体育馆智能灯光照明系统的设计

体育馆智能灯光照明系统的设计 科学合理的照明是现代化体育馆必不可少的组成部分，体育馆照明既要满足运 动和比赛的要求，又要合理地利用光源来保证运动员、裁判员、观众及彩色电视转 播等要求。因此本文将针对综合性体育馆的照明设计，解决不同场景下特殊的照明 要求，使综合性体育馆适应运动项目的多样性。照明控制上应用了智能控制技术， 对不同场景照明编程控制，以达到使用方便、节能、效果明显的目的。 光源，照明设计，智能控制，场景 I Abstract Scientific and rational lighting is an integral part of modern stadium. The stadium lighting is not only to meet the requirements of sports and games, but also to ensure that athletes, referees, spectators and color television, and other requirements by rational use of light. For a comprehensive stadium lighting design, this paper will solve the special requirements of different Scene, so that the comprehensive stadium will adapt to the diversity of sports. The intelligent control technology is use in the lighting control, and the lighting control programming is use for the different scent, so that we can reach the goal of convenient, energy saving and clear result. Key words:Source, lighting design, intelligent control, scene II ......................................................................................................................................... 1 1.1背景及目的 ....................................................................................................................... 1 1.2 体育馆照明的特点及控制要求 .................................................................................... 1 1.2.1 体育馆照明的要求.............................................................................................. 1 1.2.2 光源、灯具的特点.............................................................................................. 2 1.2.3 照明控制的基本要求 ......................................................................................... 2 1.3 体育馆照明控制系统的现状及存在问题 .................................................................... 2 1.4 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 构成及研究内容 ..................................................................................................... 3 ....................................................................................... 4 2.1 照度计算 .......................................................................................................................... 4 2.1.1 室内空间的分隔和室内空间比值..................................................................... 4 2.1.2 利用系数μ ......................................................................................................... 4 2.1.3 减光系数K ........................................................................................................... 5 2.1.4 墙面反射率 .......................................................................................................... 5 2.1.5 顶棚反射率 .......................................................................................................... 5 2.1.6 点光源照度计算 .................................................................................................. 