大型體育場館具有管理難度大、營運復雜特性，必須采用建筑智能化系統才能滿足各方面的需要，以保證大型賽事、公共活動正常運作。一、大型體育場館建筑智能化系統概述大型體育場館是城市的大型綜合性體育設施占地面積廣，建筑總面積大（6-12萬平方米），高度為30-70米，固定座位3-8萬人的。設計要求達到滿足國內大型、綜合運動會、國際單項賽事要求、區域國際運動賽事的需求。并在此基礎上再兼顧考慮滿足平時群眾健身的需求、城市專業運動隊訓練的需求及今后大型體育場館經營管理的需求。（一）大型體育場館建筑智能化系統的組成大型體育場館建筑智能化系統包括以下子系統：綜合布線系統、機房工程及弱電防雷系統、建筑設備管理系統、售驗票系統、升降旗控制系統、時鐘系統、智能化集成系統，以及安全技術防范系統、緊急救護系統、公共廣播系統、通訊系統、信息網絡系統、有線電視系統、新聞發布會議系統和遠程視頻會議系統、信息導引及發布系統、計時計分系統、現場影像采集及回放系統、電視轉播和現場評論系統、賽事綜合管理系統、音響、燈光、大屏幕顯示等（二）大型體育場館建筑智能化系統建設目標大型體育場館智能化系統的建設目標有三：一要保障各類大型賽事、公共活動出色的舉辦；二要建立以人為本、個性化、符合國際慣例；三要實現中國特色的綜合信息服務體系。基本實現任何人、任何時間、任何場所,能夠安全、方便、快捷、高效地獲取豐富、無語言障礙的個性化的服務。智能化系統配置應采用模塊化、開放式結構。選用優秀的技術解決方案。符合節約能源和保護環境的要求。二、大型體育場館建筑智能化系統技術選型在選擇適合于大型體育場館建筑智能化系統技術解決方案時，充分吸取了國家體育中心“鳥巢”和南京奧體中心的設計、建設經驗，結合當今科學技術的最新成果，以滿足工程的實際使用需要。在技術選型上堅持“經濟實用、適度超前”的原則，。（一）大型體育場館建筑智能化系統技術選型原則1．建筑智能系統以適應未來科技及應用的發展為原則在當今科學技術日新月異的今天，弱電系統，特別是智能化的樓宇自控管理系統能夠長就保持一種方式使用是很困難的，因為人們對系統的要求不斷提高，同時新的技術成果也在系統中不斷注入。解決已有系統與科學技術成果之間矛盾的更客觀的方法，就是要求樓宇自控管理系統管理必須有足夠的彈性包容未來科技機及應用上的發展，達到短期投資、長期受益的目的。大型體育場館工程所要求的樓宇管理系統必須考慮到可持續性、可發展性，這樣才能保證投資人的利益，為此首先要系統適應未來可積極應用上的發展作為主要原則來考慮。2．方案設計以提高使用者和管理者的工作效率為原則盡管其將來大型體育場館的使用者會是不同的職能部門和不同的人群，但是歸納起來可以分為兩大類型：即使用者和管理者。為使用者提供的服務。體育場館是人們運動、娛樂的場所，通過配置先進的、合理的、智能化的樓宇管理自控系統可以大大提高工作人員工作效率和賓客們的生活樂趣。工作效率的提高可以分為以下兩個方面：一是提供現代化的辦公條件通訊條件，因此要求在相應的設計區域架設配置計算機終端設備、網絡設備布線系統、通訊設備以及其他必要的辦公設備（如：傳真機掃描儀，復印機）；生活樂趣就是提供給來賓一個清新舒適的娛樂環境，這個正是通過樓宇管理自控系統來實現的。為管理者提供的服務。在中央控制室通過電腦設備實現集中管理大量減少了維修人員和操作人員，并能及時發現和處理設備出現的問題。切實提高管理者的工作效率。3．技術選型以合理的投資成本和地運營成本為原則首先就是豐富的節能節電手段，體育場內配置了大量的空調機組排送風機組以及相配套的冷東站設備和冷卻塔設備然而這些設備還要經常的處于運行狀態，不可避免的需要耗費大量的能源。