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      智能照明控制系統(tǒng)在體育館場地中的設(shè)計與應用

      2023-09-15 11:04:03  來源:安科瑞陳芳芳

      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)中應用,而智能照明是智能系統(tǒng)的重要組成部分。在體育項目中,乒乓球項目的訓練和比賽對照明的要求較高,賽場上照明系統(tǒng)的情況會直接影響運動員的發(fā)揮。為此,文章分析了體育場照明系統(tǒng)的特點和智能照明系統(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,并對乒乓球賽場智能照明系統(tǒng)擬解決的關(guān)鍵問題進行分析,從而為乒乓球運動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)模的運動會,而且對體育建筑的改善和建設(shè)規(guī)模逐漸擴大,特別是在 2008年成功舉辦奧運會的推動下,大批高指標的體育賽場應運而生。我國體育項目眾多,但是不管是哪項運動都離不開良好的照明系統(tǒng)。在體育項目中,乒乓球項目對照明的要求較高。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,會對運動人員的視覺造成不良影響,對其眼睛產(chǎn)生刺激,這些因素會嚴重影響運動員正常水平的發(fā)揮,因此需要對乒乓球比賽場地的照明系統(tǒng)進行研究。

      1、體育場照明系統(tǒng)概述

      1.1 現(xiàn)狀

      當下多數(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,這種情況對運動人員來說是一個重要干擾因素,亮度過高或過低均可能對運動員造成影響。(3)不同的運動人員對燈光亮度的要求也不一樣,有的運動人員對較強的燈光并不敏感,反而喜歡較弱的光線;有的運動人員在同樣的照明下可能會產(chǎn)生視覺上的刺眼或暈眩等不適感。這需要進行人性化設(shè)計,調(diào)節(jié)方式分為兩種,一種以燈光需要為主,另一種是以運動員自身調(diào)節(jié)為主,使照明系統(tǒng)可以根據(jù)運動員的需求進行智能調(diào)節(jié),同時避免忘記關(guān)電源而造成的能源浪費。

      1.2 特點

      體育館的燈光和控制系統(tǒng)具有以下特點:(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,但是對于供電實施又要求做到統(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)使用人員的不同對照明開閉組合的需求會有一定差異。例如,運動比賽、大型會展、員工年會等,不同的環(huán)境下對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,對照明系統(tǒng)的遠程控制、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,空氣斷路器、接觸器等被應用于燈光照明的控制中,燈光控制主要是通過非標設(shè)計照明箱完成。這種控制方式管線較多,給安裝和維護造成很多阻礙,對當下的照明系統(tǒng)安裝要求來說,這種控制方法顯然已經(jīng)不適合。現(xiàn)在體育館對于照明系統(tǒng)的需求是實施差異化智能控制,即根據(jù)不同照明設(shè)備選擇相應的智能控制系統(tǒng)。

      2、智能照明控制系統(tǒng)的應用優(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,對照明方式也有較多的要求,如照明工具控制距離較遠,但是照明系統(tǒng)的光色、亮度、眩光等需要符合國家的規(guī)定標準,因此體育館應選用便捷的智能照明控制系統(tǒng),以方便安裝和維護。

      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,將煩瑣的控制系統(tǒng)進行層次化設(shè)計,每個層次承擔自身的責任,對層次間的連接設(shè)計使用模塊化方式,從而使每個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,不但可以實時監(jiān)控體育館的照明系統(tǒng),還可以對其進行綜合操控,能夠?qū)Ω鱾回路、燈具使用情況和照明系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進行實時監(jiān)測,還可以對不同運動場景對照明的需求進行改變和調(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:(1)線路分布和維護簡潔便利。總線制系統(tǒng)每個配電箱僅用一根標準總線便可以從主控制中心連接到末端。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照明情況進行觀察,同時減少了人工費用,使整體安裝成本得到限制。(2)控制方案具有較強的適用性,操作較為便捷。 系統(tǒng)的隨時控制范圍、對象數(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現(xiàn)場景預設(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,整個體育場綜合管理的系統(tǒng)銜接有著標準的準接口,方便體育館同上層管理系統(tǒng)之間進行溝通,可以隨時向上層反映照明狀態(tài)、資料信息以及接受上層下達的指令,從而實現(xiàn)照明系統(tǒng)可以進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度的傳感系統(tǒng),可以對乒乓球桌子附近人員情況和照明程度的變化進行隨時的監(jiān)測,同時將監(jiān)測的所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⑻幚硐到y(tǒng)。

