王志遠(yuǎn) 慈芳慧 尚俊穎

(同濟(jì)大學(xué)國際足球?qū)W院 上海 200092)

當(dāng)前，“智慧城市”成為新時期經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌、社會轉(zhuǎn)型的關(guān)注點(diǎn)，智慧化、數(shù)字化讓體育場館更加綠色、高效，為智慧城市的建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)［1］。2019年2月，習(xí)近平總書記在視察北京冬奧會籌備工作和籌備情況時明確指出，體育場館建設(shè)要考慮可持續(xù)利用問題，注重科技、智慧、綠色和節(jié)儉特色。2021年3月，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》強(qiáng)調(diào)，要迎接數(shù)字時代，將物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施、通信系統(tǒng)等納入公共基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，加快教育、醫(yī)療、養(yǎng)老、撫幼、就業(yè)、文體、助殘等傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的數(shù)字化改造，推動數(shù)字化服務(wù)普惠應(yīng)用，持續(xù)提升群眾獲得感［2］。

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)概念的提出，國內(nèi)外各行各業(yè)紛紛展開了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的探索。體育場館作為體育產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)，通過智慧化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型提高供給效率是一種新的發(fā)展趨勢［3］。2021 年10 月發(fā)布的《“十四五”體育發(fā)展規(guī)劃》指出，體育實(shí)踐活動引入數(shù)字技術(shù)，主要包括數(shù)字體育、數(shù)字運(yùn)動和智慧體育場館［4］。當(dāng)前，我國體育場館與人工智能的融合發(fā)展進(jìn)入了新階段，但仍存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、應(yīng)用場景少等突出問題。

1 打造體育場館自主智能無人系統(tǒng)的背景與意義

當(dāng)前，新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)革命帶來了科技創(chuàng)新的多元深度融合，萬物互聯(lián)不斷創(chuàng)造新的要素資源，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展進(jìn)入密集活躍時期［5］。人工智能作為人類第四次工業(yè)革命的主導(dǎo)技術(shù)，在科技創(chuàng)新中具有“頭雁”效應(yīng)［6］。機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，機(jī)器人的研發(fā)、制造、應(yīng)用水平是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)的重要標(biāo)志，并且“機(jī)器人革命”有望成為“第三次工業(yè)革命”的一個切入點(diǎn)和重要增長點(diǎn)，影響全球的制造業(yè)格局，而且我國將成為全球最大的機(jī)器人市場［7］。

人工智能是新時代高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)生性力量，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新的重要推動力。人工智能給人類經(jīng)濟(jì)社會帶來了新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，對經(jīng)濟(jì)、文化、社會具有重大而深遠(yuǎn)的影響［8］，對于推動體育產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。其中，自主智能無人系統(tǒng)是依靠大數(shù)據(jù)和人工智能（以及其他科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步）來創(chuàng)造具有集成任務(wù)和運(yùn)動規(guī)劃以及決策和推理能力的無人系統(tǒng)，是人工智能領(lǐng)域最重要的研究前沿和最終目標(biāo)。無人系統(tǒng)迅速發(fā)展，大致可以分為從基于編程的無人系統(tǒng)到自動無人系統(tǒng)，智能無人系統(tǒng)以及自主智能無人系統(tǒng)3 個發(fā)展階段，自主智能無人系統(tǒng)可以在沒有或有限的人工參與的情況下完成通用任務(wù)，數(shù)字設(shè)計（人工智能、大數(shù)據(jù)、控制等）、機(jī)器人技術(shù)以及構(gòu)造環(huán)境的融合使其成為可能［9］。典型自主智能無人系統(tǒng)包括自動駕駛汽車、智能制造機(jī)器人以及用于陪伴或安慰的機(jī)器人。自主智能無人系統(tǒng)具有自主性、智能性和協(xié)作性，其一體化的智能物聯(lián)、動態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享，能夠大幅度提高生產(chǎn)效率。

