建筑智能化系統在體育場館的應用

陳列強

(恒鋒信息科技股份有限公司，福州 350000)

在新一代信息技術的推動下，智能體育場館在向智慧體育場館升級的過程中不斷發展和完善；建筑智能化系統作為智慧體育場館的配套基礎，不僅具備建筑智能化單系統功能，還能基于綜合管理平臺的應用，具有感知、傳輸、存儲、學習、推理、預測和決策的綜合智慧能力[1]。

1 智慧體育場館智能化系統組成框架

總體架構分成三層:物聯網感知層、支撐層、應用層。

2 智慧體育場館智能化建設內容

智慧體育場館建設內容：智慧集成平臺、競賽設施、公共安全、節能運維管理、運營管理、信息設施。

2.1 智慧集成平臺

智慧集成平臺支持視頻監控、公共廣播、信息發布、入侵報警、智能照明、能耗、暖通等相關設備聯動對接，關聯產品應支持http、UDP、SOCKET、MODBUS MQTT接口協議，實現建筑物的信息融合；將異構多樣的數據進行有效組織，實現數據的融合并存儲統一數據庫內，以便進行后續的管理和應用；通過對單一系統數據的整合分析和聯動，提高建筑物的管理效率和使用體驗。

智慧集成平臺集成展示的運營數據、設備狀態、能耗監測、事件統計、車位統計、數據分析以及綜合安防數據，將各系統數據電子化，最大限度的實現信息共享，通過動態數據分析，為場館的運營者、管理人員、服務人員提供決策依據，提升場館整體運營水平。

2.2 競賽設施

競賽設施主要包括：大屏顯示及控制系統、場地擴聲系統、標準時鐘系統、升旗控制系統。

2.2.1 大屏顯示及控制系統

由LED顯示屏屏體、顯示屏控制系統、計算機系統、電氣系統、結構支承系統等幾部分組成。體育場采用P10室外全彩LED顯示屏，體育館采用P6室外全彩LED顯示屏。

大屏顯示控制系統設計理念：能夠提供高分辨率的底圖圖像；可支持工作計算機信號、網絡視頻信號、監控信號接入，輸入源格式包括：DVI、HDMI、DP、SDI等；圖像處理應支持畫面的放大、縮小、移動、多畫面顯示功能，支持任意信號、窗口全屏漫游功能，信號任意切換流暢。

智慧平臺實施對接方面：LED產品應能提供運行控制、狀態、告警的SDK開發包，開發集成至智慧平臺，實現大屏遠程開關機、視頻信號投送功能。

2.2.2 場地擴聲系統

系統主要由信號源、信號加工和分配、信號處理和傳輸、信號放大、信號還原等部分組成。設計方案應滿足《體育館聲學設計及測量規程》JGJ/T131—2012行業標準。

現代體育場擴聲系統主要選用聲壓級不低于135 dB的揚聲器作為主擴聲揚聲器，解決聲壓級問題；通過揚聲器覆蓋角度、擴聲形式的選擇增加播放語言清晰度，采用數字傳輸方式避免長距離信號損耗。

2.2.3 標準時鐘系統

系統主要由中心母鐘、GPS標準時間信號接收單元、數字式子鐘等組成。標準時鐘系統為整個體育場提供一個統一的、標準的全場時間。該系統母鐘設置在監控中心機房，子鐘分別安裝于運動員和裁判用房、媒體用房、賽事用房、管理辦公室、檢錄大廳、新聞發布、評論室、貴賓休息室、接待處、樓道、比賽場地、熱身場地、觀眾出入口、安保工作區用房、贊助商用房等，避免因時鐘時間不一致而引起工作失誤。

2.2.4 升旗系統

系統由電動升旗滑輪系統、現場同步控制器、后臺控制系統組成。

體育場跑道兩側分別設置一套升旗控制系統，每套采用三根立桿式旗桿，系統應保證場館三面旗幟升起時，場地所奏國歌的時間和國旗上升到頂部的時間同步。該系統應具備手自動轉換功能，保證在自動控制系統出現故障時，可以通過手動控制升旗[2]。系統電動升旗控制中心可與擴聲控制室合用，便于將升旗音頻信號輸出接入至擴聲系統聯動播放。

2.3 公共安全

公共安全部分主要包括：安全防范管理平臺、視頻安防監控系統、出入口控制系統、周界報警系統、停車場管理系統、入侵報警系統、電子巡查系統等。

2.3.1 安全防范管理平臺

安全防范管理平臺是一套“集成化”、“數字化”、“智能化”的平臺，包含視頻、報警、門禁、巡查、停車場等多個子系統。在一個平臺下可實現多子系統的統一管理與互聯互動，真正做到“一體化”的管理，提高用戶的易用性和管理效率,實時指揮調度，協同各組織、各系統快速響應處置場館安全事件。

