智能照明控制系統(tǒng)在體育館乒乓球比賽場地中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：在早期的體育建設(shè)中，大多較為注重體育賽場的規(guī)糢形式，隨著體育建筑的不斷發(fā)展，人們對(duì)體育場地的功能性、設(shè)備情況、安全舒適程度和綠色環(huán)保情況越來越重視。智能系統(tǒng)開始在體育場館建設(shè)中應(yīng)用，而智能照明是智能系統(tǒng)的重要組成部分。在體育項(xiàng)目中，乒乓球項(xiàng)目的訓(xùn)練和比賽對(duì)照明的要求較高，賽場上照明系統(tǒng)的情況會(huì)直接影響運(yùn)動(dòng)員的發(fā)揮。為此，文章分析了體育場照明系統(tǒng)的特點(diǎn)和智能照明系統(tǒng)的使用優(yōu)勢，探討了乒乓球比賽場地智能照明系統(tǒng)模型構(gòu)建，并對(duì)乒乓球賽場智能照明系統(tǒng)擬解決的關(guān)鍵問題進(jìn)行分析，從而為乒乓球運(yùn)動(dòng)和比賽提供有利的環(huán)境。

關(guān)鍵詞：智能照明系統(tǒng)；體育館；乒乓球比賽場

0、引言

近年來，我國舉辦了各種不同規(guī)模的運(yùn)動(dòng)會(huì)，而且對(duì)體育建筑的改*和建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，特別是在 2008年成功舉辦奧*會(huì)的推動(dòng)下，大批高指標(biāo)的體育賽場應(yīng)運(yùn)而生。我國體育項(xiàng)目眾多，但是不管是哪項(xiàng)運(yùn)動(dòng)都離不開良好的照明系統(tǒng)。在體育項(xiàng)目中，乒乓球項(xiàng)目對(duì)照明的要求較高。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)乒乓球場館的照明系統(tǒng)如果存在問題，如照明亮度不合適、燈具安排不合理等，會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)人員的視覺造成不良影響，對(duì)其眼睛產(chǎn)生刺激，這些因素會(huì)嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)員正常水平的發(fā)揮，因此需要對(duì)乒乓球比賽場地的照明系統(tǒng)進(jìn)行研究。

1、體育場照明系統(tǒng)概述

1.1 現(xiàn)狀

當(dāng)下多數(shù)體育館使用的照明系統(tǒng)還存在很多問題，主要體現(xiàn)在以下方面：（1）在開關(guān)控制方面，基本還是使用人工進(jìn)行控制的方法，這種控制方法不利于照明的管理，還存在人為疏忽導(dǎo)致忘記關(guān)閉電源的情況出現(xiàn)，造成不必要的消耗。（2）體育館中燈光的亮度不能調(diào)節(jié)，亮度一般始終保持不變，這種情況對(duì)運(yùn)動(dòng)人員來說是一個(gè)重要干擾因素，亮度過高或過低均可能對(duì)運(yùn)動(dòng)員造成影響。（3）不同的運(yùn)動(dòng)人員對(duì)燈光亮度的要求也不一樣，有的運(yùn)動(dòng)人員對(duì)較強(qiáng)的燈光并不敏*，反而喜歡較弱的光線；有的運(yùn)動(dòng)人員在同樣的照明下可能會(huì)產(chǎn)生視覺上的刺眼或暈眩等不適感。這需要進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)方式分為兩種，一種以燈光需要為主，另一種是以運(yùn)動(dòng)員自身調(diào)節(jié)為主，使照明系統(tǒng)可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的需求進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，同時(shí)避免忘記關(guān)電源而造成的能源浪費(fèi)。

1.2 特點(diǎn)

