Współczesne duże obiekty sportowe charakteryzują się nie tylko nowatorskimi rozwiązaniami architektonicznymi, ale też złożonymi, zautomatyzowanymi systemami sterowania i monitoringu powiązanych ze sobą instalacji technicznych. Bez nich nie można byłoby zapewnić odpowiednich warunków do przeprowadzenia imprez sportowych oraz właściwego poziomu bezpieczeństwa wielotysięcznym grupom kibiców.
Warto zauważyć, że niektóre systemy techniczne instalowane na stadionach są również wymagane przez UEFA. W przypadku stadionów mających czwartą kategorię są to między innymi: elektroniczne systemy kontroli dostępu, mechaniczne systemy zliczające widzów w czasie rzeczywistym i chroniące przed fałszowaniem biletów oraz przepełnieniem obiektu. Wśród wymagań stawianych obiektom sportowym tej klasy wymienia się też kamery umieszczane wewnątrz i na zewnątrz stadionu, z możliwością zatrzymania obrazu, a także kolorowe monitory w pokoju kontroli.
Jeśli chodzi o PGE Narodowy (jak również wiele innych nowoczesnych stadionów), można mówić o kilkudziesięciu instalacjach i systemach technicznych. Są to między innymi: centrale wentylacyjne, instalacje tryskaczowe, węzeł i podwęzły ciepła, transformatory, rozdzielnice elektryczne, agregaty prądotwórcze, wentylacja bytowa, chłodnice i nagrzewnice kanałowe, baterie kondensatorów, oświetlenie zewnętrzne i wewnętrzne, oświetlenie elewacji, awaryjne i ewakuacyjne oraz oświetlenie trybun i płyty boiska. Ważną rolę odgrywają również: instalacje hydrantowe, gaśnice, zestawy hydroforowe, separatory tłuszczu i produktów ropopochodnych, zbiornik wody szarej (nieprzemysłowa woda ściekowa nadająca się w ograniczonym zakresie do powtórnego wykorzystania), zbiornik retencyjny, belki chłodnicze, agregaty chłodu VRV, klimakonwektory, maszynownie chłodu, a także instalacje odpowiedzialne za podlewanie płyty boiska i terenów zewnętrznych oraz podgrzewanie płyty boiska.
W zakresie bezpieczeństwa przeciwpożarowego stosowane są: wentylatory pożarowe, bramy i kurtyny pożarowe, drzwi i klapy pożarowe, system automatycznego gaszenia (SUG), system sygnalizacji alarmu pożaru (SAP) i dźwiękowy system ostrzegawczy (DSO). Na nowoczesnym stadionie nie może również zabraknąć systemu kontroli dostępu, wind i schodów ruchomych, systemów intercom, oświetlenia ewakuacyjnego, systemów parkingowych, nagłośnienia, kamer przemysłowych (CCTV) i czytników kart na „kołowrotach”.
Zarządzanie tak złożoną strukturą, różnymi systemami bezpieczeństwa, automatyki budynkowej i systemami multimedialnymi jest z pewnością dużym wyzwaniem. W PGE Narodowym zastosowano w tym celu system GEMOS firmy Ela-compil. Ogólnie mówiąc, rozwiązanie to zapewnia integrację wszystkich zainstalowanych systemów, co pozwala na sprawne i efektywne zarządzanie stadionami i wielofunkcyjnymi halami widowiskowo-sportowymi. Jak podaje firma Ela-compil, poza PGE Narodowym system GEMOS jest też użytkowany między innymi w hali widowiskowo-sportowej w Ludwigsburgu, w SAP Arena Manheim i Allianz Arena w Monachium.
Na PGE Narodowym zastosowano ponadto systemy automatyki i kontroli dostępu firmy Schneider Electric. Zainstalowane urządzenia to sterowniki TAC Xenta 700 Rutery Lon/IP, sterowniki typu MNL i czujniki ruchu oraz sterowniki i moduły z rodziny MTN, a także sterowniki ACX Andover Continuum. Na omawianym stadionie do integracji urządzeń na poziomie obiektowym wykorzystywana jest sieć LonWorks – składa się z niezależnych urządzeń, tzw. węzłów, mogących komunikować się ze sobą przez wspólne medium – magistralę komunikacji danych, którą stosuje się w systemach sterowania o inteligencji rozproszonej. Zastosowane i zintegrowane w ten sposób rozwiązania to: system kontroli dostępu, system automatyki oraz sterowanie oświetleniem. W tym konkretnym projekcie liczba punktów systemowych HAVC to 30 tys., natomiast co do kontroli dostępu, liczba drzwi wynosi ponad tysiąc. Do systemu sterowania oświetleniem wykorzystano 300 szt. modułów i sterowników.