除此之外建筑空間內還配置了大量的機電設備，如通風設備，給排水設備等不合理的運行同樣可能導致電耗增大。另外建筑內的外的照明、景觀、動力用電系統在能源的消耗中也占有很高的比例。系統通過電腦控制程序和各種傳感、執行設備對整個建筑的身設備進行監視和控制統一調配所有的設備用電量，可以實現用電負荷的最優化控制在保證給我們一個清新舒適的娛樂環境的基礎上，大幅度的節省電能，減少不必要的浪費。反之，如果把設備調整成為始終按照最小的耗能方式運行時，又不能保證舒適又清新的娛樂環境，來賓及體育場工作人員往往會出現困倦，精神恍惚“病態空調綜合癥”等不舒適的體驗，從而直接影響到了體育場的銷售業績和來賓愉快的娛樂心情！因此，采用樓宇自控管理系統可以在保證舒適環境溫度的前提下實現節約能耗，并可以通過清新舒適的場所環境條件激發工作人員的積極性帶給各位來賓一個甜美笑容。其次，要延長設備的使用壽命。在建筑內配置智能化的樓宇管理系統之后各種設備運行狀態始終處于系統的集中監視之下，系統可單獨為各臺設備建立運行檔案，自動記錄每臺設備的運行狀況，定期打印維護保養，修理通知單，輸出各種設備運行統計報表，這樣可以保證每臺設備按時維護保養修理工作為設備管理提供基礎數據，提高設備管理水平，使設備的運行壽命加長也直接或間接的減少規避設備發生災難性故障和連鎖反應的可能性，很大程度降低了建筑的運行費用。第三，選擇開放式網絡為基礎的樓宇智能化系統，不但可以與其他的弱電系統有機地集成，還能與上層的管理信系統有機的結合在一起，具備實現綜合管理的功能。（二）大型體育場館建筑智能化系統應用特點分析大型體育場館均屬于甲級體育建筑,設計要求達到滿足國內大型、綜合運動會、國際單項賽事要求、區域國際運動賽事的需求，城市最重要的公共活動場所。以6萬人的固定座位體育場為例，總面積約10～12萬平方米，建筑高度約70米，寬200米，長300米。從建筑智能化系統方面來看，其特點有以下幾個方面：1.通信距離長。從圖紙上看大型體育場館一共設有4個弱電井（即東面、西面、南面、北面），與中心控制機房最近的弱電井布線距離約50米，最遠的布線距離超過300米，平均每層的層高約9米，也就是說，從最遠點的控制器到中心控制機房弱電井布線距離超過400米。如果采用在RVV-2*1線纜上走RS485通信協議，很難保證多站點通信的可靠性。2.半敞開式建筑。和北京奧運會鳥巢體育場一樣，大型體育場館通常為半敞開式建筑，內部很多位置的環境受外部氣象條件影響交大。特別是南方地區，長年雨水量大，夏季氣溫高，春季濕度大，不利那些對溫濕度要求較高設備的運行。位于北方的鳥巢體育場所處的地理環境要優于大型體育場館，但是鳥巢體育場的主要控制設備仍采用工業級控制設備，以確保系統的可靠性。比如燈光的控制鳥巢體育場就采用了施耐德PLC和調光器進行控制。3.多種設備與設施集合。大型體育場館和鳥巢體育場一樣，其設備與控制系統是多家企業產品的集合。世界上沒有那一家企業能夠完成一個大型體育場所需要的設備，諸多廠家的設備要實現聯機控制，就必須得采用專業的控制軟件。當然，這些設備必須遵循統一的通信協議，目前樓控系統中采用的通信協議主要有：OPC協議、MODBUS協議。（三）大型體育場館建筑智能化系統技術結構選型根據大型體育場館建筑特點，在結構選型上我們采用了基于以太網通信集散式控制系統。1．以太網是當今現有局域網采用的最通用的通信協議標準。該標準定義了在局域網（LAN）中采用的電纜類型和信號處理方法。