奥体中心智能化系统建设探讨

2018-03-10肖昌克

建筑科技与经济 2018年2期

肖昌克

摘要：整个智能化系统在奥体工程的建设中占据重要位置，智能化系统建设的成功与否直接影响着本工程使用。为了满足本工程的使用要求，我们需要建设整体功能合理、稳定、优化、集成的智能化系統，以保证智能化系统建设完成后，本工程能借助先进的智能化系统，以信息通信网络为依托，以智能化管理为重点，将信息查询、办公、体育活动以及以他各种措施的各种先进手段有机的结合起来，实现现代化的信息采集、储存、分析和处理，有效整合资源，实现资源共享。

关键词：温州奥体中心；智能；弱电

1.工程概述

本工程位于温州市龙湾行政中心区南侧，奥体中心总体规划区地块中部。规划用地8.81公顷，包含了体育综合馆、地下汽车库及室外设施。其中体育综合馆包含了体育馆和游泳馆。

温州奥体中心主体育场工程是温州市实现“三生融合、幸福温州”，构建“现代化国际性大都市”战略目标的重大工程，是温州市今后举办国际、国内大型赛事和创建“全省体育强市”的重要载体，建成后要具备举办全国运动会、全国城市运动会、全国体育大会等综合性运动会主会场、亚运会、国际单项赛事、国际性商业比赛及中超等国内职业联赛的能力；能满足竞技体育比赛、业余训练、群众健身、文化娱乐、旅游休闲、商贸会展的一体化需求；成为一个开放性的、环境优美的体育公园。

智能化工程一共需要建设如下几大系统：

> 综合布线系统

> 信息网络系统

> 安全防范系统（含视频监控、报警、巡更、出入口控、停车场管理系统、安防集成平台）

> 电子会议系统

> 信息显示及控制系统

> 有线电视系统

> 公共广播系统

> 建筑设备监控系统

> 场地扩声系统

> 计时记分及现场成绩处理系统

> 标准时钟系统

> 电视转播和现场评论系统

> 能源管理一体化平台

> 防雷接地系统

> 综合管路系统

以上各个系统的建设应该是相辅相成。建成后本次智能化系统以建筑为平台，兼顾建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集系统、服务、管理及各系统集成，将使本工程成为国内具有高标准智能化系统的建筑物，达到国内同行业先进水平。

2.设计、施工原则

* 先进性原则

系统设计时，我们强调其先进性，在满足成熟性的前提下，技术上适当超前，采用国际和国内通行的先进技术，以保持本次工程的智能化系统具有长时间的领先地位，成为体育场馆的典范。

* 成熟性原则

智能化系统牵涉到成百上千工作人员的工作和生活的舒

适性和安全性，必须具备高度的安全性、可靠性和稳定性。

* 开发性原则

目前弱电各子系统都涉及众多品牌的产品，各品牌的底层协议之间互相之间制约，没有形成统一的协议。因此在设计系统时，应尽量采用对自己技术标准开放的产品，以防止今后联网时出现协议不一致或厂商不开放情况。

* 标准化原则

按开放性原则要求，尽量采用标准化协议产品。

3.设计规范和标准

4.各系统建设内容

4.1 安全防范系统

4.1.1 前端探头设计

前端摄像设备分布在场馆的出入口、进出通道、门厅、公共区域、重要休息室通道、重要机房、新闻中心、人防区域、地下停车库、室外部分等重要位置。

4.1.1.1 监控点位的布置

* 地下室区域

主在地下室各出入口、车库通道等处设置枪式摄像机，便于监控中心实现24小时监控地下室。

* 室外园区

作为入侵者的第一个可能要出现的场所，也是纵深防护体系的第一道防线，如果在本道防线就能发现可能的入侵者是我们最为希望的，室外园区防护的作用，就在于准确及时地发现入侵目标，争取快速出击的时间。室外一般采用能清楚辨别人脸和车辆车牌的枪式摄像机和室外快球，通过枪机对进出口实行固定监控，快球配合枪机实现全局监控及可疑目标定位和跟踪。

* 场馆内部

主赛场是举办赛事及重要活动的场所，虽然已经与看台相对隔离开来，但也避免不了有内部工作人员擅离值守或外来人员冒充工作人员混入对比赛或活动造成影响。同时在运动场上激烈的对抗中，时有肢体冲突，安保人员要时刻关注赛场情况。在场馆内顶棚安装多个室内快球，选用高倍镜头，确保能看清赛场上或看台上每个人的体貌特征。