體育館的燈光和控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）體育館場地空間較大，供電設(shè)施擺放無法集中，特別是供電箱的擺放較為分散，但是對(duì)于供電實(shí)施又要求做到統(tǒng)一管理。（2）體育館的照明通常使用金鹵燈或鹵鎢燈，單燈功率較大,通常在400-2000W。不同的場地對(duì)照明的要求也有所不同，體育館燈光主要使用1000W燈具，體育場燈光一般使用2000W或者1800W。（3）使用人員的不同對(duì)照明開閉組合的需求會(huì)有一定差異。例如，運(yùn)動(dòng)比賽、大型會(huì)展、員工年會(huì)等，不同的環(huán)境下對(duì)照明的要求有較大的差異。（4）在體育館建設(shè)中，逐漸向智能化靠攏，智能化和集成度得到不斷的提升，對(duì)照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制、交叉控制等技術(shù)不斷完善，與其他系統(tǒng)的結(jié)合使用成為發(fā)展趨勢。

初期時(shí)，空氣斷路器、接觸器等被應(yīng)用于燈光照明的控制中，燈光控制主要是通過非標(biāo)設(shè)計(jì)照明箱完成。這種控制方式管線較多，給安裝和維護(hù)造成很多阻礙，對(duì)當(dāng)下的照明系統(tǒng)安裝要求來說，這種控制方法顯然已經(jīng)不適合?，F(xiàn)在體育館對(duì)于照明系統(tǒng)的需求是實(shí)施差異化智能控制，即根據(jù)不同照明設(shè)備選擇相應(yīng)的智能控制系統(tǒng)。

2、智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

體育館的建設(shè)通常面積較大，所使用的照明工具數(shù)量較多，對(duì)照明方式也有較多的要求，如照明工具控制距離較遠(yuǎn)，但是照明系統(tǒng)的光色、亮度、眩光等需要符合的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，因此體育館應(yīng)選用便捷的智能照明控制系統(tǒng)，以方便安裝和維護(hù)。

智能照明控制系統(tǒng)主要采用分布式集散控制方法。分布式集散控制方法構(gòu)成系統(tǒng)主要通過互聯(lián)網(wǎng)通信平臺(tái)，將煩瑣的控制系統(tǒng)進(jìn)行層次化設(shè)計(jì)，每個(gè)層次承擔(dān)自身的責(zé)任，對(duì)層次間的連接設(shè)計(jì)使用模塊化方式，從而使每個(gè)層次之間形成連接通道。使用這種方式在控制體育館的照明系統(tǒng)中具有明顯優(yōu)勢，不但可以實(shí)時(shí)監(jiān)控體育館的照明系統(tǒng)，還可以對(duì)其進(jìn)行綜合操控，能夠?qū)Ω鱾€(gè)回路、燈具使用情況和照明系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，還可以對(duì)不同運(yùn)動(dòng)場景對(duì)照明的需求進(jìn)行改變和調(diào)節(jié)，給照明系統(tǒng)的工作人員帶來了較大的便利，使照明效果更好。智能照明控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）線路分布和維護(hù)簡潔便利?？偩€制系統(tǒng)每個(gè)配電箱僅用一根標(biāo)準(zhǔn)總線便可以從主控制中*連接到末端。不僅使線路成本得到了控制，而且使得供電半徑制約問題和安裝過程煩瑣問題得以解決。智能照明控制系統(tǒng)具備隨時(shí)跟蹤以及故障檢查功能，操作人員在顯示屏上可以利用圖文界面對(duì)照明情況進(jìn)行觀察，同時(shí)減少了人工費(fèi)用，使整體安裝成本得到限制。（2）控制方案具有較強(qiáng)的適用性，操作較為便捷。 系統(tǒng)的隨時(shí)控制范圍、對(duì)象數(shù)量以及任意編寫方案的優(yōu)勢，為使用者提供了很大的便利。如果工作人員需滿足燈光場景開啟以及實(shí)現(xiàn)場景預(yù)設(shè)的要求，只需要按下控制面板的按鈕和編程控制就可做到多種功能控制，操控程序簡單。（3）不受范圍限制，整個(gè)體育場綜合管理的系統(tǒng)銜接有著標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)接口，方便體育館同上層管理系統(tǒng)之間進(jìn)行溝通，可以隨時(shí)向上層反映照明狀態(tài)、資料信息以及接受上層下達(dá)的指令，從而實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)可以進(jìn)行整體的操控和管理。

