湘潭大学体育馆智能化系统工程实现

1引言

随着我国体育运动的蓬勃发展，对各种体育场馆设施的智能化要求逐步提高。体育馆智能化系统（Gymnasium intelligent system，GIS）是现代化大型体育馆的大脑和神经，是体育赛事顺利进行的重要保证。完备的GIS一方面可以使体育赛事更加公正、准确，裁判员的工作效率大大提高，另一方面，可提高体育比赛的观赏程度，增加体育场馆及体育比赛的社会效益。因此研究大型体育馆的智能化系统对提高体育馆的现代化水平、承接大型国际比赛、提高体育比赛办赛能力和运动员的比赛成绩、以及满足观众的观赏要求都有重要的意义。

目前，有关大型体育馆的智能化系统的研究还处于起步和摸索阶段，这方面的研究成果较少。本文以湘潭大学体育馆为例，对体育馆智能化系统的特点以及各个智能化子系统进行介绍，并且对体育馆智能化系统的实现进行了探讨。文中的研究成果对我国大型体育馆的智能化系统建设有一定的参考价值。

2体育馆智能化系统的特点及概况

作为一个综合性场馆，体育场馆独特的使用功能及特点使其智能化系统与其他一般大厦的智能化区别很大，首先针对体育场馆的比赛特性，其对智能化系统子系统的偏重性有很大不同，更注重综合布线、计算机网络、场地灯光、扩声及与体育竞赛直接相关的计时记分系统、直播系统等，而在其他智能大厦中占主导地位的建筑设备监控系统、卫星接收及有线电视系统等子系统在此却不占主导地位；另外由于体育场馆占地面积大，楼层低，设备分散，无论从布点还是设备管理上都会比大厦增加一定的难度，针对相同的子系统，比如综合布线、计算机网络、建筑设备监控系统等虽然达到目的是相同的，但设计思想及施工手段却大大不同，就要求设计施工人员及管理人员针对体育场馆的特性针对性进行设计施工及管理。

体育馆智能化系统是一个庞大的系统工程。包括场馆内的众多子系统，按其功能分类为：

（1）场馆日常运行基础子系统：楼宇自控系统、计算机信息网络系统与综合布线系统等。

（2）场馆安全保障子系统：闭路电视监控系统、防盗报警系统、保安电子巡更系统等。

（3）为竞赛训练和大型活动服务的子系统：场地灯光系统、音响扩声系统、公共广播系统等

（4）为大型赛事提供信息服务的子系统：计时记分系统、电视转播及评论系统、新闻中心、场地LED大屏幕显示系统等。

3场馆日常运行基础子系统

3.1 楼宇自控系统

建筑设备监控系统亦称楼宇自控系统，应纳入BMS系统集成的范畴，其纳入BMS系统集成网络的方式是采用先进可靠的楼宇自动化网络协议和总线形式的网络拓扑结构，最终实现场馆内各专业子系统之间的相互操作、快速响应与联动控制的功能，以及设备的监视和自动控制的能力。

楼宇自控系统包括对冷热源系统、给排水系统、变配电系统、电梯系统、照明系统等设备的实时监控和管理。控制和信息采集功能将由BAS中的DDC控制器、操作站共同完成，并通过BAS/PC网络通讯接口向BMS系统提供实时监控信息与数据。

建筑设备监控系统（以下简称监控系统），网络结构模式采用集散式控制的方式，即集中监视、分散控制。整个系统网络结构分为三级，第一级为中央工作站，设于控制中心，第二级为直接数字式控制器（DDC），第三级为采集现场信号的传感器和执行机构。直接数字式控制器（DDC）、传感器及执行机构随被控设备就地设置。中央工作站和直接数字式控制器（DDC）通过网络通讯接口，用专用的通信电缆组成总线型网络拓扑结构。本监控系统主机可与场馆商业开发部分监控系统主机实现无缝集成，通过体育馆公用办公网进行数据信息传输和管理。本监控系统通过以太网（即：体育馆公用办公网）与消防报警、综合保安、变配电智能监控系统及智能照明系统进行集成，这有利于实现对各建筑物智能系统的信息集中管理，系统之间的事件联动，提高系统总体决策能力，保证各种赛事活动顺利进行。

3.2 综合布线系统与计算机网络系统

就综合布线与计算机网络系统而言，体育馆中没有什么特别之处，属于建筑物中通用控制系统。根据本体育馆建筑结构和平面布局的特点，在该馆中设置了一个弱电竖井，共计33个信息点，主要集中在物业管理等各类机房/办公室，新闻发布中心、裁判席/记者席等位置。

信息主干采用千兆到桌面的设计思想，水平线缆采用6类UTP双绞线，信息点采用6类信息模块；个别需求的信息点采用光纤到桌面模式。计算机网络区分为平时管理的办公网络和赛事管理网络两部分，同时可以根据需要随时扩展设置局部无线网络点。在新闻发布厅、记者席等位置空间通过设置无线局域网的AP点，在有赛事时，现场记者可以利用随身携带的笔记本电脑，通过无线局域网络方便快速地传递新闻报道稿件或比赛现场图片。

