夜景照明工程控制系統探析

關宏德

(福建省建筑設計研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

近年來，隨著人民生活水平的提高，人們對于夜間光環境的需求也越來越高。夜景照明展現夜間光環境的特色魅力，美化了夜間景觀，刺激了消費，體現了城市發展的綜合實力，受到了政府和社會的廣泛關注。夜景照明越來越成為城市發展不可或缺的一部分。

夜景照明的控制系統作為夜景照明技術的核心部分起到至關重要的作用。合理設計夜景照明控制系統，不僅能增強夜景照明的藝術表現力，也能提高管理人員的工作效率，并且能達到更好的節能效果。但是，當前夜景照明大量采用傳統的時控開關控制，無法在重大節日或時間段靈活切換控制模式，并且無法實現遠程控制管理，存在較大的弊端。

基此，本文擬探析夜景照明工程控制。

1 夜景照明控制的種類

夜景照明控制按功能操作管理可分為4類：

(1)手動控制

通過直接對斷路器的通斷，實現對夜景照明的開啟和關閉?；蛘咄ㄟ^二次接線系統轉換，為配電箱上的按鈕來控制啟閉。

(2)時間控制

通過在配電間內安裝時間繼電器裝置，實現對各個回路按各個時間段開啟和關閉。

(3)智能控制系統(開關量控制)

在配電箱內設置照明控制終端，并通過智能控制總線，將所有配電箱聯網接至控制中心主機。控制中心主機安裝夜景照明控制系統軟件，根據項目需求進行編程，設定好各種場景模式。當用戶臨時需要切換模式時，通過對控制中心內現場控制面板的觸控或控制電腦系統軟件場景的點擊，簡單方便地控制燈光模式。

(4)媒體顯示控制系統

利用夜景燈光的顏色或灰度的調光變化，實現媒體的展示。

綜上4種方式，手動控制方式依靠人工管理，雖然減少了造價成本，但人力成本高及安全性較差，工程規模較小時可考慮采用；相較于手動控制，時間控制方式從管理方面會更方便一些，但也會遇到一些特殊情況，比如經常需要專業電工人員根據不同的節日模式及四季晝夜長短變化進行手動調整設置。一旦工程規模較大，配電箱數量較多時，這兩種控制方式不靈活的弊端更加顯現。而智能控制系統，根據其智能化的特性實現了照明的人性化、提升管理水平及達到節約能源的效果。盡管在初期增加了一些造價，但性價比相對較高，特別是對于大型夜景照明工程。而對于有文字、動畫、圖像等媒體顯示的夜景照明控制系統，則需采用專用調光控制系統，現有比較成熟的控制系統為DMX512協議控制系統。

2 DMX512協議控制原理

DMX512是英文Digital Multiplex with 512 pieces of information (即多路數字傳輸)的簡稱。DMX512協議是由美國劇場技術協會制定的數字多路復用協議, 是一種用于發送器和調光設備之間的調光協議。DMX512協議主要應用于劇場舞臺、娛樂環境、建筑照明等場所，現作為燈光行業數字化設備的通用信號控制協議。DMX512協議將控制器與調光設備的數字數據傳輸方法進行了界定，包括電特性、數據格式、數據通信協議、接口類型和電纜類型。

DMX512協議適合一點對多點的主從式燈光控制系統，控制器通過總線發送控制時序，總線上的設備接收控制數據，提取相對應的數據。DMX512協議時序圖如圖1所示。DMX512的數據傳輸方式為異步串行傳輸模式，調光器的數據信號依次傳輸，從第一路信號傳出至最后一路調光器的數據信號傳完，最多可達512路數據信號。有效的調光電平范圍為0～255級，可將燈控制在關燈至燈具全亮的0～255級線性調光范圍。

數字段號功能最小值典型值最大值單位①間歇期之間的間隔8888μs②間歇期之間的標號8.00--μs起始碼1.00μs③幀時間43.1244.044.48s④起始比特位3.924.04.08μs⑤最低數據位3.924.04.08μs⑥最高數據位3.924.04.08μs⑦停止位3.924.04.08μs⑧幀之間的“標定”時間001.00μs⑨數據包之間的“標定”時間0-1.00μs

圖1DMX512協議時序圖

DMX512原來的標準(USITT DMX512-1990 調光器與控制臺用數據傳輸標準)規定DMX512調光裝置總的連接器采用120Ω標準阻抗的屏蔽雙絞線連接5針180度XLR信號傳輸連接器，后根據市場需要標準(WH/T 32-2008，DMX512-A 燈光控制數據傳輸協議)進行了修訂，允許采用CAT 6非屏蔽或屏蔽雙絞線和RJ - 45模塊化插孔連接器。5針XLR信號傳輸連接器的信號引腳分配如圖2所示。

引腳號功 能①調光控制信號的公共連接點(屏蔽)②調光控制器驅動信號1-③調光控制器驅動信號1+④可選第二路調光控制數據鏈路信號2-⑤可選第二路調光控制數據鏈路信號2+

