运动场照明控制系统设计

运动场照明控制系统

目录：
1.运动场地照明配电及控制系统设计的基本要求
1.1提高可靠性
1.2合理选择照明参数
1.3节能设计
2.体育场馆照明配电及控制系统详细设计
2.1灯具选择
2.2配电设计
2.3智能照明控制系统设计

照明配电及控制系统是运动场地设计中备受关注的关键环节。其主要目标是为运动员和观众提供自然、清晰、舒适的照明，使他们能够充分融入运动氛围，同时确保活动在轻松、光线充足的环境中进行。本文重点探讨如何提高照明配电及控制系统的可靠性，以优化运动场地的照明质量。

1.运动场馆照明配电及控制系统设计的基本要求

运动场主要用于举办比赛，因此照明配电和控制系统必须满足场地特定的照明标准。确保照明覆盖全面，无暗点至关重要。照明灯具应提供高亮度、均匀、柔和的光线和最小眩光。此外，保持适当的水平和垂直照度并减少眩光也至关重要。

1.1 增强可靠性

1.1.1 选择电气设备

照明配电及控制系统的可靠性与所用电气设备的质量密切相关。确保电气元件的高可靠性对于提高运动场照明系统的整体可靠性至关重要。通过优化照明和配电系统，我们可以在保持基本电能质量的同时，提高其经济效益、安全性和技术水平。

1.1.2 实施完全选择性保护设置

照明配电和控制系统应采用计算机和人工智能技术，以精确计算故障电流并建立完全选择性的保护设置。至关重要的是，确保备用自动切换装置和保护装置的动作时限和电流水平按预定的电平差进行设置。这种方法可以选择性地切换故障电路，最大限度地减少停电范围，避免不必要的中断，并最终提高整个运动场照明配电和控制系统的可靠性。

1.2 适当选择照明参数

随着现场照明技术的进步，人们对视觉质量的要求也越来越高，因此需要提升系统的动态范围，以确保体育场馆节目的清晰度。体育场馆照明配电和控制系统的设计通常涉及使用高显色指数、高光输出和低眩光的灯具。此外，所选灯具必须满足特定赛事的照明要求。在设计照明系统时，必须考虑球场的实际照明需求。

运行中的照明设备的照度均匀度、显色指数、色温和其他性能指标必须超过规定的最低标准；眩光指数应保持在规定的限值以下。在照明配电和控制系统中实施智能控制方法对于适应多模式切换是必要的。还必须考虑灯具的放置和设计，以确保它们不会危及安全性或运动场的整体美观。照明系统内灯具的布置应合理，以保证全面覆盖球场，并且照明灯具应提供一致的定向光束角。为了保持光传输效率，应包括适当的防溢装置。

此外，在照明系统的布局和设备选型上，必须充分考虑业主的具体需求，并清晰地理解场馆的文化定位和特色。照明配电及控制系统的设计应注重实用性、用户友好性和可靠性，在明确投资规模的同时，追求最佳的投资效益。

1.3 节能设计

应选择高效节能的光源，并配套使用符合国家现行能效标准的高效灯具及电器元件。气体放电光源应采用分布式无功补偿，补偿型荧光灯的功率因数应不低于0.9，高强度气体放电灯的功率因数不应低于0.85，LED灯的功率因数也应保持在0.9以上。照明控制系统应根据不同的使用功能进行合理配置。在可行的情况下，应最大限度地利用自然光进行照明，并采取措施避免强烈的自然光造成阴影，确保体育场所有区域的照明均匀。

2.体育场馆照明配电及控制系统详细设计

体育场馆的照明配电和控制系统应简单、可靠、适应性强、用户友好且经济高效。必须根据不同的场馆类别及其各自的负载水平建立合适的照明配电和控制系统。例如，A类体育设施的照明负载应视为一次负载，而B类和C类设施的照明负载则应视为二次负载。一次负载应在末端切换供电，而二次负载如果符合高压双电源供电标准，则可由低压单回路供电。

照明配电及控制系统的设计可以采用目前广泛应用的AGI32计算机辅助声学设计软件。该软件可以模拟计算周围环境的光学特性以及光源的辐射响应，最终设计出符合场馆和用户需求的照明配电及控制系统。在AGI32光学仿真设计过程中，需要综合考虑场馆高度、空间、观众座位、功能等因素，模拟照明范围、照度水平和均匀度，确保最终设计的照明配电及控制系统达到最佳效果，满足场馆的使用需求。