Fot. 2. Stadion T-Mobile Arena w Las Vegas to jeden z największych i najlepiej zautomatyzowanych, energooszczędnych obiektów sportowych i koncertowych na świecie.
Warto zwrócić uwagę na osobny podsystem automatyki i BMS, jakim jest układ monitoringu zużycia mediów, pracujący również w standardzie LON. W układzie zainstalowano ok. 600 liczników energii elektrycznej, 260 liczników ciepła i chłodu oraz 70 wodomierzy. Jak podaje firma Schneider Electric, innowacją na stadionie PGE Narodowy w Warszawie jest system zarządzania i monitorowania instalacji budynkowej (BAS), zawierający ok. 30 tys. punktów kontrolnych. Partnerem Schneider Electric i wykonawcą wdrożenia była firma Qumak-Sekom. Rozwiązania Schneider Electric są wykorzystywane również w innych obiektach sportowych w Polsce, między innymi na stadionie Legii w Warszawie, PGE Arena w Gdańsku oraz na Stadionie Cracovii w Krakowie.
Należy podkreślić, że firma Schneider Electric specjalizuje się w zarządzaniu energią w obiektach sportowych. W minionym roku podano informację o zawarciu przez nią umowy na dostarczenie systemów dla stadionu T-Mobile Arena w Las Vegas. W jej ramach firma Schneider Electric miała wziąć udział w pracach projektowych, instalacji i obsłudze pełnej infrastruktury elektrycznej, oświetlenia, pomiarów zużycia (gazu, wody i energii), systemów HVAC, bezpieczeństwa, zarządzania energią oraz automatyzacji. Oferowany przez firmę system SmartStruxure ma zapewnić właśnie takie inteligentne projektowanie. Rozwiązanie to pozwoli użytkownikom obiektu na monitorowanie statusu podzespołów oraz parametrów środowiskowych, a także zapewni prawidłowe działanie we wszystkich trybach pracy. Dzięki temu T-Mobile Arena będzie jednym z największych oraz najlepiej zautomatyzowanych, energooszczędnych obiektów sportowych i koncertowych na świecie. Co istotne, zbiorcze informacje o obiekcie będą dostępne w każdej chwili i z dowolnego miejsca.
Z kolei z oferty koncernu ABB, wykorzystywanej między innymi w dużych obiektach sportowych, warto wymienić system sterowania ABB i-bus KNX. Szczególnie spektakularny jest tu przykład stadionu olimpijskiego w Pekinie. Inteligentna technologia sterowania oświetleniem ABB została wykorzystana w trakcie Letnich Igrzysk Olimpijskich w 2008 roku. Chodziło o umożliwienie inteligentnej automatyzacji i kontroli centralnego oświetlenia, ogrzewania, wentylacji i zarządzania energią na stadionie olimpijskim. System zapewnia pełną wizualizację informacji z wielu podsystemów funkcjonalnych pracujących wewnątrz budynku. ABB dostarczyła też technologię do ochrony przed usterkami elektrycznymi różnych miejsc. System i-bus KNX, dzięki pomiarowi obciążeń oraz obsłudze siłowników przełączników, zapobiega przeciążeniom przy włączaniu odbiorników o wysokich szczytowych prądach rozruchowych, na przykład oświetlenia na stadionie. Wśród referencji ABB wymienia się takie obiekty, jak: O2 Arena (w latach 2004–2008 Sazka Arena) w Pradze, stadion Burj Al-Arab International w Egipcie (mogący pomieścić 75 tys. widzów), czy też stadion AZ w Alkmaar w Holandii. Firma oferuje pełny asortyment układów zasilania oraz sterowania w obiektach sportowych, poczynając od rozdzielnic średniego napięcia przez transformatory i rozdzielnice niskiego napięcia. Jak podaje firma, szczególne miejsce zajmuje tu rodzina rozdzielnic niskiego napięcia MNS. Są one produkowane w 30 krajach, w tym również w Polsce, i tworzą system o zasięgu globalnym, uwzględniający lokalne potrzeby. Szczególnie przygotowane są do zastosowania jako inteligentne centra zabezpieczeń napędów. Według opinii specjalistów przy rozdziale energii coraz większe znaczenie ma dokładne monitorowanie obiorów przez pomiary mocy i energii każdego z nich – tzw. zarządzanie popytem na energię. Na przykład w ramach systemu ABB i-bus KNX dostępny jest moduł pozwalający dokładnie monitorować na przykład kable grzejne czy oprawy oświetleniowe przez pomiar wszystkich parametrów elektrycznych (napięcie, prąd, moc, częstotliwość i energia czynna).