3、乒乓球比賽場地智能照明控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)組成

（1）傳感器：傳感器包括圖像和照明強(qiáng)度的傳感系統(tǒng)，可以對(duì)乒乓球桌子附近人員情況和照明程度的變化進(jìn)行隨時(shí)的監(jiān)測，同時(shí)將監(jiān)測的所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⑻幚硐到y(tǒng)。

（2）智能移動(dòng)端：智能移動(dòng)端為手機(jī)App, 運(yùn)動(dòng)員可以根據(jù)自身視覺對(duì)燈光強(qiáng)度要求參數(shù)輸入App中，參數(shù)通過App向信息處理系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，從而完成對(duì)照明強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。例如，運(yùn)動(dòng)員喜歡在較暗的燈光下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以通過手機(jī)App對(duì)燈光照明強(qiáng)度調(diào)節(jié)給予指令，指令會(huì)傳輸?shù)叫畔⑻幚硐到y(tǒng)，如果想通過運(yùn)動(dòng)員的指令完成配合調(diào)整工作，那么應(yīng)以智能照明系統(tǒng)處理器為主要工具。

（3）信息處理器：由傳感器和移動(dòng)終端傳送的指令信息，處理系統(tǒng)對(duì)指令進(jìn)行區(qū)分，將不同的指令信息傳送給照明設(shè)施，照明設(shè)施會(huì)根據(jù)指令信息完成燈光的調(diào)節(jié)。

（4）智能終端：對(duì)照明強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)硅的導(dǎo)通角和控制電源的通斷來對(duì)指令進(jìn)行執(zhí)行，使照明強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2 應(yīng)用優(yōu)勢

（1）實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備智能化開關(guān)。這個(gè)環(huán)節(jié)是圖像傳感器對(duì)場地人員數(shù)量進(jìn)行監(jiān)測后，根據(jù)處理系統(tǒng)傳送的電源開關(guān)通電或斷電的信號(hào)，由照明系統(tǒng)終端結(jié)合信號(hào)內(nèi)容執(zhí)行通斷指令，使照明系統(tǒng)跟隨場內(nèi)人員變化而進(jìn)行照明控制。圖像傳感器的責(zé)任是對(duì)體育館內(nèi)人員數(shù)量進(jìn)行檢測和統(tǒng)計(jì)，圖像傳感器可以在每個(gè)乒乓球桌上安裝一個(gè)，使其對(duì)各個(gè)區(qū)域可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和人數(shù)統(tǒng)計(jì)。如果球桌附近沒有人員運(yùn)動(dòng)，可以向處理系統(tǒng)傳送相對(duì)應(yīng)的照明信號(hào)，應(yīng)保證將良好的照明環(huán)境提供給運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，沒有運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)的區(qū)域則通過智能終端接收信號(hào)后對(duì)該區(qū)域進(jìn)行斷電。

（2）實(shí)現(xiàn)燈光舒適性的智能調(diào)節(jié)。通過充分利用光照強(qiáng)度的傳感器的優(yōu)勢，以實(shí)現(xiàn)該功能。先是對(duì)信號(hào)利用光照進(jìn)行傳輸，根據(jù)體育館內(nèi)部光照情況，照明強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行智能化調(diào)整。光強(qiáng)傳感器可以對(duì)周邊光照情況進(jìn)行感應(yīng)，根據(jù)技術(shù)人員制定的環(huán)境來進(jìn)行調(diào)整信號(hào)，通過相對(duì)的亮光強(qiáng)度來進(jìn)行配合調(diào)整，傳感器每隔一段時(shí)間就需傳輸信號(hào)的需求傳送給處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)對(duì)傳送的信息給予區(qū)分，同時(shí)對(duì)照明系統(tǒng)亮度的調(diào)節(jié)發(fā)出指令，使場內(nèi)燈光的照明強(qiáng)度隨著場內(nèi)自然光線的變化而進(jìn)行調(diào)整。但是場內(nèi)智能調(diào)節(jié)燈光的幅度不易過大、調(diào)節(jié)的次數(shù)不能過多。例如，對(duì)照明系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間的設(shè)定，可以2h進(jìn)行一次監(jiān)控和調(diào)節(jié)，如果體育館由于天氣或人為因素等導(dǎo)致照明變化幅度較大時(shí)，應(yīng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)調(diào)節(jié)體系進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

