案例十八东北大学篮球场照明设计与改善（可编辑）

案例十八东北大学篮球场照明设计与改善（可编辑） 人 因工程 学课 程设计 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ??东北 大学篮 球 场照明设 计与改 善 指导教 师: 郭伏 姓 名: 刘文勇 20100441 吴元昆 20100450 专 业:工 业 工 程 所在学 院: 工商管理学 院 日 期:2013 年 6 月东 北大学 篮球 场照明 设计 与改善 摘 要 校园篮球场灯光的照明不仅影响着打球同学的活动心理, 可以说, 它 还代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 了学校的一种形象, 体现出校园的一种青春活力, 是校园文化的重要组成部分。 , 照明对于夜间校园环境的烘 托具有非常重要的意义 , 不仅可以方便夜晚行人, 为 同学们提供一个适宜的活动环境,同时更增加了校园的亮丽。 科学合理的照明环境可以显著的提高操作人员的工作效率, 这一理论也同样 适用于学生在夜晚篮球场的活动, 本次课程设计主要根据人因工程中人 ?机?环 境三者构成的系统, 从光的物理特性, 人的视觉特性, 照明环境和照明 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 等方 面分析入手, “以人为本, 提高效率” , 对东北大学一舍东篮球场进行照明环境 分 析与改进 设计, 运用人因工程 有关照明环境设计 的主要理论, 涉及室外照明的光 源类型的选择、 灯的形状与材质、 高度、 灯距及其 布置点等几个主要方 面, 进行 综合分析,并以此为原则进行改善,使其达到更好的效果。 关 键词 : 照明环境设计 ,一舍东篮球场, 灯距布置,光源类型 目录 一 、篮 球运动 及球 场情况 简介1 1.1 篮球运动1 [1] 1.2 篮球场地的技术规 格 1 1.3 球场及周围环境介 绍 2 二 、课 程设计 选题 依据4 三 、一 舍东篮 球场 现状分 析 5 四 、篮 球场照 度与 路灯高 测量6 4.1 数据的测量. 6 4.1.1 球场晚上照度的测量6 4.1.2 路灯高度的测量. 7 4.2 数据处理8 五 、发 现问题. 9 5.1 问卷调查和现场观 测发现的问题. 9 5.2 处理数据发现的问 题 9 5.3 眩光10 六 、改 善措施错误! 未定义 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 签。 6.1 眩光10 6.2 球场眩光效应. 错误! 未定 义书签 。 6.3 防止和控制眩光的 改进措施. 错误! 未定 义书签 。 七 、改 进方案 12 7.1 光源的选择12 7.2 高度的确定13 7.3 相邻灯的空间距离 设定 13 7.4 灯的布点 错误! 未定 义书签 。 7.5 形状及其材质的选 取. 14 参 考文 献16 附录 17 附录 1 一舍东篮球场灯 光问卷调查表 17 一、篮球运动 及球场情况简介 1.1 篮球运动 1891 年美国人詹姆斯? 奈史密斯发明篮球运动, 至今有一百年 。 现在 篮 球 运动是一种深受群众喜爱的、安全的、大众的体育运动 。 如今大学是一个 浓缩 的社会,在其中拥有与真实社会相似的人际关系、学习和工作压力 ,篮球运动 对培养大学生集体主义精神有积极作用。学生之间团结合作、相互协同、默契 配合,一切为集体 、一切为大局,才能保证比赛的胜利。学生通过和同伴的相 互合作, 共同完成篮球 的技战术学习过程, 共同体验胜利的喜悦和失败的痛苦, 有助于拉近 同学 之间的关系。良好的人际关系有助于学生建立良好的学习、生 活和工作环境,减少学习和工作 上的压力。 同时,经常参加篮球运动,可使身 体各部分肌肉坚实、 发展匀称、 体格健壮。 