小議體育場館的設計參考

　　摘要：本文從體育場館出發介紹了體育場館廣播系統、閉路監控系統、大屏幕顯示系統的設計，僅供參考

　　關鍵詞：大空間 突發流量 場地噪音 聲場補償

　　引言：

　　隨著現代社會生活節奏的加快、科技的高速發展、以及人們對環境的重視，人們對體育場館弱電系統的設計要求更加人性化、方便化。

　　本文著重介紹弱電系統中的緊急廣播系統、場地擴聲系統、閉路監控系統、大屏幕顯示系統。謹供參考。

　　l 緊急／公共廣播系統

　　1．1需求分析

　　體育場館的緊急／公共廣播要求和一般建筑相比，大體需求相似，仍有一定的特殊性，設計體育場館緊急廣播系統時，要注意的問題是如何對觀眾席和場地的噪音進行有效補償。在場地、觀眾席、集散廳等地設置噪音探測器，并進行相應的音頻補償。

　　緊急／公共廣播的功能是，平時可用于業務廣播，緊急情況時能作為緊急廣播優先利用。在完善語音報警裝置的同時，提高緊急操作性；適應體育場館等大型建筑物需求的最多線路、對所有場所及時響應的能力，提高緊急情況疏導時的安全性。

　　1．2系統概述

　　◎緊急廣播系統

　　傳統的報警鈴聲難以疏導在場人員(工作人員、運動員、觀眾、vip席等)，而該系統則能通過詳細的語音廣播明確地對場館的任何一個場所進行廣播。

　　在向館內所有人員告知緊急情況的發生并進行疏導的同時，還能夠準確地掌握發生火災的地點及情況。

　　◎廣播管理系統

　　針對特定場所和區域進行廣播。

　　通過存儲比賽用的bgm和廣播內容，能夠自動掌握日期及星期等信息。

　　通過對各區域播放不同的音樂，營造更為舒爽的環境。

　　◎緊急疏導系統

　　當發生火災時，通過監視器掌握現場情況。在中央管理中心實時掌握現場情況，及時采取相應的對策。

　　能在通過監視器確認安全疏散途徑的同時，迅速疏導館內人員。

　　◎分布式拓撲結構

　　根據功能區域的分布，將功放分布式擺放，減少布線成本，減少控制中心電力負載，易于維護管理

　　通過數字音頻網絡傳輸音頻信號

　　通過減少功率傳輸距離，減少音頻功率衰減1．3設計方法

　　1．3．1廣播系統工程設計流程

　　1．3．2設計原則

　　◎揚聲器分布

　　天花板高度

　　揚聲器間隔

　　1個揚聲器的覆蓋面積

　　2.5米

　　3米

　　約9平方米

　　3．o米

　　4米

　　約16平方米

　　3.5米

　　s米

　　約25平方米

　　4．o米

　　6米

　　約36平方米

　　s．0米

　　8米

　　約64平方米

　　在有天花板吊頂的室內，宜用嵌入式的、無后罩的吸頂音箱

　　在無吊頂的室內(例如地下停車場)則宜選用壁掛音箱或音柱

　　在室外，宜選用防雨音箱或號角。這類揚聲器不僅有防雨功能，而且音量大。在小區、園林、草地，宜選用草坪音箱。這類音箱防雨、造型優美，且音量和音質都比較講究

　　在裝修考究、頂棚高闊的廳堂，宜選用造型優雅、色調和諧的吊裝式揚聲器

　　在防火要求較高的場合，宜選用防火型的揚聲器。這類揚聲器是全密封型的，其出線口能夠與阻燃套管配接。

　　廣播揚聲器通常是分散配置的，所以廣播覆蓋區的聲壓，既可以近似地認為是單個廣播揚聲器的貢獻。根據有關的電聲學理論，揚聲器覆蓋區的聲壓級spl同揚聲器的靈敏度級lm、饋給揚聲器的電功率p、聽音點與揚聲器的距離等有如下關系：

　　spl=lm+10 k p-20 lg r db(1)

