Design eines Beleuchtungssteuerungssystems für Sportplätze

Steuerungssystem für Sportplatzbeleuchtung

Verzeichnis:
1. Grundlegende Anforderungen an die Gestaltung des Beleuchtungsstromverteilungs- und -steuerungssystems in Sportplätzen
1.1 Verbesserung der Zuverlässigkeit
1.2 Geeignete Auswahl der Beleuchtungsparameter
1.3 Energieeffizientes Design
2. Detaillierte Gestaltung des Beleuchtungsstromverteilungs- und -steuerungssystems für Stadien
2.1 Lampenauswahl
2.2 Gestaltung der Stromverteilung
2.3 Gestaltung eines intelligenten Beleuchtungssteuerungssystems

Die Lichtverteilung und -steuerung ist ein entscheidender Aspekt der Sportplatzgestaltung und hat viel Aufmerksamkeit erregt. Ihr Hauptziel ist es, Sportlern und Zuschauern eine natürliche, klare und angenehme Beleuchtung zu bieten, die es ihnen ermöglicht, die Sportatmosphäre voll zu genießen und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Aktivitäten in einer entspannten und gut beleuchteten Umgebung stattfinden. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Verbesserung der Zuverlässigkeit der Lichtverteilung und -steuerung mit dem Ziel, die Lichtqualität auf Sportplätzen zu optimieren.

1. Grundlegende Anforderungen an die Gestaltung der Beleuchtungsstromverteilung und -steuerung in Sportplätzen

Sportplätze werden hauptsächlich für Wettkämpfe genutzt. Daher muss die Lichtverteilung und -steuerung bestimmte Beleuchtungsstandards erfüllen . Eine umfassende Beleuchtung ohne dunkle Flecken ist unerlässlich. Die Leuchten sollten hohe Helligkeit, Gleichmäßigkeit, weiches Licht und minimale Blendung bieten. Darüber hinaus ist eine ausreichende horizontale und vertikale Beleuchtung bei gleichzeitiger Reduzierung der Blendung wichtig .

1.1 Verbesserung der Zuverlässigkeit

1.1.1 Auswahl elektrischer Geräte

Die Zuverlässigkeit der Beleuchtungsstromverteilung und -steuerung hängt eng mit der Qualität der verwendeten elektrischen Geräte zusammen. Die Gewährleistung einer hohen Zuverlässigkeit der elektrischen Komponenten ist entscheidend für die Gesamtzuverlässigkeit der Beleuchtungsanlage auf Sportplätzen . Durch die Optimierung der Beleuchtungs- und Stromverteilungssysteme können wir deren Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und technologischen Fortschritt steigern und gleichzeitig die erforderliche Stromqualität gewährleisten.

1.1.2 Implementierung vollständig selektiver Schutzeinstellungen

Das Beleuchtungsstromverteilungs- und -steuerungssystem sollte Computer- und KI-Technologien integrieren, um Fehlerströme präzise zu berechnen und vollständig selektive Schutzeinstellungen zu ermöglichen. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Auslösezeitgrenzen und Stromstärken von automatischen Umschalteinrichtungen und Schutzeinrichtungen mit einem vorgegebenen Pegelunterschied eingestellt werden. Dieser Ansatz ermöglicht die selektive Schaltung von Fehlerstromkreisen, minimiert das Ausmaß von Stromausfällen, vermeidet unnötige Störungen und erhöht letztendlich die Zuverlässigkeit des Beleuchtungsstromverteilungs- und -steuerungssystems auf dem gesamten Sportplatz .

1.2 Geeignete Auswahl der Beleuchtungsparameter

Mit der Weiterentwicklung der Beleuchtungstechnik vor Ort steigen die Erwartungen der Menschen an die Bildqualität. Dies erfordert Verbesserungen des Dynamikbereichs des Systems, um die Programmklarheit in Stadien zu gewährleisten. Das Design des Beleuchtungsstromverteilungs- und -steuerungssystems für Stadien erfordert typischerweise den Einsatz von Leuchten mit hohem Farbwiedergabeindex, hoher Lichtleistung und geringer Blendung . Darüber hinaus müssen die ausgewählten Leuchten die Beleuchtungsanforderungen für die jeweiligen Veranstaltungen erfüllen. Bei der Planung des Beleuchtungssystems ist es wichtig, den tatsächlichen Beleuchtungsbedarf des Spielfelds zu berücksichtigen .

