综合性体育场馆照明系统优化设计

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:binga2009
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近年来,我国体育事业发展如火如荼,体育场馆的建设及改造十分迅速,随着信息技术的发展,高清(HD)及超高清(4K)体育转播成为常态,人们对体育场馆的光环境提出了越来越高的要求,但是,由于不同比赛项目的照明要求不一样,导致在能够举办多种体育比赛的综合性体育场馆中往往存在照明设计过量的问题,不同比赛间的灯具互不共用,且较为依赖设计人员的经验,导致灯具使用数量过多,初期造价增加,后期使用、管理、维护成本增加。为此,本文以有电视转播的综合性体育馆为研究对象,在满足比赛项目照明要求的基础上,以节约电能减少造价为目的,基于贪心算法,以手球、篮球、排球项目为例,提出了一种针对单一项目的灯具布置优化方法和针对不同项目的灯具调节优化方法,为体育场馆照明设计方法提供一点新思路,为降低体育馆能耗做出一点努力。主要研究内容有以下几个部分:(1)选取研究的照明指标。阐述了照明和体育照明相关概念,介绍了照明质量影响因素,通过搜集资料,探究了主辅摄像机照度与X、Y方向垂直照度的关系,选择水平照度、X方向垂直照度、Y方向垂直照度及其均匀度作为衡量体育场馆照明质量的主要指标,为构建数据库奠定了基础。(2)构建照度数据库。选取运动场地最大的手球项目作为优先考虑项目,根据《体育场馆照明设计及检测标准》确定了马道位置、布灯范围及相应位置的灯具投射角度,编写脚本程序和Python程序,利用DIALux软件模拟出灯具在不同位置不同角度的照度数据,形成手球照度数据库;分别选取篮球和排球作为第二个比赛项目和第三个比赛项目,根据篮球、排球场地大小和《标准》中相关要求,计算篮球、排球项目灯具投射范围,对手球数据进行整理和补充,建立篮球和排球照度分布数据库,为贪心算法的优化提供数据支持。(3)提出单一项目的灯具布置优化方法。利用建立的手球照度数据库,在MATLAB软件中编写针对手球场地的灯具布置贪心算法,运行程序得出灯具位置和投射角度,根据程序运行结果在DIALux软件中建立手球场地模型,与贪心算法结果进行比较,验证了灯具布置贪心算法结果的准确性,并与相同等级手球场地照明案例作对比,结果表明,基于贪心算法的灯具布置方法优于人工布灯方法,其使用灯具数量少,节省造价,节约能耗。(4)提出不同项目间的灯具调节优化方法。根据手球项目灯具布置位置,编写篮球场地的灯具调整贪心算法,运行程序并得出灯具投射角度。根据篮球项目灯具布置和排球场地要求,修改参数并运行程序,得到排球场地灯具布置及投射角度。根据贪心算法运行结果,在DIALux软件中对篮球、排球场地照度进行模拟,验证了灯具调节贪心算法的准确性,并分别与相同等级篮球、排球场地照明案例作对比。结果表明,基于贪心算法的灯具调节方法优于人工布灯方法,其使用灯具数量少,并在前一个项目场地布置灯具基础上,不增加新的灯具,通过熄灭灯具和调节角度,满足了后一个项目的照明要求,实现了灯具的最大化利用,减少不同项目间灯具的投资,同时节约了能耗,满足了综合性体育馆不同项目间的灯具使用要求。
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