6 2.2 体育馆环境 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 ............................................................................................................. 6 2.3 设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .......................................................................................................................... 8 2.3.1 电视转播模式 ...................................................................................................... 8 2.3.2 一般训练比赛模式.............................................................................................. 9 2.3.3场地及观众席应急模式 .................................................................................... 11 2.3.4 清扫模式 ............................................................................................................ 12 2.4 灯光的控制 .................................................................................................................... 13 2.5 灯具的选择 .................................................................................................................... 14 2.5.1 照明控制的基本要求 ....................................................................................... 14 2.5.2 光源选择 ............................................................................................................ 14 2.5.3 灯具的选用 ........................................................................................................ 16 III 2.5.4 照明供电 ............................................................................................................ 19 ................................................................................ 21 3.1 ABB I-BUS智能安装系统概述 ................................................................................... 21 3.2 系统优势 ........................................................................................................................ 22 3.3 ABB I-BUS智能安装系统在方案中的应用............................................................... 23 3.3.1 应用概括 ............................................................................................................ 23 3.3.2 系统硬件组成 .................................................................................................... 25 3.3.3 系统软件 ............................................................................................................ 25 3.3.4 其他功能 ............................................................................................................ 25 3.3.5 实际方案上的应用............................................................................................ 26 3.4 ABB I-BUS智能安装系统使用感想 ........................................................................... 26 ................................................................................................................................................ 28 ....................................................................................................................................... 