（3）實(shí)現(xiàn)燈光強(qiáng)度的客戶端調(diào)節(jié)機(jī)制。照明系統(tǒng)的人工調(diào)動(dòng)和相符的程序系統(tǒng)應(yīng)捆綁使用，如運(yùn)動(dòng)人員應(yīng)下載可以操控場內(nèi)照明設(shè)施的手機(jī)軟件，之后登錄程序賬號(hào)與場館內(nèi)的照明系統(tǒng)連接。調(diào)整亮度光線，調(diào)為符合運(yùn)動(dòng)人員需要的亮度來對(duì)App進(jìn)行設(shè)定，App會(huì)將信息指令傳送給管理服務(wù)器系統(tǒng)，然后對(duì)運(yùn)動(dòng)員設(shè)定的指令要求對(duì)照明強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。要想使此程序體現(xiàn)出自身作用，應(yīng)以服務(wù)器通信為前提，并充分考慮到運(yùn)動(dòng)人員的運(yùn)動(dòng)指令需要，利用數(shù)字軟件技術(shù)和智能和智能調(diào)節(jié)器等核心產(chǎn)品來幫助該程序順利完成。軟件和服務(wù)器間可以進(jìn)行良好的連接，從而使App可以對(duì)智能照明設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)管控和工作情況監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)人性化需求，對(duì)運(yùn)動(dòng)人員的不同視覺需求給予滿足。

4、應(yīng)用場景

系統(tǒng)功能：

1、開關(guān)控制：對(duì)通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會(huì)議室按照單個(gè)照明回路、區(qū)域、樓層等實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)照明的開關(guān)燈控制，監(jiān)視受控回路的開關(guān)狀態(tài)。

2、調(diào)光控制：滿足區(qū)域照度和亮度調(diào)節(jié)要求，支持在通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會(huì)議室等場所監(jiān)測照度或亮度，并根據(jù)需要自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)節(jié)開燈數(shù)量和燈光亮度，充分利用自然光源，滿足節(jié)約了能源，營造了舒適的生活工作環(huán)境。

3、場景控制：支持不同的場景模式控制，根據(jù)不同區(qū)域的功能需求，設(shè)定場景，完成相關(guān)照明燈具的控制組合，滿足美*工作環(huán)境、提高舒適度需求。

4、照明回路電路監(jiān)測：實(shí)時(shí)監(jiān)視各照明支路/回路的運(yùn)行電流、開關(guān)狀態(tài)，并自動(dòng)分析回路是否有故障狀態(tài)并預(yù)警。

5、分區(qū)、總控：支持運(yùn)行管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)視各區(qū)域、樓層、樓棟的照明狀態(tài)，并根據(jù)需要進(jìn)行分區(qū)、分層、分樓棟按需要分區(qū)控制、總控制。

6、實(shí)時(shí)報(bào)警：當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中，提示內(nèi)容為故障時(shí)間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢：查詢?nèi)我鈺r(shí)段內(nèi)的事件記錄，支持“當(dāng)日”“*近7天”“自定義時(shí)段”方式查詢歷史事件。

5、現(xiàn)場圖片

6、產(chǎn)品選型

7、結(jié)束語

體育館乒乓球比賽場地的照明系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)煩瑣等問題。為此，文章提出引入智能照明控制系統(tǒng)加以解決上述問題，運(yùn)用計(jì)算機(jī)智能系統(tǒng)可以讓燈光根據(jù)場館內(nèi)自然光線程度、人員數(shù)量等條件實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)，具有一定的實(shí)用性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳頻波,體育館乒乓球比賽場地智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

[2]高知林，潘志安，秦華旺，等.智能照明系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J],工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2020,33(11):28-29,31。

[3]陳曉莉,王志鐸,基于ZigBee的道路智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J],現(xiàn)代電子技術(shù),2019,42(12):72-75。

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，178 2117 0311,主要研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。