可 以促进力量、 速度、 耐 力、 弹跳、 灵敏等运动素质的发展。篮球运动也是一项高强度的对抗性运动。要求机体的 代谢能力旺盛,体内能源物质的转换快速。因而能使心脏、血管、呼吸、消化 等器官的功能增强,促进机体内各系统的工作能力提高。篮球技术、比赛要求 参与者具有良好的分配与集中注意力能力,以及对空间、时间和定向能力,要 有高度精细的立体感觉能力。如果经常参加篮球运动,在篮球运动过程中经常 变换技术动作,对提高神经中枢的灵活性、提高神经中枢协调支配各器 官的能 力,具有很好的作用。 [1] 1.2 篮 球场 地的技 术规格 [2] 球场?? 是一个长方形的坚实平面, 如图一所示 。一般 长 28m,宽 15m。 室内球场的天花板、灯光或最低障碍物的高度至少 7m。球场照明要均匀,光度 要充足。 (1)线条 ??宽度为 0.05m 。 界线:球场界线距观众等障碍物至少 2m 。 球场长边的界线叫边线,短边的界线叫端线。 (2) 中线: 从边线的中点画一平行于端线的线 , 叫中线; 中线要向两侧边 线外各延长 0.15m。 -1- (3) 罚球线、 限制区和罚球区: 罚球线要与端线平行, 它的外沿距离端线 内沿 5.80m: 这条线长为 3.60m。 从罚球线两端画两条线至距离端线中点各 3m 的 地方均 从外 沿量 起 所构 成 的地 面区 域叫 限制区 。 罚球 区是 限制 区加上 以 罚 球 线中点为圆心,以 1.80m 为半径,向限制区外所画出的半圆区域。 (4)中圈:中圈要画在球场的中央,半径为 1.80m ,从圆周的外沿丈量。 (5)3 分投篮区:?分别距边线 1.25m,从端线引出两条平行线;?半径 为 6.25m (量至圆弧外沿 ) 的圆弧 ( 半圆) 与 两平行线相交; ?该圆弧的圆心要 在对方球篮的中心垂直线与地面的交点上,圆心距端线内沿中点的距离为 1.575m。 图 1.1 篮球 场地 示意 图 1.3 球 场及 周围环 境介绍 本次课程设计选取东北大学一舍东篮球场, 该篮球场共有 4 个整场和 6 个在 中线或边线 处的篮球架(见图 1.2 和图 1.3, 晚上打球主要集中在 4 个整场,故 在画图过程中不考虑 其他 6 个篮球架)。 图 1.2 是从三舍 A 区六楼俯拍篮球场球 场 ,其东侧是知行楼,西侧是一舍男生宿舍,北面是大成教学馆 。 -2-图 1.2 球场 周围环境图 图 1.3 周围 环境 简图-3- 二、课程设计 选题依据 由于 时值夏季, 沈阳白天温度较高 且光照过强, 不太适合 进行一些像篮球这 样的剧烈对抗 性 运动。因此,大多数 篮球爱好者会在晚上 7 点至 10 点这一时间 段到 球场上 打球 。 凡是打过篮球的人 都知道, 作为一项对抗 性运动, 身体上的对 抗必不可少, 这 就会对学生的安全构成 一定威胁, 特别是 晚上打球的同学, 因为 光 线的严重不足, 时常被球砸伤或扭伤 脚腕, 这违背了安全运动的原则。 本组同 学 对上述 情况也深有体会, 因此小组 选择一舍东篮球场晚上 照明的设计与改善作 为 本次课程设计的 题目,希望从人因工程 学的角度,给出一些合理的照明设计。 -4- 三、一舍东篮球场现状分析 为了 了解篮球场灯光现状 , 我们小组决定 采用问卷调查法, 调查对象为晚上 在球场上打球的同学 ,问卷具体内容见附录 1。 我们对调查问卷进行统计,得出部分结果如下: 1.学生 : 大一(13.2% )大二(29.8% ) 大三(49.4% )大四(7.6% ) 2.改进: 需要(90.6% )随便(9.4% ) 不需要(0% ) 3.改 进方向:亮度(25.6% )外形(7.9% ) 颜色(16.7% ) 位置(36.5% ) 高度(13.3% ) 4.灯的颜色 :习惯(8.3% ) 符合环境(55.9% ) 不大习惯(35.8% ) 5.灯光意义:学校形象(40.1% ) 文明素质(6.2% ) 青春活力(50.3% ) 其他(3.4% ) 6.