　　可以得出，距離每增加1倍，聲壓級將下降6db，在體育場館廣播的設計中要考慮把音量和聲壓綜合考慮。

　　◎回路數量確定

　　緊急廣播按樓層劃分線路

　　在同一樓層中，著火區域不同區間、電梯、樓梯、室外可以作為1個獨立的回路設置。

　　在同一樓層的回路可以按照功能區域進一步劃分

　　◎輸入音頻選擇

　　依據需求配置相應的混音器、噪音探測器、遙控麥克風、緊急操作裝置

　　◎功放配置

　　功放配置計算

　　廣播功放的最重要指標是額定輸出功率。應選用多大的額定輸出功率，須視廣播揚聲器的總功率而定。對于廣播系統來說，只要廣播揚聲器的總功率小于或等于功放的額定功率，而且電壓參數相同，即可隨意配接，但考慮到線路損耗、老化等因素，應適當留有功率余量。按照“規范”的要求，功放的容量(相當于額定輸出功率)一般應按下式計算：

　　p=k1 xk2x∑p0(2)

　　p——功放設備輸出總電功率(w)

　　p0——每一回路(相當于分區)同時廣播時最大電功率

　　p0=ki~pi

　　p1——第i分區揚聲器額定容量

　　ki——第i分區同時需要系數：

　　服務性廣播客房節目，取0．2—0．4

　　背景音樂系統，取o．5~0．6

　　業務性廣播，取0．7-0．8

　　火災事故廣播，取1．0

　　k1——線路衰耗補償系數：1．26-1．58

　　k2——老化系數：1．2~1．4

　　備用功放計算

　　如果是背景音樂系統，廣播功放的額定輸出功率應是揚聲器總功率的1．3倍左右。

　　所有公共廣播系統原則上應能進行災害事故緊急廣播，因此，系統須設置緊急廣播功放。根據“規范”要求，緊急廣播功放的額定輸出功率應是廣播揚聲器容量最大的三個分區中揚聲器容量總和的1．5倍。

　　◎分區選擇

　　一個公共廣播系統通常劃分成若干個區域，由管理人員(或預編程序)決定那些區域須發布廣播、那些區域須暫停廣播、那些區域須插入緊急廣播等等。

　　分區方案原則上取決于客戶的需要。通常可參考下列規則：

　　1、體育場館通常以看臺分區、貴賓席分區、管理分區。

　　2、體育場館管理部門與公共場所、運動員場所宜分別設區。

　　3、重要部門或廣播揚聲器音量有必要由現場人員任意調節的宜單獨設區。

　　總之，分區是為了便于管理。凡是需要分別對待的部分，都應分割成不同的區。但每一個區內，廣播揚聲器的總功率不能太大，須同音頻矩陣和功放的容量相適應。

　　1．4廣播系統配置圖

　　2 場地擴聲系統

　　2．1需求分析

　　相比一般大型建筑，體育場館具有其獨特性，超高超大空間、建筑的多樣性等決定了體育場館弱電系統的獨特性。本文著重于其多樣性和空間特性來討論有關場地擴聲系統的設計原則等若干問題。

　　由于體育場館的全天候、多用途、多功能特性。需要場地擴聲系統可以靈活對應不同用途所需的各種情況，諸如開幕式、體育比賽、演唱會、文藝演出、音樂會、展覽會等不同的情境場合，以及其不同的觀眾容量、流量的變化。并要求在各種場合情境下兼備高清晰的廣播及高保真的音樂效果。

　　本文借鑒的大阪體育館的場地擴聲系統，對場地擴聲系統作相關闡述，謹供參考。

　　2．2系統概述

　　大阪體育館是承辦棒球為主的各種體育運動、各種音樂會到展覽會，體育館直徑202m、高72m、容積120萬m2，最大容納55,000人，集多功能為一體，位于日本關西城市圈的大規模體育場館設施。基于體育館多用途、大空間的特點，該場館的場地擴聲系統選用的松下ramsa音響

　　系統。

　　2．2．1系統設備配置

　　在六層音響調光室設置音響調整桌，蘋果機支架、音場支援架等，在左右兩側的功放室配置用于音場補償的平衡器和功放群組、數碼多功能平衡器、音域控制器、數字音頻處理器、114臺功放等設備，通過網絡在音響調光室進行集中控制。

