建筑立面亮化燈具物聯網控制系統的研發

賈軍平

摘 要：應用于建筑立面亮化燈具物聯網控制系統的研發，將徹底改變目前景觀照明設施停留在手動、時控、短信的落后控制方式，實現“全行業覆蓋、全時空監控、全流程控制、全手段運用”的高效能管理，推動粗放式、人為化評價走向集約化、定量化評價的精細化管理。另外，通過物聯網、人工智能、大數據分析等技術手段手段，落實高效和長效的系統維護管理，整體降低系統運維維護費用。應用于建筑立面亮化燈具的研發，將有效解決景觀亮化燈具對電能的依賴，既保證城市美化和照明安全，又做到響應國家節能減排號召;將大大降低景觀亮化設施管線鋪設施工、配電設施安裝等建設成本，提高建設施工效率，減少管線鋪設對樓宇外觀的影響及產生的安全隱患。

關鍵詞：物聯網;智能控制;亮化;燈具

引言

城市照明消耗大量的電能，在節能成為國家基本國策的今天，如何既保證城市美化和照明安全，又做到節能，是對城市照明管理者提出的新要求。在國家提出“節能減排條例中”明確規定：凡是涉及到公共照明的，必須要采用智能調控裝置（此處的智能調控裝置即智能照明控制系統）。智能照明控制系統可以從控制手段上可以達到節能20～40%，由于這種顯著的節能效果，目前，這種控制系統已經在國內被大力推廣。另外，社會的不斷發展使得人們對能源的需求越來越高，而現在的能源儲備已經不足以滿足我們的生活需要，我們必須發展新能源。太陽能就是一個可再生能源，它可以說是取之不盡用之不竭。景觀亮化設施的大量建設使用，在城市的電能資源占用比例很大，尤其在用電高峰時段，漸漸呈現出一個不可調和的矛盾，如何解決景觀亮化的用電問題，成為了必須解決的問題。

1關鍵技術

本文研究了以下內容：

（1）、智能物聯網太陽能點光源

①、燈具組成部分：太陽能板，充電轉換裝置、鋰電池、3-5W防水恒流恒壓雙模電源、物聯網智能分控器、光源（5050RGBW燈珠、雙面PCB板、透光罩等）。

②、設計理念：供電形式突破，采用太能板+電池的方式，此種供電方式可以解決亮化施工過程中鋪設電力電纜和線管的需求，徹底改變傳統的亮化供電方式，有效降低工程人工及材料成本。并且可以降低施工故障率及對樓宇墻面的破壞，安裝高效方便。

