武汉体育中心体育馆弱电系统设计

中信集团武汉市建筑设计院 高冬花 / 刘 冰

1 工程概况

武汉市体育中心室内体育馆是武汉市承办2007年城运会的主会馆之一，是重要的公益性体育设施和武汉市标志性建筑。该项目为武汉体育中心二期工程（一期已建成6万座的体育场），设计为一座拥有12284座位的综合性室内体育馆和一座带有训练热身和商业购物的综合性室内训练馆，能满足举办体育赛事、训练、文化及娱乐活动、会展、表演、商务会议、商业等多功能用途。总建筑面积约5万m2，建筑最高点45m，为甲级体育建筑。北面紧邻训练馆，包括网球中心及部分商业建筑，在商业建筑局部设有地下层，主要为设备用房，训练馆最高点18m。

2 弱电系统组成

弱电系统设计贯穿该馆“标准国际化、功能多元化、设施产业化、运营市场化”的思想，系统设计充分考虑技术先进、经济合理、使用安全可靠，具有开放性和灵活性，既能满足举办国内高水平体育竞赛和大型文化活动的需要，又能满足广大市民日常的健身娱乐和文化体育生活的需要。设计内容包含以下13个子系统：

2.1 建筑设备监控系统

建筑设备监控系统对建筑物内的机电设备的工作情况进行监视，并可以远程控制机电设备的工作。使整个场馆内的机电设备运行自动化、程序化，并可以在资源消耗最小的情况下达到机电设备的最佳工作状态。系统设计采用中心管理，通讯线路，采集器，控制器的组网结构，上层TCP/IP通讯方式，下层现场总线结构方式。

设计范围包括：冷热源系统、空调机组系统、高低压配电系统、照明系统、电梯系统、给排水系统。

冷热源系统设计监测和控制主要机电设备有：冷冻机组3台、冷冻水泵3台、冷却塔5台、冷却水泵5台、热交换器2台、热水循环泵3台、补水泵1台。需要监测的主要设备有：冷冻水供回总管、膨胀水箱。

空调系统设计监测和控制主要机电设备有：空调机组84台、新风机组30台、送排风机组50台。需要监测的主要设备有：室内外温湿度探测器10个。

高低压配电系统需要监测的主要设备有：变压器4台、高压配电柜12个、低压配电柜33台、柴油发电机组1台。

电梯系统需要监测和控制的主要设备有：观光电梯4部、室内箱式电梯2部。

照明系统设计监测和控制主要机电设备有：室内220个照明回路、室外泛光照明10个控制节点。

给排水系统设计监测和控制主要机电设备有：给水泵8台、排水泵2台。需要监测的主要设备有：屋顶水箱1个、地下蓄水池1个。

系统设计对要求监测和控制的机电设备进行实时的工作数据采集和控制管理，对要求监测的设备进行实时的工作数据采集，并根据程序设置自动调整可控制设备工作情况。

2.2 公共安全防范系统

安全防范系统包括入侵报警系统、视频监控系统和门禁巡更系统。

2.2.1 在各出入口、外围隔离设施及重点部位设置入侵报警系统。系统共设计报警探测器点167个，其中体育馆121个，训练馆46个，全部为室内壁装双鉴探测器。

整个报警系统进行系统分区，其中体育馆分为8个子系统，训练馆分为4个子系统。系统共设计报警主机2台，体育馆、训练馆各由一台主机单独控制，两台报警主机采用同一多媒体软件控制管理。训练馆控制中心设置分控制键盘一只，可对场馆内报警情况进行监看。

报警系统设计和监控系统联动，报警发生时，有多媒体地图直接显示报警地点，实时打印报警信息；矩阵自动切换摄像机图像到设定监视器，自动将快球转动到相应预置位，启动数字硬盘录像机进行录像，并将报警信息和相应监控图像传送到体育场监控中心和训练馆分控中心。报警系统原理图见图1。

