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

潘 曄， 康軍霞

(1.福建省工大工程設(shè)計有限公司，福州350001；2.安科瑞電氣股份有限公司，上海201801)

0 引言

體育場館除了承接國內(nèi)各種規(guī)格等級的體育比賽、公益性比賽外，還會用于演藝公司、賽事公司舉辦的一些大型綜合商業(yè)活動，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)、明暗度適宜，在場館內(nèi)運(yùn)動時，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 項目概況

天水市體育中心位于麥積區(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、足球等單項比賽項目；體育館可舉辦體操、籃球、羽毛球等比賽項目；游泳館可舉辦跳水、游泳、水球等比賽項目。除了“一場兩館”外，場館室外還設(shè)有50多塊運(yùn)動場地，可向市民免費(fèi)開放，市民可隨時進(jìn)入場地進(jìn)行日常鍛煉。天水市體育場館效果詳見圖1。

圖1 天水市體育場館效果圖

2 需求分析及方案設(shè)計

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。天水市體育場館的控制需要包括以下內(nèi)容。

(1)各功能區(qū)可手動開關(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。

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

(5)走廊過道燈可能要考慮做人體感應(yīng)，有人燈亮、人走燈滅。

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

(7)所有的應(yīng)急照明控制平時正常使用，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，照明回路可以設(shè)置為強(qiáng)啟。

3 項目實(shí)施

天水市體育場館的特點(diǎn)是場地大、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)動器相連，驅(qū)動器再和傳感器、面板等輸入模塊通過總線線纜連接到一起。當(dāng)智能面板按下或者傳感器監(jiān)測到受控信號時，它們會通過 KNX總線向設(shè)定的驅(qū)動器發(fā)送相應(yīng)的控制信號，驅(qū)動器收到命令并加以執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制功能。這種控制方式不僅布線簡單方便、結(jié)構(gòu)清晰、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技術(shù)設(shè)計的天水體育場館智能照明系統(tǒng)，所有模塊通過KNX總線連接，驅(qū)動器、總線電源、耦合器、IP都標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝在配電箱內(nèi)，智能面板/傳感器/觸摸屏均安裝在控制現(xiàn)場。系統(tǒng)主要模塊接線圖如圖2所示。

圖2 天水市體育場館主要模塊接線圖

該體育場館，“一場兩館”場地照明的光控室內(nèi)，均安裝10″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)及部分靠窗位置安裝照度及紅外二合一傳感器，實(shí)現(xiàn)自動感應(yīng)控制；功能分區(qū)安裝面板實(shí)現(xiàn)就地手動控制。“一場兩館”可通過電腦實(shí)現(xiàn)各自獨(dú)立的集中控制，也可通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的集中控制。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖3所示。

圖3 體育場館智能照明控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

4 控制功能

天水體育場館照明系統(tǒng)，采用KNX總線技術(shù)將“一場兩館”的場地照明、配套功能區(qū)照明、應(yīng)急照明等各個分區(qū)的照明設(shè)備進(jìn)行集中管理，打造現(xiàn)代化、智能化、現(xiàn)代化的體育場館，主要控制功能如下。

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

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

(3)自動感應(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)自動控制。

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

(5)定時控制:景觀照明根據(jù)工作日節(jié)假日設(shè)置定時開關(guān)；辦公區(qū)根據(jù)日常上下班時間設(shè)置定時開關(guān)；停車場根據(jù)賽事模式和平時模式，定時全開、定時分組開、定時全關(guān)，同時還可根據(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)動控制。當(dāng)系統(tǒng)與消防系統(tǒng)聯(lián)動，輸入模塊檢測到消防信號時，會強(qiáng)制打開應(yīng)急回路，方便人員緊急疏散，有效降低人員傷亡的風(fēng)險，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)控整個照明系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

5 控制優(yōu)勢

經(jīng)測算，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中控系統(tǒng)操作平臺，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規(guī)律來自動控制燈光，可最大限度地減少能源消耗，達(dá)到很好的節(jié)能效果。

(3)系統(tǒng)安全性高:系統(tǒng)中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下，用戶操作更加安全。

(4)燈光場景切換:PC端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)互操作。

(6)系統(tǒng)可靠性高:KNX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)某個部分出現(xiàn)故障時，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系統(tǒng)改變燈具的控制方式，如對燈具軟開關(guān)、調(diào)光或場景的修改，或?qū)﹂_關(guān)和燈具之間對應(yīng)關(guān)系的更改，都無需重新鋪設(shè)路線，只需更新系統(tǒng)軟件即可。

6 結(jié)束語

智能照明是智能建筑系統(tǒng)里的一個分支，智能建筑是信息時代的必然產(chǎn)物。在項目實(shí)施階段，融入智能照明控制的天水市體育中心，各種功能不斷測試升級改進(jìn)，終于得到了客戶的一致肯定，并于今年成功舉辦了國際籃球精英邀請賽。相信天水體育中心這座融入“絲路飄帶”設(shè)計理念的大型現(xiàn)代化體育場館，將會隨著各類賽事的成功舉辦而被越來越多的人所熟知。