基于KNX技術(shù)設(shè)計(jì)的智能照明控制系統(tǒng)在體育場館的應(yīng)用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司  上海 嘉定

摘要：體育場館的空間大，燈具多、場景復(fù)雜，如何對場館內(nèi)的照明進(jìn)行合理的控制就成為了體育場館的智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文結(jié)合天水體育中心智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用案例，介紹基于KNX技術(shù)設(shè)計(jì)的智能照明控制系統(tǒng)在體育場館中的系統(tǒng)搭建、控制需求、實(shí)現(xiàn)功能、系統(tǒng)優(yōu)勢等內(nèi)容，對體育場館類型的智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單介紹。

關(guān)鍵詞：KNX；智能照明 ;體育場館；總線技術(shù)；節(jié)能減耗 

0引言 

       體育場館除了承接各種規(guī)格等級的體育比賽、公益性比賽以外，還會(huì)用于演藝公司、賽事公司舉辦的一些大型綜合商業(yè)活動(dòng)，以充分發(fā)揮場館的作用。體育場館的照明燈光對于各種體育賽事來說是一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施，場地照明要保證亮度達(dá)標(biāo)、明暗度事宜，在場館內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，要避免因燈光原因?qū)Ρ荣惓煽冊斐捎绊?。此外，還要按不同場館、不同功能區(qū)、不同賽事規(guī)格來實(shí)現(xiàn)多種不同的控制功能。

1項(xiàng)目概況

       天水體育中心位于天水市麥積區(qū)，占地面積約436畝，總建筑面積10.5萬m²。該體育中心主要建筑包括體育場、體育館、游泳館。其中體育場可舉辦田徑、足球等單項(xiàng)比賽項(xiàng)目；體育館可舉辦體操、籃球、羽毛球等比賽項(xiàng)目；游泳館可舉辦跳水、游泳、水球等比賽項(xiàng)目。除了“一場兩館”外，場館室外還設(shè)有50多塊運(yùn)動(dòng)場地，可向市民免費(fèi)開放，市民可隨時(shí)進(jìn)入場地進(jìn)行日常鍛煉。

2需求分析及方案設(shè)計(jì)

       體育場館照明系統(tǒng)如何充分體現(xiàn)體育場館的不同功能，首先應(yīng)了解控制需求。天水市體育中心“一場兩館”的控制需要包括以下內(nèi)容。

(1)各功能區(qū)可手動(dòng)開關(guān)，也可遠(yuǎn)程集中控制。

(2)場地照明，在光控室設(shè)置區(qū)域控制開關(guān)。

(3)場館照明按照項(xiàng)目的使用功能和實(shí)際用途，了解賽事場景布局要求后，進(jìn)行場景設(shè)計(jì)。

(4)配套功能區(qū)按工作日節(jié)假日、白天夜晚等不同時(shí)間段，預(yù)設(shè)定時(shí)開關(guān)。

(5)走廊過道燈可能要考慮做人體感應(yīng)，人來燈亮、人走燈滅。

(6)為減少整個(gè)回路的啟動(dòng)電流，在每種模式下需啟動(dòng)的每盞燈具或每組燈具按順序啟動(dòng)。

(7)所有的應(yīng)急照明控制平時(shí)正常使用，應(yīng)急情況下強(qiáng)制開啟或關(guān)閉。

(8)為避免對重要賽事造成影響，系統(tǒng)總線突然斷電時(shí)，照明回路可以設(shè)置為強(qiáng)啟。

3項(xiàng)目實(shí)施

       天水市體育中心的特點(diǎn)時(shí)場地大、功能分區(qū)多、燈具功率大、燈具回路多。傳統(tǒng)的照明控制方式，采用本地式一開一關(guān)的控制方式，利用設(shè)置在燈具配電回路中的開關(guān)或者旋鈕來控制燈具的開關(guān)或亮度調(diào)節(jié)。這種將開關(guān)調(diào)光設(shè)備直接接入配電線路的方式，不僅布線繁多、成本高、控制方式單一，還增加了照明回路的電磁輻射干擾，并且使用戶得直接對220V線路進(jìn)行操作，安全性得不到保障。而基于KNX總線技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)運(yùn)用分布式總線技術(shù)將受控?zé)艟咧苯优c驅(qū)動(dòng)器相連，而驅(qū)動(dòng)器和傳感器、智能面板等輸入模塊通過獨(dú)立的弱電總線連接在一起；當(dāng)智能面板按下或者傳感器監(jiān)測到信號時(shí)，它們會(huì)通過KNX總線向設(shè)定的驅(qū)動(dòng)器發(fā)送相應(yīng)的控制信號，驅(qū)動(dòng)器接收到命令之后并加以執(zhí)行，吸合或釋放對應(yīng)燈具回路的火線電源，實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制功能。這種控制方式不僅相對于常規(guī)的多控回路布線簡單方便、結(jié)構(gòu)清晰，同時(shí)大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性，另一方面實(shí)現(xiàn)了弱電對強(qiáng)電的控制，增加了系統(tǒng)的安全性。

       基于KNX總線技術(shù)設(shè)計(jì)的天水體育中心“一場兩館”智能照明控制系統(tǒng)，所有模塊通過KNX總線連接，驅(qū)動(dòng)器、總線電源、耦合器、IP網(wǎng)關(guān)都通過標(biāo)準(zhǔn)35mm導(dǎo)軌安裝于現(xiàn)場的配電箱內(nèi)或者加裝的PZ30箱中；智能面板、傳感器、觸摸屏根據(jù)需要安裝在現(xiàn)場的各個(gè)位置。系統(tǒng)主要模塊連接圖如下圖所示。