安全防范管理系統集成各安防子系統，統一平臺數據無縫對接，通過實現報警彈窗等功能，滿足整個安防系統的緊密聯動以及保安人員管理的便捷，可以節約安保人員的人力投入資源，提高安保工作效率。

2.3.2 視頻安防監控系統

系統采用基于IP網絡傳輸的全數字系統；系統可與公安部門的“平安城市”、“雪亮工程”聯網，實現資源社會化。安防控制室設在監控中心機房，安裝視頻服務器、電視屏幕墻等設備。視頻存儲采用磁盤陣列，安裝于數據中心機房；采用磁盤陣列的方式進行存儲，實行24 h全實時錄像，圖像保存時間不少于30 d，重要出入口圖像保存時間不少于90 d。系統可與入侵報警系統、門禁系統聯動。

2.3.3 出入口控制系統

系統采用TCP/IP網絡架構，由網絡門禁控制器、門鎖、讀卡器以及出門按鈕組成，系統管理中心設于監控中心機房，在重要設備用房，儲藏室、辦公室區域出入口等設置門禁點。為滿足消防分區強切要求，門鎖采用斷電開門的方式，即系統丟失電源后(如發生火災時，系統電源將被消防切斷)，門鎖將按消防分區范圍斷電開啟。為防止非消防狀態下的斷電情況發生，該系統配不間斷電源，采用集中供電方式。系統可與視頻安防監控系統、入侵報警系統聯動。

2.3.4 周界報警系統

周界區域采用周界入侵攝像機，可以實現越界報警及目標跟蹤，中心顯示及存儲與高清視頻監控系統共用。

2.3.5 停車場管理系統

停車場管理系統采用車牌視頻識別，免取卡系統；系統支持無人值守收費管理。

2.3.6 入侵報警系統

采用總線制報警方式。在重要機房、倉庫等重要場所設置報警探測器。在殘疾人衛生間設置手動報警按鈕。殘疾人廁衛門外設置聲光報警器。每個報警點相互隔離，互不影響。任一探測器故障，應在保安控制室發出聲、光報警信號，并能自動調出報警平面，顯示故障點位置。系統對報警事件具有記錄功能。系統報警中心設在監控中心機房，可以實現報警信號的可視化管理和與其它安防系統的集成聯動。

2.3.7 電子巡查系統

系統采用無線巡更的方式，在各層電梯廳、樓梯出入口和走廊共設置無線巡更點，系統管理中心設于監控中心機房內。

2.4 節能運維管理

節能運維管理主要包含：建筑設備集成管理平臺、建筑設備監控系統、建筑能效管理系統、智能照明控制系統。

2.4.1 建筑設備集成管理平臺

系統以計算機網絡為基礎核心，把若干個相互助獨立、相互關聯的系統如建筑設備監控系統、安全防范系統、消防自動報警系統等集成到一個統一的、協調運行的系統中，實現建筑管理系統。建筑管理系統可進一步與通信網絡系統、信息網絡系統實現更高層次的建筑集成管理系統，實現建筑物設備的自動檢測與優化控制，實現信息資源的優化管理和共享。為使用者提供最佳的信息服務，創造安全、舒適、高效、環保的工作及生活環境[3]。

系統控制中心設于監控中心機房。通過通訊接口與消防報警系統、入侵報警系統、視頻監控系統、建筑設備監控系統、建筑能效管理系統、智能照明控制系統、門禁系統、停車場管理、公共廣播系統、信息引導及發布系統等實現集成和聯動。

2.4.2 建筑設備監控系統

系統采用基于B/S(瀏覽器/服務器)的網絡體系結構，系統網絡協議符合國際標準。系統為兩層網絡結構，分別為管理層和控制層，兩層網絡均具有足夠的開放性且應易于擴展，為將來運營和維護中可能發生的變化提供便利。

建筑設備監控系統具備設備的手/自動狀態監視、啟停控制、運行狀態顯示、故障報警、溫濕度監測、控制及實現相關的各種邏輯控制關系等功能。系統的監控設備對象主要包括：風冷螺桿式冷水機組、風冷熱泵機組、給排水、送/排風機、一氧化碳、空調機組、新風機機組等。

2.4.3 建筑能效管理系統

系統實時統計用水、用電數據，監測異常用水、用電行為，精準分析節能空間、提供優化改進措施，樓宇設施分時分區控制、節能降耗。

建筑能源管理系統分為三層架構：第一層：數據感知層，數據經RS485通信接口接入能耗數據采集器。第二層：采集網絡層，是數據感知層與應用管理層的網絡連接、數據和命令的交換。第三層：應用管理層，通過管理服務器與建筑能源管理軟件，實現能耗計量、能耗分析、能耗查詢、能耗警報等功能。用戶可根據授權范圍，通過互聯網查詢各項能耗和分析圖表。