开灯 时间段: 18:00?21:00 (7.8% )19:00?22:00(20.6% ) 18:00?22:30 (61.2% )其他 (10.4% ) 通过调查发现, 超过 60% 的人对目前篮球场灯光的照明环境存在不满, 问题 主要 归结为四点: (1 )灯距布点及位置不合理,普遍认为照明灯布置在场内比较好; (2 )由于只有一侧灯光,人正对着灯光打球时比较晃眼睛; (3 )灯的数量明显过少, 而且 一些枝叶繁茂的树遮挡住了部分灯光; (4 )灯光的高度偏高 、颜色过淡。 借助实验室照度计、 卷尺等工具, 并查阅篮球场灯光照明设计的一些相关资 料, 对篮球场照明灯的相对位置距离和灯的具体高度、 场地面积的实地测量, 测 出每个篮球场 6*8 48 个点的照度值, 结合开灯时间, 测量两次, 分时间段进行, 得到 一舍东篮球场 目前灯光现状。 -5- 四、篮球场照度 与路灯高测量 4.1 数 据的 测量 4.1.1 球场晚上照度 的测量 由于 实验室 只提供了一台照度计, 而一舍东篮球场 4 个整场面积较大, 全 部 测工作量较大, 且耗时较长, 这对数据的可靠性产生影响。 通过 讨论, 小组确定 选取靠南侧的 两 个整场作为数据采集点 ,测量过程如下 (1 )前期准备 对篮球场进行分块,选取场地周围铁丝网作为参照物,将区域分成 48 个小 块 。 (2 )数据测量 第一次数据的收集主要通过 打球人数来选择测量的 时间 点, 通过 等待发现 7:30 后 下来打球人较多 , 顾在 7:30 和 9:00 测量了两组数据 , 详细数据见图 4.1 和图 4.2 。 图 4.1 7:30~7:50 球场 的 照度数 据 -6-图 4.2 9:00~9:30 球场 的 照度数 据 4.1.2 路灯高度的测 量 因为 工具的限制, 直接测量存在困难, 本小组选用投影法进行估算。 具体操 作 过程如下 : (1 )选取 一根长为 L 的参照物 竖直放至于路灯旁边; (2 )分别用 线测量参照物与路灯 在阳光下的长度,分别 记为 L ,L (为了 1 2 避免光线 移动的 干扰,测量工作同时进行) ; 图 4.3 路灯 与参 照物 投影 图 -7- (3 )根据 相似三角形的原理,进行计算 : ’ 记路灯的高度为 L , ' LL (4.1 ) LL 21 由式 (4.1) 可得: LL' 2 L(4.2 ) L 1 ’ 将 L 1.7 m ,L 0.2 m 代入(4.2)式,可以估算出路灯高度 L 8.5m 。 1 2 4.2 数 据处 理 根据 测量出的数据, 算出照度 的平均值和极差: (1 )7:30 测得数据:平均值为 61.8,极差为 119.6 ; (2 )9:00 测得数据:平均值为 33.0,极差为 79.8。 -8- 五、存在的 问题 5.1 问卷调 查和 现 场观测 发现的问 题 通过具体调研和现场观测, 基于人因工程学照明环境的分析, 可知目前一 舍 篮球场照明灯有一些需要改善的问题。 表 5.1 需要改善的问题表 问题 具体实 例 1 具体实 例 2 灯坏现 象常 有发 生 时有灯 不亮 情况 灯距的 设定 不妥 距离普 遍过 大 灯头定 向不 对称 灯周围 及自 身环 境需 改善 灯罩上 积满 了灰 尘 被树枝 遮挡 住部 分光 照 在主干 道本 该用 对称 两侧 布 布点存 在问 题 置,而 采用 了交 错单 侧布 置 灯照效 率过 低 只有一 舍东 道 有 4 盏灯 高度偏 高且 存在 严重 眩 光 干扰 5.2 照 度均匀 度 问题 7:30 时测得数据 : 1 E ?E ?137.561.875.7E20.6 3 1 E ?E61.8 ?17.943.9E20.6 min 39:00 时测得数据 : 1 E ?E87.6 ?3354.6E ?11 31 E ?E337.825.2E ?11 min 3[3] 根据 照度均匀 的标志 (场内最大最小照度 分别与平均照度 之差小于等 于平 均照度的 1/3 ) , 可以知道 篮 球场 晚 上照 明 不均 匀 。 