智能照明控制系統在體育館乒乓球比賽場(chǎng)地中的設計與應用

摘要：在早期的體育建設中，大多較為注重體育賽場(chǎng)的規糢形式，隨著(zhù)體育建筑的不斷發(fā)展，人們對體育場(chǎng)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(lái)越重視。智能系統開(kāi)始在體育場(chǎng)館建設中應用，而智能照明是智能系統的重要組成部分。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(chǎng)上照明系統的情況會(huì )直接影響運動(dòng)員的發(fā)揮。為此，文章分析了體育場(chǎng)照明系統的特點(diǎn)和智能照明系統的使用優(yōu)勢，探討了乒乓球比賽場(chǎng)地智能照明系統模型構建，并對乒乓球賽場(chǎng)智能照明系統擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析，從而為乒乓球運動(dòng)和比賽提供有利的環(huán)境。

關(guān)鍵詞：智能照明系統；體育館；乒乓球比賽場(chǎng)

0、引言

近年來(lái)，我國舉辦了各種不同規模的運動(dòng)會(huì )，而且對體育建筑的改善和建設規模逐漸擴大，特別是在 2008年成功舉辦運動(dòng)會(huì )的推動(dòng)下，大批高指標的體育賽場(chǎng)應運而生。我國體育項目眾多，但是不管是哪項運動(dòng)都離不開(kāi)良好的照明系統。在體育項目中，乒乓球項目對照明的要求較高。通過(guò)調研發(fā)現乒乓球場(chǎng)館的照明系統如果存在問(wèn)題，如照明亮度不合適、燈具安排不合理等，會(huì )對運動(dòng)人員的視覺(jué)造成不良影響，對其眼睛產(chǎn)生刺激，這些因素會(huì )嚴重影響運動(dòng)員正常水平的發(fā)揮，因此需要對乒乓球比賽場(chǎng)地的照明系統進(jìn)行研究。

1、體育場(chǎng)照明系統概述

1.1 現狀

當下多數體育館使用的照明系統還存在很多問(wèn)題，主要體現在以下方面：（1）在開(kāi)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，還存在人為疏忽導致忘記關(guān)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，亮度一般始終保持不變，這種情況對運動(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)低均可能對運動(dòng)員造成影響。（3）不同的運動(dòng)人員對燈光亮度的要求也不一樣，有的運動(dòng)人員對較強的燈光并不敏感，反而喜歡較弱的光線(xiàn)；有的運動(dòng)人員在同樣的照明下可能會(huì )產(chǎn)生視覺(jué)上的刺眼或暈眩等不適感。這需要進(jìn)行人性化設計，調節方式分為兩種，一種以燈光需要為主，另一種是以運動(dòng)員自身調節為主，使照明系統可以根據運動(dòng)員的需求進(jìn)行智能調節，同時(shí)避免忘記關(guān)電源而造成的能源浪費。

1.2 特點(diǎn)

體育館的燈光和控制系統具有以下特點(diǎn)：（1）體育館場(chǎng)地空間較大，供電設施擺放無(wú)法集中，特別是供電箱的擺放較為分散，但是對于供電實(shí)施又要求做到統一管理。（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）使用人員的不同對照明開(kāi)閉組合的需求會(huì )有一定差異。例如，運動(dòng)比賽、大型會(huì )展、員工年會(huì )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，對照明系統的遠程控制、交叉控制等技術(shù)不斷完善，與其他系統的結合使用成為發(fā)展趨勢。

初期時(shí)，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(guò)非標設計照明箱完成。這種控制方式管線(xiàn)較多，給安裝和維護造成很多阻礙，對當下的照明系統安裝要求來(lái)說(shuō)，這種控制方法顯然已經(jīng)不適合?，F在體育館對于照明系統的需求是實(shí)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。

2、智能照明控制系統的應用優(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，但是照明系統的光色、亮度、眩光等需要符合國家的規定標準，因此體育館應選用便捷的智能照明控制系統，以方便安裝和維護。