30 ................................................................................................................................................ 31 IV 近年来，随着体育运动的迅猛发展，体育场馆大批兴建，可以进行各类球类及其他 各项体育活动外，还可兼作会议、演出、展览等多种用途，也是广大群众娱乐、休闲与 健身的好去处。这些体育馆通常规模都是数千人的中小型多功能体育馆，以体育比赛和 训练为主，一馆多用，经济实用，目前全国各地已建造了很多这种体育馆。 为满足不同功能使用的照明要求，既要有合适的照明光环境，又要达到照明节能的 目的，需要通过灯光控制系统来实现[1]。 1.2.1 体育馆照明的要求 多功能体育馆是以体育为主,兼容文艺、集会、展览和训练等多种使用功能。专业 比赛时，要求既能满足观众有良好的观看效果，又必须保证裁判员、运动员比赛项目及 电视转播所需的照明要求，随着运动项目的不同，通过灵活调节照明控制系统以适应各 种运动项目和活动的需要。因此体育馆照明应该具备高质量的照明环境——要求有合适 均匀的照度和亮度、理想的光色和显色性，有良好的立体感，并保证没有眩光等。 我国《民用建筑照明设计标准》（GBJ1 33-90）第3.1.4条对体育馆照明设计作了严格规定，结合国际照明委员会（CIE）、国际体育联合会、欧洲广播联合会的有关标准， 对扬州大学体育馆主馆照明工程明确了下列照明技术指标：1.0M处水平照度不小于2000lx，水平照度均匀度大于0.5；垂直照度不小于700lx，在体育运动场地内的主要摄像方向上，垂直照度最小值与最大值之比不小于0.4；平均垂直照度与平均水平照度之比不小于0.25；场地水平照度最小值与最大值之比不至小于0.5；体育场所观众席的垂直照度不至小于场地垂直照度的0.85。为适应不同功能的照明要求可以通过控制方 案的改变来实现。 1 1.2.2 光源、灯具的特点 体育馆照明光源可采用白炽灯、荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯等，这些光源都 [2]具有一定的优点，但也存在着一定的缺点和使用的局限性。体育馆照明要求较好的显色性和色温，以满足电视转播的需要，同时光源应具有较高的发光效率，达到节约电能 的目的。经过多年的实践，目前国际上普遍采用金属卤化物灯作为体育照明光源。照明 灯具的选择把灯具的效率及保护角作为主要技术要求选择灯具，选用深照型、斜照型或 泛光灯具组合使用，要求较高的光输出比，既要保证水平面的照度，又要保证垂直面的 照度，同时还要防止直接眩光。需要光源(相关)色温Ｔｃ=4500Ｋ，光源显色指数Ｒａ=65，峰值角为水平29?+30?垂直9?+7?，灯具效率达71%，功率因数大于0.85。 1.2.3 照明控制的基本要求 多功能体育馆的照明设计不仅要满足多种体育正式比赛的要求，而且还要照顾到平 时训练、各种集会、和展览会等的要求。确定的布灯方案可以依靠灵活多变的灯光控制 方案来满足不同使用功能的照度要求。往往，功能愈全,要求灯光控制方式就愈复杂。 现代综合体育馆的照明控制系统应该具备下列条件： 1）通过合理管理以节约能源和降低运行费用，操作和管理方便； 2）提供舒适的比赛、训练环境，以保证运动员具有较高的效率。 3）灯光控制要求灵活多变，可采用单控、集控和总控三种模式相组合，单控时可 以最少的开灯数量为基本单元，每个单元均能独立开关既合理又实用。集控时可将数个 基本单元组合起来同时一次开关，便于操作。总控时将所有基本单元组合起来，满堂灯 光同时依次开关，以满足大型会议、运动员入场的需要。 调查表明，目前灯光控制的设计存在许多不尽如人意之处，有的控制回路过多，层 次不清；有的的灯光控制先进，但针对性不强，造成不必要的浪费。 这些体育馆的照明控制所采用的技术大致可分为以下几类： 1、低压断路器或手动开关直接控制 利用低压断路器或手动开关直接控制照明灯具的运行方式，在各类民用建筑中使用 2 广泛，在体育馆照明控制也比较常见，调研中发现南京某高校2002年建成的体育馆仍采用了这种控制方式，这种照明控制方式结构简单、成本较低、制作方便，但需要人工 逐一操作，不便使用，另由于低压断路器或手动开关是不频繁操作的保护设备，加上控 制对象容量和启动电流较大，所以开关的损坏率较高。目前这种照明控制方式在体育馆 照明控制已比较少见。 2、继电接触式控制 继电—接触控制在很多领域被广泛使用，以往体育馆灯光控制也常用继电—接触控 制，这种控制方式需要二次控制电路，接线复杂，开灯方案单一且操作不便，不能满足 多功能体育馆灯光灵活多变的要求，无法实现灯光按组先后顺序开闭，且无法避免由于 电网电压波动而引起的灯具损坏，增加了日常的运行费用 [3]。 3、计算机控制系统 智能照明控制系统是计算机控制技术在照明领域的成功应用，可以使基本开灯单元 的组合根据不同的使用性质事先预设置，也可以根据临场情况即时调整设置，变成另一 种开灯模式，具有很大的灵活性。它使用了最先进的电力电子技术，能对大多数光源(包 括白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高强气体放电灯等)进行自动调光，更好地利用自然光照 的变化来调节室内照明，使室内人工照明保持恒定照度。智能管理器用于定时启动、关 闭、自动调用场景，预设置和全部亮灯控制模式。它可控制多达数百个区域的灯光变化, 贮存几十至上百种预设置,并能根据不同的日期、时间对所控制的不同区域分别进行灯 光变化的自动控制，操作十分方便。同时还具有很强的网络通信功能，可以组成大型分 布式照明控制网络系统。能在中央监控计算机屏幕上操作和监视，管理非常方便，还可 通过标准通讯接口与楼宇自动化系统(BAS)联接。 智能照明控制系统是新建的多功能体育馆优选的照明控制系统，但对于中小型体育 馆而言，生搬硬套，必然造成极大的浪费，经济性与合理性值得商榷。 提出模拟建筑环境，及体育馆的环境条件，根据模拟环境针对以上的题目作出设计 方案。按楼宇智能化系统的概念，考虑满足楼宇智能化系统的要求，配置相应的软件和 硬件，构建系统。 3 计 2.1 是设计中采用利用系数法，即灯具直接照射的光通与经房间的墙、顶、地面等多次 [4]反射后到达工作面上的光通量在室内的平均值。这是一种经多年实践逐步完善的准确计算方法，当今又得到计算机软件进行计算，比较快捷方便，其基本公式及基本定义如 下： 2.1.1 室内空间的分隔和室内空间比值 研究表明，光的反射分量和直射分量都与房间的形状和相对尺寸有关，房间的相对 尺寸用室空间比来表征。