2.2.2 视频监控系统：在各出入口、外围隔离设施、主要通道、看台区、停车场及重点部位设置视频监控系统，该系统具有与入侵报警系统联动的功能，作为报警的图像复核。

系统共设计前端监控点125个，其中彩色吸顶半球摄像机78个，一体化球型摄像机23个，彩色枪式摄像机24个。所有监控点采用中心统一供电，统一控制，统一管理的方式。中心配置128×32模拟矩阵一套，电视墙一套其中20"监视器18台，51"高清背投1台，16路硬盘录像机9台，其中8台对主要出入口24h不间断录像，一台对报警系统、门禁系统、消防系统的联动情况进行录像。

系统设置8路视频服务器一台，网络中的用户通过该视频服务器可以调看系统中的所有视频图像，对快球摄像机进行控制。

图1 报警系统原理图

体育馆控制中心设计采用8路网络视频矩阵一台，数字矩阵通过硬件解压可以调看体育馆监控系统中的任意一路视频图像，对快球摄像机进行控制。主机可自动接收报警信息，并可以地图的方式直观显示报警位置。训练馆值班室设置监视器四台，控制键盘一只，值班人员可以监看训练馆内所有监控图像，并可自动接收报警图像。

模拟矩阵配置多媒体管理软件，除了完成矩阵的日常操作外还完成监控系统与报警系统、消防系统、门禁巡更系统的联动。监控系统原理图见图2。

2.2.3 门禁安检系统：在体育馆馆院区各大门入口处及体育馆主体建筑观众入口处设置门禁安检系统。对于运动员、其他内部管理人员进出体育场，则通过内部专用门禁管理系统，采用智能IC卡（具有区域及等级的区别），完成证件识别和出入管理。在体育馆周界、馆内主要通道、休息区、电梯厅等处设置电子巡更系统。

图2 监控系统原理图

系统共设计门禁点47个，巡更点90个（部分门禁点和巡更系统复用）。出入口门禁以及内部办公室采用感应卡加密码方式。门禁系统脱机（计算机）也可单独工作。门禁系统和监控系统联动，当门禁系统有报警发生时，矩阵自动切换摄像机图像到设定监视器，自动将快球转动到相应预置位，启动数字硬盘录像机进行录像，并将报警信息和相应监控图像传送到体育场监控中心和训练馆分控中心。

巡更系统可根据实际情况任意设定巡更路线、巡更时间等。巡更系统和门禁系统用一套多媒体软件统一管理。

2.3 火灾自动报警与消防联动控制系统

本工程根据其使用性质、火灾危险性等分类，属于一级保护对象，系统按总体保护方式设置，采用集中报警系统型式。消防控制中心设在体育馆南区一层，系统选用总线制智能型火灾报警系统，自动或手动控制各消防设备的启停，并设有图形显示、自动打印功能。体育馆中心比赛场地、中庭大厅和网球馆兼训练馆等大空间，采用双波段图像火灾探测器和线型光束图像感烟探测器进行全面立体防火,并设置自动消防炮进行灭火保护。消防水炮有控制室自动、手动和现场应急手动三种启动方式；其它场所（除卫生间外）设置光电感烟或感温探测器；在各层梯间前室、大厅、主要公共场所出入口及主要通道等经常有人通过的地方设置手动报警按钮及消防电话插孔。变配电所，消防水泵房等处设火警电话分机，消防控制中心设119/110直拔电话。同时在休息厅、门厅、公共走廊及设备用房等公共场所设置火灾紧急广播（平时兼作背景音乐）。

系统在具备火灾自动报警功能的同时，还具备以下联动监控功能；火灾确认后，发出控制信号，强制所有电梯停在首层，并切断非消防电梯电源，按收其反馈信号；接通失火层及上下层火灾广播；切断相关区域非消防用照明电源；消防水泵和排烟风机等设备的控制除采用总线编码模块控制外，还可在消防控制室设置手动直接控制装置。

2.4 计时记分与现场成绩处理系统

计时记分与现场成绩处理系统是体育比赛最基本的技术支持系统，担负着所有比赛成绩的采集、处理和多种信息服务。

2.4.1 计时记分系统是在体育馆举办赛事时启用的基本技术设施。根据场馆举办不同的赛事项目,其所使用的计时记分设备也不尽相同,具体方案应该按各项目竞赛规则和赛场操作要求进行设计。系统作用主要是可靠而准确地获取运动员的比赛成绩,同时把相关信息及时由大屏幕设备显示出来,让在场的嘉宾、评委、观众都能及时了解到最新的赛场信息。

