淺談智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明中的運(yùn)用

任運(yùn)業(yè)

江蘇安科瑞電器制造有限公司  江蘇江陰  214400

   摘要：文章以智能照明控制系統(tǒng)為切入點(diǎn)，介紹了智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明工程中的應(yīng)用價(jià)值，并結(jié)合具體案例分析了城市夜景照明控制管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)和具體應(yīng)用。智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明中應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)照明場景靈活調(diào)整照明模式、營造不同氛圍，對優(yōu)化景觀照明效果有重要作用。

   關(guān)鍵字：智能照明控制系統(tǒng)；城市夜景照明；照明設(shè)計(jì)

0.引言

   現(xiàn)階段，我國城市基礎(chǔ)設(shè)施逐步完善，在現(xiàn)代城市發(fā)展中，夜景照明對城市發(fā)展及市民生活都有關(guān)鍵作用。智能照明控制系統(tǒng)的普及應(yīng)用，是城市發(fā)展進(jìn)入現(xiàn)代智能化的標(biāo)志之一，可以為市民創(chuàng)造良好的夜景環(huán)境。智能照明控制系統(tǒng)是城市夜景照明的發(fā)展關(guān)鍵，對于推進(jìn)節(jié)約型城市建設(shè)及促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展有重要作用。

1.智能照明控制系統(tǒng)概述

   智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用了高新電子感應(yīng)技術(shù)、電磁調(diào)壓技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了對照明供電系統(tǒng)的跟蹤監(jiān)測管理。應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng)，可以自動(dòng)化靈活控制照明系統(tǒng)中的電流幅度及電壓幅度，可以防止出現(xiàn)電荷不穩(wěn)的情況，避免增加額外的功耗；應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng)還能降低照明系統(tǒng)線路與設(shè)備的溫度，實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的優(yōu)化控制目標(biāo)。

   智能照明控制系統(tǒng)主要由于調(diào)光控制模塊、控制面板模塊、液晶顯示觸摸屏模塊、編程接口模塊、時(shí)間控制模塊、編程控制模塊及網(wǎng)關(guān)模塊等重要部分組成，其基本組成結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。智能照明控制系統(tǒng)可以在確保照明設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，為設(shè)備運(yùn)行提供照明功率，優(yōu)化節(jié)能效果，讓照明系統(tǒng)在各種復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境中保持穩(wěn)定，大幅度提升照明設(shè)備的照明年限，并降低設(shè)備后續(xù)檢修維護(hù)成本。

圖1 智能照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

   智能照明控制系統(tǒng)本質(zhì)上屬于數(shù)字模塊化控制系統(tǒng)，其能夠?qū)⑾到y(tǒng)中各類控制功能分別配置給系統(tǒng)中對應(yīng)的控制模塊。系統(tǒng)中的中央處理器模塊與各個(gè)功能模塊相互關(guān)聯(lián)，可以借助網(wǎng)絡(luò)總線實(shí)現(xiàn)各模塊之間的直接通信。系統(tǒng)控制靈活度和可靠性高，能夠根據(jù)不同照明區(qū)域的照明需求和室外光亮程度自動(dòng)控制照明系統(tǒng)，并且具備照明場景預(yù)設(shè)功能，可以借助調(diào)光控制模塊等實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備的靈活調(diào)用。智能照明控制系統(tǒng)可以分成獨(dú)立的子網(wǎng)式控制系統(tǒng)、特定房間內(nèi)的控制系統(tǒng)及大型的聯(lián)網(wǎng)式控制系統(tǒng)等類型。其中，聯(lián)網(wǎng)式控制系統(tǒng)內(nèi)部帶有標(biāo)準(zhǔn)串行端口，能夠顯著提升中央控制器的集成控制效果，并且可以和其他類型的控制系統(tǒng)組網(wǎng)。

2.智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明中的運(yùn)用價(jià)值

   城市夜景照明系統(tǒng)存在階段性運(yùn)行特點(diǎn)，在沒有照明需求的時(shí)段，如果照明系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，會(huì)增加非必要的電能消耗。應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng)可以避免這一情況，其能夠根據(jù)照明的實(shí)際需求，靈活控制照明系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，還能依照不同類型場景的照明需求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，并可使用時(shí)間控制模塊根據(jù)城市夜景照明時(shí)段調(diào)整系統(tǒng)的照明時(shí)間。系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際照明需求應(yīng)用各類傳感器裝置或者遙控裝置，合理調(diào)控照明系統(tǒng)，減少城市夜景照明系統(tǒng)運(yùn)行期間消耗的電能。

