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深圳爱瑟菲智能照明块控制系统成功应用深圳市宝安体育场

来源:www.zjxhdq.net 作者:镇江信瀚电气有限公司 日期:2015-06-27 浏览: 2

1 概述

  深圳宝安体育馆位于深圳市宝安区城市景观主轴线上,是新中心区三大标志性建筑之一。

  体育馆智能照明控系统是爱瑟菲公司在多年从事体育馆照明控制产品设计生产基础上,总结用户需求,跟踪国内外新技术,面向高级体育馆而设计开发的新一代控制系统。该系统全面兼容标准TCP/IP协议和以太网技术,不需要单独布线,可以直接在体育馆已有宽带网络综合布线上实现对体育馆状态与信息进行监控和管理的功能。整个系统由计算机网络通信管理软件和智能控制硬件系统设备两部分组成。采用成熟的以太网TCP/IP通信协议和大型SQL Server(客户/服务器模式)数据库,了整个系统的稳定性和可靠性,克服了目前国内其它公司普遍采用的上一代体育馆照明控制系统RS-485总线联网方法速度慢、可靠性较差以及多种网络布线复杂、重复建设等各种问题。

  爱瑟菲智能照明控制系统采用的电子技术和原材料,全面提高了系统的稳定性、安全性、可靠性及扩张性,为体育馆降低了能源消耗及人力成本,充分地体现了体育馆“人性化”、“智能化”、“绿色化”的管理新风尚。

2 需求分析

  宝安体育馆作为大量使用灯光的建筑,对智能照明的需求具有以下特点:

  控制区域类型较多,包括地下一层、主场、副场、场地照明、公共应急照明,室外照明等。

  主赛场地是体育场馆的主体部分,按照比赛需求通常将主赛场地照明分为8种不同的照明控制模式即全开模式、全关模式、电视转播模式、专业训练模式、比赛模式、国内比赛模式、观众席照明模式、应急照明模式。

  灯光耗能量大,因此对于照明节能的要求高,效果要求显著;人流量和照明量存在线性比例关系,人流量越多,需要打开的光源就越多;

  体育场馆通常具有灯具回路多、功率大、布灯分散的特点,并且使用时需要不同场景来满足不同场合的功能需求。

  传统的照明回路是从断路器接到开关再到灯具上,因为体育场馆回路多,造成去控制室的电缆众多,所以桥架尺寸越装越大,消耗了很多线材和和桥架。

  而智能照明控制系统的输出继电器和断路器一起安装在配电箱内,多个配电箱分布在体育场馆区域的各个地方,采用RVVP4*1.0线多个配电箱连接起来,再用RVVP4×1.0线接至现场控制面板,再连接到控制室,在控制室内就可以用面板来控制整个体育场馆的照明,而且通过这种方式,可以节省大量的线材和桥架。

  传统方式若要实现多点、区域控制等复杂的功能时线路特别复杂;而智能照明控制系统实现多点控制、区域控制等功能时的线路却非常简单。

  体育场对于灯光有较高的指标要求,在不同的区域、不同的场合来设置不同的场景。

  根据IISFREE公司和项目施工设计单位针对本项目的直接沟通交流,并结合以往IISFREE在其它体育馆项目实施中的实际经验,对于该项目各控制区域需要用到的控制方法分析如下表。

3 系统功能

  (1)增加了产品安全性能

  (2)通讯总线保护技术

  1)实时检测线路电压,并在主控站显示;
  2)实时监测总线的短路、短路情况;
  3)通讯口隔离技术,防止电浪涌烧毁通讯芯片;
  4)抗雷击功能,防止雷电烧毁通讯芯片;

  对通讯线路采用10/700uS、4kV雷击模拟测试,其输出端波形下图所示。从图中可以看出,10/700uS、4KV的雷击模拟信号经过保护电路后电压增量为8V,该电压限制在-7V到+12V的安全范围内。

  (3)开关控制模块都采用机械自锁继电器

  主要优点:
  1)自锁型继电器平时不消耗电流;
  2)由于电感线圈平时不通电,没有工作电流和工作噪音;
  3)没有弹簧机构,工作寿命长;
  4)平时工作状态下几乎不产生热量;

  体育场内部有大量密集的金卤灯、高压钠灯光源,大功率气体放电灯有个工作特点,就是一般要预热10分钟时间,并且中途熄灭后,需要5~15分钟才能重新点亮,要想中途不熄灭,停电时间不能大于20ms。但是,使用智能照明模块后,4ms切换的EPS系统会导致单片机的重新启动(1个时钟周期的掉电就会重新复位),启动的时间为64ms,会导致普通继电器的断开和闭合间隔>64ms,从而导致气体放电而使灯的熄灭。

  传统继电器结构与自锁继电器结构对比图如下(左为传统继电器,右为自锁继电器):

  (4)过零断开技术

  过零点的概念:

  继电器在将要闭合的瞬间,由于存在一定的电阻(还未完全吸合),因此如果存在电流,就会产生很大的热量,烧蚀继电器触点。

  同样,在继电器断开的瞬间,如果还存在电压,会产生电弧,电弧一直到下一个过零点才会熄灭。电弧同样会减少触点的寿命。

  交流电的周期是50赫兹,即每隔10ms就有一个过零点。

  建筑中经常需要应付大功率回路,为了延长继电器的寿命,将普及归零点断开技术。我们进行10万次的测试,继电器开关10万次的时候,使用过零检测技术的继电器完好如新,但是没有使用这个技术的继电器触点已经严重烧蚀。

4 与其它系统的联动

  照明控制系统提供与BA系统的集成联动输入接口,采用通用的MODBUS开放协议接口。可并入BA系统实行对整个照明系统实行集中监控。

  通过OPC SERVER 进行连接。采用TCP/IP协议的硬件网关,通过OPC方式与BA/BMS服务器通信,并提供RJ45接口与LAN相连。该方式可以实现与BA/BMS的实时、完全连接。BA系统集成商可以采用标志方式进行众控应用软件的开发,相对简单,开发周期短,实现成本较低。软件OPC-SERVER,安装OPC-SERVER软件的电脑通过LAN与系统连接,应用软件可以OPC方式访问SERVER。

5 软件主要功能

  采用全中文、人性化的监控软件界面,软件简单易学,更符合中国人的审美观点和使用习惯,大量的设计都基于管理人员,给物业管理带来了大的便利。

  (1)分级管理

  软件具体分级管理:系统管理分为3级,高级可以进行编程(根据实际需要更改场景等);高级操作员可以查看相关的数据,但是无法进行编程;一般操作员只可以进行监控;提高了系统的安全性,避免因人为的因素破坏原有的程序。

  (2)开关延时启动/关闭

  延时启动/关闭:主要对照明回路进行逐个或每个区进行顺序开启/关闭。一般写字楼用电量非常大,如果给这些照明同时送电将会造成很大的电冲击。因此,需要逐路送电,智能照明现场执行器能设置回路开启延时,将各回路送电时间错开(一般为1~10min间隔)。

  (3)设备故障报警

  具备设备故障报警功能:软件每隔5s会对总线上的所有设备进行轮巡,一旦发现设备故障,会立即向监控中心报告,同时以闪烁标志向值班人员发出提醒,并准确定位故障设备的真实位置,值班人员可以及时发现并解决问题,大大提高了系统的安全性和效率,这一功能对于物业管理意义重大。

  (4)总线短路报警

  系统总线具备短路报警功能:一旦前端总线短路,软件会出现报警提示,提醒值班人员及时排除故障。

  (5)节能分析功能

  系统具备节能分析功能:物业管理方可以根据对安装了智能控制系统的照明进行节能分析,从而判断哪些照明回路用电量较大,然后进行总结分析、改进该区域的控制方法,进一步提高节能效率。

6 系统构成

  系统构成示意图见下图所示。

7 设备指标

7.1 网关(4口耦合器)

  (1)型号:ASF.CP.4;
  (2)现场总线和以太网之间信号转换装置;
  (3)有单口和四口两种规格;
  (4)故障复位功能;
  (5)系统故障时复位按钮;
  (6)传输距离:1.2km;
  (7)CPU工作状态LED显示;
  (8)可测出总线电压;
  (9)可读取出厂日期;
  (10)总线短路报警。

7.2 时钟控制器

  (1)型号:ASF.TM.8;
  (2)电压:DC12~30V;
  (3)电流:200mA;
  (4)环境温度:0℃~40℃;
  (5)湿度:20%~90%;
  (6)可编程周期数:24个;
  (7)每个周期数具有春夏秋冬四个模式;
  (8)每个周期数具有节假日模式;
  (9)每天多24个时间点;
  (10)编程功能:PC机编程;
  (11)可以根据设定的日出和日落时间发送指定的日出和日落场景;
  (12)日出时间和日落时间可以根据设定的规则在春夏秋冬四个季节自动转换;
  (13)每天可以定时发送场景;
  (14)可以设定32个单次发送的场景;
  (15)可以设定32个特殊日子的场景;
  (16)日出场景、日落场景和每天定时发送的场景可以选择星期六、星期天或者节假日是否执行。

7.3 电源模块

  (1)型号:ASF.PW.24V;
  (2)输出电压:DC24V;
  (3)总线输出电流:2A;
  (4)总线短路保护;
  (5)环境温度:-10℃~+40℃;
  (6)湿度:20%~80%;
  (7)具有二口网桥功能;
  (8)标准35mm导轨式安装结构。