隨著中國經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展和大型體育賽事的增多，體育場館的數(shù)量和規(guī)模呈雙線增加［10］。一方面，體育場館低效使用的問題越來越嚴(yán)重；另一方面，人民群眾通過健身促進(jìn)健康的熱情高漲，場館仍然不能精準(zhǔn)滿足健康中國背景下人們?nèi)找嬖鲩L的多元化、個性化體育鍛煉需求［11］。體育場館的數(shù)字化、智慧化升級是解決體育場館供給效率不高的有效手段，同時能夠有效提升體育公共服務(wù)水平，改善人民群眾運(yùn)動體驗(yàn)［12］。自主智能無人系統(tǒng)應(yīng)用于體育場館，是新時期體育場館數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型的前沿方向，有助于提升體育場館服務(wù)供給的質(zhì)量和效率，讓體育公共服務(wù)真正貼近大眾，滿足人們不斷增長的體育需要。

2 體育場館數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實(shí)發(fā)展與研究現(xiàn)狀

2.1 體育場館數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展現(xiàn)狀

浙江省是第一個出版有關(guān)于體育場館智慧化建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的省份，能夠?yàn)槠渌》莅l(fā)展體育場館數(shù)字化的轉(zhuǎn)型提供參考，具有一定的借鑒作用。2021 年9月，《上海市建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心“十四五”規(guī)劃》發(fā)布，強(qiáng)調(diào)推進(jìn)場館智慧互聯(lián)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)在文體場地的深度應(yīng)用，打造文旅場館數(shù)字化轉(zhuǎn)型的典型場景應(yīng)用，提高全市范圍內(nèi)文旅服務(wù)供給效率［13］。2021 年10 月，《上海市全市推進(jìn)城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型“十四五”規(guī)劃》提出，推進(jìn)體育場館和設(shè)施數(shù)字化升級［14］，為市民提供更多的數(shù)字化體育服務(wù)。我國體育場數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級具有良好的基礎(chǔ)，我國體育場館資源豐富，體育場館規(guī)模、數(shù)量呈雙向增長的態(tài)勢，為推進(jìn)我國體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要的物質(zhì)載體。

隨著經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，人們更加追求精神上的滿足、便捷化的觀賽服務(wù)、更好的觀賽體驗(yàn)以及更高品質(zhì)的健身服務(wù)，這表明體育場館仍需要不斷根據(jù)外部經(jīng)濟(jì)、政策、文化等環(huán)境的變化作出適時的調(diào)整。但是，目前我國體育場館的數(shù)字化、智慧化升級仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。一是資金支持是體育場館數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要因素之一。由于體育場館的建設(shè)具有較強(qiáng)的公共事業(yè)屬性，在短期內(nèi)不會直接產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益，所以需要政府主導(dǎo)、社會等多元主體積極參與。政府應(yīng)履行提供公共服務(wù)的職能，通過財政撥款保障項(xiàng)目所需要的人力、財力等，促進(jìn)場館的可持續(xù)發(fā)展。企業(yè)融入體育場館智慧化建設(shè)，滿足場館對于提升用戶體驗(yàn)的需求，如進(jìn)一步關(guān)注市場和用戶的消費(fèi)動向、自主開發(fā)場內(nèi)APP項(xiàng)目、智能控制系統(tǒng)等，加快場館與科技的融合，提升精準(zhǔn)服務(wù)水平，推進(jìn)場館的品牌化建設(shè)。二是目前缺少具備滿足數(shù)字化體育場館管理和運(yùn)營的復(fù)合型人才。體育數(shù)字化轉(zhuǎn)型人才的缺乏對場館新時代數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展造成制約，導(dǎo)致大多數(shù)體育場館智慧化水平不高、后期維護(hù)管理不順暢（數(shù)據(jù)安全、消費(fèi)者體驗(yàn)）等問題。三是缺失頂層設(shè)計。由于缺少國家層面的體育場館數(shù)字化建設(shè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)接口規(guī)范，鮮有地方政府出臺相應(yīng)的建設(shè)規(guī)范，導(dǎo)致出現(xiàn)各地不同規(guī)模類型場館的轉(zhuǎn)型升級不到位、服務(wù)需求認(rèn)識不足、部門業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)進(jìn)展緩慢等問題，不能有效地對用戶的個性化訴求作出回應(yīng)。

