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技術(shù)文章

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

技術(shù)文章


摘要:在早期的體育建設(shè)中,大多較為注重體育賽場(chǎng)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(chǎng)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(lái)越重視。智能系統(tǒng)開始在體育場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)照明系統(tǒng)的特點(diǎn)和智能照明系統(tǒng)的使用優(yōu)勢(shì),探討了乒乓球比賽場(chǎng)地智能照明系統(tǒng)模型構(gòu)建,并對(duì)乒乓球賽場(chǎng)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(chǎng)

0、引言

近年來(lái),我國(guó)舉辦了各種不同規(guī)模的運(yùn)動(dòng)會(huì),而且對(duì)體育建筑的改善和建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大,特別是在 2008年成功舉辦的推動(dòng)下,大批高指標(biāo)的體育賽場(chǎng)應(yīng)運(yùn)而生。我國(guó)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(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)乒乓球場(chǎng)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(chǎng)地的照明系統(tǒng)進(jìn)行研究。

1、體育場(chǎng)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(lái)說(shuō)是一個(gè)重要干擾因素,亮度過(guò)高或過(guò)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)的燈光并不敏感,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(chǎng)地空間較大,供電設(shè)施擺放無(wú)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(chǎng)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(chǎng)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(shì)。

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(guò)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(lái)說(shuō),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(shì)

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、眩光等需要符合國(guó)家的規(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(guò)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(shì),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(cè),還可以對(duì)不同運(yùn)動(dòng)場(chǎng)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(lái)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(jiǎn)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(guò)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(shì),為使用者提供了很大的便利。如果工作人員需滿足燈光場(chǎng)景開啟以及實(shí)現(xiàn)場(chǎng)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(jiǎn)單。(3)不受范圍限制,整個(gè)體育場(chǎng)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(chǎng)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(cè),同時(shí)將監(jiān)測(cè)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)調(diào)節(jié)硅的導(dǎo)通角和控制電源的通斷來(lái)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(shì)

(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(chǎng)地人員數(shù)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(chǎng)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(cè)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(guò)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(guò)充分利用光照強(qiáng)度的傳感器的優(yōu)勢(shì),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(lái)進(jìn)行調(diào)整信號(hào),通過(guò)相對(duì)的亮光強(qiáng)度來(lái)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(chǎng)內(nèi)燈光的照明強(qiáng)度隨著場(chǎng)內(nèi)自然光線的變化而進(jìn)行調(diào)整。但是場(chǎng)內(nèi)智能調(diào)節(jié)燈光的幅度不易過(guò)大、調(diào)節(jié)的次數(shù)不能過(guò)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(chǎng)內(nèi)照明設(shè)施的手機(jī)軟件,之后登錄程序賬號(hào)與場(chǎng)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(lái)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(lái)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(cè),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(chǎng)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(chǎng)所監(jiān)測(cè)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(yíng)造了舒適的生活工作環(huán)境。

3、場(chǎng)景控制:支持不同的場(chǎng)景模式控制,根據(jù)不同區(qū)域的功能需求,設(shè)定場(chǎng)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(cè):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(shuō)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"“最近7天"“自定義時(shí)段"方式查詢歷史事件。

5、現(xiàn)場(chǎng)圖片

12

6、產(chǎn)品選型


外形

認(rèn)證

名稱

證書

開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

C:/Users/gushaojie/AppData/Local/Temp/picturecompress_20220412082653/output_1.pngoutput_1

無(wú)

ASL220-S4/16智能照明開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

無(wú)

調(diào)光驅(qū)動(dòng)器

3168bb03

無(wú)

ASL220-SD2/16智能照明調(diào)光驅(qū)動(dòng)器

無(wú)

智能面板

IMG_8370

無(wú)

ASL220-F3/6智能照明開關(guān)面板

無(wú)

二合一傳感器

IMG_8386

無(wú)

ASL220-PM/T只能照明紅外于照度二合一傳感器

無(wú)

ASL220-RMT微波傳感器3

無(wú)

ASL220-RM/T智能照明微波宇照度二合一傳感器

無(wú)

ASL220-RMT微波傳感器3

無(wú)

ASL220-RP/T智能照明微動(dòng)與照度二合一傳感器

無(wú)

戶外照度傳感器

戶外照度

無(wú)

ASL220-L/O智能照明戶外照度傳感器

無(wú)

3.5寸智能觸摸屏

無(wú)

ASL220-TP-35智能照明觸摸屏

無(wú)

IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器

ASL200-485-IP IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器

無(wú)

ASL200-485-IP智能照明IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器

無(wú)

輔助電源

ASL200-P20輔助電源

無(wú)

ASL200-P20智能照明輔助電源

無(wú)

7、結(jié)束語(yǔ)

體育館乒乓球比賽場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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。


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