智能照明控制系统在体育馆场地中的设计与应用

摘要：在早期的体育建设中，大多较为注重体育赛场的规糢形式，随着体育建筑的不断发展，人们对体育场地的功能性、设备情况、安全舒适程度和绿色环保情况越来越重视。智能系统开始在体育场馆建设中应用，而智能照明是智能系统的重要组成部分。在体育项目中，乒乓球项目的训练和比赛对照明的要求较高，赛场上照明系统的情况会直接影响运动员的发挥。为此，文章分析了体育场照明系统的特点和智能照明系统的使用优势，探讨了乒乓球比赛场地智能照明系统模型构建，并对乒乓球赛场智能照明系统拟解决的关键问题进行分析，从而为乒乓球运动和比赛提供有利的环境。

关键词：智能照明系统；体育馆；乒乓球比赛场

0、引言

近年来，我国举办了各种不同规模的运动会，而且对体育建筑的改善和建设规模逐渐扩大，特别是在 2008年成功举办奥运会的推动下，大批高指标的体育赛场应运而生。我国体育项目众多，但是不管是哪项运动都离不开良好的照明系统。在体育项目中，乒乓球项目对照明的要求较高。通过调研发现乒乓球场馆的照明系统如果存在问题，如照明亮度不合适、灯具安排不合理等，会对运动人员的视觉造成不良影响，对其眼睛产生刺激，这些因素会严重影响运动员正常水平的发挥，因此需要对乒乓球比赛场地的照明系统进行研究。

1、体育场照明系统概述

1.1 现状

当下多数体育馆使用的照明系统还存在很多问题，主要体现在以下方面：（1）在开关控制方面，基本还是使用人工进行控制的方法，这种控制方法不利于照明的管理，还存在人为疏忽导致忘记关闭电源的情况出现，造成不必要的消耗。（2）体育馆中灯光的亮度不能调节，亮度一般始终保持不变，这种情况对运动人员来说是一个重要干扰因素，亮度过高或过低均可能对运动员造成影响。（3）不同的运动人员对灯光亮度的要求也不一样，有的运动人员对较强的灯光并不敏感，反而喜欢较弱的光线；有的运动人员在同样的照明下可能会产生视觉上的刺眼或晕眩等不适感。这需要进行人性化设计，调节方式分为两种，一种以灯光需要为主，另一种是以运动员自身调节为主，使照明系统可以根据运动员的需求进行智能调节，同时避免忘记关电源而造成的能源浪费。

1.2 特点

体育馆的灯光和控制系统具有以下特点：（1）体育馆场地空间较大，供电设施摆放无法集中，特别是供电箱的摆放较为分散，但是对于供电实施又要求做到统一管理。（2）体育馆的照明通常使用金卤灯或卤钨灯，单灯功率较大,通常在400-2000W。不同的场地对照明的要求也有所不同，体育馆灯光主要使用1000W灯具，体育场灯光一般使用2000W或者1800W。（3）使用人员的不同对照明开闭组合的需求会有一定差异。例如，运动比赛、大型会展、员工年会等，不同的环境下对照明的要求有较大的差异。（4）在体育馆建设中，逐渐向智能化靠拢，智能化和集成度得到不断的提升，对照明系统的远程控制、交叉控制等技术不断完善，与其他系统的结合使用成为发展趋势。

初期时，空气断路器、接触器等被应用于灯光照明的控制中，灯光控制主要是通过非标设计照明箱完成。这种控制方式管线较多，给安装和维护造成很多阻碍，对当下的照明系统安装要求来说，这种控制方法显然已经不适合。现在体育馆对于照明系统的需求是实施差异化智能控制，即根据不同照明设备选择相应的智能控制系统。

2、智能照明控制系统的应用优势

体育馆的建设通常面积较大，所使用的照明工具数量较多，对照明方式也有较多的要求，如照明工具控制距离较远，但是照明系统的光色、亮度、眩光等需要符合国家的规定标准，因此体育馆应选用便捷的智能照明控制系统，以方便安装和维护。

智能照明控制系统主要采用分布式集散控制方法。分布式集散控制方法构成系统主要通过互联网通信平台，将烦琐的控制系统进行层次化设计，每个层次承担自身的责任，对层次间的连接设计使用模块化方式，从而使每个层次之间形成连接通道。使用这种方式在控制体育馆的照明系统中具有明显优势，不但可以实时监控体育馆的照明系统，还可以对其进行综合操控，能够对各个回路、灯具使用情况和照明系统出现的问题进行实时监测，还可以对不同运动场景对照明的需求进行改变和调节，给照明系统的工作人员带来了较大的便利，使照明效果更好。智能照明控制系统具有以下特点：（1）线路分布和维护简洁便利。总线制系统每个配电箱仅用一根标准总线便可以从主控制中心连接到末端。不仅使线路成本得到了控制，而且使得供电半径制约问题和安装过程烦琐问题得以解决。智能照明控制系统具备随时跟踪以及故障检查功能，操作人员在显示屏上可以利用图文界面对照明情况进行观察，同时减少了人工费用，使整体安装成本得到限制。（2）控制方案具有较强的适用性，操作较为便捷。 系统的随时控制范围、对象数量以及任意编写方案的优势，为使用者提供了很大的便利。如果工作人员需满足灯光场景开启以及实现场景预设的要求，只需要按下控制面板的按钮和编程控制就可做到多种功能控制，操控程序简单。（3）不受范围限制，整个体育场综合管理的系统衔接有着标准的准接口，方便体育馆同上层管理系统之间进行沟通，可以随时向上层反映照明状态、资料信息以及接受上层下达的指令，从而实现照明系统可以进行整体的操控和管理。

