湘潭大學體育館智能化系統工程實現

隨著我國體育運動的蓬勃發展，對各種體育場館設施的智能化要求逐步提高。體育館智能化系統（Gymnasium intelligent system，GIS）是現代化大型體育館的大腦和神經，是體育賽事順利進行的重要保證。完備的GIS一方面可以使體育賽事更加公正、準確，裁判員的工作效率大大提高，另一方面，可提高體育比賽的觀賞程度，增加體育場館及體育比賽的社會效益。因此研究大型體育館的智能化系統對提高體育館的現代化水平、承接大型國際比賽、提高體育比賽辦賽能力和運動員的比賽成績、以及滿足觀眾的觀賞要求都有重要的意義。

　　目前，有關大型體育館的智能化系統的研究還處于起步和摸索階段，這方面的研究成果較少。本文以湘潭大學體育館為例，對體育館智能化系統的特點以及各個智能化子系統進行介紹，并且對體育館智能化系統的實現進行了探討。文中的研究成果對我國大型體育館的智能化系統建設有一定的參考價值。

　　作為一個綜合性場館，體育場館獨特的使用功能及特點使其智能化系統與其他一般大廈的智能化區別很大，首先針對體育場館的比賽特性，其對智能化系統子系統的偏重性有很大不同，更注重綜合布線、計算機網絡、場地燈光、擴聲及與體育競賽直接相關的計時記分系統、直播系統等，而在其他智能大廈中占主導地位的建筑設備監控系統、衛星接收及有線電視系統等子系統在此卻不占主導地位；另外由于體育場館占地面積大，樓層低，設備分散，無論從布點還是設備管理上都會比大廈增加一定的難度，針對相同的子系統，比如綜合布線、計算機網絡、建筑設備監控系統等雖然達到目的是相同的，但設計思想及施工手段卻大大不同，就要求設計施工人員及管理人員針對體育場館的特性針對性進行設計施工及管理。

　　體育館智能化系統是一個龐大的系統工程。包括場館內的眾多子系統，按其功能分類為：

　　（1）場館日常運行基礎子系統：樓宇自控系統、計算機信息網絡系統與綜合布線系統等。

　　（2）場館安全保障子系統：閉路電視監控系統、防盜報警系統、保安電子巡更系統等。

　　（3）為競賽訓練和大型活動服務的子系統：場地燈光系統、音響擴聲系統、公共廣播系統等

　　（4）為大型賽事提供信息服務的子系統：計時記分系統、電視轉播及評論系統、新聞中心、場地LED大屏幕顯示系統等。　

　　3.1 樓宇自控系統

　　建筑設備監控系統亦稱樓宇自控系統，應納入BMS系統集成的范疇，其納入BMS系統集成網絡的方式是采用先進可靠的樓宇自動化網絡協議和總線形式的網絡拓撲結構，最終實現場館內各專業子系統之間的相互操作、快速響應與聯動控制的功能，以及設備的監視和自動控制的能力。

　　樓宇自控系統包括對冷熱源系統、給排水系統、變配電系統、電梯系統、照明系統等設備的實時監控和管理。控制和信息采集功能將由BAS中的DDC控制器、操作站共同完成，并通過BAS/PC網絡通訊接口向BMS系統提供實時監控信息與數據。

　　建筑設備監控系統（以下簡稱監控系統），網絡結構模式采用集散式控制的方式，即集中監視、分散控制。整個系統網絡結構分為三級，第一級為中央工作站，設于控制中心，第二級為直接數字式控制器（DDC），第三級為采集現場信號的傳感器和執行機構。直接數字式控制器（DDC）、傳感器及執行機構隨被控設備就地設置。中央工作站和直接數字式控制器（DDC）通過網絡通訊接口，用專用的通信電纜組成總線型網絡拓撲結構。本監控系統主機可與場館商業開發部分監控系統主機實現無縫集成，通過體育館公用辦公網進行數據信息傳輸和管理。本監控系統通過以太網（即：體育館公用辦公網）與消防報警、綜合保安、變配電智能監控系統及智能照明系統進行集成，這有利于實現對各建筑物智能系統的信息集中管理，系統之間的事件聯動，提高系統總體決策能力，保證各種賽事活動順利進行。

　　3.2 綜合布線系統與計算機網絡系統

　　就綜合布線與計算機網絡系統而言，體育館中沒有什么特別之處，屬于建筑物中通用控制系統。根據本體育館建筑結構和平面布局的特點，在該館中設置了一個弱電豎井，共計33個信息點，主要集中在物業管理等各類機房/辦公室，新聞發布中心、裁判席/記者席等位置。

　　信息主干采用千兆到桌面的設計思想，水平線纜采用6類UTP雙絞線，信息點采用6類信息模塊；個別需求的信息點采用光纖到桌面模式。計算機網絡區分為平時管理的辦公網絡和賽事管理網絡兩部分，同時可以根據需要隨時擴展設置局部無線網絡點。在新聞發布廳、記者席等位置空間通過設置無線局域網的AP點，在有賽事時，現場記者可以利用隨身攜帶的筆記本電腦，通過無線局域網絡方便快速地傳遞新聞報道稿件或比賽現場圖片。