Fot. 3. Zbliżone formą do liści segmenty fasady stadionu Jinan Olympic Sports Center są podświetlane nocą, tworząc prosty, ale imponujący wizualnie efekt.
Obecnie coraz częściej w systemach zasilania tego typu obiektów i kompleksów sportowych wykorzystuje się również panele fotowoltaiczne i inwertery do tychże paneli. Urządzenia te wymagają również dodatkowej infrastruktury systemów sterowania, która powinna mieć zdolność współpracy z elementami zarządzania energią i popytem, w odniesieniu do układów zasilania w energię elektryczną.
Bezpieczeństwo tysięcy osób korzystających z nowoczesnego stadionu to nie tylko reagowanie na akty terroryzmu, zamieszki i wandalizm, w celu niedopuszczenia do pojawienia się problemów z nimi związanych. To również ochrona przeciwpożarowa, a także troska o zawodników i pracowników. Już samo zarządzanie szeroką gamą różnych zezwoleń dostępowych wymaga często wyspecjalizowanego systemu informatycznego.
Fot. 4. Stadion w tajwańskim mieście Kaohsiung jest pierwszym na świecie stadionem zasilanym wyłącznie za pomocą energii słonecznej (jego dach pokryty jest 8844 lekkimi ogniwami fotowoltaicznymi).
W tym zakresie profesjonalne rozwiązania dla stadionów ma w ofercie wiele znaczących światowych firm. Przykładem jest chociażby Bosch Security Systems. W skład systemu oferowanego przez tę firmę wchodzą: systemy telewizji przemysłowej, kontroli dostępu, sygnalizacji włamania i napadu, nagłośnienia, informacji i sygnalizacji pożaru, a uzupełnieniem jest system zarządzania obiektem klasy BMS (Building Management System). Wśród referencji firmy są stadiony: Scotstoun w Glasgow w Szkocji (cyfrowe systemy nagłośnieniowe i ostrzegawcze w technologii PA/VA), Malvinas Argentinas w mieście Mendoza w Argentynie, czy też Olympic Sports Center Jinan w Chinach. Warto przy okazji zwrócić uwagę na fakt, że system zarządzania sygnałem wizyjnym firmy Bosch, wykorzystujący wysokiej rozdzielczości kamery CCTV, umożliwia rejestrowanie i stałe monitorowanie grup zbliżających się do wejścia na stadion, do trybun itp. Do rejestracji zdarzeń można wykorzystać kamery PTZ (możliwość obrotu w wybraną przez operatora stronę i zbliżenia interesującego go obiektu), łącznie ze specjalnymi mikrofonami kierunkowymi. Dodatkowo zaawansowana inteligentna analiza wideo (IVA) umożliwia wczesne wykrywanie podejrzanych zachowań i identyfikację pozostawionego bagażu.
