基于KNX技術(shù)設計的智能照明控制系統在體育場(chǎng)館的應用

摘要：體育場(chǎng)館的空間大，燈具多、場(chǎng)景復雜，如何對場(chǎng)館內的照明進(jìn)行合理的控制就成為了體育場(chǎng)館的智能照明控制系統的設計重點(diǎn)。本文結合天水體育中心智能照明系統的應用案例，介紹基于KNX技術(shù)設計的智能照明控制系統在體育場(chǎng)館中的系統搭建、控制需求、實(shí)現功能、系統優(yōu)勢等內容，對體育場(chǎng)館類(lèi)型的智能照明控制系統的設計進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：KNX；智能照明 ;體育場(chǎng)館；總線(xiàn)技術(shù)；節能減耗

0引言

體育場(chǎng)館除了承接各種規格等級的體育比賽、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(chǎng)館的作用。體育場(chǎng)館的照明燈光對于各種體育賽事來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的基礎設施，場(chǎng)地照明要保證亮度達標、明暗度事宜，在場(chǎng)館內運動(dòng)時(shí)，要避免因燈光原因對比賽成績(jì)造成影響。此外，還要按不同場(chǎng)館、不同功能區、不同賽事規格來(lái)實(shí)現多種不同的控制功能。

1項目概況

天水體育中心位于天水市麥積區，占地面積約436畝，總建筑面積10.5萬(wàn)m2。該體育中心主要建筑包括體育場(chǎng)、體育館、游泳館。其中體育場(chǎng)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(chǎng)兩館"外，場(chǎng)館室外還設有50多塊運動(dòng)場(chǎng)地，可向市民免費開(kāi)放，市民可隨時(shí)進(jìn)入場(chǎng)地進(jìn)行日常鍛煉。

2需求分析及方案設計

體育場(chǎng)館照明系統如何充分體現體育場(chǎng)館的不同功能，首先應了解控制需求。天水市體育中心“一場(chǎng)兩館"的控制需要包括以下內容。

(1)各功能區可手動(dòng)開(kāi)關(guān)，也可遠程集中控制。

(2)場(chǎng)地照明，在光控室設置區域控制開(kāi)關(guān)。

(3)場(chǎng)館照明按照項目的使用功能和實(shí)際用途，了解賽事場(chǎng)景布局要求后，進(jìn)行場(chǎng)景設計。

(4)配套功能區按工作日節假日、白天夜晚等不同時(shí)間段，預設定時(shí)開(kāi)關(guān)。

(5)走廊過(guò)道燈可能要考慮做人體感應，人來(lái)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)所有的應急照明控制平時(shí)正常使用，應急情況下強制開(kāi)啟或關(guān)閉。

(8)為避免對重要賽事造成影響，系統總線(xiàn)突然斷電時(shí)，照明回路可以設置為強啟。

3項目實(shí)施

天水市體育中心的特點(diǎn)時(shí)場(chǎng)地大、功能分區多、燈具功率大、燈具回路多。傳統的照明控制方式，采用本地式一開(kāi)一關(guān)的控制方式，利用設置在燈具配電回路中的開(kāi)關(guān)或者旋鈕來(lái)控制燈具的開(kāi)關(guān)或亮度調節。這種將開(kāi)關(guān)調光設備直接接入配電線(xiàn)路的方式，不僅布線(xiàn)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(hù)得直接對220V線(xiàn)路進(jìn)行操作，安全性得不到保障。而基于KNX總線(xiàn)技術(shù)的智能照明控制系統運用分布式總線(xiàn)技術(shù)將受控燈具直接與驅動(dòng)器相連，而驅動(dòng)器和傳感器、智能面板等輸入模塊通過(guò)獨立的弱電總線(xiàn)連接在一起；當智能面板按下或者傳感器監測到信號時(shí)，它們會(huì )通過(guò)KNX總線(xiàn)向設定的驅動(dòng)器發(fā)送相應的控制信號，驅動(dòng)器接收到命令之后并加以執行，吸合或釋放對應燈具回路的火線(xiàn)電源，實(shí)現對負載的控制功能。這種控制方式不僅相對于常規的多控回路布線(xiàn)簡(jiǎn)單方便、結構清晰，同時(shí)大大增強了系統的可靠性和可擴展性，另一方面實(shí)現了弱電對強電的控制，增加了系統的安全性。

基于KNX總線(xiàn)技術(shù)設計的天水體育中心“一場(chǎng)兩館"智能照明控制系統，所有模塊通過(guò)KNX總線(xiàn)連接，驅動(dòng)器、總線(xiàn)電源、耦合器、IP網(wǎng)關(guān)都通過(guò)標準35mm導軌安裝于現場(chǎng)的配電箱內或者加裝的PZ30箱中；智能面板、傳感器、觸摸屏根據需要安裝在現場(chǎng)的各個(gè)位置。系統主要模塊連接圖如下圖所示。