智能照明控制系統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主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)通信平臺，將煩瑣的控制系統進(jìn)行層次化設計，每個(gè)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(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中具有明顯優(yōu)勢，不但可以實(shí)時(shí)監控體育館的照明系統，還可以對其進(jìn)行綜合操控，能夠對各個(gè)回路、燈具使用情況和照明系統出現的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，還可以對不同運動(dòng)場(chǎng)景對照明的需求進(jìn)行改變和調節，給照明系統的工作人員帶來(lái)了較大的便利，使照明效果更好。智能照明控制系統具有以下特點(diǎn)：（1）線(xiàn)路分布和維護簡(jiǎn)潔便利?？偩€(xiàn)制系統每個(gè)配電箱僅用一根標準總線(xiàn)便可以從主控制中心連接到末端。不僅使線(xiàn)路成本得到了控制，而且使得供電半徑制約問(wèn)題和安裝過(guò)程煩瑣問(wèn)題得以解決。智能照明控制系統具備隨時(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照明情況進(jìn)行觀(guān)察，同時(shí)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。 系統的隨時(shí)控制范圍、對象數量以及任意編寫(xiě)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(mǎn)足燈光場(chǎng)景開(kāi)啟以及實(shí)現場(chǎng)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(jiǎn)單。（3）不受范圍限制，整個(gè)體育場(chǎng)綜合管理的系統銜接有著(zhù)標準的準接口，方便體育館同上層管理系統之間進(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的指令，從而實(shí)現照明系統可以進(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

3.1 系統組成

（1）傳感器：傳感器包括圖像和照明強度的傳感系統，可以對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)的監測，同時(shí)將監測的所有數據傳輸到信息處理系統。

（2）智能移動(dòng)端：智能移動(dòng)端為手機App, 運動(dòng)員可以根據自身視覺(jué)對燈光強度要求參數輸入App中，參數通過(guò)App向信息處理系統進(jìn)行傳輸，從而完成對照明強度的調節。例如，運動(dòng)員喜歡在較暗的燈光下進(jìn)行運動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)手機App對燈光照明強度調節給予指令，指令會(huì )傳輸到信息處理系統，如果想通過(guò)運動(dòng)員的指令完成配合調整工作，那么應以智能照明系統處理器為主要工具。

（3）信息處理器：由傳感器和移動(dòng)終端傳送的指令信息，處理系統對指令進(jìn)行區分，將不同的指令信息傳送給照明設施，照明設施會(huì )根據指令信息完成燈光的調節。

（4）智能終端：對照明強度進(jìn)行調節。通過(guò)調節硅的導通角和控制電源的通斷來(lái)對指令進(jìn)行執行，使照明強度進(jìn)行調節。

3.2 應用優(yōu)勢

（1）實(shí)現照明設備智能化開(kāi)關(guān)。這個(gè)環(huán)節是圖像傳感器對場(chǎng)地人員數量進(jìn)行監測后，根據處理系統傳送的電源開(kāi)關(guān)通電或斷電的信號，由照明系統終端結合信號內容執行通斷指令，使照明系統跟隨場(chǎng)內人員變化而進(jìn)行照明控制。圖像傳感器的責任是對體育館內人員數量進(jìn)行檢測和統計，圖像傳感器可以在每個(gè)乒乓球桌上安裝一個(gè)，使其對各個(gè)區域可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和人數統計。如果球桌附近沒(méi)有人員運動(dòng)，可以向處理系統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(dòng)員的運動(dòng)區域，沒(méi)有運動(dòng)員運動(dòng)的區域則通過(guò)智能終端接收信號后對該區域進(jìn)行斷電。