Die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung, der Farbwiedergabeindex, die Farbtemperatur und andere Leistungskennzahlen der eingesetzten Beleuchtungsanlage müssen die festgelegten Mindeststandards übertreffen; der Blendungsindex sollte unter den angegebenen Grenzwerten bleiben. Die Implementierung intelligenter Steuerungsmethoden in das Beleuchtungsstromverteilungs- und -steuerungssystem ist notwendig, um die Multimodus-Umschaltung zu ermöglichen. Auch die Platzierung und das Design der Leuchten müssen berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass sie weder die Sicherheit noch die Gesamtästhetik des Sportplatzes beeinträchtigen . Die Anordnung der Leuchten innerhalb des Beleuchtungssystems sollte logisch sein, um eine umfassende Abdeckung des Platzes zu gewährleisten , und die Leuchten sollten einen gleichbleibenden gerichteten Abstrahlwinkel bieten. Um die Effizienz der Lichtübertragung aufrechtzuerhalten, sollten entsprechende Überlaufschutzvorrichtungen eingebaut werden.

Darüber hinaus müssen bei der Planung und Auswahl der Beleuchtungsanlage die spezifischen Bedürfnisse des Kunden sowie die kulturelle Identität und die Besonderheiten des Stadions berücksichtigt werden. Bei der Konzeption des Beleuchtungsverteilungs- und -steuerungssystems sollten Praktikabilität, Benutzerfreundlichkeit und Zuverlässigkeit im Vordergrund stehen. Ziel ist eine optimale Investitionseffizienz bei gleichzeitig klar definiertem Investitionsumfang.

1.3 Energieeffizientes Design

Es ist wichtig, hocheffiziente und energiesparende Lichtquellen sowie kompatible hocheffiziente Lampen und elektrische Komponenten zu wählen, die alle den aktuellen nationalen Energieeffizienzstandards entsprechen müssen . Eine Blindleistungskompensation für Gasentladungslichtquellen sollte verteilt werden. Der Leistungsfaktor für kompensierte Leuchtstofflampen sollte mindestens 0,9 betragen, während Hochleistungs-Gasentladungslampen nicht unter 0,85 fallen sollten und auch LED- Lampen mindestens 0,9 einhalten sollten. Das Lichtsteuerungssystem sollte entsprechend den verschiedenen Nutzungsfunktionen konfiguriert werden. Wenn möglich, sollte das natürliche Licht zur Beleuchtung maximiert werden, und es sollten Maßnahmen ergriffen werden, um Schatten durch intensives natürliches Licht zu vermeiden und eine gleichmäßige Beleuchtung in allen Bereichen des Stadions sicherzustellen.

2. Detaillierte Planung des Beleuchtungsstromverteilungs- und Steuerungssystems für Stadionveranstaltungen

Das Beleuchtungsverteilungs- und -steuerungssystem für Stadien sollte unkompliziert, zuverlässig, anpassungsfähig, benutzerfreundlich und kostengünstig sein. Ein geeignetes Beleuchtungsverteilungs- und -steuerungssystem muss basierend auf den verschiedenen Klassifizierungen der Veranstaltungsorte und ihren jeweiligen Laststufen eingerichtet werden. Beispielsweise sollte die Beleuchtungslast in Sportanlagen der Klasse A als Primärlast behandelt werden, während Anlagen der Klassen B und C als Sekundärlasten gelten. Die Primärlast sollte zur Stromversorgung am Ende geschaltet werden, während die Sekundärlast über einen Niederspannungs-Einzelstromkreis versorgt werden kann, wenn dieser die Kriterien für eine Hochspannungs-Doppelstromversorgung erfüllt.

Für die Gestaltung des Lichtverteilungs- und -steuerungssystems kann die weit verbreitete computergestützte Akustikdesign-Software AGI32 genutzt werden. Diese Software ermöglicht die Simulation und Berechnung der optischen Eigenschaften der Umgebung und der Strahlungsreaktion der Lichtquelle. Dies führt letztendlich zu einem Lichtverteilungs- und -steuerungssystem, das die Anforderungen des Veranstaltungsortes und der Nutzer erfüllt. Bei der optischen Simulation mit AGI32 ist es wichtig, Faktoren wie Höhe des Veranstaltungsortes, Platz, Sitzplätze und Funktionen zu berücksichtigen und Beleuchtungsbereich, Beleuchtungsstärke und Gleichmäßigkeit zu simulieren, um sicherzustellen, dass das endgültige Design des Lichtverteilungs- und -steuerungssystems optimale Ergebnisse erzielt und den Nutzungsanforderungen des Veranstaltungsortes entspricht.