以太網在互聯設備之間以10~100Mbps的速率傳送信息包，雙絞線電纜10BaseT以太網由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成為應用最為廣泛的以太網技術。許多制造供應商提供的產品都能采用通用的軟件協議進行通信，開放性最好。全雙工：全雙工傳輸是采用點對點連接，這種安排沒有沖突，因為它們使用雙絞線中兩個獨立的線路，這等于沒有安裝新的介質就提高了帶寬。例如在上例的車站間又加了一條并行的鐵軌，同時可有兩列火車雙向通行。在雙全工模式下，沖突檢測電路不可用，因此每個雙全工連接只用一個端口，用于點對點連接。標準以太網的傳輸效率可達到50％～60％的帶寬，雙全工在兩個方向上都提供100％的效率。2．集散式控制，本工程的特點之一就是建筑面積龐大，因為受控設備位置分散，系統的覆蓋面積大。如果我們在系統配置事像一般小規模建筑一樣簡單地配置幾臺大容量的控制器來完成監控功能，這樣雖然在系統的輸入輸出控制點上可以滿足功能要求，在造價上也會低廉，但是在其他階段的工作中（即在安裝、調試、運行管理環節中）將大大增加工作的難度。我們配置系統之充分體現了集中管理分散控制的集散式系統設計思想，所有控制器均在受控設備機房內與設備就近安裝。控制器與現場一次設備（即傳感器、執行機構、設備動力控制盤箱等信號聯接線）的鏈接在機房內部OSN柜完成，在系統設備安放、布線時信號線、控制線盡量不穿墻、不跨越樓層。3．工業級控制器，本方案將采用工業級的PLC作為現場控制器，雖然專業樓控DDC在均點上的成本要低于工業PLC，但是PLC的響應速度，處理能力，特別是對環境的適應能力均高專業的DDC。當我們采用集散式控制時，控制器的分布廣，控制點數少，專業樓控DDC就不具備成本優勢。因而，采用PLC系統總成本要低于專業DDC的成本。4．在整個樓宇管理系統中均使用相同的軟件，擴展系統時不需要更換工作站軟件或現場控制器。系統能在任何時候擴展。如果本工程在安裝安全防范功能上需要配置門禁系統、巡更系統，該系統可以使用相適應的控制器，這樣不需另外配置工作站和另外的系統，就能夠很方便的實現系統間的信息共享和系統集成，完成樓宇管理部分的功能。在整個樓宇管理系統中對于操作工作站、網絡控制器、DDC現場控制器系統均使用相同的編程語言，這種簡單的編程語言能用于新光體育場工程中所有的應用。因此，本系統的控制軟件將采用開放性較強的西門子的頂峰系統。三、大型體育場館建筑智能化系統總體技術架構根據大型體育場館建筑和業務特點，遵循“分散控制、集中監視、資源共享”設計思想，在總體結構上采用基于以太網通信的集散式控制系統。（一）大型體育場館建筑智能化系統總體結構大型體育場館建筑智能化系統總體上分為四層：系統層、網絡層、控制層和執行層。系統層，主要由智能化集中監控系統軟件、服務器和工作站組成，在系統最頂層控制整個系統的運行。中智能監控系統軟件是系統的核心，網絡層，基于以太網，上端連接監控工作站，中間為以太網交換機，在現場控制器和其他監控設備配工業以太網模塊。從底層交換機到中心控制機房交換機，采用光纜連接，帶寬為1000M，中心交換機采用24個1000M光纖口的三層交換機。控制層，包括現場控制器、攝像機及其他監控設備。現場控制器可采用可靠性較高的PLC，如西門子S7-200或S7-300。在一些有必要進行現場復雜操作的設備可配置觸摸屏。PLC有CPU處理器進行數據處理，都能夠脫離上層系統獨立工作，不受網絡或其他控制器故障的影響，從而大大提高了整個集控管理系統的可靠性。