綜上可知，雖然體育場館不斷引進(jìn)新科技，更多的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到體育場館建設(shè)、組織和運(yùn)營。但與此同時，人們體育需求的多元化趨勢以及新時代經(jīng)濟(jì)發(fā)展對于要素投入的新要求，使得我國體育場館的數(shù)字化升級仍然存在著有轉(zhuǎn)型無升級、有智慧無應(yīng)用以及有產(chǎn)業(yè)無消費(fèi)等現(xiàn)實(shí)問題［15］。

2.2 體育場館數(shù)字化轉(zhuǎn)型的研究現(xiàn)狀

鑒于“數(shù)字熱”的現(xiàn)象，很多學(xué)者也對數(shù)字化和智慧化體育場館的理論認(rèn)識和研究進(jìn)行了邏輯回顧，并對業(yè)務(wù)實(shí)踐進(jìn)行了分析和總結(jié)。關(guān)于數(shù)字化體育場館改造的系統(tǒng)性研究很少，大部分研究都分散在智慧體育等相關(guān)研究中［16-17］。

2.2.1 關(guān)于體育場館數(shù)字化、智慧化內(nèi)涵研究

作為一個傳統(tǒng)行業(yè)的自我轉(zhuǎn)型現(xiàn)象，體育場館的數(shù)字化轉(zhuǎn)型不是對傳統(tǒng)設(shè)施的否定，而是一個創(chuàng)新資源利用，優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量，提高設(shè)施運(yùn)營效率的動態(tài)過程［18］。其概念可以界定為：在場館設(shè)計、建設(shè)和運(yùn)營過程中引入人工智能、建筑信息模型、大數(shù)據(jù)、AR等新興技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)賽時功能需要、賽后綜合利用，提高運(yùn)營效率，提升用戶體驗(yàn)為目標(biāo)的軟件和硬件的結(jié)合體［19］。

數(shù)字化、智慧化在體育場館中的發(fā)展是一個漸進(jìn)的動態(tài)過程，在不同階段有不同的定義、形式和特點(diǎn)。但體育場館數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級后的根本任務(wù)并沒有發(fā)生本質(zhì)變化，只是要求更多利用數(shù)字化信息技術(shù)更好地滿足人們?nèi)找嬖鲩L的美好體育需求。現(xiàn)有研究將“智慧體育場館”概念的主要內(nèi)容總結(jié)為3 個方面。（1）規(guī)劃和建設(shè)的生態(tài)化［20］。體育場館轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)是規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和維護(hù)生態(tài)。（2）高效運(yùn)營和管理。體育場館轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵是高效的運(yùn)營和管理［21-22］。（3）高質(zhì)量的服務(wù)水平。高質(zhì)量的服務(wù)也是體育場館轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)［23］。

2.2.2 關(guān)于體育場館數(shù)字化建設(shè)與應(yīng)用研究

建設(shè)和實(shí)施體育場館的數(shù)字化，是當(dāng)前體育場館擴(kuò)建和功能更新、現(xiàn)代化改造的重要考慮和挑戰(zhàn)。為此，國內(nèi)外建筑學(xué)、體育學(xué)、管理學(xué)等相關(guān)學(xué)科的學(xué)者從不同角度對數(shù)字化體育場館的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和信息技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析和論證。在城市化水平較高、體育意識和體育消費(fèi)機(jī)會較多的歐美國家，體育場館的數(shù)字化、智能化建設(shè)和運(yùn)營較早出現(xiàn)。該文從國內(nèi)和國外研究兩個方面展開討論。