本工程赛事管理网络仅提供用于组网的基础平台，即核心交换机、工作组交换机、路由器、双绞线/光纤的跳线等到位，而比赛现场管理用的服务器、赛事管理软件、数据库管理软件等，需要根据不同的赛事，由赛事组委会组织专门的技术人员组建临时的赛事管理网络。

4场馆安全保障子系统

4.1 闭路电视监控系统

闭路电视监控系统采用网络化数字系统，在保证视频传输的实时性、可靠性的同时，充分利用计算机网络信息传递和布线灵活的优势，使系统具有良好的扩展性。系统设计具有下述特点：无盲点的闭路监控系统；高水平的画面质量；24小时不间断监控和录像；适当的系统冗余度；专用的闭路监控网络；无线视频监控系统的接入；可以随时与市、区安防指挥中心的视频信息传递和连接。闭路电视监控系统划分为赛后和赛时两个系统：赛后系统主要负责监控竞赛层至体育馆主要出入口、通道、楼梯前室、看台、库房等重点部位，用于平时对体育馆的常规监控。赛时系统是在赛后系统功能的基础上对竞赛层和一些比赛专用房间、通道、大厅等部位增加监视点，用于满足重大体育比赛或活动期间按功能需求增强的安防监控工作要求。赛时和赛后两系统共用一套安防控制设备，在体育馆的安防中央控制室，所有安防监控点的信息均通过安防专用网汇总到中央控制室，进行统一的监控管理。　4.2 防盗报警系统

防盗报警系统主要是对一些不允许进入的区域进行设防，加强安全保卫工作，对体育馆设防区域的防入侵监测，可用于对重点部位和出入口的防范，能完成对防区的自动或人工设防、撤防；能对布防点进行成组管理。入侵报警系统由报警主机、布撤防键盘、串口通讯模块、前端探测器等组成。报警探测器采用先进的双鉴探测器，能防止对小动物的误报，提高探测器的灵敏度并防止漏报。设置在各处的探测器具有与闭路电视监控系统联动的功能。报警控制器具有接受多路同时报警的功能，并能显示、记录任何一路报警信号及报警位置。报警系统应有对信号传输线路和探测器的检测功能，并能显示故障部位。入侵报警系统选择高可靠性智能双鉴探测器、主动红外对射探测器、红外幕帘、报警器等设备，安装在体育馆的各个出入口、各重要机房、主要通道、外围隔离设施及其它重要位置，完成设防、撤防和紧急情况下的求助、求救功能。

4.3 保安电子巡更系统

该系统实现人防与技防的有机结合，有效地增强对保安人员的管理。系统利用设置在场馆各重要通道位置的电子巡更按钮进行离线巡更。

巡更点主要设置在场馆出入口、重要房间、主要通道等处，在中心通过计算机巡更管理软件对保安巡更情况进行管理，对保安人员的巡更线路、巡更时间进行查询，对保安人员的巡逻工作进行监督，实现技防督促人防、技防和人防相补充的安保体系，保证场馆内的安全和便于管理者对保安人员的管理。电子巡更的实现：巡逻路线上设置巡更点，保安人员在此路线上按指定的时间和地点到达巡更点，不能迟到，不能绕道，巡更员每抵达一个巡更点，必须采集巡更点的信息，以便控制中心了解巡更线路情况。

5为竞赛训练和大型活动服务的子系统

5.1 场地灯光系统

整个控制系统采用集中控制和管理，分散执行的方式，即中央监控中心（上层）和智能照明控制柜（下层）。监控中心可进行整个场地照明控制和管理，循环与各台智能照明控制柜中的可编程照明控制器进行通信联络。一方面，将有关控制命令通过总线传输，发至各区域照明控制柜内的可编程控制器，让其接收相关的控制命令；另一方面，接收来自各区域照明控制柜内的可编程控制器向上转发的有关自动或手动状态，开灯或关灯状况等信号，（在要求高的情况下，还可巡检每只灯的状态及故障情况，对灯具工作时间进行统计，查阅每只灯的累计运行时间，在进行大型比赛前进行普查，及时将到达使用寿命的灯具换掉，）通过分类处理，在计算机屏幕上显示参数，对异常情况采取提示处理。它可与其他BA系统通过接口集成。智能照明控制柜则是具体执行监控中心计算机发出的各项控制命令，控制场地照明灯光以不同模式开灯，满足各项体育运动比赛或活动的要求，并巡回采集照明回路的开关状态参数等信号。对于场地灯光，除了在监控中心的计算机上控制外，还可在现场的控制柜上进行手动按钮分组操作、控制。

