放對環(huán)境形成不利影響。

4、數(shù)字孿生技術(shù)在智慧體育場館中的應(yīng)用挑戰(zhàn)與前景

雖然有了數(shù)字孿生技術(shù)的參與，可保證數(shù)字體育場館實(shí)現(xiàn)根本性的變革，但也會面臨一些問題。首先，在數(shù)據(jù)收集方面存在挑戰(zhàn)。場館內(nèi)的數(shù)據(jù)來源及格式存在多樣性特征，且數(shù)據(jù)質(zhì)量難以達(dá)到更高要求，這也為后續(xù)數(shù)據(jù)的分析設(shè)置了一定的障礙。其次，數(shù)據(jù)處理需要更高水平的技術(shù)支持。由于場館在運(yùn)行期間會形成大量的數(shù)據(jù)信息，且復(fù)雜程度較高，當(dāng)前應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理技術(shù)難以做出科學(xué)分析。最后，數(shù)據(jù)的安全問題相對關(guān)鍵，這也對保證數(shù)據(jù)的保密性及應(yīng)用性價值提出了考驗(yàn)。盡管上述困難相對較大，數(shù)字孿生技術(shù)仍然可在智慧場館的管理當(dāng)中發(fā)揮重要的作用。在技術(shù)水平不斷提高的背景下，也可對技術(shù)的發(fā)展趨勢做出下述預(yù)測：第一，數(shù)據(jù)驅(qū)動建模能夠達(dá)到更為精準(zhǔn)的水平，可真實(shí)模擬場館的運(yùn)行情況。第二，有了人工智能技術(shù)的參與，場館管理也能明顯提高智能化水平，如在觀眾服務(wù)等方面可實(shí)現(xiàn)更高的自動化水平。第三，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)也能妥善解決數(shù)據(jù)安全等問題，保證數(shù)據(jù)不被惡意篡改。此外，在物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的背景下，數(shù)字孿生體育館也可在數(shù)據(jù)傳輸及設(shè)備連接方面達(dá)到更高的質(zhì)量水平，為用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)感，進(jìn)一步提高安全管理及資源配置的效率。如可應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用也能提高資源管理的精準(zhǔn)性，科學(xué)控制能量消耗。

5、結(jié)束語

數(shù)字孿生技術(shù)在智慧體育場館中的應(yīng)用，不僅彰顯了科技與體育的完美結(jié)合，更預(yù)示著未來體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。從賽事規(guī)劃到觀眾體驗(yàn)，從安全管理到節(jié)能環(huán)保，這一技術(shù)的全方位滲透正逐步改變著傳統(tǒng)體育場館的運(yùn)營模式，引領(lǐng)體育場館向更加智能化、人性化的方向發(fā)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(xué)。