2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫——智能體育場館智能化能源管理系統(tǒng)的設(shè)計與實踐考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述智能體育場館實施智能化能源管理的主要目標和意義。2.比較物聯(lián)網(wǎng)（IoT）中幾種常見通信技術(shù)（如Wi-Fi,Zigbee,NB-IoT）在體育場館能耗監(jiān)測場景下的優(yōu)缺點。3.解釋什么是“邊緣計算”在智能體育場館能源管理系統(tǒng)中的作用。4.體育場館中常見的可調(diào)節(jié)能源消耗設(shè)備有哪些？請列舉至少三種，并說明其實現(xiàn)智能控制的主要方式。二、論述題（每題10分，共20分）5.論述在智能體育場館中，部署傳感器網(wǎng)絡(luò)進行能耗數(shù)據(jù)采集時需要考慮的關(guān)鍵因素及其重要性。6.結(jié)合具體場景，論述如何設(shè)計一套基于人工智能的智能照明控制策略，以實現(xiàn)顯著的節(jié)能效果。三、設(shè)計題（共30分）7.假設(shè)你需要為一個大型indoor體育場館（如籃球館）設(shè)計一套智能化能源管理系統(tǒng)中的空調(diào)智能控制子系統(tǒng)。請闡述你的系統(tǒng)設(shè)計思路，包括：*需要采集的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)及其傳感器選型依據(jù)。*描述基于時間與占用情況相結(jié)合的空調(diào)區(qū)域控制邏輯。*提出至少一種利用預(yù)設(shè)溫度模式或用戶舒適度反饋進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的控制策略。*簡述該子系統(tǒng)與場館中央能源管理平臺的數(shù)據(jù)交互方式。試卷答案一、簡答題1.答案：主要目標是通過智能化技術(shù)實時監(jiān)測、分析和控制體育場館的能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗、降低運營成本、提高能源利用效率、提升用戶體驗和響應(yīng)環(huán)保要求。意義在于適應(yīng)智慧城市和綠色建筑發(fā)展趨勢，增強場館的競爭力，并為大型活動提供更可持續(xù)的舉辦環(huán)境。解析思路：考察對智能化能源管理基本目標和價值的理解。需要從節(jié)能、經(jīng)濟、效率、環(huán)保、用戶體驗等多個維度回答目標，并闡述其帶來的實際好處和長遠意義。2.答案：Wi-Fi優(yōu)點是覆蓋廣、傳輸速率高，缺點是功耗較高、易受干擾、在大型或復(fù)雜空間穿透性差、節(jié)點部署可能較復(fù)雜。Zigbee優(yōu)點是低功耗、自組網(wǎng)能力強、適合短距離通信、成本相對較低，缺點是傳輸速率不高、覆蓋范圍相對較小。NB-IoT優(yōu)點是低功耗、廣覆蓋、連接容量大，缺點是傳輸速率低、可能存在網(wǎng)絡(luò)延遲。解析思路：考察對不同通信技術(shù)的特性及其在特定場景（體育場館能耗監(jiān)測）下適用性的比較能力。需要針對每種技術(shù)的優(yōu)缺點進行闡述，并結(jié)合場館環(huán)境（如空間大小、設(shè)備分布、功耗要求）進行分析。3.答案：邊緣計算是指在靠近數(shù)據(jù)源（即場館內(nèi)的傳感器、設(shè)備）的地方進行數(shù)據(jù)處理和分析，而不是將所有數(shù)據(jù)傳回云端處理。在智能體育場館能源管理中的作用是：降低網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力、減少數(shù)據(jù)傳輸延遲（實現(xiàn)快速響應(yīng)控制）、提高系統(tǒng)可靠性（部分功能離線運行）、增強數(shù)據(jù)安全性（敏感數(shù)據(jù)本地處理）。解析思路：考察對邊緣計算概念及其應(yīng)用價值的理解。需要清晰定義邊緣計算，并重點說明其在實時控制、網(wǎng)絡(luò)負載、系統(tǒng)魯棒性等方面的具體優(yōu)勢。4.答案：常見設(shè)備包括：空調(diào)/恒溫機組、照明系統(tǒng)（包括日光燈、LED燈）、顯示屏/廣告牌、大型設(shè)備（如比賽場地升降設(shè)備）、電動門/卷簾門等。智能控制方式主要是通過傳感器數(shù)據(jù)（如溫濕度、光照、人體感應(yīng)）和預(yù)設(shè)邏輯（時間表、區(qū)域需求）觸發(fā)設(shè)備啟停、調(diào)節(jié)運行模式（如空調(diào)溫度設(shè)定、照明亮度級別）、實現(xiàn)按需供應(yīng)。解析思路：考察對體育場館主要能耗設(shè)備和常見智能控制手段的掌握。需要列舉典型設(shè)備，并說明智能控制是如何通過感知環(huán)境和邏輯判斷來優(yōu)化設(shè)備運行的。二、論述題5.答案：關(guān)鍵因素及其重要性如下：①傳感器選型與精度：直接影響數(shù)據(jù)質(zhì)量和系統(tǒng)決策的準確性，需根據(jù)監(jiān)測參數(shù)（溫濕度、光照、CO2、人體存在等）和環(huán)境特點選擇合適的類型和精度。重要性在于保證數(shù)據(jù)真實可靠是整個系統(tǒng)有效性的基礎(chǔ)。②傳感器布局與密度：合理的布局能確保全面覆蓋、數(shù)據(jù)代表性強，密度則影響分辨率和成本。重要性在于均勻且足夠的數(shù)據(jù)采集是進行區(qū)域分析和精準控制的前提。