       該體育中心“一場兩館”的場地照明光控室內(nèi)均安裝10寸觸摸屏，對場地照明實(shí)現(xiàn)小區(qū)域集中控制；樓梯、走道、梯廳等公共區(qū)域靠窗位置安裝光照度及紅外二合一傳感器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感應(yīng)控制；功能分區(qū)安裝智能面板實(shí)現(xiàn)就地手動(dòng)控制。“一場兩館”可通過電腦實(shí)現(xiàn)各自獨(dú)立的集中控制，如下圖所示。

4控制功能

       天水體育中心“一場兩館”智能照明控制系統(tǒng)，采用KNX總線技術(shù)，將各場地照明、配套功能區(qū)照明、應(yīng)急照明燈等集中進(jìn)行管理，打造現(xiàn)代化，智能化的體育場館，主要控制功能如下。

(1)現(xiàn)場手動(dòng)控制：各配套功能區(qū)分別安裝了智能面板/觸摸屏，可實(shí)現(xiàn)就地手動(dòng)控制。

(2)區(qū)域控制：在光控室安裝10寸觸摸屏，對場地照明實(shí)現(xiàn)區(qū)域控制。

(3)自動(dòng)感應(yīng)控制：公共區(qū)安裝了照度及紅外二合一傳感器，可監(jiān)測當(dāng)前環(huán)境的照度及有人無人情況，邏輯分析輸出后，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

(4)場景控制：場館使用功能分級為：訓(xùn)練和娛樂活動(dòng)、業(yè)余比賽、專業(yè)比賽、TV轉(zhuǎn)播比賽、高清TV轉(zhuǎn)播比賽、觀眾入退場、清潔模式、應(yīng)急照明模式等預(yù)設(shè)場景控制。

(5)定時(shí)控制：景觀照明根據(jù)工作日節(jié)假日設(shè)置定時(shí)開關(guān)；辦公區(qū)域根據(jù)日常上下班時(shí)間設(shè)置定時(shí)開關(guān)；停車場根據(jù)賽事模式和平時(shí)模式，定時(shí)全開、分時(shí)分組開、定時(shí)全關(guān)，同時(shí)還可以根據(jù)一年四季晝夜長短的變化和節(jié)假日等特殊情況進(jìn)行調(diào)整。

(6)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制：智能照明控制系統(tǒng)可以和中央監(jiān)控、BA系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等多套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。當(dāng)系統(tǒng)與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，輸入模塊檢測到消防信號時(shí)，會(huì)強(qiáng)制打開應(yīng)急照明回路，方便人員緊急疏散，有效降低人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)，建筑安全性大大提高。

(7)中央集中控制：在值班室可由工作人員遠(yuǎn)程監(jiān)控整個(gè)照明控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

5控制優(yōu)勢

       經(jīng)測算，天水體育中心每年的運(yùn)營成本和維護(hù)費(fèi)用也是一筆不小的數(shù)目，而采用智能照明控制系統(tǒng)有以下幾點(diǎn)顯著優(yōu)勢。

(1)大幅提高管理效率：通過安科瑞智能照明控制系統(tǒng)，將原來現(xiàn)場管理的方式提升為遠(yuǎn)程智能管理的模式，大量減少了管理費(fèi)用，提高了管理水平和工作效率。

(2)節(jié)能效果好：充分利用自然光及人員的活動(dòng)規(guī)律來自動(dòng)控制燈光，可有效減少能源消耗，達(dá)到很好的節(jié)能效果。

(3)系統(tǒng)安全性高：系統(tǒng)中的控制模塊均工作在DC30V的安全電壓下，用戶操作更加安全。

(4)燈光場景切換：PC等控制終端可以一鍵進(jìn)行場景切換，不同場景的燈光效果可任意切換。

(5)系統(tǒng)兼容性高：不同廠家生產(chǎn)的KNX產(chǎn)品都能互相兼容，接入系統(tǒng)后可實(shí)現(xiàn)互相操作。

(6)系統(tǒng)可靠性高：KNX總線系統(tǒng)屬于分布式總線系統(tǒng)，每條支路分別分配了總線電源，系統(tǒng)布線結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，系統(tǒng)內(nèi)各模塊可獨(dú)立工作，當(dāng)系統(tǒng)某個(gè)部分出現(xiàn)故障時(shí)，其他部分仍能繼續(xù)正常工作，互不影響。

(7)系統(tǒng)便于維護(hù)：KNX總線智能照明控制系統(tǒng)改變了燈具的控制方式，如對燈具開關(guān)、調(diào)光或場景的修改，或?qū)﹂_關(guān)和燈具之間的對應(yīng)關(guān)系的更高，都無需重新敷設(shè)通訊線纜或改造燈具配電回路，只需要更新系統(tǒng)軟件即可。

6結(jié)束語

       智能照明控制系統(tǒng)時(shí)智能建筑系統(tǒng)里的一個(gè)分支，智能建筑是信息時(shí)代的必然產(chǎn)物。融入智能照明控制系統(tǒng)的天水體育中心一場兩館，截至目前已承接了多場籃球比賽和演唱會(huì)；智能照明控制系統(tǒng)為場館內(nèi)的多種照明場景的互相切換提供了可靠的控制方式。