使用室空间比的表达式，可以达到正方形和矩形房间都等效的 目的。灯的布置有吸顶安装、吊式安装等多种形式，工作面有地面和离地一定高度的点。 为了适应各类不同情况，计算时将室内分成三个空间，用这三个空间比分别表示它们的 特征，从而扩展了这种计算方法的应用范围，使之更具灵活性。室空间比的定义公式如 下： 室空间比： RCR=5h (L+W)/LW rc 顶棚空间比： CCR=5h(L+W)/LW cc 地板空间比： FCR=5h(L+W)/LW fc 式中 L----房间长度（m），W---房间宽度（M），h，h，h，---室内各个空间的高 rcccfc 度(m) 2.1.2 μ 由灯具射出的光，部分直射到工作面；部分经天棚、墙壁、地面的多次反射落到面 上；还有部分为灯具反射器或扩散材料，以及顶棚、墙、地板、家具等所吸收，部分反 射向窗外。其中直射和反射到工作面上的光通占光源总光通的百分数称为利用系数，通 常以υ表示。 4 2.1.3 减光系数K 照明设备经久使用后，工作面的照度会有所下降，这是因为灯泡本身的光通量衰减， 灯具被污染，灯具材料老化以及被照场所装修污染反射率下降等因素引起的。照明效率 的下降还和维护清扫工作有关。为了维持一定的照度水平，计算时需考虑减光系数K， 以补偿这些因素的影响。以上三项统称照度补偿系数，在计算机计算中我们取1．4。(为 一般环境，灯具一年清扫一次) 2.1.4 墙面反射率 光的反射分量与反射条件有关，浅色墙的反射率较高，可减少光的吸收，增加房间 照度。为简化计算，把墙、顶棚、地面看成一个均匀的漫射表面，将窗户或墙上的装饰 品等综合考虑，求出墙面平均反射率来体现整个墙的反射条件。墙面平均反射率的计算 公式如下： ρ=[ρ （A-A）+ρA]/Awwgggw] 2式中Aρ---墙的总面积(包括窗面积,m)和反射率(%) ww 2ρA---- 玻璃窗或者装饰物的面积(m)和反射率(%). gg 计算中根据计算机提供的多种环境进行选择，此值为0．5。 2.1.5 顶棚反射率 当灯具用吸顶或嵌入安装时，顶棚的有效反射率即等于顶棚的反射率；当灯具为吊 装时，部分光通被顶棚吸收，可以看成是有效反射率下降。设灯具所在平面为假想顶棚 面，顶棚的有效反射率可用下式求得： ρ =ρA/(A-ρA+ρA) cc0sso ρ= ΣρA/ΣA iii 2式中A---顶棚（或地板）平面面积（m） o 2A---顶棚(或地板)空间内所有表面的总面积(m) s ρ ---顶棚(或地板)表面的平均反射率(％) 2ρA--- 第i面的反射率(％)和面积(m) ii 5 2.1.6 点光源照度计算 当场地上空只有一盏灯时，被照面上计算点的水平照度由余弦定律得： 2E=( I/l)cosθ hθ X方向垂直照度： 2E=(I/l)*sinθ*cosφ x0 Y方向垂直照度： 2E =(I/l) *sinθ*sinφ yθ E----被照点的水平照度 h E----被照点X方向的照度 x E----被照点Y方向的照度 y I----灯与被照点连线与铅垂线成θ角方向的光强 θ l ----灯与被照点之间的距离 d----灯在水平面上投影与计算点之间距离 θ----灯与被照点连线与铅垂线的夹角 φ---计算点与光源所决定的铅垂面与X轴的夹角 该体育馆位于某大学校区内，是集篮球比赛和训练、体育教室、校园聚会和演出为 一体的多功能建筑。本建筑分为地下一层（篮球训练馆），地上3层，地下层9m，地上 屋顶结构标高17m，总建筑面积8000m 2。 6 主场馆 正式篮球比赛 水平照度 750Lx 一般比赛或训练 水平照度 500Lx 娱乐 照度 300Lx 集会 照度 150Lx 清扫场地及紧急疏散 照度 30Lx 观众席 150Lx（可根据不同需要调光） 最少/平均>0.7 均匀度 最少/最大>0.6 最少/平均>0.5 均匀度 最少/最大>0.3 根据《民用建筑照明设计标准》(GBJ133-90)、《绿色照明工程技术规程》 （DBJ01-607-2001）、《体育建筑设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》（JGJ31-2004，J265-2003）、《体育场馆照明 设计及 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 标准》JGJ153-2007及建筑本身的使用功能要求确定各个房间的平均照度标 准如表2.2所示。 [5] 要求 专业比赛 CTV转播 校际比赛 光源色温 4000-6500K（5600K更佳） 光源演色指数 >65(90更佳) 800-1500Lux 垂直照度 >0.7 水平照度均匀度 溢光(眩光) 最少 投资 高 7 2.3 由于不同使用功能的需求，采用单控、集控、总控相结合，将每3个灯作为一组，确定配电回路，观众席照明灯的控制为单控，共计51回路。 系统要求应能实现单控、集控、总控等开灯模式，设置多种种开灯方案，同时在每 一种场景下又可以任意开或关任一组灯以满足未设场景照明的需要，满足场地清扫、球 类正式比赛、训练比赛、集会、文娱活动和安全疏散等亮灯需求。任一控制方式下系统 能自动按组先后顺序打开，避免由于同时点亮而引起大电流冲击，从而确保电气线路的 安全，此外还要求灯具运行时间应该尽量均衡。[6] 根据体育馆的需要和设计标准要求，该设计要满足清洁照明、训练照明、一般比赛 照明、电视转播照明、观众席照明、应急照明等多种照明要求。 2.3.1 电视转播模式 当体育馆处于电视转播模式下，灯光的需求是最大的，不但要满足比赛的需要，还 是利于电视转播的有利进行，同时要使电视机前的观众也可以感受到现场的灯光效果与 气氛，所以在这种情况下，基本上是使场内的灯光都处于亮的状态，使场地的每个角落 都有灯光覆盖，同时需要一些更大功率的灯光在场内不断填充，是体育馆最大限度的表 现出应有的特色。 该模式下，选择了400W投光灯72套，使场地每一处都会被光覆盖。同时，也选择 1000W泛光灯18套，使体育馆的场地更有层次感，同时也某些特殊的情况下（例如观 众席上某些球迷的反应）配合摄像机，能够更有效地表现出现场的气氛。 该模式下的理想照明图如图2.1： 8 图2.1 电视转播模式下的布灯图 该图中，表示1000W泛光灯（非对称），灯具数量18套 表示400W投光灯，灯具数量72套 2.3.2 一般训练比赛模式 当体育馆处于一般训练比赛模式下，对于灯光的要求并没有电视转播模式的要求严 格，因为在缺少在场观众（可能有少量，不但不影响）以及摄像机的环境下，可以适当 9 减少灯光的强度以及数量，所以观众席上的泛光灯可以有选择地取消，但同时也要保证 运动员训练比赛时必要的亮度，因此，该环境下采用400W投光灯40套，以及1000W泛光灯4套。 