* 每层楼的走廊、电梯口

每栋楼的走廊、电梯口口是人员出入的主要通道，人员流动频繁。针对本次工程，楼梯口采用彩色半球摄像机。

* 重要房间

包括设备控制室、监控机房等，这些地方存放着大量的仪器设备，是确保体育场馆正常运作及安防系统运行的关键。在该区域安装半球摄像机进行监控

4.1.1.2 报警探测器点位布置

根据前端报警探头的选型原则和报警探头的分布位置，本次工程的报警为区域报警、紧急报警，探头主要由双鉴探测、紧急按钮组成。

* 探测器

探测器根据安装方式的不同分为壁挂式、吸顶式。主要分布情况如下所示：

4.1.1.3 电子巡更系统

本工程利用智能一卡通系统里的门禁系统里读卡器作为巡更点，一方面减少造价，另一方面因为门禁读卡器数量多且分散，设置巡更点比较灵活。

4.1.1.4 出入口控制系统（门禁）点位位置

体育馆、游泳馆、地下车库在对内的出入口设有门磁开关、电子门锁、读卡器、出门按钮，在对外的非工作人员出入口设有门磁开关、电子门锁，对通过对象及其通行时间进行控制、监视及设定。endprint

门禁点位位置如下表所示：

4.1.1.5 停车场管理系统安装位置说明

根据停车场的实际情况，采用车牌识别、感应式临时IC卡控制4套（每套一進两出）停车场出入口，实现出口电脑监控和收费，建成方便、安全、高效的控制体系。

本系统管理中心设置在地下一层消防监控室内。在场区G1、G2、G3、G4四个出入口，各设置一套一进两出车辆管理设备。

本系统不仅对长效车辆进行收费管理，而且允许外来临时车辆进入停车场并进行临时收费。

4.1.2 线路传输

视频监控系统：前端摄像机全部通过网线与控制网交换机连接。设备管理网交换机可以接收多个摄像机的视频及控制信号，同时提供统一的低电平UPS电源。

报警系统：前端报警信号接入前端摄像机，通过RVVP2*1.0。

4.1.3 视频监控控制中心

控制部分是整个安全防范系统的核心部分，是实现整个系统功能的指挥中心，主要实现的功能有：视频信号的放大及分配，图像信号的校正与补偿，图像信号的切换与记录，摄像机（包括云台）的控制，报警信号的接收与联动等。因此控制中心设备的选择、构成将直接影响到整个安全防范系统的性能。

整个监控系统规划设计为几大核心部分：数字录像、视频切换控制、视频显示等三大功能。

4.1.3.1 数字录像

全部采用36盘位磁盘阵列，根据各个区域内前端监控的数量，采用不同数量的磁盘阵列。录像存储时间保证1个月。

4.1.3.2 视频切换控制

视频监控系统的管理平台软件是整个视频监控系统的核心。系统内任何的操作、配置、管理都必须在平台上完成，或通过平台注册，由其它设备或软件客户端完成；软件具备C/S、B/S两种架构；支持报警系统与视频监控系统的联动管理。

4.1.3.3 视频显示

> 体育馆监控室配置21台42寸监视器作为电视墙。

> 游泳馆监控室配置8台42寸监视器作为电视墙。

> 地下室监控室配置9台42寸监视器作为电视墙。

4.1.4 报警管理

控制部分是整个防盗报警系统的核心部分，是实现整个系统功能的指挥中心，主要实现的功能有：报警的处理、报警的联动等。

由报警主机对前端报警检测信号进行分析，当报警发生后，报警主机接收到报警信号后，启动警号（提醒监控室的保安人员）。

系统设计网络式区域报警管理主机，系统配有相应的防区总线通信模块（接报警探头）。区域报警管理主机通过系统总线与总线防区输入模块通信。

4.1.5 出入口控制管理中心

本项目出入口系统采用基于TCP/IP协议的以太网结构。出入口管理设备设置在一层消防控制室。

本设计为双门门禁控制器。门禁控制器通过网络控制器接入控制网，将系统信息传送给系统管理工作站。门禁控制器带有微处理器和存储模块，在系统关机或掉线情况下，仍能保证前端设备正常工作，待系统恢复后，再将相关数据传送到管理主机。

4.1.6 停车场管理中心

利用电动挡车器、出入口控制机、车牌识别等出入口设备做联动整合，除可管制车辆的进出外，可进一步管制车位数量，对于每辆车停车时间亦可计算或限制，更加强防盗/防弊功能，使对通过出入口的车辆能更有效的辩识和管理。

系统具体如下功能：车牌识别、临时车辆发卡收费管理、图像对比、出车报警、语音提示、实时监测、查询历史记录、报表统计、打印、自动计费、分时段计费、IC卡管理功能、手动开门、特殊车辆处理等。

