智能照明控制系統(tǒng)在體育館乒乓球比賽場地中的設計與應用

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)模型構建，并對乒乓球賽場智能照明系統(tǒng)擬解決的關鍵問題進行分析，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*和建設規(guī)模逐漸擴大，特別是在 2008年成功舉辦奧*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。通過調研發(fā)現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 現狀

當下多數體育館使用的照明系統(tǒng)還存在很多問題，主要體現在以下方面：（1）在開關控制方面，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閉電源的情況出現，造成不必要的消耗。（2）體育館中燈光的亮度不能調節(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*，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生視覺上的刺眼或暈眩等不適感。這需要進行人性化設計，調節(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節(jié)為主，使照明系統(tǒng)可以根據運動員的需求進行智能調節(jié)，同時避免忘記關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、交叉控制等技術不斷完善，與其他系統(tǒng)的結合使用成為發(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不適合?，F在體育館對于照明系統(tǒng)的需求是實施差異化智能控制，即根據不同照明設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

體育館的建設通常面積較大，所使用的照明工具數量較多，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成系統(tǒng)主要通過互聯(lián)網通信平臺，將煩瑣的控制系統(tǒng)進行層次化設計，每個層次承擔自身的責任，對層次間的連接設計使用模塊化方式，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，能夠對各個回路、燈具使用情況和照明系統(tǒng)出現的問題進行實時監(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*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場景預設的要求，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)測的所有數據傳輸到信息處理系統(tǒng)。

（2）智能移動端：智能移動端為手機App, 運動員可以根據自身視覺對燈光強度要求參數輸入App中，參數通過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對燈光照明強度調節(jié)給予指令，指令會傳輸到信息處理系統(tǒng)，如果想通過運動員的指令完成配合調整工作，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施，照明設施會根據指令信息完成燈光的調節(jié)。

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

3.2 應用優(yōu)勢

（1）實現照明設備智能化開關。這個環(huán)節(jié)是圖像傳感器對場地人員數量進行監(jiān)測后，根據處理系統(tǒng)傳送的電源開關通電或斷電的信號，由照明系統(tǒng)終端結合信號內容執(zhí)行通斷指令，使照明系統(tǒng)跟隨場內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人員數量進行檢測和統(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）實現燈光舒適性的智能調節(jié)。通過充分利用光照強度的傳感器的優(yōu)勢，以實現該功能。先是對信號利用光照進行傳輸，根據體育館內部光照情況，照明強度參數進行智能化調整。光強傳感器可以對周邊光照情況進行感應，根據技術人員制定的環(huán)境來進行調整信號，通過相對的亮光強度來進行配合調整，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)亮度的調節(jié)發(fā)出指令，使場內燈光的照明強度隨著場內自然光線的變化而進行調整。但是場內智能調節(jié)燈光的幅度不易過大、調節(jié)的次數不能過多。例如，對照明系統(tǒng)調節(jié)時間的設定，可以2h進行一次監(jiān)控和調節(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)網技術對調節(jié)體系進行嚴格的控制。

（3）實現燈光強度的客戶端調節(jié)機制。照明系統(tǒng)的人工調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照明設施的手機軟件，之后登錄程序賬號與場館內的照明系統(tǒng)連接。調整亮度光線，調為符合運動人員需要的亮度來對App進行設定，App會將信息指令傳送給管理服務器系統(tǒng)，然后對運動員設定的指令要求對照明強度進行調節(jié)。要想使此程序體現出自身作用，應以服務器通信為前提，并充分考慮到運動人員的運動指令需要，利用數字軟件技術和智能和智能調節(jié)器等核心產品來幫助該程序順利完成。軟件和服務器間可以進行良好的連接，從而使App可以對智能照明設施進行實時管控和工作情況監(jiān)測，實現人性化需求，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、樓層等實現對應照明的開關燈控制，監(jiān)視受控回路的開關狀態(tài)。

2、調光控制：滿足區(qū)域照度和亮度調節(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，并根據需要自動/手動調節(jié)開燈數量和燈光亮度，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，根據不同區(qū)域的功能需求，設定場景，完成相關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：實時監(jiān)視各照明支路/回路的運行電流、開關狀態(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、網關設備掉線或者狀態(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，提示內容為故障時間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢：查詢任意時段內的事件記錄，支持“當日”“*近7天”“自定義時段”方式查詢歷史事件。

5、現場圖片

6、產品選型

 

7、結束語

體育館乒乓球比賽場地的照明系統(tǒng)存在設計煩瑣等問題。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)可以讓燈光根據場館內自然光線程度、人員數量等條件實現自我調節(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)設計。

[2]高知林，潘志安，秦華旺，等.智能照明系統(tǒng)的軟件設計與實現[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)設計[J],現代電子技術,2019,42(12):72-75。

[4]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，178 2117 0311,主要研究方向為微電網能效管理和環(huán)保安全用電。