该模式下的理想照明如图2.2。 图2.2 一般训练模式下的布灯图 该图中，表示采用1000W泛光灯（非对称），灯具数量4套 表示采用400W泛光灯（投光灯），灯具数量40套 10 2.3.3场地及观众席应急模式 当体育馆处于场地及观众席应急模式下，对观众席的灯光需求是最大的，此时应该 是比赛的开始，或者是结束的时候，灯光需要满足观众入场、退场的需要，也要满足球 场上运动员热身准备的需要，所以灯光方面选择了500W卤钨光灯灯源110套。 该模式下的布灯图如图2.3 图2.3 场地及观众席应急模式的布灯图 该图中，表示采用500W卤钨光源，灯具数量110套 11 2.3.4 清扫模式 当体育馆处于清扫模式下，这时候对灯光的要求是最低的只需要满足一般清扫场地 和行走的要求，尽量用最少的灯光照最大的范围，所以，在该模式下，只选用400W投光灯20套和1000W泛光灯4套就能满足灯光的需要。 图2.4 清扫模式下的布灯图 该图中，表示采用1000W泛光灯（非对称），灯具数量4套 表示采用400W泛光灯（投光灯），灯具数量20套 12 2.4 灯光的控制 由于简单来说只是顾及四种模式的话，在线路上的布置可以简单地分为四部分，每 一部分能够满足该模式下的灯光控制，灯光的控制图如图2.5所示： 图2.5 灯光控制图 在图2.5中，WL01到WL72表示400W泛光灯72套 1-WL01到1-WL18表示1000W投光灯18套 2-WL01到2-WL110表示500W卤钨灯源110套 13 当体育馆在灯光需求量最少的清扫模式时，只需控制线路的开关A处于连通状态，就能保证该模式的运行。运行时，WL01到WL20与1-WL01到1-WL04处于控制状态，以满足清扫模式的要求。该模式下设计平均照度为520x，照度均匀度0.72。 同样地，当体育馆在一般训练模式时，控制开关B处于连通状态，此时，WL01到WL60以及1-WL01到1-WL04都处于控制状态，控制方式跟清扫模式一样。该模式设计 平均照度为10831x，照度均匀度0.71 当体育馆处于电视转播模式时，控制开关C处于连通状态，此时，WL01到WL72以及1-WL01到1-WL18都处于控制状态。该模式设计平均照度19391x，照度均匀度0.56，垂直照度为9011x。 当体育馆处于应急模式时，控制开关D处于连通状态，此时，2-WL01到2-WL110处于控制状态。该模式平均照度为51.91x，照度均匀度0.82。 2.5.1 照明控制的基本要求 多功能体育馆的照明设计不仅要满足多种体育正式比赛的要求，而且还要照顾到平 时训练、各种集会、和展览会等的要求。确定的布灯方案可以依靠灵活多变的灯光控制 [7]方案来满足不同使用功能的照度要求。往往，功能愈全,要求灯光控制方式就愈复杂。 现代综合体育馆的照明控制系统应该具备下列条件： 1）通过合理管理以节约能源和降低运行费用，操作和管理方便； 2）提供舒适的比赛、训练环境，以保证运动员具有较高的效率。 3）灯光控制要求灵活多变，可采用单控、集控和总控三种模式相组合，单控时可 以最少的开灯数量为基本单元，每个单元均能独立开关既合理又实用。集控时可将数个 基本单元组合起来同时一次开关，便于操作。总控时将所有基本单元组合起来，满堂灯 光同时依次开关，以满足大型会议、运动员入场的需要 2.5.2 光源选择 体育比赛场地照明的质量是评价体育馆的主要指标之一。光源选择尤为重要， 要求：? 光效高；? 显色性满足要求；? 色温舒适；? 寿命长 [8]。因此，在龙江体育 14 馆设计之前，笔者收集了亚运村有关场馆照明设计中的一些成功的经验和教训。亚运会 场馆大多采用混光照明，其中尤以采用镝灯与高显色性高压钠灯(DDG+NGG)混光光源为多。这种混光光源光效高，寿命适中，显色指数大于8()。红色光谱所占的成份提高到 20％以上， 红的特殊显色指数凰大于80，对于白种人和黄种人的特殊显色指数 R 5均在90以上+颜色还原性好， 照明的视觉效果扳佳，满足了重要体育比赛及彩色电视转 播要求。 其光谱能量分布如图2.6所示。 实践证明比赛场馆采用混光照明是较佳的选择，除满足上述要求外。还可节省设备 投资，节约能源和降低运行费用 图2.6 光谱能量分布（1） 目前金属卤化物灯经过多年的改进，显色指数已提高到65，基本能够满足国内各 [9]种比赛的电视转播要求，尤其是光效可达101m／W ，其节能效果是显而易见的， 它 的光谱能量分布如图2.7所示。 图2.7 光谱能量分布（2） 15 2.5.3 灯具的选用 ?、泛光灯 泛光灯是一种可以向四面八方均匀照射的点光源，它的照射范围可以任意调整，在 场景中表现为一个正八面体的图标。泛光灯是在效果图制作当中应用最广泛的一种光 源，标准泛光灯用来照亮整个场景。场景中应用多盏泛光灯，以产生较好的效果。 在本设计中，采用的是中亚1000W供应泛光灯，型号为TG207，该灯具本体高压铸铝，外表经防腐喷塑处理，温升小，散热佳，光源和电器使用寿命长。反射器采用高品 质纯铝，经阳极氧化处理，高反射率，系统效率高。封带则采用高品质耐高温硅橡胶密 封带，5mm钢化安全玻璃、不锈钢紧固件，灯具的防水防尘性能佳，使用安全可靠。 该灯具外观如图2.8 图2.8 TG207外观图 其他性能： 配光：（1）圆型窄光束反射器； （2）圆型宽光束反射器。 E40灯座。 高压钠灯，最大功率为2000W。 16 防护等级IP65。 输入工作电压220V/50HZ。 防触电保护等级：I类。 适用灯杆高度：3--5M。 杆直径：Φ76mm。 上射光通比：?0.25 价格 375元/套 ?、投光灯 投光灯适合于大型场合投光照明，建筑物等照明。它具有以下特性 1、高纯度铝反射板、光束最精确、反射效果最佳。 2、对称型窄角、宽角及非对称等配光系统。 3、背后开启式更换灯泡，维护简便。 4、灯具均附有刻度板方便调整照射角度。 在本设计中，采用的是旭升电器400W投光灯，型号为CZT6900，该灯具具有如下特点：防震功能：灯体内部结构和材料双重减震，整体抗震性能好。选用轻质合金材料 和高科技喷涂技术，外壳永远不生锈，永不腐蚀。 高效节能：选用高效气体放电光源，节能、寿命长、灯泡使用寿命高达1500小时以上。特别适合户外大面积无人看守照明。 适用环境: 具有良好的电磁兼容性，不会对周边环境造成电磁干扰。灯具整体温度 低，散热性好，性能稳定。选用滚边等新技术，确保外壳整体性能好，密封可靠，防水 防尘。 安装方式：可选用座式、壁挂式、吸顶式等方式安装，操作简单方便。 