國內(nèi)的專家學(xué)者結(jié)合不同的研究時期和研究對象，以及社會發(fā)展的不同時期內(nèi)的信息化水平，對智慧體育場館的建設(shè)和應(yīng)用有了更深的認(rèn)識。從早期的弱電綜合布線技術(shù)到今天的BIM、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算等應(yīng)用，都將相關(guān)的信息技術(shù)應(yīng)用于體育場館，注重全產(chǎn)業(yè)鏈過程，并強(qiáng)調(diào)體育場館的轉(zhuǎn)型區(qū)別于普通建筑的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運(yùn)營和維護(hù)，并不斷提高質(zhì)量和效率［24-26］。在公共管理和產(chǎn)業(yè)升級方面，國內(nèi)學(xué)者認(rèn)為體育場館的數(shù)字化應(yīng)用可以最大限度整合資源［27-28］，但很多學(xué)者在有關(guān)數(shù)字化場館理論和研究的很多問題上還未形成統(tǒng)一的共識，對技術(shù)基礎(chǔ)、操作模式以及營銷方式的理解存在差異。

與體育場館數(shù)字化轉(zhuǎn)型的建設(shè)和實(shí)施有關(guān)的國外研究，突出了信息技術(shù)對提高人們對于未來城市生活設(shè)施發(fā)展意識的影響，技術(shù)和社會的變化改變了體育場館在人們生活中的作用，體育場館也不斷實(shí)現(xiàn)差異化，為球迷提供了更好的體驗(yàn)［29-30］。同時，體育場館的數(shù)字化轉(zhuǎn)型在促進(jìn)全民健身，增加體育場館收入，提高運(yùn)動員成績和確保觀眾安全等方面具有與眾不同的優(yōu)勢［31-32］。

綜上所述，在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)的背景下，國內(nèi)外學(xué)者紛紛對體育場館的數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型升級展開研究，且目前的研究主要集中在體育場館數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型的建設(shè)與應(yīng)用方面，但對支撐體育場館數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型升級的前沿理論和先進(jìn)技術(shù)認(rèn)識、理解還不夠全面。因此，該文將進(jìn)一步分析自主智能無人系統(tǒng)在體育場館中的系統(tǒng)架構(gòu)和應(yīng)用場景。

3 體育場館自主智能無人系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 總體架構(gòu)設(shè)計

體育場館自主智能無人系統(tǒng)由設(shè)備端、邊緣計算側(cè)和云端三層系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。端、邊、云三組節(jié)點(diǎn)構(gòu)成整體的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 全民健身系統(tǒng)整體架構(gòu)

首先，全民健身系統(tǒng)的端包括機(jī)器人、交互屏、傳感設(shè)備等終端設(shè)備，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集以及與用戶的交互。在全民健身場景下，體育場館自主智能無人系統(tǒng)的設(shè)備端主要是由健身管理（如陪練機(jī)器人）、體驗(yàn)交互（如AR 交互屏）、數(shù)據(jù)展示（智能大屏）等構(gòu)成。其次，邊緣計算介于端與云之間，主要用于計算數(shù)據(jù)傳輸量大且時效性要求高的場景，從而提高計算與傳輸效率，提升對終端設(shè)備的反應(yīng)與控制。全民健身場景下，自主智能無人系統(tǒng)的邊節(jié)點(diǎn)是連接智慧場館終端設(shè)備和后臺的中介，涉及視頻分析、物聯(lián)網(wǎng)分析、第三方邊緣應(yīng)用等方面。最后，云端包括數(shù)據(jù)中臺、智能業(yè)務(wù)中臺、服務(wù)控制網(wǎng)關(guān)等核心模塊，是整個系統(tǒng)的中樞，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)管理功能，匯集數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)一存儲分析，通過智能業(yè)務(wù)中心進(jìn)行智能分析決策，經(jīng)由服務(wù)控制網(wǎng)關(guān)對終端進(jìn)行交互響應(yīng)與控制，最終支撐系統(tǒng)的所有業(yè)務(wù)交互［33］。