2.1 Lichtauswahl

2.1.1 Auswahl der Lichtquelle

Die Lichtquelle sollte aus Hochleistungslampen bestehen, die eine hohe Helligkeit, eine zum Stadion passende Farbe, eine lange Lebensdauer und eine sanftere Beleuchtung bieten. Bei der Auswahl der Leistung der Lichtquelle müssen unbedingt der Installationsort , die Größe und die Höhe des Sportplatzes berücksichtigt werden . Die gewählte Lichtquelle muss zuverlässig zünden und stabil bleiben.

2.1.2 Blendschutzfunktionen

Die gewählte Lampe sollte ein blendfreies Design mit einer Blendschutzabdeckung aufweisen. Diese Abdeckung sollte vom gleichen Hersteller wie die Lampe stammen, aus Aluminiumdruckguss gefertigt sein und zum Gesamtbild und zur Farbe der Lampe passen. Es empfiehlt sich, hochwertige Beleuchtungsprodukte mit hervorragender Blendschutzwirkung auszuwählen, um alle Spezifikationen zu erfüllen, Blendung effektiv zu minimieren und eine hohe Helligkeit im Veranstaltungsort zu gewährleisten, ohne die Besucher zu stören. Darüber hinaus sollten die Lampen über eine gut geplante Lichtverteilung verfügen und verschiedene Muster nutzen, um das Licht effektiv in den Veranstaltungsort zu lenken, Streulicht zu reduzieren und die Auswirkungen auf umliegende Wohngebiete zu minimieren. Die Stadionbeleuchtung sollte sich harmonisch in die Umgebung einfügen.

2.1.3 Design der photoelektrischen Trennung

Der Treiber sollte eine auf die Lampenleistung abgestimmte fotoelektrische Trennung aufweisen und aus Aluminium-Hochdruckguss mit einer Mindestdicke von 2 mm bestehen. Die internen und externen Komponenten, einschließlich des eingebauten Treibers, des Dimmreglers, des Trennschalters, der Sicherung und des Erdungsstabs, sollten im Stromverteilungsraum untergebracht werden, um die Wartung zu erleichtern und die Verkabelung zu entlasten.

2.2 Energieverteilungsdesign

Angesichts der besonderen Beleuchtungsanforderungen von Stadien sollte die Stromverteilung für die Veranstaltungsortbeleuchtung radial erfolgen und von anderen Stromverteilungs- und Steuerungssystemen getrennt sein. Diese Trennung verhindert, dass Ausfälle anderer Systeme die Veranstaltungsortbeleuchtung beeinträchtigen. Eine gängige Methode zur Gewährleistung einer zuverlässigen Stromversorgung ist die Doppelstrom-Klemmenschaltung, die auf die Stromversorgungsanforderungen der elektrischen Geräte abgestimmt sein muss. Beispielsweise stellt die Veranstaltungsortbeleuchtung besondere Anforderungen an die Umschaltzeiten der Stromversorgung, und eine ausschließliche Doppelstrom-Klemmenschaltung reicht möglicherweise nicht aus. In solchen Fällen kann der Einsatz einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) erforderlich sein.

Die Klemmenleuchten können mit einer Doppelstrom-Querverteilungsmethode betrieben werden, bei der jeder Verteilerkasten die Hälfte der Beleuchtung versorgt. Diese Konfiguration stellt sicher, dass bei einem Ausfall einer Stromversorgung die Hälfte der Beleuchtung des Veranstaltungsortes weiterhin funktioniert und gleichmäßig verteilt ist, um einen reibungslosen Ablauf von Veranstaltungen und Notfallübertragungen zu gewährleisten. Jeder Lichtverteilerkasten sollte eine radiale Verteilungsmethode verwenden, bei der der Radius und der Spannungsabfall der Stromversorgung berücksichtigt werden. Die Verteilerkästen sollten in jedem Verteilerraum entsprechend der Entfernung zur Stromversorgung platziert werden. Die Versorgungsspannung ist auf 220 V/380 V eingestellt, und das Erdungssystem folgt einer TN-S-Konfiguration. Da Gasentladungslampen nichtlineare Lasten sind, enthalten die Leitungen Oberschwingungen höherer Ordnung, hauptsächlich dritte Harmonische, sodass der Neutralleiterabschnitt aller Leitungen entsprechend dem maximalen Einphasenstrom dimensioniert werden muss.