2.4.4 智能照明控制系統

智能燈光系統能對各處燈光進行自動控制，減少燈具開啟時間達到節能效果延長用電設備的使用壽命；可一鍵控制燈光開閉，能夠滿足綠色節能建筑的要求；主要對大廳、電梯廳、新聞發布廳、公共走道、車庫等進行集中控制，根據實際的使用功能、使用時間等進行照明場景模式轉換、定時開關等，來達到節能的效果。通過接口協議，實現綜合平臺遠程定時及開關功能。

2.5 運營管理

運營管理主要包含運營服務管理平臺、信息引導及發布系統。

2.5.1 運營服務管理平臺

系統包含會員管理、商品管理、場地管理、人員管理、考勤管理、庫存管理和能源管理等。將運營數據電子化，最大限度的實現信息共享，通過動態數據分析，為場館的運營者、管理人員、服務人員提供決策依據[4]。實現賽事期間信息的統一收集、存儲、整合與發布，保證指揮中心內部信息交流的可靠、快速和有序，避免各子系統孤島效應，實現多系統聯動，為領導機構決策指揮提供必要的支持。

2.5.2 信息引導及發布系統

利用交互式觸摸屏、LED大屏、LCD液晶屏等作為多媒體信息顯示和查詢的終端，通過本系統展示體育中心賽事及活動的實況或相關實時信息的發布。通過網絡接收來自媒體發布服務器的媒體元素，并按照設定的內容格式、任務編排的要求進行解碼并輸出至終端顯示設備上。通過接口協議開發，實現與其他系統統一管理平臺進行信息發布功能。

2.6 信息設施模塊

信息設施模塊主要包含綜合布線系統、信息網絡系統、有線電視系統、機房工程等。

2.6.1 綜合布線系統

該系統應用包括數據網應用與語音應用。數據網包括賽事網、互聯網、控制網三個部分。系統由工作區、配線子系統、干線子系統、設備間、進線間、建筑群子系統和管理組成。

2.6.2 信息網絡系統

信息網絡系統包括互聯網、賽事網及控制網，共3套網絡，三網采用物理隔離。

1)互聯網：為體育場提供外網接入，同時根據業務需求，進行無線全面覆蓋，便于移動客戶端進行協助辦公。網絡結構采用三層星型架構，核心層采用雙核心，并通過虛擬化技術將兩臺設備虛擬化為一臺；匯聚層同樣采用雙匯聚、虛擬化技術，并且匯聚層設備到核心層設備采用萬兆雙鏈路上行；接入交換機到匯聚交換機均采用千兆雙鏈路上行；出口采用下一代防火墻與上網行為管理進行安全防護，無線網絡通過控制器對無線設備與接入終端統一管理。

2)賽事網：承載賽事數據傳輸系統、成績處理發布等。網絡結構采用三層星型拓撲架構，核心層采用雙核心，并通過虛擬化技術將兩臺設備虛擬化為一臺；匯聚層同樣采用雙匯聚、虛擬化技術，并且匯聚層設備到核心層設備采用萬兆雙鏈路上行；接入交換機到匯聚交換機均采用千兆雙鏈路上行；出口采用下一代防火墻進行安全防護。

3)控制網：為監控、門禁等智能化系統提供傳輸鏈路。網絡結構采用三層星型架構，核心層采用單核心，匯聚層采用單匯聚，匯聚層設備到核心層設備采用萬兆單鏈路上行，接入層設備采用千兆單鏈路上行。

2.6.3 有線電視系統

有線電視接入采用FTTH方式，即每個有線電視終端至匯聚弱電井采用2芯皮線光纜布放，由匯聚弱電井至體育館或體育場機房采用光纜布放，匯聚弱電井中皮纜與光纜采用直熔連接，所有皮纜纖芯需直通到機房并在MODF柜上成端。電視轉播機房到電視轉播車位置應設置光纖接入點，且配套供電設施并滿足電視轉播車供電容量。

2.6.4 機房工程

1)數據中心機房按照B級機房標準設計，主要內容：機房裝修、機房空調通風系統、機房照明及供配電系統、機房綜合布線系統、機房安全防范系統、機房場地監控系統、機房KVM系統、機房防雷與接地系統。

2)場館消防控制中心，同時也是安全防范系統、背景音樂及緊急廣播系統、智能一卡通系統以及信息發布系統等智能化系統的控制中心。機房建設內容包括：機房裝修、機房供配電系統、機房防雷與接地系統。

3 結 語

綜上所述，在體育場館工程領域后續發展和改造中，加強信息化智能化的應用，結合大數據、人工智能、物聯網等新應用技術，打造可感知、可運營、可管控、可服務的智慧場館平臺。借助物聯網接口開發對接技術，建立統一管理平臺，從單一經營管理型向專業技術管理轉變，從而提升運營整體管理水平。