③數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)可靠性：確保采集到的數(shù)據(jù)能穩(wěn)定、及時地傳輸?shù)教幚砥脚_。重要性在于數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和中斷會影響控制響應(yīng)速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。④數(shù)據(jù)安全與隱私保護：尤其涉及場館和人員活動數(shù)據(jù)時，需考慮數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中的加密與訪問控制。重要性在于防止數(shù)據(jù)泄露和網(wǎng)絡(luò)攻擊，保障系統(tǒng)安全運行和用戶隱私。⑤部署成本與維護便利性：影響項目的經(jīng)濟可行性和長期運行效率。重要性在于需要在性能、成本和易維護性之間取得平衡。解析思路：考察對傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計關(guān)鍵環(huán)節(jié)的全面理解和分析能力。需要從傳感器本身、物理部署、網(wǎng)絡(luò)連接、安全以及經(jīng)濟性等多個方面展開論述，并強調(diào)每個因素對于整個系統(tǒng)成功實施的重要性。6.答案：設(shè)計基于人工智能的智能照明控制策略如下：①數(shù)據(jù)采集：部署光照傳感器（測量環(huán)境光強度）、人流量/存在傳感器（如PIR或攝像頭分析）、時間傳感器。②數(shù)據(jù)預(yù)處理與分析：利用AI算法（如機器學(xué)習(xí)）分析歷史數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)不同區(qū)域在不同時間段的光照需求模式（如比賽時高亮、休息時低亮、無人在場時關(guān)閉或極低亮度）。同時，分析環(huán)境光變化趨勢。③智能控制邏輯：*基于時間的模式控制：設(shè)定不同時段的默認亮度模式（如白天/夜晚）。*基于環(huán)境光的自動調(diào)節(jié)：當環(huán)境光強度高于設(shè)定閾值時，降低照明亮度；低于閾值時，自動提高亮度，始終維持相對舒適的照度水平。*基于占用情況的人本控制：當檢測到區(qū)域無人時，自動關(guān)閉或切換至極低功耗模式；當檢測到人或人流量增加時，根據(jù)預(yù)設(shè)策略或?qū)崟r需求調(diào)整亮度。*（可選）基于AI預(yù)測的控制：預(yù)測未來一段時間內(nèi)（如即將開始的比賽）的照明需求，提前進行調(diào)節(jié)準備。*用戶反饋學(xué)習(xí)：允許用戶對當前照明亮度進行調(diào)節(jié)或評價，AI系統(tǒng)學(xué)習(xí)用戶偏好，逐步優(yōu)化控制策略。節(jié)能效果：通過避免不必要的照明、根據(jù)實際需求精確調(diào)節(jié)亮度、利用自然光，顯著降低照明能耗。解析思路：考察將AI技術(shù)應(yīng)用于具體場景（智能照明）進行系統(tǒng)設(shè)計的能力。需要闡述完整的策略設(shè)計流程，包括數(shù)據(jù)輸入、AI應(yīng)用、具體的控制規(guī)則（多種策略結(jié)合）、以及最終達到的節(jié)能目標。體現(xiàn)AI的預(yù)測、自適應(yīng)和學(xué)習(xí)能力。三、設(shè)計題7.答案：*關(guān)鍵參數(shù)與傳感器選型：需采集空調(diào)運行狀態(tài)（啟停、模式）、室內(nèi)外溫濕度、室內(nèi)CO2濃度、人員密度（可選）、日照強度、風(fēng)速。傳感器選型依據(jù)：溫濕度傳感器需精度高、響應(yīng)快，CO2傳感器需靈敏可靠，人員密度傳感器需覆蓋范圍合適，日照和風(fēng)速傳感器用于輔助判斷是否開啟新風(fēng)或自然通風(fēng)。可能還需電流/電壓傳感器監(jiān)測空調(diào)能耗。*區(qū)域控制邏輯（時間與占用）：設(shè)置不同區(qū)域（如比賽區(qū)、觀眾區(qū)、后臺）的空調(diào)運行時間表。在設(shè)定時間段內(nèi)且區(qū)域被占用時，維持預(yù)設(shè)的舒適溫濕度范圍（如室內(nèi)26±2°C，濕度50-60%）；區(qū)域未被占用或超出設(shè)定時間段，可適當提高設(shè)定溫度（如28°C）或降低制冷/制熱強度，甚至短暫關(guān)閉以節(jié)省能源。*自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略：實現(xiàn)基于室內(nèi)CO2濃度和人員密度的聯(lián)動控制：當CO2濃度接近上限或人員密度高時，優(yōu)先加強新風(fēng)量或提高制冷能力；當濃度和密度低時，減少新風(fēng)量以節(jié)能?？梢肽：刂苹騊ID算法，根據(jù)室內(nèi)外溫差、設(shè)定溫度與實際溫度的偏差、以及占用情況等因素，動態(tài)調(diào)整空調(diào)的送風(fēng)溫度、冷/熱源輸出、風(fēng)機轉(zhuǎn)速等參數(shù)。*數(shù)據(jù)交互方式：空調(diào)智能控制子系統(tǒng)通過標準的Modbus、BACnet或MQTT協(xié)議，將實時運行狀態(tài)、能耗數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)上傳至中央能源管理平臺。同時，子系統(tǒng)接收來自平臺的控制指令（如設(shè)定溫度調(diào)整、模式切換、節(jié)能模式啟動/關(guān)閉等），并執(zhí)行相應(yīng)操作