   智能照明控制系統(tǒng)可以針對不同城市夜景設(shè)置不同的照明效果，營造與之相符的藝術(shù)氛圍，創(chuàng)造更加舒適美觀的照明環(huán)境。與傳統(tǒng)的城市夜景照明系統(tǒng)相比，應(yīng)用智能控制系統(tǒng)的城市夜景照明系統(tǒng)的控制功能得到了顯著提升，系統(tǒng)設(shè)置更加靈活，功能更加，可滿足多元化控制需求，可以實(shí)現(xiàn)對城市夜景照明系統(tǒng)控制信息的智能數(shù)據(jù)化管理，根據(jù)控制信息對照明系統(tǒng)實(shí)施控制。將智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用在城市夜景照明工程中，可借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備的監(jiān)管，掌控系統(tǒng)中各個(gè)照明回路的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。如果系統(tǒng)某照明回路中出現(xiàn)突發(fā)問題或者運(yùn)行故障，監(jiān)測模塊會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警，上傳預(yù)警報(bào)告，相關(guān)人員可以及時(shí)對系統(tǒng)實(shí)施應(yīng)急控制與維修，有利于城市夜景照明系統(tǒng)的日常檢修和技術(shù)維護(hù)工作的順利開展。

3.智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明中的運(yùn)用實(shí)例

3.1 工程概況

   文章選取某城市夜景照明智能控制系統(tǒng)的運(yùn)用實(shí)例進(jìn)行分析，為滿足城市夜景照明需求，實(shí)現(xiàn)城市市級(jí)夜景照明控制平臺(tái)與各區(qū)域照明控制平臺(tái)的對接互通等控制目標(biāo)，創(chuàng)建了城市夜景智能照明控制系統(tǒng)管理中心。管理中心具備集中控制功能，可實(shí)現(xiàn)夜景照明系統(tǒng)的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)控制，可以監(jiān)測照明系統(tǒng)的運(yùn)行，滿足系統(tǒng)的遠(yuǎn)程指揮調(diào)度和智能化控制需求；可以針對城市內(nèi)各區(qū)域夜景照明設(shè)備實(shí)施精細(xì)化控制管理，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，優(yōu)化節(jié)能效果并滿足夜景照明要求。

3.2 具體應(yīng)用

   建設(shè)工程設(shè)計(jì)人員依照該城市夜景照明系統(tǒng)的建設(shè)要求，針對投資、規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營、服務(wù)等過程，實(shí)現(xiàn)了跨領(lǐng)域技術(shù)綜合集成、不同區(qū)域空間的綜合管理與利用、綜合資源協(xié)調(diào)等，完成了城市夜景照明控制管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)和建設(shè)應(yīng)用。

3.2.1 數(shù)據(jù)收集

   在城市夜景智能照明控制系統(tǒng)管理中心創(chuàng)建初期，設(shè)計(jì)人員充分考量城市市級(jí)和各區(qū)域區(qū)級(jí)控制管理中心在系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)階段的實(shí)際管控需求，借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、定位技術(shù)及 GIS物聯(lián)傳感技術(shù)等高新技術(shù)，采集整合了城市內(nèi)各區(qū)域夜景照明需求數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)資源數(shù)據(jù)及機(jī)電設(shè)備傳感設(shè)備資源信息數(shù)據(jù)等，為系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)工作提供了信息數(shù)據(jù)支持。

3.2.2 控制管理中心設(shè)備配置

   城市夜景智能照明控制管理中心由監(jiān)控管理控制管理中心、會(huì)議室及機(jī)房設(shè)備區(qū)三個(gè)主要功能區(qū)域組成。監(jiān)控管理控制管理中心及會(huì)議室中配置的主要設(shè)備系統(tǒng)包括DLP大屏幕、系統(tǒng)應(yīng)急指揮控制系統(tǒng)等重要的基礎(chǔ)硬件控制平臺(tái)；機(jī)房設(shè)備區(qū)內(nèi)配置了數(shù)據(jù)中心機(jī)房、夜景照明系統(tǒng)專用的數(shù)據(jù)服務(wù)器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備?？刂乒芾碇行慕Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2?某城市夜景智能照明控制管理系統(tǒng)的控制管理中心結(jié)構(gòu)圖

3.2.3 數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建

   城市夜景智能照明控制系統(tǒng)管理平臺(tái)的創(chuàng)建涉及不同來源、不同結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)分散的信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息的集成處理難度較大，為此工程設(shè)計(jì)人員選擇在地理空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，對城市夜景照明系統(tǒng)中的設(shè)備信息數(shù)據(jù)、照明主體信息數(shù)據(jù)、系統(tǒng)供配電信息數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)維處理信息數(shù)據(jù)、系統(tǒng)附屬設(shè)施信息數(shù)據(jù)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行集成提取，搭建具有異構(gòu)