（2）實(shí)現燈光舒適性的智能調節。通過(guò)充分利用光照強度的傳感器的優(yōu)勢，以實(shí)現該功能。先是對信號利用光照進(jìn)行傳輸，根據體育館內部光照情況，照明強度參數進(jìn)行智能化調整。光強傳感器可以對周邊光照情況進(jìn)行感應，根據技術(shù)人員制定的環(huán)境來(lái)進(jìn)行調整信號，通過(guò)相對的亮光強度來(lái)進(jìn)行配合調整，傳感器每隔一段時(shí)間就需傳輸信號的需求傳送給處理系統，處理系統對傳送的信息給予區分，同時(shí)對照明系統亮度的調節發(fā)出指令，使場(chǎng)內燈光的照明強度隨著(zhù)場(chǎng)內自然光線(xiàn)的變化而進(jìn)行調整。但是場(chǎng)內智能調節燈光的幅度不易過(guò)大、調節的次數不能過(guò)多。例如，對照明系統調節時(shí)間的設定，可以2h進(jìn)行一次監控和調節，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(shí)，應利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對調節體系進(jìn)行嚴格的控制。

（3）實(shí)現燈光強度的客戶(hù)端調節機制。照明系統的人工調動(dòng)和相符的程序系統應捆綁使用，如運動(dòng)人員應下載可以操控場(chǎng)內照明設施的手機軟件，之后登錄程序賬號與場(chǎng)館內的照明系統連接。調整亮度光線(xiàn)，調為符合運動(dòng)人員需要的亮度來(lái)對App進(jìn)行設定，App會(huì )將信息指令傳送給管理服務(wù)器系統，然后對運動(dòng)員設定的指令要求對照明強度進(jìn)行調節。要想使此程序體現出自身作用，應以服務(wù)器通信為前提，并充分考慮到運動(dòng)人員的運動(dòng)指令需要，利用數字軟件技術(shù)和智能和智能調節器等核心產(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可以對智能照明設施進(jìn)行實(shí)時(shí)管控和工作情況監測，實(shí)現人性化需求，對運動(dòng)人員的不同視覺(jué)需求給予滿(mǎn)足。

4、應用場(chǎng)景

系統功能：

1、開(kāi)關(guān)控制：對通道、走廊、公共區域、樓梯間、會(huì )議室按照單個(gè)照明回路、區域、樓層等實(shí)現對應照明的開(kāi)關(guān)燈控制，監視受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

2、調光控制：滿(mǎn)足區域照度和亮度調節要求，支持在通道、走廊、公共區域、樓梯間、會(huì )議室等場(chǎng)所監測照度或亮度，并根據需要自動(dòng)/手動(dòng)調節開(kāi)燈數量和燈光亮度，充分利用自然光源，滿(mǎn)足節約了能源，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，根據不同區域的功能需求，設定場(chǎng)景，完成相關(guān)照明燈具的控制組合，滿(mǎn)足美化工作環(huán)境、提高舒適度需求。

4、照明回路電路監測：實(shí)時(shí)監視各照明支路/回路的運行電流、開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并自動(dòng)分析回路是否有故障狀態(tài)并預警。

5、分區、總控：支持運行管理人員實(shí)時(shí)監視各區域、樓層、樓棟的照明狀態(tài)，并根據需要進(jìn)行分區、分層、分樓棟按需要分區控制、總控制。

6、實(shí)時(shí)報警：當發(fā)生模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設備掉線(xiàn)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(shí)間、模塊位置、故障說(shuō)明。

7、歷史記錄查詢(xún)：查詢(xún)任意時(shí)段內的事件記錄，支持“當日"“最近7天"“自定義時(shí)段"方式查詢(xún)歷史事件。

5、現場(chǎng)圖片

6、產(chǎn)品選型

7、結束語(yǔ)

體育館乒乓球比賽場(chǎng)地的照明系統存在設計煩瑣等問(wèn)題。為此，文章提出引入智能照明控制系統加以解決上述問(wèn)題，運用計算機智能系統可以讓燈光根據場(chǎng)館內自然光線(xiàn)程度、人員數量等條件實(shí)現自我調節，具有一定的實(shí)用性。

【參考文獻】

[1]吳頻波,體育館乒乓球比賽場(chǎng)地智能照明控制系統設計。

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

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版。