2.1 灯光选择

2.1.1 光源选择

光源应由高功率灯珠组成，以提供高亮度、与体育场相匹配的色彩、较长的使用寿命以及更柔和的照明。选择光源功率时，必须考虑运动场的安装位置、大小和高度。所选光源必须可靠点亮并保持稳定性。

2.1.2 防眩光功能

所选灯具应采用防眩光设计，并在其外部配备防眩光罩。该罩应由与灯具相同的制造商生产，采用高压铸铝材质，并与灯具的整体外观和颜色相匹配。建议选择具有出色防眩光性能的高品质照明产品，以确保符合所有规格要求，有效减少眩光，并在场馆内提供高亮度，同时又不会给观众带来不适。此外，灯具应具有精心规划的照明分布，利用各种模式将光线有效地引导至场馆，从而减少光溢出，并最大限度地减少对附近居民区的影响。体育场馆的照明应与周围环境和谐融合。

2.1.3 光电分离设计

驱动器应根据灯具功率采用光电分离设计，采用厚度不小于2毫米的高压铸铝制造。内置驱动器、调光控制器、隔离开关、保险丝、接地棒等内外元器件应集中布置在配电室内，方便维护，并减轻布线负担。

2.2 配电设计

鉴于体育场馆独特的照明需求，场馆照明的配电应采用放射状布局，并与其他照明配电及控制系统保持独立。这种独立布局有助于防止其他系统故障影响场馆照明。双电源终端切换是确保可靠供电的常用方法，但必须根据电气设备的供电需求进行定制。例如，场馆照明对电源切换时间有特定的要求，仅依靠双电源相互切换可能不够。在这种情况下，可能需要加入不间断电源 (UPS)。

终端灯可采用双电源交叉配电方式，每个电源箱供电一半，确保当一路电源发生故障时，场馆一半的灯光仍能正常运转，均匀分布，保障活动和应急广播的顺利进行。各照明配电箱应采用放射状配电方式，考虑供电半径和压降，根据与电源的距离，在各配电室内布置配电箱。电源电压为220V/380V，接地保护系统采用TN-S配置。由于气体放电灯为非线性负载，线路中含有高次谐波，以三次谐波为主，因此所有线路的中性线截面应按最大单相电流确定。

UPS系统自带稳压装置，切换时间短，应用优势多样，是大型场馆、比赛场馆照明配电的必备方案。对于重点场馆，可在末端增设在线式UPS电源柜，提升供电质量。UPS整流器稳定输出电压，确保灯具最佳性能。目前，具备快速切换功能的应急电源系统（EPS）也能满足照明不间断供电需求，可根据具体设计需求选择。然而，由于UPS整流设备发热和谐波较大，需要增加机房空调、滤波设备等配套设备。这些设备的增加会导致初期投资和后续维护成本增加，经济性较差。UPS系统最适合甲级场馆和大型比赛场馆。

2.3 智能照明控制系统设计

体育场馆照明配电及控制系统的设计是一项复杂且技术性很强的任务，其功能性要求极高。照明控制必须满足观众的观看需求，同时又能适应各种体育赛事的要求。应根据每个运动场地的具体特点选择不同的控制模式。常见的模式包括应急照明、训练、转播、比赛和小区模式。为了满足这些不同模式的需求，智能照明控制系统对于管理场馆的照明配电和控制至关重要。

智能照明控制系统通常由三个主要组件组成：输出单元、系统单元和输入单元。每个模块必须具有指定的单元地址，并设计与软件系统相匹配的功能。智能照明控制系统通常采用先进的通信和电子技术，以实现群组控制、多点控制、定时控制以及照明配电和控制系统的实时监控。运动场需要专门的控制室来监督和管理整个场馆的照明配电和控制系统。即使是规模较小的运动场也应该配备基本的照明控制系统，并使用智能控制面板进行适当的管理。

由于体育场馆规模庞大、结构复杂、建筑形式多样，其照明配电及控制系统的设计与标准系统存在较大差异，需要考虑的因素也十分复杂。设计时，必须充分考虑体育场馆的类别和规模，并结合互联网、通信技术等新兴技术的快速发展，开发智能化的照明控制系统，以提升整个体育场馆照明配电及控制系统的可靠性和安全性。