本工程賽事管理網絡僅提供用于組網的基礎平臺，即核心交換機、工作組交換機、路由器、雙絞線/光纖的跳線等到位，而比賽現場管理用的服務器、賽事管理軟件、數據庫管理軟件等，需要根據不同的賽事，由賽事組委會組織專門的技術人員組建臨時的賽事管理網絡。

4場館安全保障子系統　　

　　4.1 閉路電視監控系統

　　閉路電視監控系統采用網絡化數字系統，在保證視頻傳輸的實時性、可靠性的同時，充分利用計算機網絡信息傳遞和布線靈活的優勢，使系統具有良好的擴展性。系統設計具有下述特點：無盲點的閉路監控系統；高水平的畫面質量；24小時不間斷監控和錄像；適當的系統冗余度；專用的閉路監控網絡；無線視頻監控系統的接入；可以隨時與市、區安防指揮中心的視頻信息傳遞和連接。閉路電視監控系統劃分為賽后和賽時兩個系統：賽后系統主要負責監控競賽層至體育館主要出入口、通道、樓梯前室、看臺、庫房等重點部位，用于平時對體育館的常規監控。賽時系統是在賽后系統功能的基礎上對競賽層和一些比賽專用房間、通道、大廳等部位增加監視點，用于滿足重大體育比賽或活動期間按功能需求增強的安防監控工作要求。賽時和賽后兩系統共用一套安防控制設備，在體育館的安防中央控制室，所有安防監控點的信息均通過安防專用網匯總到中央控制室，進行統一的監控管理。　4.2 防盜報警系統

　　防盜報警系統主要是對一些不允許進入的區域進行設防，加強安全保衛工作，對體育館設防區域的防入侵監測，可用于對重點部位和出入口的防范，能完成對防區的自動或人工設防、撤防；能對布防點進行成組管理。入侵報警系統由報警主機、布撤防鍵盤、串口通訊模塊、前端探測器等組成。報警探測器采用先進的雙鑒探測器，能防止對小動物的誤報，提高探測器的靈敏度并防止漏報。設置在各處的探測器具有與閉路電視監控系統聯動的功能。報警控制器具有接受多路同時報警的功能，并能顯示、記錄任何一路報警信號及報警位置。報警系統應有對信號傳輸線路和探測器的檢測功能，并能顯示故障部位。入侵報警系統選擇高可靠性智能雙鑒探測器、主動紅外對射探測器、紅外幕簾、報警器等設備，安裝在體育館的各個出入口、各重要機房、主要通道、外圍隔離設施及其它重要位置，完成設防、撤防和緊急情況下的求助、求救功能。

4.3 保安電子巡更系統

 　該系統實現人防與技防的有機結合，有效地增強對保安人員的管理。系統利用設置在場館各重要通道位置的電子巡更按鈕進行離線巡更。

　　巡更點主要設置在場館出入口、重要房間、主要通道等處，在中心通過計算機巡更管理軟件對保安巡更情況進行管理，對保安人員的巡更線路、巡更時間進行查詢，對保安人員的巡邏工作進行監督，實現技防督促人防、技防和人防相補充的安保體系，保證場館內的安全和便于管理者對保安人員的管理。電子巡更的實現：巡邏路線上設置巡更點，保安人員在此路線上按指定的時間和地點到達巡更點，不能遲到，不能繞道，巡更員每抵達一個巡更點，必須采集巡更點的信息，以便控制中心了解巡更線路情況。

　　5.1 場地燈光系統

　　整個控制系統采用集中控制和管理，分散執行的方式，即中央監控中心（上層）和智能照明控制柜（下層）。監控中心可進行整個場地照明控制和管理，循環與各臺智能照明控制柜中的可編程照明控制器進行通信聯絡。一方面，將有關控制命令通過總線傳輸，發至各區域照明控制柜內的可編程控制器，讓其接收相關的控制命令；另一方面，接收來自各區域照明控制柜內的可編程控制器向上轉發的有關自動或手動狀態，開燈或關燈狀況等信號，（在要求高的情況下，還可巡檢每只燈的狀態及故障情況，對燈具工作時間進行統計，查閱每只燈的累計運行時間，在進行大型比賽前進行普查，及時將到達使用壽命的燈具換掉，）通過分類處理，在計算機屏幕上顯示參數，對異常情況采取提示處理。它可與其他BA系統通過接口集成。智能照明控制柜則是具體執行監控中心計算機發出的各項控制命令，控制場地照明燈光以不同模式開燈，滿足各項體育運動比賽或活動的要求，并巡回采集照明回路的開關狀態參數等信號。對于場地燈光，除了在監控中心的計算機上控制外，還可在現場的控制柜上進行手動按鈕分組操作、控制。

　　5.2 音響擴聲系統

　　體育館的音響系統是以滿足體育比賽語言擴聲的使用要求為主，其次是承接一些大型文藝演出活動，在使用功能上不同于其他廳堂擴聲，也不同于劇場擴聲，它有其特殊性，除保證語言的清晰度要高及音質柔和、聲壓覆蓋要均勻外，還要求設備的功率要大并留有余量。

