某射击馆照明平面回路设计及智能照明控制分析

吴文翠

国测地理信息科技产业园集团有限公司

摘 要

随着体育赛事的开展，各地的体育建筑越来越多，体育馆的照明设计变得尤为重要。本文针对山西射击射箭场馆比赛照明部分相关设计中的两个方面进行阐述。第一部分笔者对拟采纳的五种场地照明平面的回路布线方式从赛事照明特点、如何抑制金卤灯具频闪现象对运动员的影响、灯具的开启方式、配电线路过长压降过大时造成线路损耗以及是否经济合理等方面进行推敲论述，通过对比分析选择出最优方案。再而笔者简要对低压断路器或手动开关直接控制方式、楼宇自控系统照明控制和 KNX 智能照明控制系统三类照明控制技术的优劣做了简要介绍对比，针对目前在重要赛事场所广泛应用的 KNX 智能照明控制系统在本项目的应用从系统的组成、照明控制系统的配置、系统结构示意图三方面做具体阐述，意在通过此设计实现其智能、舒适、灵活、节能的优势。笔者通过对这些设计过程中设计思路的阐述，与大家共同进行探讨，目的提高设计质量，为业主提供一个高质量和高完成度的电气设计产品。

关键词： 射击射箭馆 布线方式 楼宇自控系统照明控制KNX 智能照明系统

绪 论

2019 年山西省圆满承办了第二届全国青年运动会，其规模是仅次于全运会的全国大型综合性体育盛会。现代化的射击射箭场馆不仅需要在外形上要吸取当代建筑艺术的最新发展，塑造出符合当代精神的体育场馆建筑，同时要求有良好的照明环境。

而射击射箭运动又是一项准确性要求较高的项目，影响运动员创造佳绩的意外因素也是最多的，枪械、自然环境、基本技术和心理素质都可以让选手们在比赛中的排名瞬间落后。射击射箭馆的照明要求极为严格，不仅要满足弹道射区、靶位、射手位的照度要求外，合理的照明布线方式和恰当的照明控制方式也是保障照明配电系统可靠运行的重要一环。

因此，本文结合山西射击射箭项目的开展，在由飞利浦公司经过专业照度计算布置出的照明灯具点位图的基础上，针对本项目中 25m 资格赛馆比赛区域的照明回路布线如何更为合理、经济、可靠的运行共罗列出 5 种回路布置方式进行比较分析，继而对比赛区域内照明控制方式进行探讨，力求为青运会的到来做好坚实的硬件保障。

一、工程概况

山西射击射箭训练基地及配套设施建设项目为甲级体育建筑,本场馆建成后承接了2019 年全国青年运动会。该项目总建筑面积:75796.5 ㎡,地上面积 54612.7 ㎡,地下面积 21183.79 ㎡。由 1# 射击射箭馆、2#综合训练馆、3#体育比赛配套用房、4#室外射箭配套用房组成。

其中，1#楼射击射箭馆建筑面积约 18202 ㎡,层数 3F，一层主要设置比赛用房,10 米靶区射击厅,25 米靶区,多功能报幕大厅和比赛管理用房；标高 4.500 和标高 5.700 层主要设置决赛馆及观众厅；二

层主要设置 50 米靶区和比赛管理用房；三层主要设置 18 米射箭练习馆，70 米射箭练习馆及配套用房。

下面主要就 1#馆 25m 资格赛馆比赛区域电气过程中遇到的问题的难点及解决方案进行阐述。

二、照明的回路设计

25m 资格赛馆比赛区域全长为 105m，共有比赛靶位 14 道，练习靶位 2 道，共计 344 套 180W 到 400W 不同功率的金卤灯。 建筑平面图、剖面示意图、局部照明示意图分别如图 2-1 、图 2-2、图 2-3 所示：

图 2-1 25m 靶位练习区平面示意图

图 2-2 25m 靶位练习区剖面示意图

图 2-3 25m 靶位局部照明布置示意图

由于室外场地布置有多组横向挡弹墙，挡弹墙高度约为 4.0m，所以照明布线只能横向排布，而场馆横向跨度较大，且对专业选手开放， 人员密度较小，为实现照明的节能，有以下几种方案进行灯具的回路布置方式：