同学 在 打 球 时 ,需 要 不 停 的 转换 视线 ,时间一长,将会使人 感到极其 不舒适。 -9- 5.3 眩光问题 5.3.1 眩光 眩光主要是由于光源位置与视点的夹角造成的。 亮度极高的光源, 经 过反 射 而产生的高度极高的光或者强烈的亮度对比, 就会让 人产生眩光。 眩光不 但会造 成视觉上的不适应感,而且强烈的眩光还会损害视觉甚至引起失明。 眩光的产生可以分为直射眩光、 反射眩光、 对比眩光三种。 直射眩光是由眩光源 直接照射引起的, 一舍篮球场的球场灯光设计便是如此, 灯光是从球场外照射到 球场, 而篮板和篮筐是背对灯光, 也就是说, 晚上打球时, 人的视野是要面 向光 照的, 并且灯的高度没有远远高于篮球架的高度, 这就造成在打篮球时感觉刺眼, 看不清篮筐,从而影响人的运动。 5.3.2 球 场眩光 效应 图 5.1 所示是 光源位置的眩光效应,在视野范围内 0~30 度是强烈感光区, 而人眼在这个范围内很难适应,对于打篮球来说,非常影响投篮 。图 5.1 光源 位置 的眩 光效 应 为此,我们设计了方法来测定当人投篮时,光照是否在人的强烈感光区内。 具体测量方法如下: (1 ) 首先, 小组通过实地测量, 得出灯和篮筐的水平距离为 a2.5m , 篮筐 到罚球线的水平距离为 b5.3m (假设人是在罚球线上投篮 ) 。 (2 )标准篮球架高度为 c3m 。 -10- (3 )利用相似三角形原理测出灯的高度为 d8.5m 。 (4 )假设男生的平均身高为 e1.7m 。 (5 ) 利用反三角函数 yarctanx 分别求出人眼到篮筐的水平仰角和人眼到 灯 水平仰角 。 (6 )设两个仰角差的绝对值为 m 。 图 5.2 仰角示 意图 由图 5.2 计算可知 : ce3 1.7 xarctanarctan ?13.78 1 b 5.3 de8.5 1.7 xarctanarctan41.08 2 ab2.5 5.3 mx ?x27.3 21根据 计算,15 27.3 30 ,说明人在罚球线投篮时眼睛的视野处于极强感 光 区和强烈感光区之间, 人的感觉是非常不适应的。 而这样的强光 照射会让 人产生 疲倦,紧张,厌烦等情绪。 -11- 六 、 改进 方案 6.1 光 源的 选择 (1 )灯具选择 作为光 源, 自然光 亮度 柔和, 人眼 感到舒 服, 因此在 选择 时应始 终考 虑使 用接近自然光的人工照明光源。各种光源的显色指数比较如表 6.1 。 表 6.1 光 源显 色指 数表 光源 白色荧 光灯 水银灯 荧光水 银灯 高压钠 灯 金属卤 化物 灯 显色指 数 66 32 44 29 65 在人工照明时, 荧光灯优于白炽灯, 其光谱近似太阳光, 发热量小, 可使视 野的照度均匀, 且较为经济。 据生理和心理方面的研究表明, 照明会影响人的情 绪,从而影响 工作效率,而其中明亮是令人愉快的。 显色指数对有些工作来说,是照明设计的重要指标。例如,有人研究表明: 质检人员的工作质量不仅与照度值及照度的分布均匀性有关, 而且还与光线的显 色 性 大小 有关 。通 过改革 照 明灯 具, 用高 显色金 属 卤化 物灯 (250W , 显 色指 数 为 90~95, 漫散色光, 工 作台面照度 720~10801x ) 代替荧色光 (显色指 数 为 60~80 , 工作台 面照 度为 230~10401x ) 后, 检验工 自 我感觉 良好 ,效率 大幅 度提高 ,漏 检率从 51% 降到 20% 。 基于这一原理, 在考虑室外篮球场照明环境设计的时候, 选择一般的金属卤化灯(显 色指数在 65 左右) 。 (2 )限制球场光源的亮度 4 2 当亮度大于 16*10 cd/m 时, 无论亮度对比如 何, 都会产生严重的眩光现象, 但是球场只有一侧有灯光, 如果限制光源亮度, 球场另一侧的光亮会被削弱 。 