　　揚聲器系統由位于體育館中央的中心揚聲器組、觀眾席上部的輔助廣播揚聲器、上層包廂下的揚聲器、6層到8層圍繞著賽場的貴賓室(vip席)揚聲器構成。

　　大阪體育館的最大特點是可以根據各種不同的功能性活動的需求，改變頂棚的高度，即環形頂棚升降系統。并且，通過頂棚的升降可以自由控制場內光線的亮度，如體育賽事等需要露天自然光的戶外運動、音樂會等需要完全遮光等情況。為了適應頂棚的升降帶來的各種變化，諸如觀眾席座位數量的變化、臨時觀眾席的變化、用于賽事場地分割的隔斷墻位置的變化等，音響系統具備符合賽事要求的預置功能，是非常必要的。不僅要滿足體育比賽時所需要的清晰的廣播聲音、舉辦音樂會時所需要的音箱擴聲，而且還需要兼顧音樂性的廣音域音響特性。

　　2．2．2系統特點

　　◎采用由綜合型電腦控制的音響系統

　　為了滿足體育場空間多變性的環境特點，發揮適于各種活動的最佳音響效果，在音響控制中心的pc終端的彩色顯示器上，可輕松設置符合頂棚高度及基本用途的揚聲器覆蓋的區域、音壓水平、延遲時間、平衡器等的參數值模式。另外，為了能夠更加滿足當時情況的音響要求，進行更加詳細的參數設定，可以設置多種不同模式進行管理，最大可以設置999種活動。網絡由采用ramsa-lan(調整室內)與ramsa-net(調整室一功放室間)構成，能夠實現系統擴展性和快速性。

　　◎模式預置功能

　　以圖形顯示舉辦體育比賽、音樂會等體育館的使用狀態

　　各揚聲器的on／off顯示

　　一場活動可以設置10種模式進行管理，最大設置999場活動

　　對設置在功放室的數碼多功能數據處理器進行遙控揚聲器組的狀態檢測網絡及各設備的狀態檢測(自我診斷機能)

　　以聲音進行停電及異常警報報警的機能

　　采用集中揚聲器及分散揚聲器并用的方式，實現自然的聲音方向感及音壓的均分布。

　　因為集中音箱(中心音箱組)和分散音箱(輔助／6廂下／vip室)的并用，由于聲源到聽眾的距離不同產生聲音延遲的現象，為了消除延遲現象，場地擴聲系統采用數字音頻處理器，對不同的區域進行相應參數設置以達到聲音的平衡，實現對聲音均勻化、及擴音時序控制。通過延遲參數的設置(比之中心音箱組，距觀眾席較近的輔助揚聲器及二層包廂下的揚聲器，通過設置其基于距離差的延遲補償參數)，確保音壓的均勻分布。聽眾可以感受到中央音箱組和輔助分散音箱渾然一體的自然音響效果。

　　由觀眾席后方音場支援系統控制反射音、殘留音。

　　體育場館觀眾席分為上層和下層劇場式坐席。由于上層座席的前檐阻擋了來自頂棚音源的反射音，所以下層座席的觀眾聽覺效果不佳。為了避免這種情況，采用數碼音域控制器把來自頂棚的初次反射音和殘留音在包廂下的揚聲器上進行再構筑，進行音場支援，實現包廂內與包廂外的聲場及聲音的自然銜接。

　　觀眾席后方音場支援架等音響調光室內的音響設備

　　音響調整桌wr-sx1a和音響cpu桌架，電力增幅架采用專業音響系統調音臺音響調光室使用配備單頻24回路、立體聲4回路的輸入、20回路輸出、2回路及矩陣10回路輸出的調音臺。并配備12回路輸人的混音器、cd播放機的音響可移動臨時調音臺，能夠滿足音響要求不高的賽事或演出等活動。

　　為了實現大空間擴聲，采用了低阻抗傳輸方式。常規的場地擴聲系統采用功放和揚聲器高阻抗連接方式，大阪體育場為了避免信號衰減引起的實際音質惡化，采用了低阻抗傳輸的方式。使用低衰減的傳輸電纜，并且盡量減小功放與揚聲器間的距離，實現高音質的播放。

　　3 閉路監控系統

　　3．1需求分析

　　體育場館從建筑角度來看，空間高大，綜合復雜。功能完善；從安防角度來看，由于體育比賽的集中性特點，人員流量會有突然增大到極跨情況發生，對于安防監控系統而言，如何在人流極限的情況下，避免突發事件，成為需要著重要注的問題；但是在沒有賽事的時期，人員流量會近乎于零。所以，體育場館的閉路監控系統設除要符合一般安防標準外，還要有靈活性、歲性、可靠性的特點。

