基于全自動(dòng)智能控制的體育教室系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

梁麗珍

（咸陽師范學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

基于全自動(dòng)智能控制的體育教室系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

梁麗珍

（咸陽師范學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

體育教室智能化系統(tǒng)是以智能化和數(shù)字化為核心，采用可靠、靈活、高速的智能化系統(tǒng)構(gòu)建功能齊全的訓(xùn)練場所。本次研究旨在設(shè)計(jì)一款智能化體育教室系統(tǒng)，以高校體育教室智能化系統(tǒng)為研究實(shí)例，充分考慮各種賽事的運(yùn)營需求，研究照明控制、綜合安防、公共廣播等子系統(tǒng)，并探討相應(yīng)模塊的實(shí)現(xiàn)方法，以期為體育教室智能化系統(tǒng)建設(shè)提供一定借鑒。

全自動(dòng)；智能控制；體育教室系統(tǒng)；總體架構(gòu)

Abstract:To design sports classroom intelligent systems， intelligent and digital technology using reliable，flexible，high-speed intelligent system build fully functional training place.Of this study is to design a intelligent system，the sports classroom in university sports classroom intelligent systems as the research example， fully considering the operating requirements of various events， the subsystems such as lighting control， security， public broadcasting， and discusses the realization method of the corresponding module in order to provide certain reference for the sports classroom intelligent system construction.

Key words:automatic； intelligent control；sports classroom system； overall architecture

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，辦公自動(dòng)化管理模式成為新時(shí)期的發(fā)展潮流。信息化辦公不僅改革傳統(tǒng)的工作模式，也能提升信息、數(shù)據(jù)的處理效率，有效節(jié)省人力、物力和勞動(dòng)力。現(xiàn)階段，體育事業(yè)迎來蓬勃發(fā)展期，人們對于體育場所的功能提出更高的要求。智能化體育教室是教室發(fā)展和變革的階級產(chǎn)物，它基于用戶對體育休閑、娛樂的高需求及高校體育教室智能化系統(tǒng)需求下產(chǎn)生的，本次研究以某校體育院校體育教師為研究對象，通過深入分析該系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容和整體架構(gòu)，探討其智能化系統(tǒng)的照明控制、綜合安防系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)等設(shè)計(jì)情況，以期為我國高校體育教室智能化系統(tǒng)建設(shè)提供重要借鑒和參考。

1 智能化體育教室系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容及總體架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)主要內(nèi)容

隨著人們對體育運(yùn)動(dòng)關(guān)注度和參與度的提高，各地綜合化體育場所猶如雨后春筍遍布全國各地。體育教室不同于其他智能化公共場所其具有獨(dú)特的要求，它不僅涵蓋常規(guī)建筑智能化系統(tǒng)，也能滿足體育教師內(nèi)開展競技比賽、其他多種訓(xùn)練對管理和服務(wù)的要求，各子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)負(fù)載，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性[1]。因此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)過程中，一般非常重視對場地?zé)艄狻龅匾粜А⒌确矫娴脑O(shè)計(jì)。體育教室系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除要對子系統(tǒng)的界面、信息流明確清晰，挑選配置產(chǎn)品時(shí)，挑選先進(jìn)、成熟的系統(tǒng)及產(chǎn)品。總體設(shè)計(jì)過程中，要綜合考慮系統(tǒng)冗余性、安全性，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。其次，高校體育教室智能化系統(tǒng)建設(shè)要充分體現(xiàn)滿足比賽要求、功能第一、節(jié)能環(huán)保等原則，主要內(nèi)容如下：1）日常運(yùn)作子系統(tǒng)：布線系統(tǒng)等；2）安全保障系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)：防盜報(bào)警系統(tǒng)等；3）服務(wù)子系統(tǒng)：燈光系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)等[2]。

1.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

某校體育教室功能定位為舉辦各種各樣的比賽和教學(xué)活動(dòng)，體育智能化及時(shí)集合運(yùn)動(dòng)、文化、休閑為一體的綜合性活動(dòng)場所，從而滿足本校日常教學(xué)和人們?nèi)粘５木裎幕枨蟆ａ槍ι鲜鲂枨螅蓪⒃撛盒ｓw育教室定位為中型體育館，智能化主要組成包括：公共廣播子系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等，總體架構(gòu)見圖1。

圖1 體育教室智能化系統(tǒng)主要構(gòu)成

2 智能化體育教室系統(tǒng)架構(gòu)

體育建筑是開展體育活動(dòng)的基本條件，高校體育智能教室是集合運(yùn)動(dòng)、休閑、娛樂為一體的場所，能夠滿足本校日常的教學(xué)和人們不斷增長的精神文化生活需求。

2.1 照明控制系統(tǒng)

