淺析智能照明系統(tǒng)在城市景觀亮化工程中的應(yīng)用

林凱

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092）

本文論述的工程建設(shè)內(nèi)容為浦東新區(qū)黃浦江沿岸濱江公共空間及沿線主要建筑樓宇夜景照明提升工程。實(shí)施范圍為浦東新區(qū)黃浦江沿岸，北起金橋路，南至徐浦大橋，全長(zhǎng)23.8km。其中重點(diǎn)實(shí)施段為浦東黃浦江沿岸，北起南浦大橋，南至盧浦大橋，長(zhǎng)度約3.2km。根據(jù)實(shí)際工程，論述智能照明系統(tǒng)在城市景觀亮化工程中的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)際施工起到了參考作用。

1 智能照明系統(tǒng)在城市景觀亮化工程中的應(yīng)用

1.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

（1）系統(tǒng)會(huì)話。系統(tǒng)會(huì)話是利用服務(wù)端交互所有的信息，客戶(hù)端主要包括管理端和節(jié)點(diǎn)端，在實(shí)際工作中可以主動(dòng)連接固定IP 地址的服務(wù)端網(wǎng)絡(luò)，管理端負(fù)責(zé)操控節(jié)點(diǎn)端，同時(shí)可以橋接服務(wù)端。在實(shí)際工作中，利用B/S 架構(gòu)管理端操作軟件界面，接入公用互聯(lián)網(wǎng)電腦和智能手機(jī)后，即可發(fā)揮出管理系統(tǒng)的功能。

（2）傳輸鏈路。測(cè)控配電箱的過(guò)程中利用專(zhuān)用4G 或5G無(wú)線鏈路。為保障高寬帶比，可以利用專(zhuān)用光纖有線鏈路。

1.2 中心服務(wù)器

架構(gòu)中心服務(wù)器需要根據(jù)城市景觀照明管理工作屬性，合理劃分資源地，在實(shí)際工作中主要是采取分層部署方式。首先，是利用MOTT 服務(wù)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)端測(cè)控設(shè)備發(fā)起和服務(wù)端的會(huì)話；其次，利用WEB 服務(wù)中，管理端發(fā)出和服務(wù)端的會(huì)話后，利用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，有效存儲(chǔ)系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)和資料；再次，通過(guò)視頻流服務(wù)，并接入網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，有效管理視頻流；最后，利用網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)和設(shè)備監(jiān)控以及設(shè)備配置管理等功能。

1.3 測(cè)控配電箱

（1）通用功能。在每個(gè)配電箱安裝遠(yuǎn)程測(cè)控單元模組，利用專(zhuān)業(yè)自準(zhǔn)的導(dǎo)軌安裝測(cè)控設(shè)備，產(chǎn)品具有緊湊的結(jié)構(gòu)，并且具有較小的體積，有利于智能化升級(jí)已有的配電箱。在遠(yuǎn)程測(cè)控單元模組中設(shè)置專(zhuān)用無(wú)線通信4G 或5G 模塊。利用遠(yuǎn)程測(cè)控單元模組設(shè)備，可以對(duì)交流電源線的電壓和電流等進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，根據(jù)超限值判斷超限事件，并且及時(shí)上報(bào)超限事件。利用各個(gè)測(cè)控模塊可以控制回路的開(kāi)關(guān)。根據(jù)預(yù)約定時(shí)作用，可以自動(dòng)地開(kāi)關(guān)。設(shè)備將開(kāi)關(guān)燈狀態(tài)和超限事件等信息上報(bào)給服務(wù)端。

（2）電氣量測(cè)控?cái)?shù)據(jù)。電氣量數(shù)據(jù)主要包括4 種超限值設(shè)置，主要包括上限值保護(hù)和上限值告警以及下限值告警、下限值保護(hù)。如果設(shè)置或者停用某個(gè)超限值，將會(huì)引發(fā)超限問(wèn)題。

（3）連接照明回路的電氣。選擇的配電箱要適應(yīng)各種電氣連接方式，控制單回路和任意回路的開(kāi)關(guān)燈。

2 智能照明系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 三相四線制N 線電流監(jiān)測(cè)

在亮化項(xiàng)目中大量利用LED 燈具，開(kāi)關(guān)電源很容易諧波電流，因?yàn)橹C波電流具有同樣的矢量角度，因?yàn)闊o(wú)法抵消三相電流矢量，只能在零線中疊加，因此不斷增加了零線電流值。在亮化項(xiàng)目中，需要根據(jù)相線負(fù)荷選用電纜線徑，控制零線截面積在相線截面積以?xún)?nèi)，如果零線電流大于相線電流，將會(huì)引發(fā)零線過(guò)載問(wèn)題，引發(fā)安全隱患。在智能照明系統(tǒng)中，利用RTU 設(shè)備和測(cè)控模塊，對(duì)于三相電流矢量值進(jìn)行測(cè)量，有利于全面監(jiān)測(cè)零線電流，保障用電安全性，為系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)工作奠定基礎(chǔ)。