4.1.7 安防集成管理平台

安防系统集成管理平台是基于联网架构的集成平台。其秉持网络化、集成化、智能化的理念，采用先进的软硬件开发技术，解决了智能建筑中多级联网、集中管理、信息共享、互联互通、多业务融合的问题。

除了完成视频监控系统的各种系统功能外，他还集成了入侵报警、停车场、出入口、消防报警等子系统。作为一个系统集成平台，不仅是对各个子系统简单的功能叠加，而且还是对各子系统功能的补充和扩展。

4.2综合布线系统

针对本工程，综合布线系统主要可以划分为工作区子系统、水平子系统、管理间子系统、垂直主干子系统、设备间子、建筑群子系统。

* 工作区子系统

布点原则：

控制室内2个信息点；

储藏室内2个信息点。

健身房、网球厅等2个信息点。

医务室、计时计分成绩处理、成绩复印分发、检录处等设4个信息点。

技术官员办公、运营办公等设4个信息点。

总的来说，本次设计按《体育场馆建筑智能化系统技术规程》的规定，在观众区、运动员区、贵宾区、竞赛管委会区等处布置信息点。

* 水平子系统

水平布线子系统一端端接于信息插座上，另一端接在干线接线间或设备机房管理配线架上。

* 管理区子系统

本工程在各层弱电井设管理区：基本上每几层设置一管理间。每个配线间含快接式配线架、卡接配线架、光纤配线架：快接式配线架用于端接数据水平子系统；卡接式配线架用于端接垂直＼水平语音子系统、光纤配线架用于端接垂直光纤主干。

* 垂直主干子系统

语音垂直主干：采用3类对大对数电缆，由数据网络中心经弱电井及室外向相应楼层的楼层配线间作星型敷设。

数据垂直主干：数据垂直主干6芯单模光纤，由综合通讯机房的总配线间（MDF）向各个楼层配线间作星形敷设。

* 设备间子系统

本工程设备间子系统设于体育馆数据网络中心。通过光纤及大对数电缆分别与各个配线间相连。endprint

在设备间安装19”标准机柜，并在机柜内配置110型配线架、24口机架式光纤配线架。

4.3计算机网络系统

作为一个网络设计，其重点在于网络拓扑结构的设计、网络主干设计以及主要设备技术指标的确定和设备选型。

* 网络拓扑结构

拓扑结构主要有星型、总线型、环型及混合型等形式。其中总线型、环型一般适合于共享式网络，而星型拓扑多用于交换式网络，由中央节点和通过点对点链路连接到中央节点的各分节点组成，中央节点执行集中式通信控制策略，减轻各分节点之间的处理负担。本次网络全部采用星型拓扑结构，全部按核心层、接入层等二层设计。

1、接入层

接入层完成终端信息点的接入，考虑到该工程的特点要求该层次节点具有高处理性能、线速转发以及安全认证机制等。网速要求1000M到桌面，上行要求1000M。因此对于本系统的接入层要求1000M电口，每个交换机按24口来计算、且带1000M光纤端口。

网络：接入层交换机端口数与综合布线信息点比例约为0.7：1，并且留有相应数量的端口，要求1000M至桌面。

2、核心交换机

核心层主要功能是完成数据的高速转发。核心层位于的数据中心及消控室（控制网），主要完成与下一级交换机的1000M连接以及与服务器连接。

本工程的核心交换机主要需要完成与各楼层接入层交换机1000M单模连接、服务器的1000M电口连接。

网络：考虑到网络建设会涉及到众多的工作小组、培训小组，今后的数据中心的数据量很大，其中包括办公资料、视频会议系统，数据库服务器、OA服务器、DHCP服务器等以及在上面的各种应用软件，这就需要有大容量的核心交换机能力。本方案在控制网络及数据网络的核心层各部署2台高性能、高可靠的多业务核心交换机。

* 网络主干设计

在星型拓扑结构中，数据汇集、集散的中心位于星型结构的树根节点，即所谓网络主干。根据前面拓扑结构设计，本网络系统的主干位于网络中心。而网络的主干设计主要有折叠式（又称塌陷式）、分布式主干两种。

根据本工程实际的使用要求，针对不同的场合使用不同的网络主干，以做到合理使用，切合实际。

网络：考虑到网络的流量及对网络稳定性的要求，选用分布式主干。

4.4楼宇自控系统

本项目设置两套独立的建筑设备监控系统，分别对体育馆和游泳馆的建筑设备进行监控，地下车库通风控制纳入体育馆。体育馆监控中心在体育馆首层消防控制室，游泳馆监控中心在游泳馆负一层消防控制室。两套系统通过控制网链接，信息共享，总监控中心在体育馆。

