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多功能体育馆绿色照明设计及微机控制

2017-10-21 09:39:49本网

  照明设计多功能体育馆绿色照明设计及微机控制李宏(河北理工学院轻工分院,唐山市063020)计以及照明的微机控制系统。

  的要求,照度标准要考虑水平面照度和垂直面照度,要有合适的照度均匀度和照度梯度。例如在比赛中,为在瞬间能够正确看到运动员及其活动对象(如球等),要有足够的照度,并且在对象与对象的背景之间应有适当的反差,必须考虑室内顶棚、墙面等饰面材料的反射和色彩。

  以往体育场馆照明的好坏常以水平照度的高低来衡量,其实照明的光环境应是照明各项指标的综合效果,体育照明是以运动着的人和物为对象的,而且一般来说人的运动速度都很快,水平照度可均匀照亮整个空间,垂直照度则更能使运动着的人和物清晰可见,保证垂直照度与水平照度的比例,可有效地加物体造型的立体感和提高识别运动物体的速度。垂直面可被认为是引人注目的主要面,以获得良好的彩色电视画面和摄影图像,垂直照度是最适宜于测量和评价照明的指标,特别是当垂直面朝向主摄影机方向时,其垂直照度和照度均匀度尤为重要。国内体育运动场地照度标准值见表1. 1刖言多功能体育馆是以体育为主,兼容文艺、集会、展览和训练等功能的综合性体育馆。对多功能体育馆来说,除具有造型新颖的设计外观和完备的体育设施外,还要求有与之相配套的高质量照明环境,即要求有合适均匀的照度和亮度、理想的光色和显色性,有立体感和无眩光等。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,还要能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。照明的质量直接影响体育馆的使用价值及彩电转播的画面质量,所以需要通过复杂的照明设备提供符合要求的绿色照明。

  2多功能体育馆绿色照明设计2.1设计要求2.1.1照度要求照度要符合多种比赛项目、各种活动及其用途表1国内体育运动场地照度标准值运动项目照度标准(lx)练习比赛篮球、排球、羽毛球、体操地面技巧、武术、举重等地面乒乓球地面彩电转播1m垂直面尽量防止直射眩光和反射眩光对运动员和观众造成干扰。应最大限度地降低光源的直射眩光。考虑在墙面、地面及室内设置的设备、用具等所产生的反射眩光。

  眩光是由于在视野范围内出现高亮度或强烈的亮度对比形成的,它可降低视看能力,也可引起不舒适感。眩光的产生与灯具的亮度、安装高度、布置方式、投射方向以及背景亮度等有关。对于直接型灯具的眩光可按灯具出光口的亮度限制最小遮光角。

  3光色和显色性在照明中,由于所用光源的光色不同,所得到的照明效果就不同。光源的显色性不同,所形成的光照气氛也不同。色温过高会给人一种生硬、发冷的感觉,色温过低会给人一种昏暗沉闷的感觉,要根据运动项目的不同,选用适当的光源。

  4频闪效应若比赛对象是高速移动的项目(棒球、网球等),采用工频交流供电的气体放电灯将会产生频闪效应,从而妨碍运动员对对象物的视觉效果,应设法避免。

  2.2绿色照明设计1光源的选择体育馆照明光源一般采用白炽灯、荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯等。

  从我们了解的光源的特征来看,每种光源都具有一定的优点,但也存在着一定的缺点和使用的局限性。例如,白炽灯虽然光色好,使用方便,在开关频繁、面积小,照度要求低的情况下,可采用白炽灯,但白炽灯寿命短,光效低,很难满足体育馆照度的要求。卤钨灯不需配镇流器等,即开即亮,因此在体育馆内作应急照明光源用。荧光灯比白炽灯节电70%,紧凑型荧光灯发光效率比普通荧光灯高5%,细管型荧光灯比普通荧光灯节电10%,可根据需要优先选用。又如,各种高强度气体放电灯,虽然光效高,寿命长,品种多,节能效果显著。但它们的光色差异性很大,例如高压钠灯虽然光视效能高,是白炽灯的8~10倍,而且寿命长、特性稳定、光通维持率高但色温低,显色性差,退色严重,光色发黄,有昏暗感,将它单独用于室内照明是不能被人们所接受的;而金属卤化物灯具有光视效能高、显色性好、功率大的特点,但往往由于色温偏高,光色发青,给人以寒冷、僵硬感,特别对黄种人肤色会造成极为不佳的视觉效果,使人看上去有病态感。从上述分析结果来看,采用单一光源很难满足体育照明的要求。为了既能达到所要求的显色性,又能控制光源的综合光效,节约电能,提倡将这些光源混合使用以取得良好的光照效果。

  目前国际上普遍采用照明金属卤化物灯作为体育照明光源。显色指数大于65的照明金属卤化物灯是体育场地最理想的照明光源,既能满足彩电转播对光源色温和显色性要求,又因其寿命长而延长其维护保养周期。但国内产品的显色指数大部分在60左右,故还是采用250W高显色性钠灯与400W照明金属卤化物灯作为混光光源,混光成为新的光谱,以解决国产照明金属卤化物灯的显色性偏低的问题,满足彩电转播对光源的色温和显色性的要求。

  同时因两光源的寿命几乎一致,从而消除了维护保养上的麻烦。其色温为3 000K,显色指数Ra大于2.2.2照明灯具的选择按灯具的效率及保护角来选择灯具。体育馆多用深照型、斜照型或泛光灯具,灯具效率一般为50%~ 60%,灯具上应带格栅或挡光板,保护角一般为Kb~ 3tb之间。