　　坐席音頻補償系統示意

　　隨著電子技術、網絡通信的日益發展，網絡帶寬的擴大，視頻網絡傳輸的可靠性越來越網絡監控系統是完全基于計算機網絡，以其為核心，結合安防監控的實際要求及多年來不斷完善的安防理論和經驗，運用最新的數字視頻技術、現場總線技術、網絡通訊技術建立一套軟硬件相互結合、嶄新、完整的安防體系，優化內部結構，減少不必要的環節，提高整體性能和響應速度，滿足新技術不斷發展的需要，并向用戶提供全面的增值服務，將監控從安全防范提高到管理的高度，這是未來監控系統發展的方向。

　　閉路監控系統用于監視體育場館、出人口人員監控、觀眾擁擠情況、場地中心狀態、有無急診病人或可疑人物、設備機器工作狀態等功能，由于室外體育場館的需求，要求攝像機具備即使在夜間戶外、光線暗淡的地方也能監視可疑人物的超高靈敏度。監控系統同時是幫助體育場館賽事的安全運營、有效管理的手段，需要有強大的管理功能、完善的軟件、硬件的支持。

　　3．2系統概述

　　監控網絡攝像機直接將視頻圖像信號直接轉換為數字網絡信號，并通過網絡接口傳遞到視頻服務器，并依據監控管理需要將圖像記錄到視頻數據服務器，并通過通訊服務器與廣域網或者特定網絡相連，實現遠程圖像調用、監視功能。在監控中心的視頻服務器上可以通過網絡遠程監視多個音視頻圖像和安防信息，并可控制前端的云臺；監控視頻服務器可以記錄報警發生時的前端圖像，并可以進行網絡遠程存儲，即通過網絡存儲到相關的存儲設備，例如消防主機、安防主機等。

　　◎建立具容量冗余的視頻網絡傳輸系統

　　充分利用寬帶網絡資源，并在帶寬上預留冗余的帶寬，以適應突發人流量

　　可靠、先進的網絡硬件設備，包括通訊服務器、數據服務器、交換機等設備

　　超強功能的管理軟件，可以配合體育場館的管理工作，并給公共安全部門預留專用接口

　　◎攝像機超靈敏度設計

　　通過采用超靈敏度設計，即使在日落后或室內光線暗淡的地方也能進行彩色監控。在照度更低的情況下將自動將彩色切換為黑白，從而提高靈敏度，實現24小時的監控。

　　◎監控系統具備豐富的功能

　　對于照度反差大的影像，通過分別讀取、數字處理光線暗淡和光線過亮導致畫面發白無法辨別的影像，制成一幅任何部位都易辨別的自然影像。

　　自動感知監控畫面內的動靜，并向系統輸出報警信號，從而能攝取進入無人地區的可疑人物等的影像。

　　通過采用帶有內置式數碼翻轉(★反向)功能的機型，能夠連續跟蹤從攝像機正下方穿越過去的人物。

　　具備了能夠原樣記錄仰角、變焦等事先以手動操作的攝像機操作，而后以單觸重現其操作的功能。

　　◎高耐久性

　　采用能夠在戶外安裝的防水滴設計并采用了耐沖擊性強的材料，所以具有極高的耐久性。

　　采用可靠性高的電子元器件制作設備

　　◎閉路監控布線設計

　　由于使用網絡方案，布線簡單，只需要在各個可能需要設置監控點的位置預留網絡接口，就可以在賽事舉行時，發生突發流量時，隨意安裝。

　　易于增設和擴展，實現系統的合理配置

　　3．3系統設計方法

　　3．3．1設計原則

　　◎實用性：以現場實際情況選用器材，以較少的費用獲取地大的效益

　　◎技術的先進性：前端采用日夜兩用型攝像機適合于白天和夜晚間時監控，中控系統采用視頻網絡矩陣系統，方便控制

　　◎前瞻性：即設計不僅要考慮現在需求的滿足還需還要考慮將發展的需要，具有較強的適用性與可護充性

　　◎適用性：系統的硬件設計面向管理人員及保安人員，要求操作使用直觀方便，易懂易學。具有漢字功能。

　　3．3．2設計方法

　　1．根據系統技術功能要求，確定系統組成及設備配置

　　體育場館的使用功能上來看，賽事、文藝等活動期間，突發性人員流量發生時，視頻監控系統的工作量、信息量很大，但是，在非賽事期間，場館內的人員流量相對很少，所以，在系統設計時，首先要注意的是系統的可擴展性和系統通訊的冗余，從而保證系統的穩定性。