③、燈具互聯控制：本方案設計的產品具有三種模式

表演模式：燈具內部的分控器通過內部的物聯網卡無線連接到本項目設計的控制系統中。控制系統對燈具進行整體控制，可進行視頻播放、文字下發等表演模式。

聯機模式：燈具內部的分控器通過內部的物聯網卡可進行組網，形成本地局域網，播放本地程序效果。

自控模式：未進行聯機的情況下，燈具通過內置程序播放設定效果，此模式帶定時開關機功能，此功能可在表演聯機模式下通過控制系統修改開關機時間。

（2）、建筑立面亮化燈具物聯網控制系統

①、控制系統架構

A、硬件架構分層

a、總控服務器

核心服務器、數據庫服務器、地圖服務器、多媒體文件服務器、強電服務器。

b、總控中心

防火墻、核心路由器、核心交換機、UPS電源、授時器、總控操作臺（電腦）、移動操作終端。

c、分控中心

防火墻、核心路由器、核心交換機、UPS電源、授時器、分控操作臺（電腦）、移動操作終端。

d、控制單元

主控器、分控器、授時器、4G路由器、交換機、恒溫柜、邏輯開關模塊、電源、交流接觸器、網關、強電控制模塊、電表、燈具等。

B、軟件架構分層

a、用戶層

總控管理員、區域管理員、移動APP用戶、工程維護人員、第三方平臺管理員、其他用戶。

b、接入層

管控平臺門戶，移動應用，其他應用門戶。

c、應用層

智能燈光管理：節點管理、節目編輯、播放控制、視頻分割、區域管理。

智能強電管理：開關控制、場景控制、遠程抄表、回路控制、區域管理。

數據管理：數據采集、數據統計、數據分析、數據信息、報表管理。

站點管理：站點管理、區域管理、站點管理、站點統計、站點狀態。

智能監控：設備管理、實施監控、上墻管理、聯動管理、視頻分析。

地圖工況：地理信息、區域總覽、工況信息、區域詳情、故障告警。

運維管理：日志報表管理、故障管理、工單派發跟蹤、信息審核發布、系統參數管理、消息推送管理。

其他功能：霧森系統、噴泉系統、投影系統、舞美激光、音響系統。

d、支撐層

服務支持平臺、策略控制平臺、安全認證平臺、運維管理平臺、多媒體處理服務平臺。

e、資源層

關系型數據庫、非關系型數據庫、分布式文件系統、緩存、服務器、網絡設備等。

f、外部服務平臺

智慧城市平臺、第三方短信、語音、郵件等服務平臺、城管服務平臺、投訴管理平臺、政府信息公開發布平臺、其他平臺。

②、系統功能

a、控制管理

統一開關控制：根據實際控制需求，實現硚口區景觀照明樓宇的統一開關燈控制;

場景模式調整：根據實際控制需求，設置不同的模式，如節假日模式、周末模式、平日模式等;

日程設置：根據控制需求，提前按照時間進行排序設置開關燈以及效果播放需求;

節目效果更換及切換：可自行對視頻效果文件進行管理，包括新增、編輯、刪除、分割下發等，同時根據實際需求切換播放效果播放;

遠程監測：能實現對前端樓宇的實施監測，包括強電狀態、燈光控制狀態等;

遠程控制功能：實現對前端樓宇的實時遠程控制功能;

地圖工況功能：可在地圖上查看整個區的樓宇分布情況以及相應的樓宇控制狀態;

線路管理：可在地圖上實現對按不同線路的管理。

b、運維管理

權限管理：能實現對所有登錄人員的賬戶進行權限管理;

故障檢測及告警：能實現對硚口區前端樓宇的故障檢測及告警;

能耗統計：可實現對前端樓宇的能耗進行統計分析功能;

計費系統：可實現對電能數據進行計費;

操作日志：可實現對登錄平臺用戶的人員操作的日志進行管理;

設備管理：可實現對涉及到的控制設備的管理;

運維工單管理：可實現對故障信息進行工單生成、工單派發、工單處理等閉環運維工單管理;

視頻監控：可根據實際需求，通過對接可實現與視頻監控平臺的對接。

2關鍵問題、難點

（1）、太陽能板能效轉換問題及在拼接方式和框架結構設計;

（2）、單燈分控器的模式管理及通訊協議設計問題。

（3）、控制系統硬件、軟件架構搭建。

（4）、系統軟件開發，安全性、穩定性、智能化及擴展性問題設計研究。

3結論

該項目的研究將徹底改變目前景觀照明設施停留在手動、時控、短信的落后控制方式，實現“全行業覆蓋、全時空監控、全流程控制、全手段運用”的高效能管理，推動粗放式、人為化評價走向集約化、定量化評價的精細化管理。另外，通過物聯網、人工智能、大數據分析等技術手段手段，落實高效和長效的系統維護管理，整體降低系統運維維護費用。另外，應用于建筑立面亮化燈具的研發，將有效解決景觀亮化燈具對電能的依賴，既保證城市美化和照明安全，又做到響應國家節能減排號召;將大大降低景觀亮化設施管線鋪設施工、配電設施安裝等建設成本，提高建設施工效率，減少管線鋪設對樓宇外觀的影響及產生的安全隱患。