照明是體育教室功能的重要體現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)場地的照明是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分，主要由一般照明、觀眾席照明等部分組成[3]。如何滿足體育教室不同場地的照明需求，所選場地的照明及控制系統(tǒng)可滿足多項(xiàng)體育活動(dòng)的照明需求，是智能化體育教室系統(tǒng)的必要設(shè)施。該院校體育教室系統(tǒng)嚴(yán)格遵循《體育場館照明設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》中的各項(xiàng)規(guī)定對燈光進(jìn)行設(shè)計(jì)。作為綜合性的體育教室，其需要滿足不同種類的賽事，依據(jù)其場地面積和賽后主要作為籃球訓(xùn)練場地，對主場燈光照明設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格按照籃球場所需燈光進(jìn)行，在籃球場設(shè)置燈光基礎(chǔ)上，依據(jù)其它賽事的需求合理增加或減少燈光。總體上使用雙燈一控的方法，特殊狀態(tài)按照一燈一控或多燈一控的方法，按照場地內(nèi)不同賽事、活動(dòng)的照明需求[4]。整個(gè)控制模式使用C-BUS模式，主要包含系統(tǒng)單元、輸入、輸出單元3個(gè)部分組成，整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)定在7.400標(biāo)高層的聲光控制室[5]。除去電源，控制系統(tǒng)的其他設(shè)備借助5類信號線把內(nèi)置微處理器和存儲單元組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。其中，輸出單元共設(shè)置24個(gè)四路智能繼電器（L5504RVF），每路的負(fù)載能力為20 A。輸系統(tǒng)單元是智能照明控制最重要的部分，是整個(gè)系統(tǒng)的大腦。該單元分別配備1個(gè)智能邏輯編程控制器（5500PACA）和 PC 編程接口（5500PCU），通過一套控制軟件對整個(gè)系統(tǒng)展開設(shè)置[6]。同時(shí)，照明控制系統(tǒng)在控制回路接入直流36 V的安全電壓，如果開關(guān)面板發(fā)生意外漏電，也能保證人身安全。具體設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 C-BUS控制簡圖

2.2 綜合安防系統(tǒng)

防火、防盜、防災(zāi)是體育教室管理工作中關(guān)系大眾生命財(cái)產(chǎn)安全的內(nèi)容，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能有效提高提高體育教室安防系統(tǒng)的有效性和事件處理的時(shí)效性，例如：在教室各個(gè)位置設(shè)置錨索測力計(jì)等傳感器，及時(shí)采集各種安全信息數(shù)據(jù)，借助局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)傳遞至服務(wù)器的專家系統(tǒng)內(nèi)，采用云計(jì)算等技術(shù)展開分析和處理。下文以安防系統(tǒng)中的報(bào)警系統(tǒng)為例，展開深入分析。報(bào)警主要由周界報(bào)警和防盜報(bào)警系統(tǒng)組成，其中，周界報(bào)警是保障體育館安全防護(hù)的第一道屏障，主要用于防范非法人員翻越柵欄或圍墻，將其他外來不安全因素排除在外[7]。同時(shí)，可在重要物品庫、信息中心、健康中心等設(shè)置入侵檢測和緊急求助按鈕，避免體育館內(nèi)重要的設(shè)備、財(cái)務(wù)遭受盜竊或者破壞[8]。本系統(tǒng)設(shè)置的前端探測器利用總線模塊接入報(bào)警主機(jī)，報(bào)警主機(jī)借助IP方法接入報(bào)警服務(wù)器，達(dá)到與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的效果。系統(tǒng)架構(gòu)見圖3。如果體育教室遭受非法入侵，探測器會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，采用中心控制設(shè)備和視頻監(jiān)控等聯(lián)動(dòng)情況，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)聲音、燈光等設(shè)備，確保監(jiān)控中心實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場情況，并做好相應(yīng)的處理[9]。

2.3 綜合布線系統(tǒng)

該系統(tǒng)是針對通信配線系統(tǒng)展開設(shè)計(jì)的，是智能化體育教室系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，主要功能是解決建筑物內(nèi)部與建筑物間的信號傳遞問題，從而滿足其內(nèi)部各種數(shù)據(jù)的交換需求。綜合布線系統(tǒng)主要主要把語音信號、數(shù)據(jù)信號配線，通過統(tǒng)一的規(guī)范設(shè)計(jì)，綜合至一套標(biāo)準(zhǔn)的配線系統(tǒng)上，以該系統(tǒng)作為開放式網(wǎng)絡(luò)平臺，便于在用戶需要時(shí)，形成相應(yīng)的子系統(tǒng)[10]。外線電纜從校園外引入，進(jìn)入體育教室一層通訊中心，引入段設(shè)計(jì)過電壓保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)外部通信。綜合布線系統(tǒng)的語音無線通信系統(tǒng)主要表示移動(dòng)信號覆蓋系統(tǒng)，即：手機(jī)或小靈通室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，用來增強(qiáng)移動(dòng)通信的傳輸效果，解決體育教室的信號盲區(qū)或弱區(qū)[13-15]。整個(gè)系統(tǒng)的主饋線從處于各機(jī)房的基站引出，利用饋線沿著專用線槽鋪設(shè)到相應(yīng)位置。

圖3 安全報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)