2.2 智能化記錄和分析事件

（1）智能化事件記錄。事件開(kāi)展主動(dòng)保護(hù)或者被動(dòng)保護(hù)后，測(cè)控設(shè)備可以記錄電氣量數(shù)據(jù)，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，保障事件分析效果。落實(shí)主動(dòng)保護(hù)，通過(guò)測(cè)控設(shè)備測(cè)量，確定超限事件后，主動(dòng)落實(shí)保護(hù)動(dòng)作。如果回路漏電流出現(xiàn)超限問(wèn)題，漏電保護(hù)斷路器將會(huì)自動(dòng)跳閘。

（2）智能化事件分析。落實(shí)被動(dòng)保護(hù)，將會(huì)改變成組電氣量數(shù)據(jù)，利用智能化事件記錄，在被動(dòng)保護(hù)階段，可以準(zhǔn)確分析事件發(fā)生的原因。

2.3 開(kāi)關(guān)燈控制

開(kāi)關(guān)控制菜單內(nèi)容比較豐富，預(yù)約開(kāi)關(guān)主要是涉及開(kāi)關(guān)場(chǎng)景和單個(gè)回路，預(yù)約自動(dòng)定時(shí)開(kāi)關(guān)燈，利用預(yù)約開(kāi)關(guān)列表，將配電箱的預(yù)約開(kāi)關(guān)信息展示出來(lái)。配電箱運(yùn)行模式具有動(dòng)手和自動(dòng)等模式，利用手動(dòng)模式和臨時(shí)停用模式，利用RTU監(jiān)測(cè)電氣量數(shù)據(jù)。配電箱智能控制器無(wú)法自動(dòng)化吸合，因此提高了檢修工作的安全性。

2.4 告警信息

系統(tǒng)平臺(tái)告警信息主要包括測(cè)控設(shè)備和測(cè)控對(duì)象以及通信路由三部分，運(yùn)維工作人員需要結(jié)合分類(lèi)信息，明確智能照明系統(tǒng)運(yùn)行情況。在產(chǎn)生告警信息之前，需要開(kāi)展智能化分析和過(guò)濾等，利用告警信息可以提高運(yùn)維管理水平。如果無(wú)法明確設(shè)備異常情況，利用智能照明系統(tǒng)可以測(cè)控對(duì)象的異常情況，針對(duì)超限狀態(tài)提出告警信息，但是，這類(lèi)告警信息只是針對(duì)異常狀態(tài)和測(cè)量值超限。客戶(hù)端可以主動(dòng)連接服務(wù)端，因?yàn)榉?wù)端需要實(shí)時(shí)控制客戶(hù)端，因此需要長(zhǎng)期保持連接，缺乏通訊傳輸，可以利用心跳報(bào)文維持連接。如果客戶(hù)端連接各個(gè)終端，系統(tǒng)將會(huì)提出告警信息。

2.5 運(yùn)維管理

為了有效管理城市照明系統(tǒng)，需要根據(jù)不同級(jí)別和不同部門(mén)，有效劃分不同的管理權(quán)限。創(chuàng)建了用戶(hù)賬號(hào)后，可以管理用戶(hù)信息，超級(jí)管理員可以修改和查看賬號(hào)信息，而普通用戶(hù)只能管理自身信息。針對(duì)城市照明亮化系統(tǒng)，需要結(jié)算和分?jǐn)偰芎馁M(fèi)用。利用智能照明系統(tǒng)可以分時(shí)段、分區(qū)域地統(tǒng)計(jì)照明能耗數(shù)據(jù)。在電量統(tǒng)計(jì)階段，管理人員可以分段統(tǒng)計(jì)電量，精確統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)。設(shè)定時(shí)間后，將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的圖表。竣工資料管理主要包括移交驗(yàn)收資料和工程過(guò)程管理資料兩方面。工程資料的完備性，可以為維修人員提供準(zhǔn)確的信息，在系統(tǒng)故障處理階段，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份。

3 施工方案和施工技術(shù)

（1）管線進(jìn)場(chǎng)。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理需要提前驗(yàn)收管線，并且獲取監(jiān)理審批，獲取完整的合格證和檢測(cè)報(bào)告單等資料，協(xié)調(diào)品牌和招標(biāo)文件，復(fù)式合格后才可以正式使用。

（2）定位管線。施工單位需要結(jié)合施工圖管線設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)，明確管線實(shí)際走向，在燈具定位施工過(guò)程中，需要結(jié)合施工圖和施工規(guī)范，如果需要大范圍調(diào)整，需要獲得設(shè)計(jì)人員的統(tǒng)一，同時(shí)需要在施工圖中記錄調(diào)整內(nèi)容。