該文自主智能無人系統(tǒng)的云端是由基礎(chǔ)支撐、數(shù)據(jù)中臺、智能業(yè)務(wù)中臺和應(yīng)用交互4 個模塊組成。具體來看，5G、人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等技術(shù)為云端運(yùn)行提供技術(shù)支撐。數(shù)據(jù)中臺形成的用戶數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、交互數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)向智能業(yè)務(wù)中臺傳輸，智能業(yè)務(wù)平臺接收數(shù)據(jù)后，通過機(jī)器學(xué)習(xí)、語音識別等AI 技術(shù)形成智能應(yīng)用服務(wù)，包括智能支付、健身方案定制、機(jī)器人對話、AR/VR互動等功能，滿足用戶的個性化和便捷化需求。同時，用戶與應(yīng)用的交互過程由服務(wù)網(wǎng)關(guān)和控制網(wǎng)關(guān)提供安全管理。

3.2 系統(tǒng)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

體育場館自主智能無人系統(tǒng)的系統(tǒng)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層。感知層對應(yīng)“端—邊—云”中的端，包括各類終端設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)層通過5G 網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各邊端設(shè)備、邊緣和云平臺的高速聯(lián)接；平臺層通過使用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、分析與智能應(yīng)用構(gòu)建，并完成安全認(rèn)證；應(yīng)用層通過相關(guān)的終端設(shè)備與交互方式面向用戶提供服務(wù)［34］。具體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.2.1 感知層

感知層如同人類的五官感知接受外界刺激，承擔(dān)整個體育館環(huán)境的各類信息感知服務(wù)，包括各類傳感器產(chǎn)品、射頻識別產(chǎn)品和音視頻感知產(chǎn)品等［35］。體育場館大廳內(nèi)的人臉識別機(jī)器，通過人臉識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在場館全域內(nèi)多個攝像頭下對顧客的識別，完成用戶個人信息錄入工作和無感支付。體育場館內(nèi)利用UWB場內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)字健身微觀地圖，打造無人值守場館，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人場館運(yùn)維。

當(dāng)用戶進(jìn)入健身場地后，系統(tǒng)結(jié)合人臉識別和人體姿態(tài)特征監(jiān)測對用戶進(jìn)行位置跟蹤、姿態(tài)監(jiān)測和意圖理解，統(tǒng)計出不同用戶的運(yùn)動傾向和時長。同時，場館內(nèi)具備的陪練機(jī)器人在感知用戶需求的基礎(chǔ)上，制訂健身方案，滿足用戶的情感交互需求，最后形成大量的用戶數(shù)據(jù)，包括健康數(shù)據(jù)和推送數(shù)據(jù)。除此之外，對于場館管理者，借助系統(tǒng)的全域多模態(tài)自主感知與多尺度信息融合定位進(jìn)行客流檢測、密度檢測和異常行為檢測，實(shí)時監(jiān)測場內(nèi)人員安全問題，當(dāng)人流量超過預(yù)定的閾值時，及時向管理者發(fā)出提醒；各類傳感器作為環(huán)境調(diào)控的感知“神經(jīng)”，實(shí)時采集信息，管理者根據(jù)體育場館自主智能無人系統(tǒng)中視覺感知技術(shù)、溫濕度傳感器、TVOC 空氣質(zhì)量傳感器技術(shù)、自動監(jiān)測技術(shù)和無線技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對體育場館空氣質(zhì)量、溫濕度等環(huán)境監(jiān)測，并進(jìn)行及時維護(hù)，保證場館的服務(wù)供給質(zhì)量。