各子系统监控方式及内容如下：

* 冷热源群控系统

本项目冷源系统主要由风冷热泵等组成，其控制由BA完成，BA系统编制程序对机组、水泵及阀门等相关设备进行连锁启停控制、加减机节能控制，方便物业人员操作管理节约能源。

监控方式：

对于冷热源系统，本次设计采用群控系统由BAS进行总体控制，监控内容如下：

热泵机组的启停控制，运行、故障、手自动状态监测；机组进出水蝶阀控制；

循环泵启停控制，运行、故障、手自动状态监测；水流开关状态检测；

供回水总管压力监测，根据供回水压力监测，完成旁通阀调节控制及开度反馈监测；

供回水温度及回水流量监测，计算出末端总负荷情况，完成机组的加减机控制；

* 空调新风系统

对于新风/空调机的监控，根据送/回风温度模拟调节电动调节阀，使送风温度达到预设值，提高房间的舒适度.

晚间室外最低温度点启动新风机更换室内空气，节省能源、清新室内空气。

可在中央监控计算机上设定机组开启/关闭的时区表；

运行时间累计、运行状态、故障报警、手/自动状态、送风温度显示；

过滤器堵塞报警，提醒操作人员及时清洗。

主要监控内容：

风机压差报警：检测风机是否正常工作；

通过风管温度对加湿器开关控制；

* 送排风系统

送排风系统主要包括轴流风机、地下室空气质量监测。

主要监控内容：

监测风机运行状态、故障报警，可在中央监控计算机上图形化显示，按照CO浓度进行按需排风，自动控制。

* 给排水系统

本项目给排水系统主要考虑生活给水系统、污水系统设备，包括污水潜水泵、污水井液位、生活水箱、生活水泵等，消防给水设备的监控纳入消防自动化系统进行监控。

* 变配电系统

变配电系统监控内容包括：

本项目变配电工作站已由强电提供完善的监控系统，BA系统主要监控变压器的高温报警信号，以及发电机的电量参数监测。

* 电梯监测系统

对于电梯的监控，采用网关的方式接入BAS系统，通過一台计算机采集电梯运行数据。

电梯监控系统软件提供OPC接口，BA通过局域网进行系统集成。

电梯系统具体监控内容包括：

控制原理说明：

实时监控电梯运行状态，并配合电梯专用摄像机对电梯进行集中管理。管理中心在图形显示器上，直接监视每部电梯的运行状态，并显示故障报警。

4.5有线电视系统

按数字有线电视要求，采用六类模块+六类线布线，满足今后各运营商接入要求。

4.6信息发布系统（含LED大屏）

随着社会的不断发展，人们对信息量的需求不断增加，对信息的实时性要求越来越高，信息发布系统就愈发显示出其重要性。endprint

4.6.2 信息发布系统

* 系统需求分析

4.7场地扩声系统

本系统主要指体育场馆为主。

主要以满足比赛语言扩声的使用为主，扩声系统设计基本原则是保证场馆扩声的清晰度，即声音要清晰，观众能听清楚，而且要求音质高、声音雄厚。

整个扬声器系统主要包括了固定扩声（用于比赛扩声）系统。

体育馆为三面环绕观众席看台，体育馆内部分为2个不同功能的区域：比赛场地、训练场地。每个场地之间都有实墙隔开成为2个独立的空间， 2个区域的音响扩声前端都是独立分开的，控制系统是综合起来统一完成的。

