基于KNX技術設計的智能照明控制系統在體育場館的應用

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、場景復雜，如何對場館內的照明進行合理的控制就成為了體育場館的智能照明控制系統的設計。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技術設計的智能照明控制系統在體育場館中的系統搭建、控制需求、實現功能、系統優勢等內容，對體育場館類型的智能照明控制系統的設計進行簡單介紹。

關鍵詞：KNX；智能照明 ;體育場館；總線技術；節能減耗 

0引言 

       體育場館除了承接各種規格等級的體育比賽、公益性比賽以外，還會用于演藝公司、賽事公司舉辦的一些大型綜合商業活動，以充分發揮場館的作用。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設施，場地照明要保證亮度達標、明暗度事宜，在場館內運動時，要避免因燈光原因對比賽成績造成影響。此外，還要按不同場館、不同功能區、不同賽事規格來實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，場館室外還設有50多塊運動場地，可向市民免費開放，市民可隨時進入場地進行日常鍛煉。

2需求分析及方案設計

       體育場館照明系統如何充分體現體育場館的不同功能，首先應了解控制需求。天水市體育中心“一場兩館”的控制需要包括以下內容。

(1)各功能區可手動開關，也可遠程集中控制。

(2)場地照明，在光控室設置區域控制開關。

(3)場館照明按照項目的使用功能和實際用途，了解賽事場景布局要求后，進行場景設計。

(4)配套功能區按工作日節假日、白天夜晚等不同時間段，預設定時開關。

(5)走廊過道燈可能要考慮做人體感應，人來燈亮、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)所有的應急照明控制平時正常使用，應急情況下強制開啟或關閉。

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

3項目實施

       天水市體育中心的特點時場地大、功能分區多、燈具功率大、燈具回路多。傳統的照明控制方式，采用本地式一開一關的控制方式，利用設置在燈具配電回路中的開關或者旋鈕來控制燈具的開關或亮度調節。這種將開關調光設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線路進行操作，安全性得不到保障。而基于KNX總線技術的智能照明控制系統運用分布式總線技術將受控燈具直接與驅動器相連，而驅動器和傳感器、智能面板等輸入模塊通過獨立的弱電總線連接在一起；當智能面板按下或者傳感器監測到信號時，它們會通過KNX總線向設定的驅動器發送相應的控制信號，驅動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電源，實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簡單方便、結構清晰，同時大大增強了系統的可靠性和可擴展性，另一方面實現了弱電對強電的控制，增加了系統的安全性。

       基于KNX總線技術設計的天水體育中心“一場兩館”智能照明控制系統，所有模塊通過KNX總線連接，驅動器、總線電源、耦合器、IP網關都通過標準35mm導軌安裝于現場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的各個位置。系統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均安裝10寸觸摸屏，對場地照明實現小區域集中控制；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，實現自動感應控制；功能分區安裝智能面板實現就地手動控制。“一場兩館”可通過電腦實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“一場兩館”智能照明控制系統，采用KNX總線技術，將各場地照明、配套功能區照明、應急照明燈等集中進行管理，打造現代化，智能化的體育場館，主要控制功能如下。

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

(2)區域控制：在光控室安裝10寸觸摸屏，對場地照明實現區域控制。

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

(4)場景控制：場館使用功能分級為：訓練和娛樂活動、業余比賽、專業比賽、TV轉播比賽、高清TV轉播比賽、觀眾入退場、清潔模式、應急照明模式等預設場景控制。

(5)定時控制：景觀照明根據工作日節假日設置定時開關；辦公區域根據日常上下班時間設置定時開關；停車場根據賽事模式和平時模式，定時全開、分時分組開、定時全關，同時還可以根據一年四季晝夜長短的變化和節假日等特殊情況進行調整。

(6)系統聯動控制：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現聯動控制。當系統與消防系統聯動，輸入模塊檢測到消防信號時，會強制打開應急照明回路，方便人員緊急疏散，有效降低人員傷亡的風險，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照明控制系統的工作狀態。

5控制優勢

       經測算，天水體育中心每年的運營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顯著優勢。

(1)大幅提高管理效率：通過安科瑞智能照明控制系統，將原來現場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規律來自動控制燈光，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，用戶操作更加安全。

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

(5)系統兼容性高：不同廠家生產的KNX產品都能互相兼容，接入系統后可實現互相操作。

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

(7)系統便于維護：KNX總線智能照明控制系統改變了燈具的控制方式，如對燈具開關、調光或場景的修改，或對開關和燈具之間的對應關系的更高，都無需重新敷設通訊線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

       智能照明控制系統時智能建筑系統里的一個分支，智能建筑是信息時代的必然產物。融入智能照明控制系統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；智能照明控制系統為場館內的多種照明場景的互相切換提供了可靠的控制方式。