當(dāng)用戶進(jìn)入更衣室后，更衣室的智能儲備柜子通過視覺識別，依靠攝像頭實(shí)時監(jiān)控并把畫面上傳至后臺服務(wù)器，后臺服務(wù)器使用人工智能和圖像識別技術(shù)進(jìn)行對比判斷，從而判斷用戶私人物品以及場館貨物的取放情況，完善用戶個人信息數(shù)據(jù)和場館管理數(shù)據(jù)。在體育場館外，系統(tǒng)能夠自動識別車牌過閘，智能顯示停車場車位量情況，并完成對會員車、臨時車、黑名單車和場館優(yōu)惠管理，對停車場進(jìn)行高效率的無人值守。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層作為連接感知層和平臺層的紐帶，主要負(fù)責(zé)將感知層采集到的原始數(shù)據(jù)通過一定的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)安全可靠地傳輸至物聯(lián)網(wǎng)平臺，更好地滿足智慧場館所需要的網(wǎng)絡(luò)接入能力和高性能的計算能力［36］。本系統(tǒng)包括5G 基站、WiFi 和UWB 技術(shù)，其中5G 技術(shù)具有高寬帶、低時延、海量設(shè)備傳輸、高密度微基站基數(shù)，幾乎完美契合了無人技術(shù)的需求。場館內(nèi)具備高速WiFi網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)感知層的設(shè)備與平臺層的高速連接，滿足用戶的上網(wǎng)需求。超寬帶（UWB）具有極高的傳輸速率，能夠以極低的功率完成發(fā)射，并具備較強(qiáng)的穿透力，是一種適用性較強(qiáng)的無線定位技術(shù)。它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接受極窄脈沖來實(shí)現(xiàn)無線傳輸，具有高精度定位領(lǐng)域的價值［37］。

3.2.3 平臺層

平臺層主要包括數(shù)據(jù)中心和計算中心，其中數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫用來存放感知層的場館基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)、用戶信息數(shù)據(jù)、健康數(shù)據(jù)、支付數(shù)據(jù)等。由HDFS 和MapReduce 組成的hadoop技術(shù)為海量數(shù)據(jù)提供了存儲和計算框架，從而為平臺層的計算中心提供數(shù)據(jù)支持。計算中心主要運(yùn)行活體檢測算法、人臉比對算法和體質(zhì)監(jiān)測算法?；铙w檢測法和體質(zhì)監(jiān)測算法是為用戶定制健身方案的核心算法，其中體質(zhì)監(jiān)測算法是根據(jù)國家身體健康標(biāo)準(zhǔn)編寫的，為健身方案的制訂提供了參考，人臉比對算法為實(shí)現(xiàn)順利進(jìn)出體育場館、無人支付、用戶取放個人物品提供支持。

3.2.4 應(yīng)用層

應(yīng)用層如同人類的大腦中樞，處在云端的主機(jī)會接收到大量的使用數(shù)據(jù)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析后，做出反應(yīng)并給予各裝置相應(yīng)的指令，是系統(tǒng)與用戶的接口，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互能力。包括機(jī)器人、AR/VR 交互2 個主要的模塊，其中不同于感知層中的機(jī)器人，該層機(jī)器人側(cè)重服務(wù)的輸出，針對用戶需求，與用戶實(shí)現(xiàn)直接接觸，滿足用戶的健身指導(dǎo)、醫(yī)療救助、導(dǎo)航等基本需求。AR/VR 設(shè)備則通過健身數(shù)據(jù)的可視化滿足用戶對于健身設(shè)備多樣化的需求。應(yīng)用層的設(shè)計主要涉及根據(jù)大數(shù)據(jù)、云計算分析用戶偏好，提供便捷化化、個性化服務(wù)。如在用戶選擇健身項(xiàng)目以后，系統(tǒng)可以結(jié)合用戶年齡、身高體重等各類身體指標(biāo)數(shù)據(jù)，提示本次健身對身體的影響，并針對性地生成健身方案和營養(yǎng)飲食方案。人機(jī)交互技術(shù)、遠(yuǎn)程可視化技術(shù)、AI運(yùn)動打分、AI互動游戲、大屏實(shí)時顯示運(yùn)動狀態(tài)，APP或小程序推送個人運(yùn)動報告，由運(yùn)動陪練機(jī)器人適時提供差異化方案。

除此以外，系統(tǒng)可以運(yùn)用OpenPose 姿態(tài)識別算法和長短時記憶循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，搜集該市市民在體育場館中的精細(xì)健身數(shù)據(jù)，存放于國民體質(zhì)監(jiān)測信息庫。對于具有運(yùn)動員身份的用戶，可穿戴精細(xì)感知系統(tǒng)設(shè)備，全息感知運(yùn)動員性能指標(biāo)建立競技人才檔案，為運(yùn)動員提供個性化訓(xùn)練、運(yùn)動防治損傷以及營養(yǎng)方案。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