5.2 音响扩声系统

体育馆的音响系统是以满足体育比赛语言扩声的使用要求为主，其次是承接一些大型文艺演出活动，在使用功能上不同于其他厅堂扩声，也不同于剧场扩声，它有其特殊性，除保证语言的清晰度要高及音质柔和、声压覆盖要均匀外，还要求设备的功率要大并留有余量。

体育场馆的建筑声学特性普遍较差，主要原因是其体积大，混响时间较长。故而在装饰阶段需要特别考虑声学装修，使场馆保证良好的声学特性。

在体育馆内，我们采用分散式布置方案将JBL SRX722全频音箱8只和4只SRX718超低音音箱，分别吊装在比赛大厅的四周，保证了整个声场的均匀度和清晰度。同时经过我们精心调试音箱的指向性，使音箱的绝大部分能量控制在所需范围，避免声的干涉及影响清晰度，并均匀地覆盖近、中、远场。这样无论是在比赛的情况下，还是在文化娱乐和文艺的演出中，都能使观众听到清晰悦耳的音乐声和语言声，使我们的设计真正达到理想完美的效果。5.3 公共广播系统

公共广播系统应具有背景音乐广播、公共广播、火灾事故广播功能。

该系统用于各个场馆，平时可在公共区域播放背景音乐，自动循环播放，发生火灾时，通过自动或手动强制切换，兼做事故广播使用，指挥疏散。系统的设计，考虑到使用场所的特性、噪音水平、空间大小高度，并根据扬声器的扩散角度、声压等级和额定输入功率，确定扬声器的数量。

6为大型赛事提供信息服务的子系统

6.1 计时记分系统

计时记分系统是成绩处理系统的前沿采集系统，除自身形成完整的数据评判体系外，还可将其采集的数据通过技术接口传送给现场大屏幕显示系统、广播电视系统和成绩处理系统。该系统根据竞赛规则，对比赛全过程产生的成绩及各种环境因素进行监视、测量、量化处理、显示公布，同时向相关部门提供所需的竞赛信息。

6.2 电视转播及评论系统

大型体育赛事的电视媒体信息服务技术系统的核心是构造现场数据和电视应用数据连接的服务。服务平台的主要构成：图文信息服务域，共享式视音频制作服务域。两个服务域的互连和信息交换机制将整个系统构造为统一平台的网络工作模式，现场和后期制作的数据业务服务统一在一个体系中完成，从而提供全面、完整、方便、高效的技术解决方案。

6.3 新闻中心

新闻中心是比赛相关信息向新闻媒体发布的场所，每次比赛之前、期间和结束，需要为新闻记者提供一个能对稿件和材料进行编排和准备的工作区，包括多媒体信息查询、网络、无线接入、有线电视等，方便新闻记者查询体育中心数据库竞赛信息、赛事情况，观看比赛实况，访问场馆内部网络以及登录Internet网，并可将查询的结果打印、编辑、及时发至相关单位予以报道等。

6.4 场地LED大屏幕显示系统

LED大屏幕显示系统是本体育馆智能化工程画龙点睛之作，是一个集计算机网络技术、多媒体视频控制技术和超大规模集成电路综合应用技术于一体的大型电子信息显示系统，具有多媒体、多途径、可实时传送的高速通信数据接口和视频接口。计算机网络技术的使用使显示制作、处理、存储和传输更加安全、迅速、可靠。采用网络系统控制技术，可以和计算机网络联网。

7体育馆智能化系统的实现

湘潭大学新体育馆作为大型的智能化系统工程，采用智能化工程总承包模式，各专用系统可以在统筹规划的前提下，单独进行招投标运作，但均纳入总承包的管理范畴。这样既可以保证系统的完整性和扩展性，同时又可以较好地控制工程造价。

技术上，采用国际上公开标准的设备，组建高性能的网络，支持多种协议和各种数据传输的接口，并具有良好的安全性、可扩充性和易管理性。利用综合布线系统建立高速、大容量的信息传送平台，为体育馆提供语音、数据、图文、图像、多媒体信息等各种信息的高速传输通道。系统传输级别不低于D级（100MHz）。同时提供有线电视系统、会议系统等。会议系统包括大屏幕显示、音视频、文稿、幻灯、实物展示、电子白板、无线传声、音响输出、计算机网络。各种信息集于一屏，将电视、录像带、各种光碟、计算机网和现场摄像信号及文稿、幻灯、实物、书写等各种信息展示在大屏幕上。

通过科学的经营管理方式和先进技术相结合的方式，使得湘潭大学体育馆项目在工期紧任务重的情况下圆满完成，成为一个综合性的高智能化建筑。

8结论

以人为本的指导思想是当代智能体育建筑的出发点，先进的建筑技术和计算机技术、网络通讯技术是实现智能化系统工程的基础。本文通过对湘潭大学体育馆在建筑智能化系统工程设计、施工和管理上的总结，较全面介绍了以体育馆为代表的当代智能建筑的发展现状。限于文章篇幅，本文没有提供更多更具体的内容也没有对新体育场馆各项技术经济指标作量化的分析，这有待于今后的研究。