電氣控制設(shè)計(jì)

電氣控制設(shè)計(jì)

摘要：本文通過介紹體育場照明及電氣控制的設(shè)計(jì)，分析照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的選擇與照明參數(shù)的計(jì)算，闡明照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、照明燈具分類與布置方式及電氣控制設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問題。

關(guān)鍵詞：體育場照明設(shè)計(jì)電氣控制設(shè)計(jì)

1.體育場照明的重要性

對于一座現(xiàn)代化的體育場，不但要求建筑外形美觀大方、各種體育設(shè)備齊全完善，而且要求有良好的照明環(huán)境，即要求有合適、均勻的照度和亮度、理想的光色，有立體感及無眩光等。除保證滿足觀眾良好的視看效果外，還必須保證裁判員、運(yùn)動(dòng)員和比賽項(xiàng)目所需的照明要求以及應(yīng)保證有良好的電視轉(zhuǎn)播效果。

照明是依靠光線的功能，保證燈光作用于運(yùn)動(dòng)員、裁判員、觀眾的眼睛、產(chǎn)生視覺，才能看見體育場地上的一切，如場地環(huán)境的明暗、物體建筑、器具及服裝等表面的顏色、觀看目標(biāo)的形狀和大小、深度、立體感及運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)的狀態(tài)和體育場的氣氛等等。所以，良好的照明在現(xiàn)代體育場中占有重要地位。

一般，在一個(gè)體育場的照明設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮以下三方面的因素：

1滿足運(yùn)動(dòng)比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員的視覺要求，并且使燈光對比賽的客觀影響降到最低程度。

2滿足觀眾的視覺要求，使燈光對觀看比賽時(shí)所引起的不適感覺降低到最低程度。

3滿足彩電轉(zhuǎn)播的照明要求，盡可能提高轉(zhuǎn)播質(zhì)量。

總之，照明與運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的比賽要求密切相關(guān)，與觀眾視看效果密切相關(guān)，沒有良好照明設(shè)施的體育場是不完整的體育場，必將嚴(yán)重影響它的使用功能。

2.體育場照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

為了得到良好的照明設(shè)計(jì)方案，合理利用光線的分布來滿足運(yùn)動(dòng)員、觀眾、裁判員視覺以及良好的電視轉(zhuǎn)播效果的要求，必需先確定照明標(biāo)準(zhǔn)，包括照度標(biāo)準(zhǔn)和照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中包括眩光、光源色溫有顯色性要求，光的方向性、節(jié)能要求等。

照度標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國際體聯(lián)第83號推薦照度要求及《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133－90中第條中的規(guī)定，提出以下照度標(biāo)準(zhǔn)推薦值見表1。幾點(diǎn)說明：

1根據(jù)《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133－90中第－1條中規(guī)定：足球場比賽照度標(biāo)準(zhǔn)值：當(dāng)觀看距離為120m時(shí)，為150～200～300lx；觀看距離為160m時(shí)，為200～300～500lx；觀看距離為200m時(shí)，為300～500～750lx.觀看距離指觀眾席最后一排到場地邊線的距離。

2根據(jù)《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133－90中第－2條中規(guī)定：電視轉(zhuǎn)播需要的垂直照度：最大拍攝距離分為三組，①對于足球項(xiàng)目而言，最在拍攝距離為25m時(shí)平均垂直照度應(yīng)為750lx；最大拍攝距離為75m時(shí)平均垂直照度應(yīng)為1000lx；最大拍攝距離為150m時(shí)平均垂直照度為1500lx；②對于田徑項(xiàng)目而言，最大拍攝距離為25m時(shí)平均垂直照度應(yīng)為500lx；最大拍攝距離為75m平均垂直照度應(yīng)為750lx；最大拍攝距離為150m時(shí)平均垂直照度為1000lx.上述每個(gè)垂直照度用于一個(gè)給定的運(yùn)動(dòng)等級和給定的最在拍攝距離相對于垂直面的值，各照度值的中間值用于其它拍攝距離。

3上述照度指體育場的最終平均照度，設(shè)計(jì)時(shí)選取的初始照度必須計(jì)入維護(hù)系數(shù)，一般可采用～的數(shù)值。

4水平照度的均勻度：照度均勻度一般用最小照度與最大照度之比表示，也可用最小照度與平均照度之比表示，最小照度與最大照度的比值應(yīng)大于

5垂直照度的均勻度：最小照度與最大照度的比值應(yīng)大于，才能滿足主電視攝像的要求。

照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1眩光

體育照明的關(guān)鍵除提供足夠的水平和垂直照度以外，還需要減少眩光，從而達(dá)到亮而無眩光的效果。眩光是影響照明質(zhì)量的最重要因素之一。根據(jù)出版物“彩電系統(tǒng)的體育場地照明”，場內(nèi)最大眩光指數(shù)GRmax應(yīng)小于50.眩光額定值GR愈小，眩光限制愈好，眩光額定值為50時(shí)。眩光額定值GR由下列公式算出：

GR=27＋24LgLvl/

1式中，Lvl是燈具產(chǎn)生的光幕亮度，Lve是環(huán)境產(chǎn)生的光幕亮度。一般在計(jì)算照度時(shí)，應(yīng)計(jì)算不同方向的眩光額定值GR，在GR5°，β>15°，20°<γ<30°，45°<θ<70°

2混合式布燈

①將燈帶式與燈塔式有機(jī)地組合在一起的布燈方法。一般大型綜合性體育場解決照明技術(shù)效果比較好的一種布燈型式。

②混合布置，燈塔的投射角和方位布置可以適當(dāng)靈活處理，光帶的長度可以適當(dāng)縮短，光帶的高度也可適當(dāng)降低。

5.體育場照明供電設(shè)計(jì)