因 此, 可以增加灯光数量。 光源可用半透明或不透明材料, 以减少亮度或遮住直射 光线。 (3 )适 当提高 亮度, 减少亮度 对比, 这就需 要适当增 加光源 数量, 使球场 的各个角落的亮度对比不大。 (4 )光源转为散射,光线应该经过篮板漫射到人的眼中。 (5 )合 理摆设 光源 。 灯光的光 照是直 接面对 人眼的, 容易产 生眩光 ,而合 理的光源的摆设方式是光线 照射到篮板上,因此,可将灯光改设在边线位置。 -12- 6.2 光 源布 置 (1 )合理 分布光 源。 应尽可能 将眩光 光源布 置在视线 外的微 弱刺激 区,采 用适当的悬挂高度和必要的保护角。 由上述计算结果可以看出, 灯光的悬挂高度 不够,视野落在了强烈眩光区内。 (2 )灯的 高度确定 高度的选择确定与亮度有关, 其中亮度 光距/ 发光垂直面积, 因此亮度的 差别影响高度的确定。 然后考虑到眩光和高度 的关系, 综合 考虑光照范围。 见图 6.1 。图 6.1 灯 的光 照范 围 通过测定场地不同位置的照度和对眩光的控制, 由于篮球场面积大, 灯的 高度 应适当降 低到 6~8m ,使其更能满足光照的需要。 3 光源的布点 灯的布点 是否适当直接关系到照明的效果。 其中布点包括单侧布灯和双侧布 灯两种方式。 对于双侧布灯大体有两种方式: 一种是对称布置, 另一种是交错布 置, 各有优劣。 对称布置的优点是比较美观, 同一区域光照范围大, 不足之处照 度不够均匀, 适合较宽的道路。 交错布置美观上不如对称布灯, 但照度比较均匀。 综合考虑分析, 为保证有足够的光照, 人 流量较大的一舍东篮球场采用对称布置 。 (4 )相邻 光源的空间距离 一般而言, 室外篮球场灯之间的相对空间距离是比较确定 的, 而在不同的区 域 有相应的差别, 人流量多的场地, 距离应稍短; 人流量 少的场地则反之。 根据 -13- 体育设施室外照明设计标准要求,球场两边用低下灯,采用直接照明方式: 1)两边各 3 盏,高度 5~6m ,4m 左右一盏。 2)两边各 2 盏,高度 6~7m ,8 到 10m 一盏。 ( 注: 灯不 要离 投射 区太 近,不 然可 能会 照成 投手 被灯光 刺到 眼睛 。 ) 一舍东篮球场是学校人 流动量最大的区域之一, 对夜行的人来说这里灯 的规 划也显得尤为重要。因此这里的灯相对距离应较小,应该采用两侧对称布置, 两边各 3 盏,高 度 5~6m ,4 m 左右一盏,这样较为合理。 6.3 灯的形 状及其 材质的 选取 灯的种类繁多, 有伞形、 球形、 半球形等 (如 图 6.2) , 不同区域由于受面积、 周围环境的影响应该选择不同形状的灯。 图 6.2 灯 的类 型 灯(1) 为半球形灯罩 , 灯 (2) 为球形灯罩 , 它们的发光均匀, 适 用于校园 主干道和 教学区 、图书 馆;而灯 (3 ) 为伞形 灯罩,它 的特点 是使光 照范围朝一 个方向增大,以此可用于宿舍区和运动场。 至于一般路灯的材质选玻璃灯罩, 而在某些场所可选取金属外罩, 如运动场 所的灯。 灯(3 )为金 卤灯,光 效 好, 穿透力 强,照射 距离远 ,配光 均匀,是篮 球场照明的最佳选择。 见图 6.3 。 -14-图 6.3 改进 设 计 方案 图 改善方案为: 由四套 2×400w 及两套 1×400W 球场灯组成; 灯杆高度:6~8m ; 灯杆壁厚:2.5~3.5mm ; 可选:锥杆或直杆 ; 灯具:采用 400w 高亮度球场灯,专用金属卤化灯; 适用:标准型比赛球场,收费性球场,专业性比赛球场等 ; 特点 :对照度要求较高,平均照度在 350lx 以上。 -15- 参考 文献 1. 黄成. 篮球场的建造问题[J]. 中国西部科技, 2006, 172. 百度文库, ////0>. 3. 郭伏, 钱省三. 人因工程学[M]. 北京: 机械 工业出版社, 2007 -16-