2. 0. 2.1 相邻灯具同相序成排控制方式（方案 a）

图 2-4 a 方案局部回路排布平面

图 2-4 中每一云线内灯具为一个支路，由于射击场地内大量使用高强度气体放电灯，此种灯具在工频 50Hz 下点燃会产生频闪效应， 因而在照明设计时，应采用将同一组灯具分别连接在3相电源上以消除频闪现象。众而周知，射击比赛对灯光质量要求极高，频闪会对运动员的视力造成影响从而导致射击成绩不堪理想。此种回路控制方案未考虑频闪对运动员的影响，应予以否定。

2.2 相邻灯具不同相序成排控制方式（方案 b）

图 2-5 b 方案局部回路排布平面

方案b中，以第一排灯具的回路排布方式为例，相邻灯具分别连接在3个相电源上，回路号由小到大顺次排列， 此方案避免了频闪效应，但采取的是横向控制排布方式，灯具开启方式为一排一排横向开启，当场馆内训练人员较少，此方案只能将灯具大片开启，用电量较大，造成不必要的能源浪费。

2.3 相邻灯具不同相序两射道同时开启方式（一）（方案 c）

图 2-6 c 方案局部回路排布平面

方案c 中，以最西侧两个最不利射道为例，两射道为一控制区域， 此方法规避了上述两种方案的弊端，但仍有不妥之处，如 WL51/L2 支路分散分布于第一排、第二排和第三排槽盒内，此支路由灯光控制室控制柜出线 100 余米引接第一排灯具后还需折返引至第二排、第三排分布的WL51/L2 支路，电缆总使用长度达 500 余米，折返距离过大造成线缆的浪费，同时由于线路过长导致电缆的压降过大，因此还需适当选择截面较大的电缆，减少线路损耗。此方案经济耗费过大，仍需继续优化。

2.4 相邻灯具不同相序两射道同时开启方式（二）（方案d）

图 2-7 d 方案局部回路排布平面

此方案的同一支路灯具均布置在同一排金属槽盒内，虽然能够灵活控制灯具，但是每一支路控制灯具只有 2~3 盏，出线回路数较多， 回路越多需要的电气元件、控制模块越多，投资成本也就越高，故需要在灵活方便和控制投资之间寻找一个平衡点，不是最优选择。

2. 0. 2.5 相邻灯具不同相序四射道同时开启方式（方案 e）

图 2-8 e 方案局部回路排布平面

方案e 同一支路灯具均布置在同一排金属槽盒内，相邻灯具分别连接在 3 相电源上，经过深入的比较分析，虽控制面积较方案 e 有所扩大，但既避免了线路不必要的折返，又减少了灯具回路数，一定程度上避免了大面积灯具的同时点亮，频闪问题也得到了解决。通过多次回路排布方式的讨论，最终确定 e 方案为最优排布，力争运动员们能够在使用中感受到设计的精湛。

三、智能照明控制系统

3. 0. 3.1 照明控制的技术分类

项目组在本工程设计之前，调研了国内很多已建射击射箭场馆，并作了仔细分析，调查表明，目前灯光控制的设计存在许多不尽如人意之处。这些体育馆的照明控制所采用的技术大致可分为以下几类：

3.1.1 低压断路器或手动开关直接控制

利用低压断路器或手动开关直接控制照明灯具的运行方式，在各类民用建筑中使用较为广泛，在体育馆照明控制中目前已经很少使用。这种照

明控制方式结构简单、成本较低、制作方便，但需要人工逐一操作，适用不方便，另外由于低压断路器不是频繁操作的保护设备，所以开关的损坏率较高。

3.1.2 楼宇自控系统照明控制

楼宇自控系统照明控制在很多领域被广泛使用，以往体育馆灯光控制也常用继电接触控制方式。这种控制方式的弊端在于：

a、DDC 模块不直接接入负载，而是通过控制接触器方式控制负载；DDC 需要单独安装一个控制箱，由控制箱连线至照明配电箱的接触器，线路繁多，结构复杂；DDC 控制箱不仅占空间，而且增加成本。 b、接触器不是长期带电设备，长期断电会粘连；频繁的开关又