1體育場的照明供電，一般由低壓配電室引來兩路電源供給，互為備用，手動(dòng)與自動(dòng)投切，平時(shí)兩路電源各帶50％左右的負(fù)荷，且均勻分布，以便任何一路斷電，熄滅了的燈光尚未點(diǎn)燃時(shí)，場地內(nèi)仍能保持均勻的照度分布，使一般性比賽仍可進(jìn)行。另外，由于氣體放電燈的啟動(dòng)時(shí)間約為4～8min，再啟動(dòng)時(shí)間約為10～15min，因此，即使采用兩種電源自投，也無法使熄滅了的燈光立即點(diǎn)燃，故對有人值班的控制室，可采用兩種電源手動(dòng)互投的切換方式。對無人值班的控制室則應(yīng)采用兩路電源自投不自復(fù)的切換方式，保證比賽的正常進(jìn)行，延長光源的使用壽命。

①此種供電方式可不再另外考慮場地的應(yīng)急照明，而且當(dāng)電源轉(zhuǎn)換時(shí)仍能基本保證比賽的正常進(jìn)行。

②配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對較為復(fù)雜，造價(jià)亦相應(yīng)較高。

③采用四塔式照明時(shí)，將電源柜放在燈塔底部內(nèi)側(cè)，電源線沿?zé)羲?nèi)壁敷設(shè)，燈具的鎮(zhèn)流器箱放在塔的頂部，這種配電方式較為合理。

④采用光帶式照明時(shí)，將電源直接送到挑棚馬道上的配電柜臺(tái)，配電的分支線路可以采用沿馬道旋轉(zhuǎn)的金屬線槽敷設(shè)方式。

2比賽燈的開關(guān)，主要靠交流接觸器或無觸點(diǎn)的晶閘管可控硅實(shí)現(xiàn)。用交流接觸器控制，簡單可靠，也較經(jīng)濟(jì)；用晶閘管控制，技術(shù)先進(jìn)，但價(jià)格較貴。為了便于維護(hù)和燈光方案的變化，宜采用單燈單控，也可一個(gè)開關(guān)控制2～3個(gè)燈，以不超過3個(gè)燈為宜。

3氣體放電燈點(diǎn)燃時(shí)，沖擊電流很大，開啟燈光時(shí)，單燈宜間隔；組控時(shí)，宜間隔10～30s.另外，氣體放電燈的頻閃效應(yīng)對照明質(zhì)量的影響很大。由交流電源供電的氣體放電燈有二倍于電源頻率的周期性頻閃。頻閃會(huì)使迅速運(yùn)動(dòng)的物體，出現(xiàn)幻影，這種效應(yīng)對于攝像，尤其是慢動(dòng)作攝像影響很大，放映時(shí)，會(huì)顯示出一種令人難以忍受的閃動(dòng)，頻閃還會(huì)造成視覺疲勞。通常用光通量的波動(dòng)深度Fbd來衡量。

Fbd=Fmax－Fmin/2Fav×100％

9式中：Fmax—光通量的最大值；Fmin—光通量的最小值；Fav—光通量的平均值。只要將波動(dòng)深動(dòng)降至25％以下，人的視覺對頻閃將不產(chǎn)生疲勞效應(yīng)。這可通過改變配電方式來實(shí)現(xiàn)。例如：將相鄰的氣體放電燈接在不同相位的電源上；在方案設(shè)計(jì)時(shí)，還可考慮氫不同相位的氣體放電燈所發(fā)出的光通量相到重疊等?？傊?，在大量使用氣體放電燈的體育場照明設(shè)計(jì)中必須考慮頻閃對照明質(zhì)量的影響。

6.體育場照明控制

體育場及觀眾席照明控制主要形式為在專設(shè)的燈光控制室采用計(jì)算機(jī)控制臺(tái)集中控制。計(jì)算機(jī)控制臺(tái)為人機(jī)對話形式，設(shè)有燈位布置模擬盤、燈光單控、組控開關(guān)等，燈光單控開關(guān)的布置應(yīng)與燈位布置模擬盤相對應(yīng)?？梢宰詣?dòng)控制，也可以手動(dòng)控制，計(jì)算機(jī)可以模擬現(xiàn)場開燈狀態(tài)，自動(dòng)控制及檢測燈具是否正常工作，并反饋顯示故障燈組位置，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置不同的控制方案，以滿足不同比賽內(nèi)容及活動(dòng)對照度的不同要求及同一體育項(xiàng)目不同比賽級別對照度的不同需要。預(yù)先確定若干種開燈方案，編程后存入計(jì)算機(jī)內(nèi)，根據(jù)不同的需要調(diào)用相應(yīng)的開類方案。

7.結(jié)束語

良好的體育場照明環(huán)境的實(shí)現(xiàn)，主要取決于正確地確定照明設(shè)計(jì)方案，同時(shí)依賴于使用性以面優(yōu)異的照明設(shè)備的選取及照明電氣控制系統(tǒng)。這里所談的僅是一些粗淺的認(rèn)識，有待于在今后的照明設(shè)計(jì)中深入探討，摸索出其內(nèi)在的規(guī)律，使之進(jìn)一步理論化、系統(tǒng)化，從而更有利于指導(dǎo)實(shí)踐工作。

以上是筆者對于體育場照明及電氣控制設(shè)計(jì)的一些粗淺認(rèn)識，不當(dāng)之處請讀者指正。

參考文獻(xiàn)

1.《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133－90

2.《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T16－92

3.日本照明學(xué)會(huì)編?！墩彰魇謨浴?。中國建筑工業(yè)出版社。1995

4.李