计时记分系统由测量和采集比赛成绩的一系列软硬件设备以及专业布线系统组成，它和竞赛专用计算机网络系统是不同的两个专业体系。

图3 计时计分系统原理图

2.4.2 竞赛成绩处理系统

要求快速准确处理大量比赛结果，需要系统间精确的联合作业，由现场成绩处理系统、综合成绩处理系统组成。成绩处理系统是整个运动会信息系统的核心，其设计要点主要体现在对赛会总则和各单项竞赛规程的正确理解和运用，同时，还必须满足一些常规惯例和习惯性工作方法对系统设计的要求。

场地LED电子显示屏系统的主要作用是发布体育馆的各类消息,显示体育比赛项目动态,各参赛队及参赛选手的情况,各种比赛成绩、名次及实时比分(提供与计时记分系统的接口),播放赛场的电视实况等；同时也可以播发广告信息,播放各种视频、动画、文字及其迭加等商务内容。

计时记分系统的配置，主要依据体育馆的功能设计的体育比赛项目设置，可以分为共用和专用两部分，共用的由设在东西两侧的大型电子显示屏承担，专用的部分由专项计时记分设备承担。系统原理图见图3。

2.5 体育竞赛综合信息管理系统

体育竞赛综合信息管理系统是运动会组织、运行的支撑，是媒体、公众及其他与会人员获取比赛信息的主要途径，为比赛提供安全、可靠、及时、便捷的信息服务。包括比赛赛事组织、比赛现场管理、检录、检票、比赛赛后控制、交通疏导、比赛电视转播、比赛通讯保障等。

比赛电视转播系统已经进行分项设计。比赛通讯保障已经进行分项设计包括数据通讯和语音通讯。裁判员运动员检录在分系统内设计。检票已在分系统设计。比赛赛事组织、比赛现场管理、比赛赛后控制由管理型软件系统处理，无须硬件设计。

2.6 数据网络系统

数据网络系统对来自体育馆内外的各种信息予以接受、储存、处理、交换、传输并提供决策支持。包括体育馆和训练馆的所有有线数据网络、无线数据网络。和综合布线系统相对应，传输网络采用扩展星型拓扑结构。整个网络分为核心层和接入层两个层面。采用INTRANET技术；核心交换机采用三层路由交换机，1000M以太网作为主干，10/100M自适应到桌面，无线网络54M到桌面，实现整个网络全交换。

有线网络共设计714个数据点，其中体育馆639个，训练馆59个，无线接入点16个。无线网设计覆盖区域：体育馆一层组委会、新闻工作室、新闻采编室、5个检录入口、新闻发布中心、主控机房；体育馆二层4个观众入口、记者席；体育馆三层主席台等。

体育馆共设计二级交换机19台，训练馆共设计二级交换机2台。交换机配置为24口以及48口交换机，另配置千兆光纤接口模块。中心配置18个光口、48个RJ45口主干交换机一台。中心配置路由器、防火墙各一台，配置办公用网络服务器，比赛用网络服务器各一台。两台服务器可以互相备份。

2.7 通信系统

根据体育馆的通信功能要求，采用不同特性的通信系统：固定通信网络系统、移动通信网络系统和集群通信网络系统。

系统按一个500门内线程控电话机组设计。

移动通讯接入考虑范围包括中国移动、中国联通、中国电信等。无线移动通讯覆盖范围为整个场馆区域。

内部无线通讯系统设计25W基地台一个，位于弱电控制中心。系统设计手持对讲机30台，与原体育场无线通讯系统兼容。

紧急直线呼叫系统设计主机2台，位于弱电控制中心和比赛控制室。紧急直线呼叫系统前端如下：体育馆两部垂直电梯内，赛后控制室内，转播机房内，音响控制室内，灯光控制室内等共设计40个前端点。