2.4 LED顯示系統(tǒng)

LED顯示屏用來發(fā)布各種賽事的裁判結(jié)果，也可來回穿插播放各類現(xiàn)場比賽進(jìn)行回顧、顯示比賽成績、播放賽場實(shí)況等，從而更好地烘托現(xiàn)場比賽熱烈氣氛，利用穿插播放不同廣告獲取更多附帶商業(yè)效應(yīng)[13]。同時(shí)，本軟件配備穩(wěn)定、全面的專業(yè)功能，有利于更好地完成各種大型、復(fù)雜的體育賽事，樹立比賽場地優(yōu)異、專業(yè)的形象。LED顯示屏的具體尺寸見圖4。

圖4 LED顯示屏尺寸

2.5 公共廣播系統(tǒng)

公共廣播系統(tǒng)能降低體育教室噪聲，為整個(gè)教室的學(xué)生創(chuàng)設(shè)輕松、愉悅的背景音樂。實(shí)際使用時(shí)，要遵循人與人可以順暢交流的原則，合理控制背景音樂音量，達(dá)到優(yōu)化環(huán)境的效果[14]。某高校體育教師公共廣播系統(tǒng)主要包含賽事廣播、火災(zāi)事故廣播、服務(wù)性廣播3種類型，用來創(chuàng)設(shè)舒適的環(huán)境氛圍。其中，緊急廣播用來播放體育教室的緊急情況，例如：消防報(bào)警下進(jìn)行疏散廣播，確保體育教室內(nèi)發(fā)生緊急事件，相關(guān)人員可以及時(shí)聽到報(bào)警信息，達(dá)到及時(shí)疏散的效果[15]。

3 結(jié) 論

綜上所述，體育教室智能化系統(tǒng)是現(xiàn)代大型體育教室的大腦和神經(jīng)，也是保障體育賽事順利實(shí)施的保證。完善的智能系統(tǒng)不僅可以讓體育賽事更公平、準(zhǔn)確，也可提升裁判人員的工作效率。本次研究從體育教室智能化系統(tǒng)的需求展開分析，詳細(xì)介紹該系統(tǒng)照明控制、綜合布線等子系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況，以期為提升體育教師辦賽能力、教學(xué)效果等產(chǎn)生重要的影響。

[1]夏勇，黃子豪.教室燈光節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科學(xué)與財(cái)富，2014，25（11）:329.

[2]劉肇淦.某體育館室內(nèi)照明智能化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中華民居，2013，35（24）:31-33.

[3]孫建梅，劉丹.GoAhead和ZigBee在智能教室系統(tǒng)中應(yīng)用[J].信息技術(shù)，2014，19（1）:162-166.

[4]李永郁.淺談廣州市花都區(qū)亞運(yùn)新體育館供配電、智能化設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，35（21）:2260-2261.

[5]劉小弟.高校體育館建筑智能化系統(tǒng)工程施工"三控"管理應(yīng)用研究[J].建材與裝飾，2016，17（6）:190-191.

[6]廖鳴鏑.汕頭大學(xué)新體育館比分大屏幕顯示系統(tǒng)[J].智能建筑與城市信息，2015，15（6）:83-86.

[7]張世發(fā).電氣工程自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的應(yīng)用分析 [J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，33（22）:1595.

[8]劉光平，吳雪芳.C-Bus智能照明控制系統(tǒng)在體育館中的應(yīng)用 [J].智能建筑與城市信息，2013，25（12）:72-76.

[9]佘杰.基于校園網(wǎng)的教室多媒體設(shè)備集控系統(tǒng)的應(yīng)用案例分析[J].南京體育學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2013，12（1）:153-157.

[10]田烈，沙捷.多媒體導(dǎo)播系統(tǒng)在體育專業(yè)院校的應(yīng)用:以首都體育學(xué)院為例[J].首都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，25（2）:190-192.

[11]郭金貴，孫小建，趙川川，等.打造體育社團(tuán)俱樂部促陽光體育蓬勃開展 [J].體育教學(xué)，2013，33（5）:60.

[12]劉智旸，陳華麗.教室照明節(jié)能控制系統(tǒng)的智能化和可視化設(shè)計(jì)[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用，2014，13（2）:102-105.

[13]郭玉清，袁冰，李艷等.基于云計(jì)算的智慧教室系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識，2013，43（4）:103-107.

[14]王華，孫海生，王連華等.基于ZigBee的智能教室系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)，2016，45（4）:84-87.

[15]劉龍，李鐘慎.教學(xué)樓智能化節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測量與儀器學(xué)報(bào)，2015，25（12）:1876-1882.

Design and implementation of the system of physical education classroom based on full automatic intelligent control

LIANG Li-zhen
（Xianyang Normal University，Xianyang712000，China）

TN99

A

1674－6236（2017）19-0079-03

2016-08-08稿件編號201608056

梁麗珍（1982—），女，壯族，山西運(yùn)城人，碩士，講師。研究方向：學(xué)校體育、社會(huì)體育。