（3）敷設(shè)管線。施工單位需要施工圖和根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，定位敷設(shè)管線，在每個(gè)燈位預(yù)留三通接線盒，利用金屬軟管保護(hù)燈具導(dǎo)線，嚴(yán)格執(zhí)行施工要求，同時(shí)需要做好隱蔽記錄。

（4）橋架、鋁合金線槽、PE 管安裝及穿線（纜）。工作人員需要結(jié)合導(dǎo)線截面和根數(shù)，綁扎導(dǎo)線和帶線，在綁扎部位設(shè)置平滑錐形狀，提高穿線工作的便利性。在穿線之前，在管口部位設(shè)置戶(hù)口，如果具有較長(zhǎng)的管路和轉(zhuǎn)彎，需要將滑石粉放入管內(nèi)，也可以利用機(jī)械牽引線纜。在穿線之前，需要清除橋架和PE 管中的雜物。

（5）燈具采購(gòu)和進(jìn)場(chǎng)。在燈具進(jìn)場(chǎng)之前，工作人員需要封樣處理每款燈，首先制作樣板，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)人員和甲方同意后才可以正式采購(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理需要驗(yàn)收登記，并且上報(bào)監(jiān)理審批，需要提出完整的合格證和檢測(cè)報(bào)告等，經(jīng)過(guò)復(fù)試后才可以正式使用。

（6）LED 燈具安裝。在安裝燈具前，工作人員需要合理噴涂油漆，檢查燈具的質(zhì)量。安裝過(guò)程中，要注意整齊地?cái)[放燈具。安裝燈具自帶的鋁合金支架。利用耐熱絕緣面料制作導(dǎo)線護(hù)套，利用的導(dǎo)線不能具有延燃性絕緣性質(zhì)。在連接盒處理線頭的過(guò)程中，需要滿足電氣規(guī)范，做好絕緣處理和防水處理工作。完成調(diào)試工作后，需要全面檢查管線和燈具的緊固性，同時(shí)，需要落實(shí)相關(guān)完善工作。

（7）智能燈光效果控制系統(tǒng)安裝。黃浦江景觀照明提升工程LED 燈具灰度變化系統(tǒng)采用DMX512 協(xié)議系統(tǒng)控制，主控安裝于樓頂且便于維護(hù)的位置( 或業(yè)主指定的位置)。主控設(shè)備和分控制設(shè)備之間的信號(hào)傳輸采用1000M通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，系統(tǒng)使用CAT5e 網(wǎng)線做主干網(wǎng)線。連接順序?yàn)椋褐骺卦O(shè)備—CAT5e 網(wǎng)線—分控設(shè)備—CAT5e 網(wǎng)線—燈具。

主控制設(shè)備單臺(tái)最大可處理750,000 個(gè)DMX512 通道可以輸出DMX512 等控制協(xié)議或基于以太網(wǎng)的控制協(xié)議，且能夠整合各種音頻/ 視頻、外部觸發(fā)功能及其他需要的設(shè)備及內(nèi)容，可以精確調(diào)控項(xiàng)目中的所有設(shè)備及燈具。可以從燈具布置到編程到最終完成燈光效果播放，使用一套完整的軟件完成。

智能燈光控制可以模擬所有編制的燈光場(chǎng)景動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)效果，并在控制臺(tái)可以實(shí)時(shí)監(jiān)視信號(hào)輸出情況,按照想要的位置布置各種燈具，和控制器連接后，軟件會(huì)立即顯示燈具的明暗變化，LED 燈具也會(huì)隨著調(diào)節(jié)亮度、顏色。而所用燈具的型號(hào)、數(shù)量、位置、顏色、地址設(shè)定等情況在模擬時(shí)都可以一并得到。布置好一個(gè)模擬現(xiàn)場(chǎng)，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)控制和維護(hù)所用的全部數(shù)據(jù)。

（8）夜景照明遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)。夜景照明遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)采取4G 網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)，利用集中控制系統(tǒng)可以使用戶(hù)自主地在PC 端或各類(lèi)移動(dòng)設(shè)備端通過(guò)可視化圖形操作界面實(shí)現(xiàn)：?jiǎn)位芈愤h(yuǎn)程開(kāi)閉控制；多回路自由組合、區(qū)域性集中關(guān)閉控制；單回路、多回路自由組合、區(qū)域性遠(yuǎn)程定時(shí)開(kāi)閉操作；多用戶(hù)、多級(jí)別權(quán)限控制等功能。夜景照明集中控制系統(tǒng)可視各市、區(qū)、縣市政管理部門(mén)需求，將市政路燈遠(yuǎn)程控制納入集中管理，構(gòu)建城市夜間照明集中控制平臺(tái)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文分析了智能照明系統(tǒng)在城市景觀亮化工程中的應(yīng)用，同時(shí)提出針對(duì)性的施工方案和施工技術(shù)，優(yōu)化城市景觀亮化效果。