该灯具外观如图2.9 17 图2.9 CZT6900外观图 主要技术参数： 1、额定电压(AC):220V 2、光源(MH气体放电灯） 功率：400W 光通量：38000lm 平均使用寿命：15000h 光源(HPS 气体放电灯) 功率：400W 光通量：47000lm 平均使用寿命：15000h 3、尺寸：灯体镇流器：Φ410 X 580mm 4、引入电缆：镇流器引入电缆：Φ12－14mm 5、重量：灯体镇流器：9.5Kg 价格 120元/套 ?、卤钨光源投光灯 卤钨灯是在白炽灯的充填惰性气体中加入微量卤素或卤化物而制成的电光源。具有 体积小、发光效率高、色温稳定、几乎无光衰、寿命长等优点。卤钨灯是利用卤钨再生 循环原理工作的。其主要部件有玻壳、灯丝和充填卤化物等。自1959年美国通用电气 公司研制成功管型碘钨灯以来发展十分迅速。 18 该设计中采用飞利浦的卤钨光源投光灯，型号为QVF133，该产品具有如下特性： 1、一体化高压铸铝壳体，外表黑色喷涂处理，坚固耐久 2、高纯度阳极化铝高效反射器，更高更亮，更好照明效果 3、V形硅橡密封圈，防护等级达到IPS4，钢化安全玻璃，适宜应用于户内户外多 种场合。 该灯具外观如图2.10 图2.10 QVF133外观图 飞利浦QVF133适合在室内外使用，灯具本身具有防水、防尘及抗冲击。 技术参数： 输入电压：220V/50HZ 防护等级：IP54 绝缘等级：ClassI 灯管：双头卤素灯500W（灯具不包含灯管） 灯座：陶瓷R7S 材料：灯体及灯框：高压铸铝喷塑处理 反射器：高纯度铝板阳极处理 防护玻璃：耐温强化玻璃。 价格 120元/套 2.5.4 照明供电 体育馆照明对于体育比赛是非常重要的，因此对供电可靠性的要求很高。主场馆运 动场地的照明采用四路电源供电，分别来自两路高压电源，四台变压器，且均接于备用 19 发电机母线上。其中两路电源在市电停电后立即由备用发电机组供电，提供事故应急照 明电源；另外两路可视备用发电机组的负荷情况酌情投入。市电与事故电源的切换不大 于30S。市电停电时，带启动器的照明灯具由发电机供电，以保证一定的照度，不中断 比赛和电视转播。 相邻灯具或灯组由不同相序的电源交叉供给，有效地减少频闪效应的影响，提高了 照明质量和效果 [10]。 在照明系统中，不仅元件之间、电路之间、设备之间甚至元件内部都需要可靠的电 气连接。任何一个连接处出现故障，都会影响系统的可靠运行，甚至引发停电事故或引 发电气火灾。根据电气事故的统计分析，６０％的电气事故的隐患和重大的电气事故的 发生，往往都与电气连接的接触不良有关。 然而，要确保电气连接的接触可靠并非易事。因电气连接与需连接的电气设备、连 接器件、连接方式、连接工艺、连接材料等密切相关，其连接的可靠性不仅取决于连接 器件本身的材料、结构与几何尺寸等参数，更因电气连接的接触点大多暴露在大气中， 大气污染：如尘土、腐蚀性气体、湿度、温度都会直接影响连接的可靠性。各种随机因 素也可能影响到电气连接的可靠性，如电流热效应、电动力和电磁干扰等。同时为了保 证发生火灾时诱导场内所有人员及时、准确、迅速地疏散至室外安全地带，看清线路所 需的最低照度要求，防止人身伤亡事故，必须对照明供电给予足够重视 [11]。 1．按规范要求，对设计工程应进行认真分析，是否设置应急照明(哪些部位需要设) 做到不违规并正确设置； 2．对各种接线方式，灯具的亮、灭规律有准确的理解，以免在设计中盲目设置， 功能状态不明，起不了应有作用； 3．照明回路尤其是安装在走道墙面距地面lm以下的灯具，其金属外壳应接地，所 以配电回路应有PE线； 4．如果应急照明作为平时照明的一部分，需要点亮，则不应采用二线制接法，应 采用三线制可控接法； 5．有消控中心的工程，为了满足火灾发生时，消控中心开通火灾层和相关层应急 照明的要求，应采用图(5)、(6)的接线形式。 6．在工程设计中应急照明最好按层(区)以专用回路供电。 20 3 ABB-IBUS ABB I-BUS智能安装系统适用于各种建筑项目,它的结构特点和系统性能使此系统 也非常适合在大空间大跨度项目:如体育馆,会展中心等项目中应用. 现代体育馆项目的使用功能日趋多元化，既要适应各种不同体育比赛的要求，又要 适应日常的维护及文艺表演的要求，这样对灯光控制的要求就越来越高，主要体现在对 大量大功率照明回路的场景控制上，要求不同的的场景切换方便，并且具有不同回路在 场景切换时要有不同的延时即依次开启的功能，以避免大功率回路同时开启对配电系统 造成的冲击，防止配电系统中的断路器出现不必要的跳闸，同时还要求可对任意回路进 行监视及控制，控制方式上要多样化，使系统的控制更加可靠，另外控制功能修改、系 统扩展及将来的维护要灵活、方便这些复杂的控制功能决定了必须由一个先进的控制系 统来完成，ABB I-BUS只能安装系统可帮助体育馆项目轻易实现这些控制功能。 ABB I-BUS系统是一种标准的总线控制系统，属于新一代FCS系统即现场控制总线的范畴，采用的总线标准为 EIB即欧洲安装总线标准，控制方式为Peer-Peer的方式即对等控制方式，不同于传统的Master-Slave即主-从控制方式，总线是4芯屏蔽双绞线，其中2芯为总线使用，另外2芯备用。所有元件均采用24VDC工作电源，24VDC供电与电信号复用总线 [12]。 ABB I-BUS系统是模块化、全分散、对等的系统。 ABB I-BUS的元器件均为模块化元件，主要分为驱动器和传感器两类，驱动器为标 准模数化的元件，采用标准DIN导轨的安装方式，传感器采用标准86盒齐平安装方式。驱动器和传感器可分散安装在体育馆的不同区域，再用一根总线将所有的元件连接起 来，每个驱动器及传感器中均有内置的微处理器及存储器，故这些元器件可分别独立工 作，任何一个元件损坏不会影响系统其他部分的运行，另外，每个元件均可主动与其他 元件通讯，任何一个元件的运行不依赖于其他元件，即元件之间为完全对等关系，不存 在主机的概念，即可现场分散控制，又可采用中控电脑集中监视、控制。 ABB I-BUS系统的拓扑结构如图3.1表示 21 图3.1 ABB I-BUS系统拓扑结构图 ABB I-BUS系统的基本结构是支线，一根支线最多可挂64个元件，通过线路耦合器，最多15根支线可连接成一个区域，通过干线耦合器又可将最多15个区域连接成一个最大的系统，最大容量为64*15*15即14400个元件，可实现其庞大工程的灯光等设 备的控制。一根直线的最大长度为1000米。 (1)数字化。电器设备的开关量将来源于传感器(移动探测器、TRITON面板)发出命令并通过总线传送数字信号给驱动器，而不再像传统方式用开关面板直接对电源进行分 段。 （2)经济。本系统采用先进可靠的国际技术，合理配置各种设备，使系统的管理费 用及维护费用较低。并通过智能化控制，通过调节各种设备的负荷水平，从而达到节省 22 能源成本的目的。 (3)安全。本系统的应用将使控制者或使用者不可能直接接触强电部位，而是通过 移动物及24V弱电开关等方式进行控制。 (4)延长设备使用寿命。