圖25針XLR信號傳輸連接器的信號引腳分配

DMX512協議控制系統從成熟的舞臺燈光控制到如今廣泛應用于樓宇夜景照明燈光控制，技術發展已經非常成熟。其簡單性、可靠性以及靈活性成為常規有燈光變化控制的首選夜景照明控制系統。

圖3 夜景照明配電系統

3 夜景照明控制的設計

夜景照明設計分為配電系統設計及控制系統的設計，本文著重介紹夜景照明控制系統方面的設計，擬分別介紹夜景照明智能控制系統及DMX512協議控制系統。

3.1 夜景照明智能控制系統

主要控制燈具回路的通和斷，通過對夜景照明配電箱內的智能照明模塊的控制來實現，圖3為某工程夜景照明配電箱的簡易配電系統圖。

在夜景照明控制主機上通過對夜景照明控制系統軟件進行編程，依據不同日期、不同時段的需要，決定開燈的回路，實現了夜景照明的多種模式效果，合理的設置就能避免不必要的能耗浪費。相對于早期設計采用時控控制的方式，智能控制系統顯得更加靈活，更加安全。特別是應對大型工程時，管理人員只要對控制中心主機進行操作并根據需求進行調整，實現可視化一鍵式操作。

3.2 DMX512協議控制系統

DMX512協議是目前應用最廣泛的數字調光協議。其規定主控和分控制器的互聯方式采用總線型的網絡結構，是典型的一主多從方式。所有DMX512控制器均有一個DMX輸入接口和一個DMX輸出接口，DMX512控制協議允許各種燈光設備混合連接，在使用中可直接將上一臺設備的DMX輸出接口和下一臺設備的輸入接口連接起來。

基于DMX512控制協議的每套LED燈具都需要被賦予一個數字啟動地址編號，這個地址編號即該燈具設備的地址碼。地址碼用于DMX512控制信號的尋址，以保證設備只對屬于“自己的”控制信號產生反應。

設計時，一般可以將DMX512協議控制系統為3部分：DMX主控——DMX解碼器(分控制器) ——LED燈具組成。

DMX512協議控制器的每一路輸出回路是支持512個通道的，如果你一個“設備單元”是占了6個通道，那理論上最多只能連接85個“設備單元”，像普通的全彩LED燈具是RGB色占用3個通道，DMX512協議控制器輸出的每路就可以連接170個燈具，圖4為某工程DMX512協議控制系統圖。

在與控制中心主機連接的情況下，DMX512控制器可以接受主機軟件下達的指令，并完成相應的工作。DMX512控制器支持脫機運行，管理人員通過控制器上的按鍵也可進行節目的選擇、速度的調節。DMX512控制器可進行自動地址分配，并聯網實現效果同步。

圖4 DMX512控制系統圖

4 城市夜景照明控制

城市夜景照明工程的蓬勃發展，美化了城市形象，豐富了廣大市民夜晚的文化生活。但現階段城市夜景照明控制缺乏統一的規劃和管理，造成不必要的能耗浪費，所以在進行城市夜景照明建設時，城市夜景照明控制系統應進行同步規劃建設及制定管理辦法。

城市夜景照明控制系統應能分區、分時、分級地監測、控制和管理城市照明設施運行。通過組網建立城市夜景照明控制統一平臺，實現對公園亮化、建筑物亮化及道路亮化等系統的管理。

按城市夜景照明的控制邏輯關系和照明線路拓撲構建，城市夜景照明控制系統由中心主系統、中間通訊系統及終端系統的3層架構組成。

中心主系統主要由基于互聯網絡的管理平臺軟件、服務器、防火墻等總控端設備組成；中間通訊系統理解為通信網絡，是整個系統控制指令和數據信息的傳輸通道，常用GPRS或4G公用移動數據通信網絡作為中間通訊系統；終端系統包括智能照明燈控模塊、DMX512協議控制器及各種轉換協議網關等終端設備。

中心主系統具有數據采集、數據處理、控制、運行管理和系統管理等功能，并能完成城市夜景照明系統的實時監測、控制、調度和管理。中間通訊系統及終端系統的模塊設置于城市照明的配電箱內，圖5為城市夜景照明集控平臺系統。

圖5 城市夜景照明集控平臺系統

根據上述的構架要求，相關部門可制定合理、通用的標準來進行城市夜景照明控制統一平臺的建設，提高服務能力并達到節能目標。

5 結語

綜上所述，在現階段，夜景照明控制系統相對比較傳統，無法滿足人們使用時靈活多變的需求，需要設計單位、施工單位及業主單位多方面人員的共同努力。目前夜景照明設計大多由照明公司設計，電氣及控制設計水平參差不齊，希望城市夜景規劃部門，在要求滿足城市夜景照明相關設計規范的基礎上，制定適合當地特色的設計規程及夜景照明管理辦法，采用技術先進的夜景照明控制系統，做到維護和管理方便、經濟合理、節約能源、提高照明質量和控制光污染等作用。

參考文獻

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