體育場館自主智能無人系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)和智能硬件分析用戶的運(yùn)動習(xí)慣，構(gòu)建用戶消費(fèi)數(shù)據(jù)庫，充分采集用戶群體的顯性和隱性特征，運(yùn)用人工智能算法，在已解決“誰是客戶，他們位于哪里，他們的消費(fèi)偏好是什么？”等關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對場館運(yùn)營管理的進(jìn)一步改善，如及時解決人流擁擠、設(shè)施優(yōu)化匹配等問題，增加體育場館營業(yè)收入。自主智能無人系統(tǒng)通過“無人值守、自主入場、自主結(jié)算、機(jī)器人陪練”的新模式，減輕了簡單、重復(fù)、通用任務(wù)的人力資源壓力，有助于優(yōu)化場館人力資源結(jié)構(gòu)，降低了不必要的人力成本［38］。除此以外，不同智能硬件根據(jù)場景匹配不同指控方式，支持刷臉智控、指紋智控、手機(jī)智控和遠(yuǎn)程智控等，可實(shí)現(xiàn)無人狀態(tài)智能斷電；能源消耗可以通過設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和分析，使用分析算法的過程化管理，可以降低能源成本和整體場地運(yùn)行成本，從而提高場地的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 社會效益

構(gòu)建體育場館自主智能無人系統(tǒng)具有多方面社會效益。一是提升體育場館服務(wù)供給效率與質(zhì)量。自主智能無人系統(tǒng)的自主性、智能性和協(xié)作性使得體育場館的服務(wù)更加便捷化和個性化，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶自助健身服務(wù)、智能結(jié)算等基礎(chǔ)健身需求；針對個人身體健康數(shù)據(jù)定制推薦健身方案，提供身體指標(biāo)、狀態(tài)數(shù)據(jù)，以及充分利用人機(jī)交互的智能功能，增加用戶的場館獲得氛圍感和個人實(shí)現(xiàn)獲得感，增強(qiáng)用戶的運(yùn)動體驗(yàn)［39］，提高體育場館的服務(wù)供給效率和質(zhì)量。二是促進(jìn)國民體質(zhì)健康。健身服務(wù)的數(shù)據(jù)信息通過人機(jī)交互、信息共享，實(shí)現(xiàn)國民體質(zhì)信息的互通互聯(lián)，進(jìn)一步打通了全民體質(zhì)健康、醫(yī)保社保等信息孤島，有助于完善國民體質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，為全民健身提供信息支撐。三是在城市應(yīng)急狀態(tài)下，體育場館自主智能無人系統(tǒng)可以使場館更加充分地發(fā)揮“安全島”作用。體育場館具備良好的安全性、寬敞性及容納高等特性，成為應(yīng)急救災(zāi)中可以依賴的重要載體。體育場館構(gòu)建自主智能無人系統(tǒng)，可以通過人流量監(jiān)測實(shí)時反饋場館容量，最短時間內(nèi)對人民群眾進(jìn)行安置和疏散引導(dǎo)；通過數(shù)據(jù)共享平臺輸出對于醫(yī)療救助的需求信息，在最短的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)醫(yī)療響應(yīng)，保障人民群眾生命健康，助力城市安全。

5 結(jié)語

近年來，中國體育產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用，正逐漸成為發(fā)展的新引擎和新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。體育場館作為體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)載體，其服務(wù)供給服務(wù)效率和質(zhì)量的提升對于推動體育產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級尤為重要。體育場館構(gòu)建自主智能無人系統(tǒng)可以提升體育場館服務(wù)供給效率和質(zhì)量，不斷滿足人民群眾日益增長的體育鍛煉需要，改善人民群眾體育運(yùn)動體驗(yàn)，最終使體育場館成為管理有限的、可改變的和可共享的公共資源。這一舉措對于貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念，協(xié)同推進(jìn)城市整體數(shù)字化轉(zhuǎn)型，助力健康中國和體育強(qiáng)國戰(zhàn)略具有重要意義。