集中監控系統可對所有的PLC進行巡檢，如發現有控制器出現故障，控制工作站可在其恢復通信后自動下載程序，以確保系統的正常運行。執行層，包括了傳感器、開關等控制執行機構，與現場控制模塊連接。執行層中的一部分設備也需要走網絡系統，為將來新增的智能設備（變頻器、在線儀表）預留了通信接口上采用了RS-485通訊方式和MODBUS通信協議。（二）基于以太網通信的集散式控制系統大型體育場館建筑智能化系統的樓宇管理自控系統由二級控制域網絡和集散控制器構成，既可以滿足系統龐大的容量要求，又可以提供高速的通訊能力，使管理人員在中央控制室就可以全面了解整個體育場工程的各類設備運行情況，并實時進行控制。優化設計的系統包括網絡系統、工作站、服務器、控制器和傳感器、執行機構等組成。1．統一通信結構，采用六類布線標準。數據通信將采用以太網通信，以太網是當今現有局域網（LAN）采用的最通用的通信協議標準，它定義了在局域網中采用的電纜類型和信號處理方法，開放性最好，因而技術先進廠商提供的產品都能采用通用的軟件協議進行通信，統一了技術接口標準。以太網通信結構不但能減少樓宇智能化各子系統接口成本和軟件開發成本，同時為綜合布線系統提供了統一的技術標準，從而減化了布線的成本。2．統一軟件平臺。在整個樓宇管理系統均使用相同的軟件平臺，擴展系統時不需要更換工作站軟件或現場控制器，使系統能在任何時候擴展。如果本工程在安裝安全防范功能基礎上需要配置門禁系統、巡更系統，該系統可增加相同的控制器或應用模塊，不需要另外配置工作站和另外的軟件系統，就能夠很方便的實現系統間的信息共享和系統集成。從而，大減化系統擴展的工程量，降低擴展成本。3．集散式控制。大型體育場館樓層高建筑面積龐大，各子系統來自多個廠商，受控設備位置分散，采用集中管理分散控制的集散式系統是比較理想的選擇。集散式系統就是所有現場控制器均在受控設備機房內與設備就近安裝，上一級控制系統中集在中央控制室。現場控制器與現場設備（即傳感器、執行機構、設備動力控制盤箱等信號聯接線）的連接在機房內部就地柜完成，在工作設備安放、布設信號線、控制線盡量不穿墻、不跨越樓層。四、大型體育場館建筑智能化監控網絡系統大型體育場館建筑智能化監控網絡系統在物理上與互聯網（公網）完全分開，是一個專用的設備控制網絡系統。監控網絡系統分為網絡數據交換子系統和服務器與數據存儲子系統兩大部分。（一）網絡數據交換子系統大型體育場館專用監控網絡系統采用二級交換結構，二級交換機接入到中心交換機采用星型拓撲結構，二級節點與中心交換機間采用多模光纖互連，以1000M速率通信。中心交換機采用三層路由交換機安裝在信息中心機房，服務器也安裝在此，服務器與中心交換機用1000M速率通信。各樓層弱電間為二級節點，安裝二層交換機，通過綜合布線的光纜上聯中心交換機通信速率為1000M，形成系統通信主干。通過六類網線與終端的設備相連的通信速率為100M。（二）服務器與數據存儲子系統數據存儲子系統主要解決大型體育場館各控制系統和智能系統數據存儲，建立統一標準的數據庫，將各專業子系統數據集中存放，以實現在數據庫層面上樓宇智能化系統的數據共享和互操作。服務器硬件系統采用Intel架構服務，為兩臺雙機互備模式，存儲器則采用網絡型的SAN存儲結構。服務器操作系統將采用Linux，數據庫系統則采用Oracle10G，這兩套系統是數據存儲子系統軟件方面的最佳組合，具有穩定性好、處理能力強的特點，亦不易受網絡病毒的侵害。五、建筑設備監控系統大型體育場館建筑設備自動控制系統以先進性、可靠性、開放性、經濟性和擴展性為原則，在保證樓宇內部安全、便利、舒適的前提下節約能源、節省人力。