比赛场地采用集中式扩声方式，音箱采用线性阵列扬声器组进行扩声，配置低频扬声器对线阵列扬声器低频信号进行补偿。训练场地采用分散式扩声方式。

* 扬声器

观众席东看台配置12只双10寸全频线性阵列扬声器分3组每组4只扬声器吊挂于比赛场地上方。

观众席南看台配置16只双10寸全频线性阵列扬声器分2组每组8只扬声器吊挂于马道下方。

观众席北看台配置16只双10寸全频线性阵列扬声器分2组每组8只扬声器吊挂于马道下方。

每组线阵列扬声器配置1只单18寸中低频扬声器。

* 信号控制处理系统

配置数字音频处理器对音频信号进行处理，配置2台24通道调音台（一主、一备）作为控制中心。

4.8 公共广播系统

广播机房与消防控制室合用，设置在首层中央监控室。火灾应急广播与背景音乐共用一套音响装置。末端广播为业务广播、背景音乐兼火灾应急广播。火灾应急广播优先于其他广播。

广播区域划分在满足火灾应急广播区域划分的前提下，满足建筑功能划分的需要。话筒音源，可对每个区域或单独或编程或全部播出。

主机对系统主机及扬声器回路的状态进行不间断监测及自检功能。

火灾应急广播系统设置备用功放，且其容量为同时火灾应急广播扬声器容量的1.5倍。

系统具备隔离功能，某一个回路扬声器发生短路，自动从主机上断开，以保证功放及控制设备的安全。

系统主机为标准的模块化配置，并提供标准接口及相关软件通信协议，以便系统集成。

系统采用100V 定压输出方式。要求从功放设备的输出端至线路上最远的用户扬声器的线路衰耗不大于1dB（1000Hz 时）。

背景音乐系统频响为70Hz～120kHz，谐波小于0.1%，信噪比不低于65 dB。

公共场所扬声器安装功率为3W、15W。根据具体布置，扬声器安装分为壁装式、嵌入式等。壁装扬声器底边距地2.2m。

广播系统的线路敷设按防火要求布线，采用ZR-RVS2×1.5线，穿KBG20热镀锌钢管暗敷。暗敷设时，敷设在不燃烧体结构内，且保护层厚度不得小于30mm。

火灾时，自动或手动打开相关层火灾应急广播。同时切断背景音乐广播。火灾应急广播切换在消控中心内完成。

4.9 计时记分系统

为满足专业比赛的要求，在体育馆安装1套篮球专用计时记分系统、游泳馆安装1套游泳计时记分系统。

计时记分及现场成绩处理系统是一个实时性很强、可靠性很高的以计算机技术为核心的电子服务系统，要求在竞赛中运用先进、可靠、实用和经济的网络技术以及信息技术完成比赛现场成绩信息的采集、处理、传输与交换，在完成现场各项任务的同时将所有比赛信息及时、准确的向公众媒体、互联网络及各有关系统发布。作为整个竞赛系统的组成部分，计时记分及现场成绩处理系统的设计成功与否将直接影响到竞赛系统的正常运行，因此现场计算机系统的设计具有非常重要的意义。

其中主要包括计时记分设备和现场的成绩处理两个主要的部分。其中计时记分设备主要是进行现场成绩的采集，现场成绩处理系统主要是负责在竞赛过程中处理各种数据。

篮球计时记分系统主要由计时记分控制器，24秒控制器，发球权控制器，犯规控制器，有线/无线通信接口，讯响器，计时显示屏，发球权显示屏，犯规次数显示屏，计时发光体，控制电脑和篮球成绩处理系统组成。

4.10 标准时钟系统

标准时钟系统由GPS（全球定位报时卫星）校时接收设备、中心时钟（母钟）、数字式子钟、系统控制管理计算机、时钟数据库服务器和通信连接线路组成。时钟系统通过母时钟产生时钟信号，经校时后，传输给分布在馆中的子钟，并按子钟的时间显示方式显示出标准时间，以便竞赛官员、裁判、运动员、观众可以随时掌握统一、准确的比赛时间。

在本工程设置一套标准时钟系统，为本场馆内工作人员、观众、运动员、裁判以及智能化相关系统提供统一的时间源。

在体育馆一层消防安保监控室设置标准时钟的GPS接收机、母钟、接口箱等，用于接收GPS信号携带的时间码，并分解、传送到各子钟，提供NTP时间源。在体育馆、游泳馆一层消防安保监控室各设置一台管理工作站，用于管理各馆内的子钟。

在场馆大厅、休息区等位置设置子钟点位，方便工作人员、观众、运动员、裁判等获取准确、统一的时间信息。

本系统通过TCP/IP协议，经信息网络系统的控制网连接、管理。

4.11 电视转播系统

本场馆的电视转播和现场评论系统是为体育比赛而设计的系统，也可以为场馆内其它相关活动供服务。

本系统是将分散在场馆内观众席等处的摄像机位的信号及时送至场馆内的电视转播接线间，再信号转送到现场的电视转播车中进行信号的编辑和处理，处理后的电视信号通过转播卫星传输至电视台，然后向外转发。

本系统根据体育比赛的电视转播要求在体育馆设置摄像机位16个；在体育馆设置摄像机位10个。

系统每个机位设置为：高清光纤复合电缆一根、四芯单模光缆一根、拾音星绞话筒电缆二根、75欧同轴电缆一根。

电视转播线缆为专用广播级的线缆，包含如下四类：复合光纖（SMPTE）高清摄像机电缆、三同轴（Triax）铜芯标清摄像机电缆、铜芯音频电缆、铜芯同轴视频电缆。

本系统只预留管线，不计接口面板等。

4.12 能耗监测系统