　　選用網絡監控系統，系統具備易于擴展性，設計一個閉路監控的大容量、高速率的監控主干網絡(采用千兆以太網)，尤其適合體育場館的監控系統特點。

　　平時，人員較少時，只需作一般監視，在賽事、活動期間，要求配備機動設備、機動管理人員對閉路監控系統進行有效管理。

　　隨著智能神經元技術的發展，智能監控的應用減少了人員工作量，移動偵測，移動跟蹤、物體識別、生物識別等技術在閉路監控系統中的綜合應用，實現智能監控功能。同時，提供通用接口實現與ba、ca、消防系統等其他弱電系統的聯動。

　　ii．根據體育場館建筑平面及實際需求，確定攝像機、監控點位置和選型

　　體育場館的建筑結構特殊，除遵從《民用閉路監視電視系統工程技術規范》外，還需要注意的地方還有：

　　對攝像點進行合理的布置，達到公共區域、設備監控無死角覆蓋。

　　根據監視區域和景物的不同，明確主攝體、副攝體，將宏觀監視與局部重點監視相結合，兼顧攝像機視角和云臺攝像機的設置。

　　監視目標照度

　　攝像機最低照度要求(f／1.4情況下)

　　≤50 hⅸ

　　1 lux

　　50．,,100 lux

　　3 lux

　　≥100 lux

　　5 lux

　　安裝高度：室內集散廳等處以2．5~5m，室外體育場、室內場館高大廳以3．5--10m為宜。

　　根據照度要求，選擇適當的攝像機

　　根據目標逆光攝像環境，選用超級動態彩色攝像機

　　iii．根據攝像機分布及環境條件，配置不同的傳輸和路由

　　主干網，由于閉路監控視頻傳輸的特性，網絡帶寬要求較高，而且要求采用高冗余的網絡系統，所以宜采用千兆以太網或以上的網絡，

　　攝像機圖形傳輸系統，采用易于擴展，布線方便的以太網，建議監控子網采用10／100m以太網，以節省成本

　　iv．選用視頻服務器，完成監控矩陣功能，包括記錄、監視等功能；

　　宏觀動態監控、移動偵測、移動存儲、報警聯動、報警記錄等功能；

　　微觀取證、視頻文件密匙記錄、記錄文件不可更改性；

　　設置視頻數據服務器，對大量視頻記錄文件進行有效管理；

　　3．4系統配置圖

　　4 大屏幕顯示系統

　　4．1需求分析

　　體育場館中，大屏幕顯示屏是體育場館信息顯示的主要手段。led顯示屏是利用發光二極管構成的點陣模塊或像素單元組成在面積顯示屏幕，具備可靠性高、高亮度、全彩化、使用壽命長、環境適應能力強、價格性能比高、使用成本低等特點。

　　本文就astrovision為例，討論有關led顯示屏系統設計的相關問題。

　　4．2系統概述

　　4．2．1設計原則

　　◎視角設計

　　astrovision lel20z的水平視角是130度。在體育場的視角范圍覆蓋大部分觀眾席，體育場中對立方向設立兩塊同樣大小的顯示屏將可覆蓋全場，從而全場觀眾都可看到顯示屏顯示的畫面。

　　◎視距設計

　　最近的可辨視距為9米。下圖為視距的計算方法：

　　畫面最大視距理論上約為畫面高度*30。如果顯示屏的高度為7．68米，那么最遠視距為7．68~30=230．4米。完全可滿足國家體育場的視距要求。

　　◎比賽計時記分

　　顯示屏的構成有時鐘區和視頻成績計分區。

　　4．2．2系統組成原理

　　系統中顯示部分包括顯示屏、音箱、屏幕操作儀、屏幕控制器，內容播放器功能由計算機來實現，顯示屏顯示內容通過計算機軟件進行控制。

　　通過網絡，外部傳輸，內容管理器、顯示編輯器、數據采集設備等直接將顯示內容傳送到內容播放器(數據)或屏幕控制器(視頻)進行播放控制。

　　彩色攝像機和vtr設備為大屏顯示的視頻源，視頻信號通過非線性編輯后。合成圖像直接通過網絡或經過內容管理器進行節目統一控制和傳輸控制。

　　4．3系統配置圖