（一）建筑設備自動控制系統功能范圍大型體育場館建筑設備自動控制系統功能范圍包括供配電控制系統、樓宇及場地照明控制系統、給/排水控制系統、排/送風控制系統。建筑設備自動控制系統功能范圍表控制系統功能類別功能內容供配電監控高壓供電高壓供電回路手/自動、遠程分合、連接狀態低壓供電低壓供電回路手/自動、遠程分合、連接狀態備用發電機發電機手/自動、斷電自動啟停、運行狀態報警條件參數越限時發送報警。數據記錄采集高壓回路、發電機和低壓主要回路運行參數，定時掃描記錄并通過網絡傳送到服務器。公共照明控制監控內容照明回路運行狀態、手動自動狀態和開關控制。開關控制根據用戶設置的啟停時間表和假日作息表定時開關照明。報警條件統計照明回路累計運行時間，報警提示維修。數據記錄采集主要回路運行參數，定時掃描記錄并通過網絡傳送到服務器。場地照明控制監控內容照明回路運行狀態、手動自動狀態和開關控制。開關控制按場地區域分區進行控制，可根據賽事和大型會演的要求進行遠程控制。報警條件統計照明回路累計運行時間，報警提示維修。數據記錄采集主要回路運行參數，定時掃描記錄并通過網絡傳送到服務器。草坪自動灌溉草坪灌溉控制根據氣候條件控制是否采用自動灌溉;控制自動灌溉系統的啟動和停止監測灌溉效果用液體傳感器自動監測灌溉效果報警條件灌溉設備運行越限時發送報警數據記錄采集主要設備的運行參數，定時掃描記錄并通過網絡傳送到服務器。給/排水控制水位監測監測各種蓄水設備的水位情況、越限時發送報警。水壓監測監測自來水供水壓力，越限時發送報警報警條件各種蓄水設備水位/水壓越限時發送報警；檢測各水泵過載繼電器觸點狀態，異常時發送過載報警；統計水泵累計運行時間，報警提示維修。遠程控制根據水位情況及時啟動給/排水泵數據記錄采集主要設備的運行參數，定時掃描記錄并通過網絡傳送到服務器。排/送風控制啟停控制平時根據用戶設置的啟停參數表，在火警狀態時遠程啟停報警條件檢測風機過載繼電器觸點狀態，異常時發送過載報警；統計風機累計運行時間，報警提示維修。數據記錄采集主要設備的運行參數，定時掃描記錄并通過網絡傳送到服務器。電梯遠程控制遠程控制遠程實現緊急迫降，通過集成方式實現監控的系統。報警條件電梯發生故障時報警，顯示電梯所在樓層數據記錄監視電梯的運行狀態，采集主要設備的運行參數，定時掃描記錄并通過網絡傳送到服務器。場館環境監測監測環境監測室外場地和室內各樓層的氣溫、溫度、有毒氣體報警條件監測數據超越報警設定值時，發送報警數據記錄將監測到的環境數據，通過網絡定時記錄到服務器當中。消防、安防、視頻、門禁都有各自的專業控制系統，就不在建筑備自控制系統范圍內。其技術接口必是采用工業以太網技術和Modbus協儀，以便能接入到智能化集中監控系統當中。（二）建筑設備監控系統技術實現大型體育場館的建筑設備控制系統由現場控制器（PLC）/數據采集器、操作面板（觸摸屏）、執行機構和傳感器組成，分為設備控制和數據采集兩大系統別類。1．給/排水控制、送/排風控制、樓宇場地照明控制系統給/排水控制、送/排風控制、公共照明、場地照明控制等系統屬于設備控制類系統，它們的基本結構都一樣的。采用PLC+觸摸屏+傳感器的形式，傳感器把采集到的信號傳送給PLC，PLC則通過控制線纜控制動力柜/變頻器等執行機構，進而控制運行設備（如電機等）。觸摸屏作為現場操作面板，為只管理人員就近操作界面。設備控制系統通過網絡與控制室的監控工作站（計算機）相連，實現遠程控制。