会使触点老化，性能不可靠。

c、DDC 系统通常采用网络线进行系统连接，所以必须铺设在弱电桥架，这种与强电有交叉的系统没有屏蔽功能，对施工要求很高， 且极易受干扰而影响信号传输,施工及维护难度大。

3.1.3 智能照明控制系统

本项目为甲级无电视转播专业比赛，根据《体育建筑电气设计规范》要求，场地的照明控制应采用智能照明控制。

智能照明控制系统是计算机控制技术在照明领域的成功应用，它能对大多数光源(包括白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高强气体放电灯等) 进行自动调光使室内人工照明保持恒定照度。智能管理器用于定时启动、关闭、自动调用场景，预设置和全部亮灯控制模式。本项目的智能照明控制系统采用 KNX 系统，下面就详细介绍一下 KNX 系统在本项目中的应用。

3.2 KNX 系统在射击馆中的应用

3.2.1 射击馆照明控制系统配置

本射击射箭馆的智能控制分为两部分，比赛场地内的照明采用KNX 系统，附属功能区域照明采用 DDC 控制，以利于节约工程造价。在此针对KNX 系统做详细介绍；25m 靶区控制照明配电系统见图3-1。

本区内采用 344 套金卤灯，智能照明系统在此应用中由开关控制模块组成。其中 AL-1-BQ2 配电柜中由 5 组 12 路 16A 开关控制模块和1 组 8 路 16A 开关控制模块组成，每个回路控制 4~5 个 180W 到 400W 不功率等的金卤灯。

图3-1 配电箱AL-1-BQ2 系统图

3.2.2 KNX 系统的组成

该系统通过一条总线将所有的元器件连接起来，每个元器件均可独立工作，同时又可通过中控电脑进行集中监视和控制。通过电脑编程的各元件既可独立完成诸如开关、控制、监视等工作，又可根据要求进行不同组合，从而实现不增加元件数量而功能却可灵活改变的效果。KNX 原理示意图见图 3-2

图 3-2 KNX 原理示意图

此系统总线采用具有屏蔽功能四芯双绞线，总线为 24V 低压信号， 可单独配管，也可与强电桥架共同铺设而不用担心信号干扰；驱动设 备直接接入负载而不用接触器，驱动模块采用标准的 35mm DIN 导轨安装在照明配电箱内，接线形式简单，结构明了，大大简化了施工安 装及维护程序。KNX 系统配电柜安装示意图见图 3-3。

图 3-3 KNX 系统配电柜安装示意图

3.3.3 系统结构示意图

图 3-4 KNX 系统结构示意图

该系统主要由支线和干线组成，支线和干线均采用 KNX 总线电缆，每层支线的第一个配电箱内配备一个电源控制器，此电源控制器为智能照明模块供电。每个楼层的支线通过一个支线耦合器连接在干线上。灯光开关控制控制模块可对灯光开关计时/计次进行统计，施耐德 KNX 系统元件还支持带电流检测功能的开关模块，此功能能够检测所控回路中灯具的正常、故障状态，中控系统对现场照明运行的监控能够让管理人员及时的发现比赛区域内出现的问题，确保赛事照明环境质量符合相关标准要求。

结 论

本文依据《体育建筑电气设计规范》及业主相关要求，对山西射击射箭馆项目进行平面回路排布方式及智能照明控制系统的应用分析，得到结果如下：

1、大型建筑场所的合理的回路设计不仅能够便于日常使用， 更使配电线路长度减少，降低线路损耗，合理的降低了材料的使用量，提高了经济效益，也更利于节能。

2、基于对手动开关控制、楼宇自控系统照明控制及 KNX 智能照明系统的分析比较，KNX 智能照明控制系统针对照明质量要求极高的射击射箭馆有着更智能、舒适、灵活、节能的明显优势， 施工安装及维护程序简单，同时此系统已经在奥运场馆“国家体育总局射击射箭中心”采用且运行效果良好，此次全国青年运动会的圆满收官也印证了此系统在体育场馆应用的可靠性！

参考文献

1. 谭志昆.广州国际体育演艺中心电气设计难点分析.建筑电气,2012, 6

2. 施耐德.KNX 系统设计手册, 2013

3. 体育场馆照明设计手册

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