7.4 继电器模块

  (1)型号:ASF.RL.4.20AZSF
      ASF.RL.6.20AZSF;
  (2)每路大负载20A;
  (3)可测量每回路电流,并传送到中央监控电脑;
  (4)故障复位功能;
  (5)工作环境:-10~55℃,0~95%RH;
  (6)触点寿命≥10万次;
  (7)具备机械自锁继电器装置,停电切换的状态下可保持继电器开关状态不变;
  (8)具有手/自动转换开关及工作指示灯;
  (9)具有多回路顺序延时启动功能;
  (10)模块自带场景功能,可以接收来自网络的场景控制指令来执行某一场景,模块多可以存储128个场景;
  (11)设备重启可以设置选择各回路为关状态或者恢复重启前状态;
  (12)模块执行来自总线的场景命令后,可向中央主控站逐一报告各回路的新开关状态;
  (13)为保障系统稳定性,所有控制器均具有防雷功能,以便在施工或遭受雷击时不被烧毁;
  (14)安装方式:标准35mm导轨式。

7.5 可编程面板

  (1)型号:ASF.IP.7;
  (2)输入电压:12-24VDC;
  (3)工作环境:温度-10℃~+50℃/湿度≤90%RH;
  (4)可通过操作站编程后网络下载或现场手持编程器编程的设定控制功能;
  (5)外观时尚,按键弹性好、耐用;
  (6)每个模块都具有网络开启及关闭功能;
  (7)可发送全局场景命令;
  (8)每个按键在选择按下发送场景或奇偶次按下发不同场景时,还可选择实时调光功能;
  (9)每个按键都有对应的LED输出,LED灯颜色可选;
  (10)每个面板可以设置12组相关场景,每组20个场景;
  (11)每个按键可以设置三种输入方式(按下发送场景、奇偶次按下发不同场景按下、松开发不同场景);
  (12)安装方式:标准86底盒安装。

8 优化建议

8.1 主、副场

  主赛场作为体育场馆的一个核心组成部分,采用智能照明控制系统通过对各照明回路进行开关控制可预先精心设计多种灯光场景,为电视转播带来更好的效果,使得主赛场在不同的应用场合都能有不同的合适的灯光效果,可在主控制室里装一台可编程控制面板或液晶触摸屏,这样工作人员可以根据需要手动选择或实现定时开关控制。

  主赛场可以设置以下几种控制模式:准备模式、进场模式、预赛模式、决赛模式、颁奖模式、休息模式、清场模式等。

  根据不同用途可设置不同场地照明模式:主办性比赛时效果性照明控制为COLOR TV及HDTV播放的照明,一般比赛竞技用途照明等。

  副训练场可以设置以下几种控制模式:准备模式、训练模式、休息模式、清场模式等。

  下图为场地照明的实拍效果图。

  采用智能照明控制系统,既可节约照明所消耗的能源,又可降低照明系统的运营成本,提高管理效率,同时还可改善环境质量。

  因此采用时钟控制及照度传感器控制,可以根据外界自然光来控制靠窗口的回路照明,当天气阴沉或夜幕降临及照度不足时,系统打开对应照明回路,使室内始终保持佳的亮度。

  同时在控制室配置控制面板或者液晶触摸屏,可根据需要手动控制就地灯具的开关。通过回路搭配方式对走道照明设置比赛电视转播模式、比赛模式、训练模式及全场维护模式等,同时根据实际使用用途设置为一般模式、省电模式和全开模式。在主控室做集中管理与监控,既节省电能又可以达到佳的控制效果。

  每次比赛下榻体育馆的人流比较多,系统可以根据比赛时段将比赛场地的灯光设置成多种模式,电视转播时将所用灯光打开,训练时可以适当减少一些灯光,只需场地内光线明朗,维护时可以打开一部分的灯光,正常照明即可,以达到节能的效果,多种灯光模式突显体育馆大堂的富丽堂皇。

  (1)篮球比赛电视转播模式(全部100%亮度)

  当进行篮球比赛电视转播时,可以将所有的灯光全部打开,系统选用篮球比赛电视转播模式。

  (2)训练模式(全部70%的亮度)

  当运动员进行训练时可以适当的开一部分的灯光,只需使场内的亮度达到一定程度即可,系统采用训练模式。

  (3)全场维护模式(全部30%的亮度)

  (4)其它模式

  可以根据现场情况进行有选择开关灯光(一个控制面板能预设7种场景模式)。

8.2 观众席

  采用就地控制和计算机控制两种控制方式。比赛时根据日照的情况,配合比赛进程由计算机或通过时间顺序进行控制,如在夜间大型活动的(开幕式或闭幕式或大型文艺演出等)场景照明需要观众席照明进行配合,都可以通过计算机事先预订好的场景进行统一变化,实现丰富的灯光组合。同时设置就地控制场景面板,可根据需要就地控制相关区域观众席的照明。

8.3 公共区域

  走道采用自动照明控制,正常工作时间全开,非工作时间改为减光照明,节假日无人时可以只亮少量灯。各入口处都有手动控制开关,可根据需要手动控制就近灯具的开关。还可以采用定时控制,分时段进行定时。白天则可以根据外界自然光来控制靠窗口的回路照明。

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