3、乒乓球比赛场地智能照明控制系统

3.1 系统组成

（1）传感器：传感器包括图像和照明强度的传感系统，可以对乒乓球桌子附近人员情况和照明程度的变化进行随时的监测，同时将监测的所有数据传输到信息处理系统。

（2）智能移动端：智能移动端为手机App, 运动员可以根据自身视觉对灯光强度要求参数输入App中，参数通过App向信息处理系统进行传输，从而完成对照明强度的调节。例如，运动员喜欢在较暗的灯光下进行运动时，可以通过手机App对灯光照明强度调节给予指令，指令会传输到信息处理系统，如果想通过运动员的指令完成配合调整工作，那么应以智能照明系统处理器为主要工具。

（3）信息处理器：由传感器和移动终端传送的指令信息，处理系统对指令进行区分，将不同的指令信息传送给照明设施，照明设施会根据指令信息完成灯光的调节。

（4）智能终端：对照明强度进行调节。通过调节硅的导通角和控制电源的通断来对指令进行执行，使照明强度进行调节。

3.2 应用优势

（1）实现照明设备智能化开关。这个环节是图像传感器对场地人员数量进行监测后，根据处理系统传送的电源开关通电或断电的信号，由照明系统终端结合信号内容执行通断指令，使照明系统跟随场内人员变化而进行照明控制。图像传感器的责任是对体育馆内人员数量进行检测和统计，图像传感器可以在每个乒乓球桌上安装一个，使其对各个区域可以进行实时监控和人数统计。如果球桌附近没有人员运动，可以向处理系统传送相对应的照明信号，应保证将良好的照明环境提供给运动员的运动区域，没有运动员运动的区域则通过智能终端接收信号后对该区域进行断电。

（2）实现灯光舒适性的智能调节。通过充分利用光照强度的传感器的优势，以实现该功能。先是对信号利用光照进行传输，根据体育馆内部光照情况，照明强度参数进行智能化调整。光强传感器可以对周边光照情况进行感应，根据技术人员制定的环境来进行调整信号，通过相对的亮光强度来进行配合调整，传感器每隔一段时间就需传输信号的需求传送给处理系统，处理系统对传送的信息给予区分，同时对照明系统亮度的调节发出指令，使场内灯光的照明强度随着场内自然光线的变化而进行调整。但是场内智能调节灯光的幅度不易过大、调节的次数不能过多。例如，对照明系统调节时间的设定，可以2h进行一次监控和调节，如果体育馆由于天气或人为因素等导致照明变化幅度较大时，应利用互联网技术对调节体系进行严格的控制。

（3）实现灯光强度的客户端调节机制。照明系统的人工调动和相符的程序系统应捆绑使用，如运动人员应下载可以操控场内照明设施的手机软件，之后登录程序账号与场馆内的照明系统连接。调整亮度光线，调为符合运动人员需要的亮度来对App进行设定，App会将信息指令传送给管理服务器系统，然后对运动员设定的指令要求对照明强度进行调节。要想使此程序体现出自身作用，应以服务器通信为前提，并充分考虑到运动人员的运动指令需要，利用数字软件技术和智能和智能调节器等核心产品来帮助该程序顺利完成。软件和服务器间可以进行良好的连接，从而使App可以对智能照明设施进行实时管控和工作情况监测，实现人性化需求，对运动人员的不同视觉需求给予满足。

4、应用场景

系统功能：

1、开关控制：对通道、走廊、公共区域、楼梯间、会议室按照单个照明回路、区域、楼层等实现对应照明的开关灯控制，监视受控回路的开关状态。

2、调光控制：满足区域照度和亮度调节要求，支持在通道、走廊、公共区域、楼梯间、会议室等场所监测照度或亮度，并根据需要自动/手动调节开灯数量和灯光亮度，充分利用自然光源，满足节约了能源，营造了舒适的生活工作环境。

3、场景控制：支持不同的场景模式控制，根据不同区域的功能需求，设定场景，完成相关照明灯具的控制组合，满足美化工作环境、提高舒适度需求。

4、照明回路电路监测：实时监视各照明支路/回路的运行电流、开关状态，并自动分析回路是否有故障状态并预警。

5、分区、总控：支持运行管理人员实时监视各区域、楼层、楼栋的照明状态，并根据需要进行分区、分层、分楼栋按需要分区控制、总控制。

6、实时报警：当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警，并将故障报警信息记录并显示在界面中，提示内容为故障时间、模块位置、故障说明。

7、历史记录查询：查询任意时段内的事件记录，支持“当日”“*近7天”“自定义时段”方式查询历史事件。

5、现场图片

6、产品选型

7、结束语

体育馆乒乓球比赛场地的照明系统存在设计烦琐等问题。为此，文章提出引入智能照明控制系统加以解决上述问题，运用计算机智能系统可以让灯光根据场馆内自然光线程度、人员数量等条件实现自我调节，具有一定的实用性。

【参考文献】

[1]吴频波,体育馆乒乓球比赛场地智能照明控制系统设计。

[2]高知林，潘志安，秦华旺，等.智能照明系统的软件设计与实现[J],工业控制计算机,2020,33(11):28-29,31。

[3]陈晓莉,王志铎,基于ZigBee的道路智能照明控制系统设计[J],现代电子技术,2019,42(12):72-75。

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版。

作者介绍：

陈芳芳，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事无线测温系统的研发与应用。