2.8 综合布线系统

利用综合布线系统建立高速、大容量的信息传输平台，为体育馆提供语音、数据、图文、图像、多媒体等各种信息的高速传输通道。

在体育馆的一层通讯机房内设置总配线间，在体育馆一层、三层各设置4个分配线间，在体育馆二层设置1个配线间，在训练馆地下一层设置1个分配线间。共设置10个分配线间。总配线间和分配线间之间用6芯室内光缆和25对大对数电缆联接。水平配线架至信息插座之间一律选用6类4对UTP双绞线。

整个建筑物采用扩展星型(SPANNING TREE)结构。系统共设计信息点1344个，其中体育馆内1204个，训练馆内140个。语音和数据插座均采用45度斜面RJ45双孔标准6类八芯模块插座。

在主要出入口、重要机房、办公室、新闻中心，除预留信息点外，根据使用特点和今后发展需要设置了无线AP信息接入点。

2.9 电子显示屏系统

在体育馆中心比赛场地东西两侧各设置一块室内LED显示屏，具有全矩阵文字和图象显示能力，采用计算机控制，接入计算机网络。每块显示屏包括P12室内表贴全彩显示屏（显示区域尺寸3.456m×6.144m）及P12室内双基色显示屏各设一块电子显示屏。

系统组成包括屏体、石英钟、8字6段数码管及全套附属设备、控制软件等。显示屏主要功能：支持VGA显示，显示各种计算机信息、图形、图像；实时显示真彩色视频图像，实现现场转播；电视、摄像、影碟等 视 频 信 号 的 即 时 播 放（VCR、VCD、DVD、LD）；具有电视画面上叠加文字信息，全景、特写、慢镜头、特技等效果的实时编辑和播放功能（需另外配置非线性编辑设备）；具有同时播放左右不同比例的画面及文字的功能。具有移动、滚动、拉动、旋转、缩小、放大等多种显示方式。

电子显示屏系统的控制室和计时记分系统中的显示系统控制室同设在西区四层。电子显示屏系统与计时记分及现场成绩处理系统、有线电视系统、综合布线系统、计算机管理系统等相联。

2.10 扩声与公共广播系统

2.10.1 体育馆扩声系统主要包括主扩声系统和流动扩声系统两部分。

主扩声系统主要为体育比赛服务。包括观众席扩声系统；比赛场地扩声系统；运动员、教练员、裁判、医务等人员等休息和工作场所的扩声系统；场外入口扩声系统；应急扩声系统。各子系统可同时独立工作，向不同的听众扩声；根据需要也可合并为一个系统，同一节目扩声。系统组成主要有音源、调音台、周边处理设备、扬声器系统等。

流动扩声系统供非体育比赛活动使用。系统控制及处理采用数字方式，并能通过光缆与主扩声系统进行良好、便捷的通信。

2.10.2 公共广播系统

系统可对办公、休息、公共区域及室外广场等各个不同区域提供背景音乐及语音广播，且每个不同区域的音量能独立控制。具有现场分区广播功能，以便将不同的通知内容广播到特定的区域。在消防控制室设立紧急广播系统，发生紧急情况时，该系统可自动切换到紧急广播。

系统主干传输采用定压传输的方式，设计11个分区：体育馆一层4个分区，二到五层各1个分区，训练馆场地部分1个分区，办公部分1个分区，商业及休闲场所1个分区。共设计6瓦吸顶扩音喇叭316个，其中体育馆250个，训练馆66个。中心配置卡带播放器、CD播放器、广播播放器、节目定时器等。主用功放以及备用功放各一台。

2.11 有线电视系统

该系统能接收与传送世界各地主要卫星节目，具备多语言节目。演播室具备承办地区有线电视系统图文并茂的节目，还具备体育馆内各摄像机点的信号传入和播出的能力，同时具备高清晰度电视广播、数字电视广播的接受与传输的能力。