   數(shù)據(jù)兼容和數(shù)據(jù)拓展功能的城市夜景照明系統(tǒng)專屬業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，確保系統(tǒng)信息化建設(shè)滿足系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)展需求。

   技術(shù)人員在數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)庫建設(shè)期間，需要完成城市夜景照明二維數(shù)據(jù)的模型創(chuàng)建及數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建工作。離線地圖數(shù)據(jù)信息及系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息的建設(shè)是GIS地圖數(shù)據(jù)建設(shè)工作中需要完成的內(nèi)容。在建設(shè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的過程中要做好城市夜景照明設(shè)備數(shù)據(jù)信息建設(shè)、夜景照明載體數(shù)據(jù)信息建設(shè)及照明系統(tǒng)供配電數(shù)據(jù)信息建設(shè)等工作。

3.2.4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的建設(shè)

   控制系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的建設(shè)主要包括夜景照明主體數(shù)據(jù)信息的建設(shè)、夜景照明設(shè)備裝置數(shù)據(jù)信息的建設(shè)、系統(tǒng)供配電數(shù)據(jù)信息的建設(shè)、系統(tǒng)運(yùn)維管理數(shù)據(jù)信息的建設(shè)及應(yīng)急處理數(shù)據(jù)信息的建設(shè)等內(nèi)容。其中，夜景照明主體數(shù)據(jù)信息包括照明主體自身的屬性信息，有照明主體的建筑類型、規(guī)模、使用年限、所處位置及所屬單位等。夜景照明設(shè)備裝置的數(shù)據(jù)信息包括照明設(shè)備的類別、設(shè)備功率、設(shè)備啟動(dòng)關(guān)閉時(shí)間、控制模式、安裝位置及應(yīng)用年限等。系統(tǒng)供配電數(shù)據(jù)信息包括系統(tǒng)電表設(shè)備的電壓電流參數(shù)、有功和無功功率、三相或單相電能、功率因素及諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)信息等。系統(tǒng)運(yùn)維管理數(shù)據(jù)信息包括夜景照明系統(tǒng)審批信息、系統(tǒng)巡查信息、維護(hù)信息、資產(chǎn)管理及折舊信息等。應(yīng)急處理數(shù)據(jù)信息包括系統(tǒng)常規(guī)運(yùn)維管理數(shù)據(jù)信息、故障應(yīng)急處理數(shù)據(jù)信息、應(yīng)急處理事后評(píng)估優(yōu)化數(shù)據(jù)信息等。

3.2.5 接口標(biāo)準(zhǔn)的制定

   創(chuàng)建城市夜景照明系統(tǒng)的專用控制管理中心，制定相應(yīng)的接口標(biāo)準(zhǔn)，在平臺(tái)建設(shè)期間，技術(shù)人員需要做好系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫更新建設(shè)、信息數(shù)據(jù)的共享和應(yīng)用、信息數(shù)據(jù)的安全管控及系統(tǒng)維護(hù)等方面的工作?，F(xiàn)場設(shè)備的在線數(shù)據(jù)監(jiān)控接口及故障檢測接口處，需要借助TCP協(xié)議對局域網(wǎng)內(nèi)部在線設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.2.6 系統(tǒng)可擴(kuò)展接口的預(yù)留

   在城市夜景智能控制系統(tǒng)管理中心創(chuàng)建過程中，需統(tǒng)一控制區(qū)級(jí)建設(shè)夜景照明樓棟及市級(jí)建設(shè)片區(qū)夜景照明樓棟，通過計(jì)算得知，照明樓棟總數(shù)量為734棟，在這一數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，工程設(shè)計(jì)人員還需要預(yù)留容量，預(yù)留量至少為30%，可為后續(xù)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入與數(shù)據(jù)擴(kuò)展提供空間。此外，工程設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該預(yù)留與智慧城市及市級(jí)夜景控制平臺(tái)實(shí)施對接的接口，以便后續(xù)實(shí)施集成控制管理的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享。

4.安科瑞智能照明解決方案

4.1概述

   ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2應(yīng)用場所

   適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店、工廠，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設(shè)備選型

5.結(jié)語

   當(dāng)前，智能化控制技術(shù)的水平不斷提升，使得智能照明控制系統(tǒng)在照明領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。未來，照明行業(yè)將朝著高科技智能化方向發(fā)展，智能照明控制系統(tǒng)的出現(xiàn)改良了傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)，提高了城市夜景照明的控制效率，節(jié)省了更多電力能源，還滿足了不同場景的照明需求，實(shí)現(xiàn)了城市夜景照明系統(tǒng)的監(jiān)管和集成控制，顯著提升了城市夜景照明系統(tǒng)的整體控制水平。

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[5] 梁杰.智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明中的運(yùn)用.

作者簡介：

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事智能照明控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。