該體育中心“一場(chǎng)兩館"的場(chǎng)地照明光控室內均安裝10寸觸摸屏，對場(chǎng)地照明實(shí)現小區域集中控制；樓梯、走道、梯廳等公共區域靠窗位置安裝光照度及紅外二合一傳感器，實(shí)現自動(dòng)感應控制；功能分區安裝智能面板實(shí)現就地手動(dòng)控制?！耙粓?chǎng)兩館"可通過(guò)電腦實(shí)現各自獨立的集中控制，如下圖所示。

4控制功能

天水體育中心“一場(chǎng)兩館"智能照明控制系統，采用KNX總線(xiàn)技術(shù)，將各場(chǎng)地照明、配套功能區照明、應急照明燈等集中進(jìn)行管理，打造現代化，智能化的體育場(chǎng)館，主要控制功能如下。

(1)現場(chǎng)手動(dòng)控制：各配套功能區分別安裝了智能面板/觸摸屏，可實(shí)現就地手動(dòng)控制。

(2)區域控制：在光控室安裝10寸觸摸屏，對場(chǎng)地照明實(shí)現區域控制。

(3)自動(dòng)感應控制：公共區安裝了照度及紅外二合一傳感器，可監測當前環(huán)境的照度及有人無(wú)人情況，邏輯分析輸出后，實(shí)現自動(dòng)控制。

(4)場(chǎng)景控制：場(chǎng)館使用功能分級為：訓練和娛樂(lè )活動(dòng)、業(yè)余比賽、專(zhuān)業(yè)比賽、TV轉播比賽、高清TV轉播比賽、觀(guān)眾入退場(chǎng)、清潔模式、應急照明模式等預設場(chǎng)景控制。

(5)定時(shí)控制：景觀(guān)照明根據工作日節假日設置定時(shí)開(kāi)關(guān)；辦公區域根據日常上下班時(shí)間設置定時(shí)開(kāi)關(guān)；停車(chē)場(chǎng)根據賽事模式和平時(shí)模式，定時(shí)全開(kāi)、分時(shí)分組開(kāi)、定時(shí)全關(guān)，同時(shí)還可以根據一年四季晝夜長(cháng)短的變化和節假日等特殊情況進(jìn)行調整。

(6)系統聯(lián)動(dòng)控制：智能照明控制系統可以和中央監控、BA系統、消防系統等多套系統實(shí)現聯(lián)動(dòng)控制。當系統與消防系統聯(lián)動(dòng)，輸入模塊檢測到消防信號時(shí)，會(huì )強制打開(kāi)應急照明回路，方便人員緊急疏散，有效降低人員傷亡的風(fēng)險，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程監控整個(gè)照明控制系統的工作狀態(tài)。

5控制優(yōu)勢

經(jīng)測算，天水體育中心每年的運營(yíng)成本和維護費用也是一筆不小的數目，而采用智能照明控制系統有以下幾點(diǎn)顯著(zhù)優(yōu)勢。

(1)大幅提高管理效率：通過(guò)安科瑞智能照明控制系統，將原來(lái)現場(chǎng)管理的方式提升為遠程智能管理的模式，大量減少了管理費用，提高了管理水平和工作效率。

(2)節能效果好：充分利用自然光及人員的活動(dòng)規律來(lái)自動(dòng)控制燈光，可有效減少能源消耗，達到很好的節能效果。

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

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

(5)系統兼容性高：不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的KNX產(chǎn)品都能互相兼容，接入系統后可實(shí)現互相操作。

(6)系統可靠性高：KNX總線(xiàn)系統屬于分布式總線(xiàn)系統，每條支路分別分配了總線(xiàn)電源，系統布線(xiàn)結構簡(jiǎn)單、可靠性高，系統內各模塊可獨立工作，當系統某個(gè)部分出現故障時(shí)，其他部分仍能繼續正常工作，互不影響。

(7)系統便于維護：KNX總線(xiàn)智能照明控制系統改變了燈具的控制方式，如對燈具開(kāi)關(guān)、調光或場(chǎng)景的修改，或對開(kāi)關(guān)和燈具之間的對應關(guān)系的更高，都無(wú)需重新敷設通訊線(xiàn)纜或改造燈具配電回路，只需要更新系統軟件即可。

6結束語(yǔ)

智能照明控制系統時(shí)智能建筑系統里的一個(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的天水體育中心一場(chǎng)兩館，截至目前已承接了多場(chǎng)籃球比賽和演唱會(huì )；智能照明控制系統為場(chǎng)館內的多種照明場(chǎng)景的互相切換提供了可靠的控制方式。