基于KNX技术设计的智能照明控制系统在体育场馆的应用

潘 晔， 康军霞

(1.福建省工大工程设计有限公司，福州350001；2.安科瑞电气股份有限公司，上海201801)

0 引言

体育场馆除了承接国内各种规格等级的体育比赛、公益性比赛外，还会用于演艺公司、赛事公司举办的一些大型综合商业活动，以充分发挥场馆的作用。体育场馆的照明灯光对于各种体育赛事来说是一个非常重要的基础设施，场地照明要保证亮度达标、明暗度适宜，在场馆内运动时，要避免因灯光原因对比赛成绩造成影响。此外，还要按不同场馆、不同功能区、不同赛事规格来实现多种不同的控制功能。

1 项目概况

天水市体育中心位于麦积区，占地面积约436亩，总建筑面积10.5万m2。该体育中心主要建筑包括体育场、体育馆、游泳馆。其中，体育场可举办田径、足球等单项比赛项目；体育馆可举办体操、篮球、羽毛球等比赛项目；游泳馆可举办跳水、游泳、水球等比赛项目。除了“一场两馆”外，场馆室外还设有50多块运动场地，可向市民免费开放，市民可随时进入场地进行日常锻炼。天水市体育场馆效果详见图1。

图1 天水市体育场馆效果图

2 需求分析及方案设计

体育场馆照明系统如何充分体现体育场馆的不同功能，首先应了解控制需求。天水市体育场馆的控制需要包括以下内容。

(1)各功能区可手动开关，也可远程集中控制。

(2)场地照明，在光控室设置区域控制开关。

(3)场馆照明按照项目的使用功能和实际用途，了解赛事场景布局要求后，进行场景设计。

(4)配套功能区按工作日节假日、白天夜晚等不同时间段，预设定时开关。

(5)走廊过道灯可能要考虑做人体感应，有人灯亮、人走灯灭。

(6)为减少整个回路的启动电流，在每种模式下需启动的每盏灯具或每组灯具按顺序启动。

(7)所有的应急照明控制平时正常使用，应急情况下强制开启或关闭。

(8)为避免对重要赛事造成影响，系统总线突然断电时，照明回路可以设置为强启。

3 项目实施

天水市体育场馆的特点是场地大、功能分区多、灯具功率大、灯具回路多。传统的照明控制方式，采用本地式一开一关的控制方式，利用设置在灯具配电回路中的开关或旋钮来控制灯具的开关或亮度调节。这种将开关调光设备直接接入配电线路的方式，不仅布线繁多、成本高、控制方式单一，还增加了照明回路的电磁辐射干扰，并且使用户得直接对220V线路进行操作，安全性得不到保障。而基于KNX的智能照明控制系统运用分布式总线技术将受控灯具直接与驱动器相连，驱动器再和传感器、面板等输入模块通过总线线缆连接到一起。当智能面板按下或者传感器监测到受控信号时，它们会通过 KNX总线向设定的驱动器发送相应的控制信号，驱动器收到命令并加以执行，实现对负载的控制功能。这种控制方式不仅布线简单方便、结构清晰、大大增强了系统的可靠性和可扩展性，另一方面实现了弱电对强电的控制，增加了系统的安全性。

基于KNX技术设计的天水体育场馆智能照明系统，所有模块通过KNX总线连接，驱动器、总线电源、耦合器、IP都标准导轨安装在配电箱内，智能面板/传感器/触摸屏均安装在控制现场。系统主要模块接线图如图2所示。

图2 天水市体育场馆主要模块接线图

该体育场馆，“一场两馆”场地照明的光控室内，均安装10″触摸屏，对场地照明实现小区域集中控制；楼梯、走道、梯厅等公共区及部分靠窗位置安装照度及红外二合一传感器，实现自动感应控制；功能分区安装面板实现就地手动控制。“一场两馆”可通过电脑实现各自独立的集中控制，也可通过局域网实现统一的集中控制。该系统结构拓扑图如图3所示。

图3 体育场馆智能照明控制系统的拓扑结构图

4 控制功能

天水体育场馆照明系统，采用KNX总线技术将“一场两馆”的场地照明、配套功能区照明、应急照明等各个分区的照明设备进行集中管理，打造现代化、智能化、现代化的体育场馆，主要控制功能如下。

(1)现场手动控制:各配套功能区分别安装了智能面板/触摸屏，可实现就地手动控制。

(2)区域控制:在光控室安装10″触摸屏，对场地照明实现区域控制。

(3)自动感应控制:公共区安装了照度及红外二合一传感器，可监测当前环境的照度及有人无人情况，逻辑分析输出后，实现自动控制。

(4)场景控制:场馆使用功能分级为:训练和娱乐活动、业余比赛、专业比赛、TV转播比赛、HDTV转播比赛、观众入退场、清洁模式、应急照明模式预设场景控制。

(5)定时控制:景观照明根据工作日节假日设置定时开关；办公区根据日常上下班时间设置定时开关；停车场根据赛事模式和平时模式，定时全开、定时分组开、定时全关，同时还可根据一年四季昼夜长短的变化和节假日等特殊情况进行调整。

(6)系统联动控制:智能照明控制系统可以和中央监控、BA系统、消防系统等多套系统实现联动控制。当系统与消防系统联动，输入模块检测到消防信号时，会强制打开应急回路，方便人员紧急疏散，有效降低人员伤亡的风险，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员远程监控整个照明系统的工作状态。

5 控制优势

经测算，体育中心每年的运营成本和维护费用也是一笔不小的数目，而采用智能照明控制系统有以下几点显著优势。

(1)大幅提高管理效率:通过安科瑞智能照明中控系统操作平台，将原来现场管理的方式提升为远程智能管理的模式，大量减少了管理费用，提高了管理水平和工作效率。

(2)节能效果好:充分利用自然光及人员的活动规律来自动控制灯光，可最大限度地减少能源消耗，达到很好的节能效果。

(3)系统安全性高:系统中控制模块均工作在直流30V安全电压下，用户操作更加安全。

(4)灯光场景切换:PC端等控制终端可以一键进行场景切换，不同场景的灯光效果可任意切换。

(5)系统兼容性高:不同厂家生产的KNX产品都能互相兼容，接入系统后可实现互操作。

(6)系统可靠性高:KNX系统属于分布式总线系统，每条支路分别分配了总线电源，系统布线结构简单、可靠性高，系统内各模块可独立工作，当系统某个部分出现故障时，其他部分仍能继续正常工作，互不影响。

(7)系统便于维护:KNX系统改变灯具的控制方式，如对灯具软开关、调光或场景的修改，或对开关和灯具之间对应关系的更改，都无需重新铺设路线，只需更新系统软件即可。

6 结束语

智能照明是智能建筑系统里的一个分支，智能建筑是信息时代的必然产物。在项目实施阶段，融入智能照明控制的天水市体育中心，各种功能不断测试升级改进，终于得到了客户的一致肯定，并于今年成功举办了国际篮球精英邀请赛。相信天水体育中心这座融入“丝路飘带”设计理念的大型现代化体育场馆，将会随着各类赛事的成功举办而被越来越多的人所熟知。