Na całym świecie obiekty sportowe, w tym również stadiony, są coraz bardziej przyjazne dla środowiska naturalnego. Wykorzystuje się w nich energię odnawialną, pozyskiwaną z wiatru i promieni słonecznych. Serwis Power-technology.com wymienia między innymi takie wyróżniające się i przyjazne środowisku obiekty, jak: Lincoln Financial Field (Filadelfia w Stanie Pensylwania w USA) z 11 tys. paneli słonecznych i 14 mikroturbinami wiatrowymi, produkującymi łącznie ponad 3 MW energii odnawialnej. Z kolei Stadion Narodowy Mané Garrincha w Brazylii dla 70 tys. widzów, poza panelami fotowoltaicznymi zamontowanymi na obwodzie dachu stadionu, ma system zbierania wody deszczowej i ponownego jej użycia oraz oświetlenie LED. Natomiast Stadion Narodowy w Kaohsiung na Tajwanie (przeznaczony dla 55 tys. widzów) to pierwszy na świecie stadion, który pokrywa zapotrzebowanie energetyczne z energii słonecznej. Jego dach pokryto 8844 lekkimi ogniwami fotowoltaicznymi (14 155 mkw.). Wykorzystano 279 falowników Delta o mocy 3,6 kW, a moc instalacji wynosi 1 MW. System zaprojektowany, skonstruowany i zintegrowany przez firmę Delta Electronics, wytwarza więcej energii, niż jest potrzebne do zasilenia 3300 elementów oświetlenia i dwóch dużych tablic z ekranami telewizyjnymi.
Fot. 5. Stadion Narodowy Mané Garrincha w Brazylii poza panelami fotowoltaicznymi zamontowanymi na obwodzie dachu stadionu, ma zainstalowany system zbierania wody deszczowej i ponownego jej użycia oraz oświetlenie LED.
Jednym z problemów, z jakimi spotykają się użytkownicy dużych obiektów sportowych, są bardzo znaczne różnice w zapotrzebowaniu na media, a zwłaszcza na energię elektryczną. Wyzwaniem dla automatyki budynkowej jest sytuacja, gdy obiekt praktycznie „pusty”, nagle zapełnia się dziesiątkami tysięcy kibiców i po kilku godzinach ponownie pustoszeje. Z pewnością w tym obszarze potrzebne są inteligentne rozwiązania, szczególnie w zakresie dostaw energii. Liczy się nie tylko oszczędne jej wykorzystanie, ale również elastyczność dostaw. Poszukuje się rozwiązań, które pozwalają selektywnie dostarczać i wyłączać energię elektryczną w sektorach, działach, pomieszczeniach, a nawet w poszczególnych punktach odbioru. Również, w razie potrzeby, należy zapewnić zasilanie awaryjne przynajmniej tych systemów, które odpowiadają za bezpieczeństwo.
Specjaliści zalecają, żeby nie koncentrować się tylko na automatyzacji poszczególnych systemów funkcjonujących w obiektach sportowych, takich jak HVAC, oświetlenie itp., ale na ich integracji. Informacje gromadzone z różnych czujników pozwalają lepiej ocenić sytuację i na przykład wykryć intruza. Obecnie systemy automatyki budynkowej BAS – używane w dużych obiektach do kontroli i sterowania urządzeniami HVAC oraz zarządzania i pomiaru zużycia mediów (energia elektryczna, ciepło, gaz, woda) – pozwalają na zaawansowaną kontrolę wielu parametrów, takich jak: włączanie i wyłączanie dostarczania mediów, ograniczanie ogrzewania, regulacja mocy oświetlenia itp. Nowoczesne systemy pomagają opracować harmonogramy uporządkowanego, sekwencyjnego przygotowania obiektu na przyjęcie kibiców (tzw. optymalny start). Co ważne, system BAS powinien też mieć funkcję uczenia się i możliwość adaptacji, między innymi do zmiennych warunków pogodowych, co w tym wypadku oznacza na przykład dopasowanie parametrów pracy systemów klimatyzacji. W dużych obiektach przynosi to znaczące oszczędności w zużyciu energii.
Autor: Bohdan Szafrański jest od początku lat 90. związany z branżą informatyczną. Ukończył studia podyplomowe z zakresu informatyki i telekomunikacji na Politechnice Warszawskiej. Zajmował się zagadnieniami normalizacyjnymi w Polskim Komitecie Normalizacyjnym. Publicysta, dziennikarz. Obecnie publikuje m.in. w prasie specjalistycznej skierowanej do służb utrzymania ruchu w przemyśle.
Tekst pochodzi z nr 3/2016 magazynu „Inteligentny Budynek”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.