设计主要包括前端有线电视信号点的设计，有线电视信号传输线路的设计，现场转播视频信号的调制以及和原有线电视信号的混合传输。

本设计方案在技术上采用国际上先进的860M邻频传输技术。卫星电视及有线电视系统采用邻频传输方式和传统分支分配网络的解决方案。考虑预留今后数字电视的频段，整个系统采用双向模式。前端共设计有线电视用户点383个。有线电视以及卫星电视信号源采用原有体育场电视信号。系统设计6路转播电视信号的混合。

2.12 新闻服务系统

新闻服务系统由新闻中心会议系统、记者信息服务系统、转播摄像系统、文件处理系统等组成。

2.12.1 新闻中心会议系统主要包括以下内容：专业会议、同声传译、会议摄像自动追踪、多媒体大屏幕综合显示以及语音、音乐扩声系统。

系统设计数字型会议控制主机1台（具有会议控制、会议发言视频跟踪、3+1同声传译等功能）主席发言单元1台，代表发言单元8台。无线话筒4只，用于记者提问。同声传译单元2台，新闻中心译员话筒4台，满足3+1语种需要。同声传译系统设计和原体育场系统兼容。设计同声传译红外接收单元30套。四通道红外线语言分配单元2套。

系统设计会议摄像自动追踪系统，能够简单地设计适合于新闻发布和会议规模要求的坐席布局，并且能够极容易地在显示器监看及录像。系统设计专用会议扩声系统1套，120英寸新广角背投硬幕，4500ANSI流明高亮度液晶投影机各一台，会议中央集控系统一套。

2.12.2 记者信息服务系统可提供具有语音、数据通信的记者席、看台电讯记者席, 具有无线扩音、无线数据网络及多媒体电话的混合采访区的功能。包括摄影记者、有桌文字记者、无桌文字记者进行新闻采访时进行基本数据通讯、语音通讯、文字图片编辑处理等工作的硬件保障。新闻摄影记者专用相片处理系统、新闻查询系统不在此次设计范围内。

新闻记者数据通讯、语音通讯硬件保障以在综合布线系统、数据通讯系统、语音通讯系统内设计完成。新闻记者文字图片处理硬件保障为打印机、复印机、传真机、扫描仪等办公设备。可由甲方自行采购。

图4 转播摄像系统原理图

2.12.3 转播摄像系统设置通信功能齐全的转播、内场电视摄像机传输系统。现场共设计12个转播机位，分别位于体育馆一层和二层。新闻发布中心设计转播机位2个。共设计106个评论席的广播级音频传输。

系统所采用器材全部为广播级器材设备。设计转播用专用连接线12根。在转播间内设计专用机柜一台，用于所有音视频信号的集中管理。电视转播系统设计和现场LED大屏，以及场馆内有线电视系统集成设计。文件处理系统负责传真、打印、复印等工作。

2.13 电子检票系统

电子检票系统由制票、售票、检票等三个系统组成，采用智能化票务、入场检票管理系统。系统针对不同观众对象，设置外场检票、内场检票、无障碍通道检票等。

2.13.1 制票检票系统设计主体为体育馆的观众入场检票系统，包括两个主要入口和两个备用入口的检票系统。

系统采用独立/网络工作模式，以确保系统的网络在发生意外事故时每一门控机均能独立继续进行工作。系统具有与安全监控系统、门禁系统等多个系统的接口。可与安全监控系统结合进行入场观众的数字图像监控管理；具有良好的可维护性、扩展性和可靠性。

2.13.2 检录系统检录对象包括运动员、裁判员、新闻媒体工作者、赛事官员、贵宾以及工作人员。在体育馆内设计采用固定检录设备五台，移动式无线检录设备两台。检录系统工作主机一台位于中心机房内。系统可以满足与会人员：工作人员、记者、运动员、教练员、裁判员等的检录要求。

3 结束语

作为一座现代化的体育馆，该项目智能化程度高，弱电系统繁多而复杂，本文仅对各系统进行了一些粗浅的介绍，系统的具体配置和集成程度可根据工程实际需要选择。

[1] 梁华.实用建筑弱电工程设计资料集[M].北京: 中国建筑工业出版社.

[2] 华东建筑设计研究院. 智能建筑设计技术第二版[M]. 上海:同济大学出版社.