灯具损坏的一个主要原因是电网的电压，过高的工作电压 会使灯具的寿命大大降低。ABB I-bus控制系统可以成功地抑制电网的冲击电压和浪涌 电压，使灯具不会因上述原因损坏。同时ABB I-bus控制系统采用软启动和软关断技术，避免了开启灯具时电流对灯丝的热冲击，使得灯具寿命进一步延长，从而减少更换灯具 的工作量，降低照明系统的运行费用。 (5)安全可靠的安防功能。利用玻璃破碎传感器、无源红外线探测器实现安全检测， 并能通过蜂鸣器、安防指示灯等发出信号或故障信号，同时通过ABB I-bus控制系统软件的模拟平面显示，更可通过ABB I-bus控制系统电话控制盒或系统网关，将报警信号 输出至其他系统，及时示警，保障业主的投资。 (6)不同系统间的高效连接。ABB I-bu系统软件运行在Window98/XP平台上，支持众多的网络协议，包括最常用的TCP／IP协议，并可通过RS232接口相互连接，实现网络联网。与此同时，ABB I-bus控制系统是一个开放的系统，可通过简单的软件调试与 其他专业系统连接，例如BA系统。 3.3.1 应用概括 方案中灯光控制系统的功能区域主要分为几个部分：比赛场地、训练场地、观众席 等。因不同区域照度要求不同，照明控制主要集中在最重要的比赛场地、实现的主要控 [13]制功能为灯光场景切换及不同回路的依次开启。 方案中出现的场景可以分为：电视转播场景、比赛场景、训练场景、清扫场景、大 会场景等，ABB I-BUS控制系统可做到这些场景之间的任意相互切换，并且切换控制方 式简单、多样，例如轻按一下面板开关或点击一下鼠标即可。 ABB I-BUS在方案中应用的最大特色是其安装方式给传统电缆布线方式所带来的巨 大变革，传统控制方式采用接触器进行控制，如果照明箱分散放置，则需要大量的控制 电缆从照明箱引至负载的强电线路又增多了。另外，这两种传统控制方式都无法实现灯 23 光场景控制功能。 ABB I-BUS系统完全打破了传统的布线方式。与传统方式相比，这种方式大大缩短 了照明分支线路的电缆长度，减少了空盒子电缆的数量，从而减少了布线的工作量，降 低了火灾的危险，同时也便于将来的维护，而控制却可在中控室通过电脑或面板开关实 现。系统控制结构图如图3.2 图3.2 系统控制结构图 ABB I-BUS系统在控制方式上也颇具特色，例如控制方式多元化，大大提高了系统 控制的可靠性，既可通过现场面板进行控制，也可通过定时或光线感应到方式进行自动 控制，同时又可通过中控电脑的图形界面或模拟盘进行集中监视或控制，不同的控制方 式可同并存，没有任何冲突，即使有一种控制方式出现问题，仍可通过其他方式进行控 制[14]。此外，ABB I-BUS系统灵活的逻辑功能可随时将场馆公共场所内的现场面板开关闭锁，使其不起作用，例如，在比赛期间，控制人员可将观众区的面板开关闭锁，可防 止意外操作。 24 3.3.2 系统硬件组成 中央控制站通过EIB总线与照明控制器之间可直接通讯，通讯速率为9600bps。中央控制计算机采用WindowsXP操作系统。中央控制中心装有电话开关TS／AP，如需要可加装电话控制盒实现电话网络远程控制。通过中央计算机的编程设置，可对任何回路 进行开关控制。可设置6个组地址作回路监控，各回路状态通过LCD显示。并在必要时通过电话开关送出设备故障报警、状态信号，能设置3个不同的拨出电话号码在必要时 给维修人员拨电话，如拨出号码没回应，元件将输出报警触点信号。也可通过拨人电话 输入操作命令开关设定回路的灯。光线感测器DM／S1．1，到达设定的照度值时向EIB总线发出开／关或调光的通讯信号，照度阈值分别可调，2~1000lux。周编程时间开关SW／S2．5，按照设定的时间发送开／关信号，2组输出，每组可分别设定24个时刻。 此外，还有为系统总线提供电源的电源供应器(SV／S30．640)，用于DIN导轨安装的数据传输母线(DS／E277)以及五联控制面板、系统总线采用EIB专用电缆等。 在体育馆的中央控制室，设一台智能照明中央监控计算机，安装监控软件 WinSwitch、编程软件ETS2．0软件，操作人员可以在中文图形化显示的界面进行监控 和操作，监视整个智能照明系统的运行状态，在照明设备平面布置图上以形象直观的方 式实时动态地显示各区域的照明设备使用状况。中央监控计算机具有历史数据存储能 力，能实时提供智能照明系统的资料，并生成和打印各种报表，为设备维护提供依据， 实现照明设备管理的自动化。系统采用专用的编程软件ETS2．0对模块编程，每个模块 设一个物理地址，每一个回路设一个组地址，通过将相应的模块、回路地址组合到一个 组地址来进行控制，积木式的编程使系统具有高度的方便性。编程或维修人员可将RS232编程接口插入任一总线上的总线耦合器。 3.3.4 其他功能 ABB I-BUS还具有照明回路电流监测功能，可随时报告出现故障的照明回路号，便 于维护人员及时发现问题，排除故障 [15]。 另外，还可连接各种安防探头，也可与消防系统进行联动，在有紧急情况时，可通 25 过声光进行报警，或通过电话进行报警，同时可将指定的用电回路切断，从而提高体育 场馆的安全性能。 3.3.5 实际方案上的应用 在本方案中，I-BUS通过一对非屏蔽双绞线（UTP5）作为总线架构，可设计成总线型、树形、星线型等拓扑结构。 在这个体育馆比赛场地的系统中，灯具主要是金卤灯，I-BUS以控制为主，并可以 [16]与其他设备连接。 系统中包括有一个触摸屏控制主场馆，根据不同临时需要来控制场地照明。 触摸屏可设计成场景控制，如：比赛场景，清扫场景、节电场景、训练场景等多种 应用场景模式，系统中一般根据金卤灯启动电流大的特点，各回路都要做延时间隔启动， 避免大电流冲击，影响配电系统正常运行[17]。 简单I-BUS控制图如图3.3 图3.3 设计控制图 ABB I-BUS智能安装系统及技术在国外尤其是欧洲，已经得到广泛使用，在东南 亚一带也有较好市场，它可以满足现代楼宇的最高要求，面向未来并具有高度的灵活性。 26 在中国，有此类产品需求的客户也是越来越多，我们可以预见不久的将来，这种技术会 得到迅速的发展，也会有更多的客户选择ABB I-BUS智能产品。 27 我国体育事业的蓬勃发展，新建、改建、扩建的综合性体育馆不断涌现，灯光控制 设备也将不断更新换代。照明控制系统的设计必须结合综合性体育馆的特点，既具有鲜 明的时代特点和先进性，又应该达到经济、实用、安全、节能的目标。其良好的使用效 果与社会、经济的效应，推动了智能照明的技术迅速向前发展，并形成照明发展的一个 重要趋势。在此次设计过程中，我们可以从中得出在体育馆灯光照明中应用智能控制系 统的好处： 1、良好的节能效果 采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的 "预设置"控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管 理，实现节能。