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

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

      (4)智能終端:對照明強度進行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)硅的導通角和控制電源的通斷來對指令進行執(zhí)行,使照明強度進行調(diào)節(jié)。

      3.2 應用優(yōu)勢

      (1)實現(xiàn)照明設(shè)備智能化開關(guān)。這個環(huán)節(jié)是圖像傳感器對場地人員數(shù)量進行監(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,由照明系統(tǒng)終端結(jié)合信號內(nèi)容執(zhí)行通斷指令,使照明系統(tǒng)跟隨場內(nèi)人員變化而進行照明控制。圖像傳感器的責任是對體育館內(nèi)人員數(shù)量進行檢測和統(tǒng)計,圖像傳感器可以在每個乒乓球桌上安裝一個,使其對各個區(qū)域可以進行實時監(jiān)控和人數(shù)統(tǒng)計。如果球桌附近沒有人員運動,可以向處理系統(tǒng)傳送相對應的照明信號,應保證將良好的照明環(huán)境提供給運動員的運動區(qū)域,沒有運動員運動的區(qū)域則通過智能終端接收信號后對該區(qū)域進行斷電。

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

      (3)實現(xiàn)燈光強度的客戶端調(diào)節(jié)機制。照明系統(tǒng)的人工調(diào)動和相符的程序系統(tǒng)應捆綁使用,如運動人員應下載可以操控場內(nèi)照明設(shè)施的手機軟件,之后登錄程序賬號與場館內(nèi)的照明系統(tǒng)連接。調(diào)整亮度光線,調(diào)為符合運動人員需要的亮度來對App進行設(shè)定,App會將信息指令傳送給管理服務(wù)器系統(tǒng),然后對運動員設(shè)定的指令要求對照明強度進行調(diào)節(jié)。要想使此程序體現(xiàn)出自身作用,應以服務(wù)器通信為前提,并充分考慮到運動人員的運動指令需要,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)器間可以進行良好的連接,從而使App可以對智能照明設(shè)施進行實時管控和工作情況監(jiān)測,實現(xiàn)人性化需求,對運動人員的不同視覺需求給予滿足。

      4、應用場景

      系統(tǒng)功能:

      1、開關(guān)控制:對通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會議室按照單個照明回路、區(qū)域、樓層等實現(xiàn)對應照明的開關(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、會議室等場所監(jiān)測照度或亮度,并根據(jù)需要自動/手動調(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,滿足美化工作環(huán)境、提高舒適度需求。

      4、照明回路電路監(jiān)測:實時監(jiān)視各照明支路/回路的運行電流、開關(guān)狀態(tài),并自動分析回路是否有故障狀態(tài)并預警。

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

      6、實時報警:當發(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)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警,并將故障報警信息記錄并顯示在界面中,提示內(nèi)容為故障時間、模塊位置、故障說明。

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

      5、現(xiàn)場圖片

      6、產(chǎn)品選型

       

      外形

      認證

      名稱

      證書

      開關(guān)驅(qū)動器

      ASL220-S4/16智能照明開關(guān)驅(qū)動器

      調(diào)光驅(qū)動器

      ASL220-SD2/16智能照明調(diào)光驅(qū)動器

      智能面板

      ASL220-F3/6智能照明開關(guān)面板

      二合一傳感器

      ASL220-PM/T只能照明紅外于照度二合一傳感器

      ASL220-RM/T智能照明微波宇照度二合一傳感器

      ASL220-RP/T智能照明微動與照度二合一傳感器

      戶外照度傳感器

      ASL220-L/O智能照明戶外照度傳感器

      3.5寸智能觸摸屏

      ASL220-TP-35智能照明觸摸屏

      IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器

      ASL200-485-IP智能照明IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器

      輔助電源

      ASL200-P20智能照明輔助電源

      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,運用計算機智能系統(tǒng)可以讓燈光根據(jù)場館內(nèi)自然光線程度、人員數(shù)量等條件實現(xiàn)自我調(diào)節(jié),具有一定的實用性。

      【參考文獻】

      [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。

      [2]高知林,潘志安,秦華旺,等.智能照明系統(tǒng)的軟件設(shè)計與實現(xiàn)[J],工業(yè)控制計算機,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[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)計與應用手冊.2022.05版。

      作者介紹:

      陳芳芳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事無線測溫系統(tǒng)的研發(fā)與應用。


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      陳芳芳 女士
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