  提倡选用新型材料的灯具,这些灯具采用新型环保节能材料。如透明灯罩使用耐紫外线聚丙烯材料,以及抗冲击聚碳塑料,透明度高,高光输出,低眩光,光线损失极小。再如一种涂有Ti2光触媒膜的照明装置,可及时分解污染物,减少灯具的污染,减缓了灯具透光率的降速,大大减少灯具的清扫次数,降低了维护成本。另一些灯具配用活性碳吸收性过滤器,用以清除电光源产生的分解物。这种灯具不仅能在4年更换期终止时仍能保持73%的光通维持率,而且在更换灯泡并擦试灯具后几乎能恢复初始状态,而普通灯具仅能恢复至87%. 2.2.3照明方式的确定多采用一般照明和混光照明。

  在绿色照明设计中,要尽可能多地利用自然光以节约电能。在利用自然光照明比例高的体育馆,人工照明的光源宜采用中间色或冷色的光源,以便与自然光组成一和谐的混合照明方式。

  对层高较高的体育馆宜采用效率高、寿命长,输出光通大的高强度气体放电灯均匀分布在顶棚上。如满天星式均匀布灯,将整个场所看作一个均匀工作面,采用同类型灯具对称配置,它在亮度与照度上分布都比较均匀,给人以整齐协调感。

  在很多情况下,采用混光照明。通常采用金属卤化物灯和高压钠灯混光,高压钠灯和高压汞灯混光等。能同时满足合适的显色性和高光效的要求。

  2.2.4其他照明节电设计采用低功耗的电气附件。在气体放电灯中,镇流器是导致功率因数降低与电能消耗的重要因素之一。老式电感镇流器本身功率因数极低,消耗的电能甚至达到光源用电的1/5.采用新型的电感镇流器,功耗可降低一半,各项电气性能也明显改善。如一款新型金卤灯电子镇流器,比高品质的电感镇流器又可节电30%,且当AC输入电压大幅度波动时,仍可获得稳定的DC输出电压。

  减少照明线路的损耗。照明线路的损耗约占输入电能的4%左右,影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面积。大多数照明电压为220V,照明系统可由单相二线、两相三线、三相四线三种方式供电。通过比较,三相四线式供电比其他供电方式线路损耗小得多。因此,照明系统应尽可能采用三相四线制供电。

  3照明的微机控制系统灯光控制系统采用微机控制,根据不同的比赛级别,不同的比赛项目,确保开灯方案。在计算机里,可根据比赛需要随时调用相应的开灯模式。计算机还可以提供编制并储存新的开灯方案,紧急情况下可不通过计算机。自动控制系统是在控制室内设有灯光控制台,用计算机控制开关灯,台上有显示器、模拟盘,操作者可从显示器上预选开灯方案,从模拟盘上可直接观察到实际开灯情况。计算机内存有若干个固定布灯方案,还可存储临时布灯方案,并可根据需要任意加灯或减灯,以适应各种不同项目、不同档次(国际比赛、国内比赛、训练)对照明的要求。

  本系统的照明自动控制主要包括以下几部分:微机自动控制系统、系统执行机构和照明灯具。控制过程为:由微机自动控制系统控制系统执行机构,再由系统执行机构控制照明灯具。

  系统中的微机系统采用控制中常用的单机为主体,配以地址译码程序存储器、地址锁存器、数据锁存器以及多路模拟开关等组成主控,用以控制整个场地灯光。系统执行机构完成主控与灯具的结合,由控制器控制执行机构来对场地照明开启和关闭。整个系统充分利用计算机控制的有利条件,可完成以下几项功能:(1)自动控制:场地照明只要事先将预置好的照明方式储存在计算机内,操作人员只要选择预定的方式号,然后计算机就可以自动的点亮预置好的照明方式。开灯模式可以通过编程随意改变。(2)编程:此功能是为配合自动控制而设立的,操作员可以根据需要的照明模式来编程,然后存入计算机内。编程的方式是给出一模式下需点亮的灯号码,依次输入计算机,直至所有需要点亮的灯号输入完后进行储存,这一模式的编程完毕。(3)锁定:锁定功能可以锁定系统,防止在正常使用过程中由于人为的因素而造成误差,确保系统正常工作。(4)手动控制:利用手动控制,可以人工任意点亮或关闭任意的场地照明灯。以上四种功能由控制台上开关控制选择。本控制系统的详细示意见。

  CPU中央控制器地址译码为隔功率驱动电磁开关手动控制开关整体照明灯具本控制系统特点:(1)本系统采用可靠性高的工业控制样片机作核心,对照明系统进行自动控制,同时还提供人工控制功能,使用控制更为灵活方便。(2)存储采用EEPROM,它在系统中可任意改写,同时系统调试时无需外供电源即可保持数据不丢失,增加了系统的可靠性和稳定性。(3)采用光电隔离器件,将控制部分与执行部分进行隔离,增加控制中心环节的抗干扰能力。(4)整个系统一经调试正常后,工作不受人工干预,可排除人为因素的影响。

  (5)采用模块化,安装维修方便,并有自诊断功能可以及时发现系统发生问题的所在地。

  4结束语多功能体育馆的照明,在照明光源、灯具及照明方式确定方面都应该达到绿色照明的要求,并应采取微机系统实现照明的自动控制。在快速准确地满足各种用途对照明需要的同时,节省照明用电,实现绿色照明。

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