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把 灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显， 一般可达30%以上。此外，智能照明控制系统中对灯具进行调光控制，由于各种灯具采 用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了 低压无功损耗。 2、延长光源的寿命 众所周知，照明灯具的使用寿命取决于电网电压，由于电网过电压越高，灯具寿命 将会成倍地降低，反之，则灯具寿命将成倍地延长，因此防止过电压并适当降低工作电 压是延长灯具寿命的有效途径。 系统设置抑制电网冲击电压和浪涌电压装置，并人为地限制电压以提高灯具寿命。采取软启动和软关断技术，避免灯具灯丝的热冲击，以进 一步使灯具寿命延长。延长光源寿命不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯管的 工作量，降低了照明系统的运行费用，管理维护也变得简单了。无论是热辐射光源，还 是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。因此，有效地抑制电网 电压的波动可以延长光源的寿命。 智能照明控制系统能成功地抑制电网的浪涌电压，同时还具备了电压限定和轭流滤 波等功能，避免过电压和欠电压对光源的损害。采用软启动和软关断技术，避免了冲击 电流对光源的损害。通过上述方法，光源的寿命通常可延长2～4倍。 3、改善工作环境，提高工作效率 28 良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。良好的设计，合理地选用光源、 灯具及优良的照明控制系统，都能提高照明质量。智能照明控制系统以调光模块控制面 板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度 均匀性。同时，这种控制方式内所采用的电气元件也解决了频闪效应，不会使人产生不 舒适、头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉。 4、实现多种照明效果 多种照明控制方式，可以使体育馆具备多种艺术效果，为体育馆增色不少。在现代 体育馆中，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使 建筑物更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。 5、管理维护方便 智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明 预置场景的参数以数字式存储在EPROM中，这些信息的设置和更换十分方便，使大楼的照明管理和设备维护变得更加简单。 6、有较高的经济回报率 我们在设计中，如果仅从节电和省电这两项做一个估算：用三至五年的时间，就可 基本收回智能照明控制系统所增加的全部费用。而智能照明控制系统可改善环境，提高 员工工作效率以及减少维修和管理费用等，也可以节省下一笔可观的费用。 所以，智能控制系统在体育馆照明设计中的应用方案中，起到一个举足轻重的作用， 而在设计这个方案的过程中，由于运用了智能控制系统，使方案的自由度大大增加，为 设计增添了很多元素。 29 [1] 莫善在,钱杏芳,朝阳和石景山，体育馆照明设计,照明技术， (第十一届亚运会体育建筑照明专辑),1989(2):12-16 [2]张绍纲,李恭慰,赵建平等,混光照明在第十一届亚运会体育比赛中的应用[J],建筑电气,1989 (2):16-20 [3]赵振民主编,照明工程设计手册[J]第一版，天津；天津科学技术出版 社,1984:233-236 [4]北京照明学会照明设计专业委员会编,照明设计手册[J]，中国电力出版社,1998 [5]谢庚,梅雪皎,沈达；首都机场体育中心照明设计[J];工程建设与设计; 2001年05期 [6]李新兵; 体育馆照明控制系统的研究与应用 [J];机电工程技术; 2004年12期 [7]俞丽华，罗红; 人工神经网络理论在体育照明设计中的应用 [J];同济大学学报(自然科学版); 1995年05期 [8]王希军; 现代体育场馆电气照明工程要点分析 [J];中国市场; 2008年13期 [9]王恒毅,韩尚梅,王彤,张金月; 体育馆视觉质量与观众厅的长跨比例 [J];人类工效学; 1998年02期 [10]邵左平; 混光照明在电厂中的应用 [J];电力建设; 1996年04期 [11]黄祖凯 ,朱红; 论体育场照明及电气控制设计 [J];IB智能建筑与城市信息; 2002年12期 [12]李恭慰主编，体育建筑照明设计手册，,原子能出版社,1992年 [13]夏林等，关于综合体育馆灯光控制的设计，照明工程学报1999年第一期P68-72 [14]李 宏 ，多功能体育馆绿色照明设计及微机控制，灯与照明2003年第一期P38-40 [15]中国建筑学会建筑电气分会编 2003年建筑电气论坛会(论文集),2003 [16]日本照明学会编,照明手册翻译组翻译,照明手册,第一版,北京;中国建筑工业出版社,1985:561-563 [17][美]William Tao,FIES,体育照明,<建筑电气>,1990,9(3):35-40 30 在论文即将完成之际，敲下“致谢”两个字，心中无限感慨。回眸过去，一路走来， 需要感谢的人太多，实在是这些简单的文字所不能表达和承载的。我想首先感谢的是我 的指导老师谷刚老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他 循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。在我撰写论文的过程中，谷刚老 师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论 文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了谷刚老师悉心细致的教诲和无私的帮助， 特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终 生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。 最后，感谢学校能够给我这样的学习机会，提供研究的环境，为以后的工作作出更 好的准备，谢谢！ 31