運行監控：水泵的運行狀態、故障報警；集水池高、低水位監測；監測水池高/低水位報警,以保證水位保持在控制的范圍內；運行參數設置：為防止因水泵等故障造成水溢出,設計高、低水位報警,以便相關人員及時處理；監視水泵的故障報警。在有報警時,停下此水泵并在操作站上報警顯示,以提醒安排有關人員做檢修工作。記錄與報表功能：通過軟件進行時間的累計計量,啟動次數、運行時間顯示,并自動定期提示檢修設備。2．樓宇環境監測系統樓宇環境監測系統包括了采用數據采集儀、傳感器，在樓宇每個樓層和樓宇外場地安裝溫度、濕度傳感傳器，在地下-1層還要安裝有毒氣體傳感器，可實現整個樓宇室內和外部場地空氣質量及溫、濕度監測。上位機則通過網絡將數據采集儀采集到的數據傳送到服務器。數據采集儀采用國產的專業采集儀表（如安東電子、虹潤儀表等），支持多種信號接入，支持Modbus協議數據送輸。傳感器可采用國產/或國外品牌的產品，溫度和溫度傳感元件可結合在一個傳感器內，運行環境溫度:-35～60℃,10-95%rh，溫度探測范圍:-20-50℃，濕度探測范圍10～90%rh。有毒有害氣體傳感器主要是監測地下停車場的二氧化硫、二氧化碳、可燃氣體等，并與停車場風機聯動。3．供配電監控系統供配電監控系統由高低壓兩部分組成，包括高低壓供電回路控制系統、供電回路監測系統。通過PLC實現高低壓供電回路計算機遠程控制，并配觸摸屏做現場操作面板，現實現場非接觸的安全操作。數據通訊接口和以太網通訊協議與設備監控系統接駁，實現監控的目的。由供配電監控系統將能耗統計及電氣相關設備狀態數據和能耗分析數據傳給智能化集中監控系統。六、智能化集中監控系統智能化集中監控系統對整個建筑物內的各種智能化弱電子系統進行智能化集成管理。由南寧維新軟件科技公司開發的樓宇智能化監控系統，將針對大型體育場館的具體應用，系統采用集成管理的方式，通過統一的監控平臺，實現建筑物內的各機電設備、安全設備的集成監控/監視管理，創造舒適、和諧、節能的辦公環境，并為樓宇的管理系統提供所需的設備基礎運行數據，幫助管理人員實現本建筑物的整整的智能化信息化的集成管理手段，同時最為關鍵的可以通過本智能化的集成系統的標準和開放性的協議，為本建筑物相關的信息的更進一步的向上集成提供方便。（一）系統基本框架結構智能化集中監控系統將采用先進的分層軟件設計結構，利用分布式軟件和面向對象技術開發出一套成熟、穩定可靠的系統。該系統在設計理念、系統運行環境等方面進行了全面優化，使其成為專門針對智能樓宇集成管理的軟件產品。1．按三層結構進行優化，建筑設備集成管理系統的系統結構是三層結構：應用層、服務層和控制采集成。應用層處于頂層，系統實時數據從控制采集層產生，通過統一的以太網絡向數據服務層和應用層傳輸，而應用層的遠程操作指令亦通過以太網向下傳送到各個現場控制系統。2．數據庫系統將統一建立到一個以Linux操作系統為基礎的Oracle數據系統中當中，并數據庫層面上與建筑設備自動控制系統、視頻監控系統、安防/門禁系統、消防系統、中央空調系統、電梯控制系統和公共廣播系統結合成一個有機的整體，從而最大限度發揮數據功效。服務應用服務器將部署多個專業控制系統服務器程序。3．建立統一的基于以太網通信的實時數據接口，克服了一般的專業控制系統大多是基于單機運行的問題。可根據用戶的需要在樓宇建筑內任一臺與集成系統服務器在同一網絡下的機器上進行控制系統的操作，并根據其身份的不同方便地定制操作端，是一套真正的網絡版的智能化樓宇管理系統。（二）系統應用功能與子系統組成大型體育場館智能化集中監控系統應用將由中央空調、送/排風、電梯、給/排水、消防報警、安防/門禁子、視頻監控、公共照明、