USV-Systeme sind mit eigenen Spannungsstabilisierungsgeräten ausgestattet, haben kurze Umschaltzeiten und bieten verschiedene Anwendungsvorteile. Sie sind für die Beleuchtungsstromverteilung in großen Stadien und Wettkampfstätten unverzichtbar. An kritischen Veranstaltungsorten können Online-USV-Stromschränke am Ende hinzugefügt werden, um die Stromversorgungsqualität zu verbessern. Der USV-Gleichrichter stabilisiert die Ausgangsspannung und gewährleistet so eine optimale Lampenleistung. Derzeit können auch Notstromversorgungssysteme (EPS), die schnelles Umschalten ermöglichen, den Bedarf an unterbrechungsfreier Stromversorgung für die Beleuchtung decken und je nach spezifischen Designanforderungen ausgewählt werden. Da USV-Gleichrichter jedoch erhebliche Wärme und Oberschwingungen erzeugen, müssen zusätzliche Hilfsgeräte wie eine Klimaanlage für den Maschinenraum und Filtergeräte vorgesehen werden. Der zunehmende Bedarf an solcher Ausrüstung führt zu höheren Anfangsinvestitionen und laufenden Wartungskosten und macht sie weniger wirtschaftlich. USV-Systeme eignen sich am besten für Stadien der Klasse A und Veranstaltungsorte mit bedeutenden Wettkämpfen.

2.3 Entwurf eines intelligenten Lichtsteuerungssystems

Die Entwicklung eines Lichtverteilungs- und Steuerungssystems für Stadien ist eine komplexe und technische Aufgabe, die hohe Funktionalität erfordert. Die Lichtsteuerung muss den Sehbedürfnissen des Publikums gerecht werden und gleichzeitig den Anforderungen verschiedener Sportveranstaltungen gerecht werden. Je nach den spezifischen Eigenschaften jedes Sportplatzes sollten unterschiedliche Steuerungsmodi ausgewählt werden . Gängige Modi sind Notbeleuchtung, Training, Übertragung, Wettkampf und Plot-Modus. Um den Anforderungen dieser verschiedenen Modi gerecht zu werden, ist ein intelligentes Lichtsteuerungssystem für die Lichtverteilung und -steuerung des Veranstaltungsortes unerlässlich.

Ein intelligentes Lichtsteuerungssystem besteht typischerweise aus drei Hauptkomponenten: der Ausgabeeinheit, der Systemeinheit und der Eingabeeinheit. Jedes Modul muss eine eigene Geräteadresse haben und über Funktionen verfügen, die auf das Softwaresystem abgestimmt sind. Fortschrittliche Kommunikations- und Elektroniktechnologien werden häufig in intelligenten Lichtsteuerungssystemen eingesetzt, um Gruppensteuerung, Mehrpunktsteuerung, Zeitsteuerung und Echtzeitüberwachung der Lichtverteilung und -steuerung zu ermöglichen. Sportplätze benötigen einen eigenen Kontrollraum zur Überwachung und Verwaltung der Lichtverteilung und -steuerung im gesamten Stadion. Auch kleinere Sportplätze sollten über ein einfaches Lichtsteuerungssystem mit intelligenten Bedienfeldern für eine optimale Steuerung verfügen.

Angesichts der Größe, Komplexität und vielfältigen architektonischen Gestaltung von Sportplätzen unterscheidet sich die Gestaltung der Beleuchtungsverteilungs- und -steuerungssysteme erheblich von Standardsystemen und erfordert die Berücksichtigung zahlreicher Faktoren. Bei der Planung ist es entscheidend, die Klassifizierung und Größe des Stadions zu berücksichtigen, Internet- und Kommunikationstechnologien angesichts der rasanten Entwicklung neuer Technologien zu integrieren und ein intelligentes Lichtsteuerungssystem zu entwickeln, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit der gesamten Beleuchtungsverteilungs- und -steuerung des Stadions zu verbessern.