　　體育場館的建筑聲學特性普遍較差，主要原因是其體積大，混響時間較長。故而在裝飾階段需要特別考慮聲學裝修，使場館保證良好的聲學特性。

　　在體育館內，我們采用分散式布置方案將JBL SRX722全頻音箱8只和4只SRX718超低音音箱，分別吊裝在比賽大廳的四周，保證了整個聲場的均勻度和清晰度。同時經過我們精心調試音箱的指向性，使音箱的絕大部分能量控制在所需范圍，避免聲的干涉及影響清晰度，并均勻地覆蓋近、中、遠場。這樣無論是在比賽的情況下，還是在文化娛樂和文藝的演出中，都能使觀眾聽到清晰悅耳的音樂聲和語言聲，使我們的設計真正達到理想完美的效果。5.3 公共廣播系統

　　公共廣播系統應具有背景音樂廣播、公共廣播、火災事故廣播功能。

　　該系統用于各個場館，平時可在公共區域播放背景音樂，自動循環播放，發生火災時，通過自動或手動強制切換，兼做事故廣播使用，指揮疏散。系統的設計，考慮到使用場所的特性、噪音水平、空間大小高度，并根據揚聲器的擴散角度、聲壓等級和額定輸入功率，確定揚聲器的數量。

　　6.1 計時記分系統

　　計時記分系統是成績處理系統的前沿采集系統，除自身形成完整的數據評判體系外，還可將其采集的數據通過技術接口傳送給現場大屏幕顯示系統、廣播電視系統和成績處理系統。該系統根據競賽規則，對比賽全過程產生的成績及各種環境因素進行監視、測量、量化處理、顯示公布，同時向相關部門提供所需的競賽信息。

　　6.2 電視轉播及評論系統

　　大型體育賽事的電視媒體信息服務技術系統的核心是構造現場數據和電視應用數據連接的服務。服務平臺的主要構成：圖文信息服務域，共享式視音頻制作服務域。兩個服務域的互連和信息交換機制將整個系統構造為統一平臺的網絡工作模式，現場和后期制作的數據業務服務統一在一個體系中完成，從而提供全面、完整、方便、高效的技術解決方案。

　　6.3 新聞中心

　　新聞中心是比賽相關信息向新聞媒體發布的場所，每次比賽之前、期間和結束，需要為新聞記者提供一個能對稿件和材料進行編排和準備的工作區，包括多媒體信息查詢、網絡、無線接入、有線電視等，方便新聞記者查詢體育中心數據庫競賽信息、賽事情況，觀看比賽實況，訪問場館內部網絡以及登錄Internet網，并可將查詢的結果打印、編輯、及時發至相關單位予以報道等。

　6.4 場地LED大屏幕顯示系統

　　LED大屏幕顯示系統是本體育館智能化工程畫龍點睛之作，是一個集計算機網絡技術、多媒體視頻控制技術和超大規模集成電路綜合應用技術于一體的大型電子信息顯示系統，具有多媒體、多途徑、可實時傳送的高速通信數據接口和視頻接口。計算機網絡技術的使用使顯示制作、處理、存儲和傳輸更加安全、迅速、可靠。采用網絡系統控制技術，可以和計算機網絡聯網。

　　湘潭大學新體育館作為大型的智能化系統工程，采用智能化工程總承包模式，各專用系統可以在統籌規劃的前提下，單獨進行招投標運作，但均納入總承包的管理范疇。這樣既可以保證系統的完整性和擴展性，同時又可以較好地控制工程造價。

　　技術上，采用國際上公開標準的設備，組建高性能的網絡，支持多種協議和各種數據傳輸的接口，并具有良好的安全性、可擴充性和易管理性。利用綜合布線系統建立高速、大容量的信息傳送平臺，為體育館提供語音、數據、圖文、圖像、多媒體信息等各種信息的高速傳輸通道。系統傳輸級別不低于D級（100MHz）。同時提供有線電視系統、會議系統等。會議系統包括大屏幕顯示、音視頻、文稿、幻燈、實物展示、電子白板、無線傳聲、音響輸出、計算機網絡。各種信息集于一屏，將電視、錄像帶、各種光碟、計算機網和現場攝像信號及文稿、幻燈、實物、書寫等各種信息展示在大屏幕上。

　　通過科學的經營管理方式和先進技術相結合的方式，使得湘潭大學體育館項目在工期緊任務重的情況下圓滿完成，成為一個綜合性的高智能化建筑。

　　以人為本的指導思想是當代智能體育建筑的出發點，先進的建筑技術和計算機技術、網絡通訊技術是實現智能化系統工程的基礎。本文通過對湘潭大學體育館在建筑智能化系統工程設計、施工和管理上的總結，較全面介紹了以體育館為代表的當代智能建筑的發展現狀。限于文章篇幅，本文沒有提供更多更具體的內容也沒有對新體育場館各項技術經濟指標作量化的分析，這有待于今后的研究。