中國國家圖書館夜景照明改造和智慧化建設

劉婧怡

（國家圖書館，北京100081）

1 國家圖書館夜景照明改造概況

1.1 國家圖書館夜景照明概況

中國國家圖書館與白石橋高粱河、紫竹院公園相鄰。總館南區建筑曾被評為20世紀80年代北京十大建筑之首。主樓為雙塔形高樓，采用雙重檐形式，孔雀藍琉璃瓦大屋頂，淡乳灰色瓷磚外墻，花崗巖基座石階，再配以漢白玉欄桿，通體以藍色為基調。總館北區建筑主體為鋼架結構，建筑外觀如同一本巨大的圖書，東西兩側三至五層均為落地玻璃，透光性好現代感十足。

1.1.1 國家圖書館總館南區

國家圖書館總館南區原有景觀照明系統安裝于1999年，因原有照明系統建設時間較久，線路老化嚴重，且所用金鹵燈耗電量大，為消除現有系統的安全隱患，提高國家圖書館安全防護水平，同時響應國家節能減排政策，故特申請文化和旅游部三年滾動投資計劃，并于2019年實施國圖總館南區夜景照明系統改造建設。

1.1.2 國家圖書館總館北區

國家圖書館總館北區因原有景觀照明燈具為鹵素燈和日光燈，夜景照明效果單一，同時為落實北京市委市政府有關決策部署，做好中關村大街改造升級工作，配合海淀區政府對中關村大街沿線建筑進行統一的夜景照明改造。海淀區于2019年申請對國家圖書館總館北區進行夜景照明改造，國家圖書館予以對北區夜景照明改造實施的配合和支持。

1.2 國家圖書館夜景照明改造范圍

國家圖書館總館南區夜景照明改造主要為A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、M棟建筑物的頂端輪廓、屋面及外立面等部位，拆除原有老舊燈具及管線，進行配電線路改造，近五萬兩千多平米的景觀亮化面積。為響應國家節能減排號召，此次改造建筑主要為沿街可視建筑，在不影響整體效果的前提下，其余建筑未在此次改造范圍內。

國家圖書館總館北區夜景照明改造主要為3層平臺、4層東西兩面以及東門樓梯入口區域。改造后北區3層以上玻璃幕墻東、南、西、北四面全面亮化，利用橫向洗墻燈、線條燈等燈具達到亮化效果。

2 國家圖書館夜景照明改造實施內容

2.1 國家圖書館總館南區夜景照明改造

2.1.1 改造必要性

（1）有利于提高國家圖書館的安全防護水平。

國家圖書館作為文獻、典籍的儲藏機構，擔負著傳承文化，傳承歷史的重任。國家圖書館總館南區主要功能是提供外文文獻、中外文專藏文獻的專業性服務和國家典籍博物館展陳服務。其中，典籍博物館展陳的典籍大多都是珍貴的歷史文物，具有極高的歷史價值及文化價值。但目前南區線路基本老化，且管線和燈具大部分均已損壞，存在嚴重安全隱患，一旦發生火災，將造成不可挽回的損失。通過更換老化照明線路、更新全部燈具設備，力爭不留安全死角，消除夜景照明安全隱患，從而提高國家圖書館的安全防護水平，防患于未然。

（2）有利于提升國家圖書館基礎設施建設水平。

國家圖書館通過總館南、北區的建設，以及歷年的房屋修繕，整體硬件設施已有很大改善，達到了與我國經濟發展相適應的水平。但在整體硬件設施水平提高的基礎上，還存在一些安全死角、局部設施不盡完善，夜景照明系統不盡如人意，與國家圖書館的定位不相適應，與國家圖書館所處的北京中關村地區的整體水平也存在一定差距。國家圖書館總館南區現有夜景照明設備已大部分損壞，嚴重影響照明效果。通過對國家圖書館整體建筑細節的完善，對安全死角的梳理改造，對夜景照明系統的建設，進一步提高國家圖書館的硬件設施水平，提高國家圖書館建筑群夜景照明效果，對提升國家圖書館基礎設施建設水平起到積極作用。

（3）符合《北京市夜景照明管理辦法》。

《北京市夜景照明管理辦法》中指出：“對位于本市重點地區、重點大街兩側的建（構）筑物，或位于其他地區的高大建（構）筑物，均應按要求設置夜景照明設施。”中國國家圖書館位于北京市中關村南大街，毗鄰海淀區白石橋高粱河、紫竹院公園，與首都體育館南區隔街相望，距北京動物園不到兩公里。國家圖書館南區夜景照明能夠為展現首都層次清晰、豐富多彩、特色鮮明的夜間形象增磚添瓦。同時通過光影明暗對比，使建筑物層次更加分明，既能突出建筑文化主題，同時又能體現其書香氣質，使建筑在夜間環境下脫穎而出。

2.1.2 設計理念

國家圖書館總館南區夜景設計充分尊重建筑的設計理念和建筑的功能性質，結合其與周邊道路和城市的關系，從對國家圖書館建筑的理解出發，用簡潔、獨特的燈光渲染方式強化建筑的設計主題的同時，給人以簡潔、可讀的景觀形象。通過三種方式的燈光語言加以詮釋，營造出極具鮮明特征的城市夜景建筑形象。照明設計以“莊重大氣、唯美典雅”為設計原則；以國家圖書館為設計背景，以莊重大氣為燈光意向，營造國家圖書館唯美典雅的夜景氛圍，并在此基礎上進行構想延伸與燈光色彩配置。

2.1.3 亮化效果

國家圖書館總館南區夜景大量采用LED節能光源，通過合理安排光源分布，既能獲得滿意的光照分布，又能更好地利用光能。南區夜景充分利用建筑本體墻面受光面的反射性，有效地提高光的利用率，起到節約電能的作用。南區夜景照明采用分時控制，分為普通模式、節日模式和重大節日模式三種。

2.1.4 光源選取

為突出國圖莊重、典雅的文化底蘊，色溫選擇控制在三種以內，以靜態黃光、白光為搭配，杜絕一切浮夸、雜亂的表現形式，表現手法力求簡潔、大方，化繁為簡，以“不變見萬變”。并根據建筑結構本身特點，通過遠中近三個不同視角的燈光色溫搭配及不同表現，使建筑夜景更加豐富、立體，彰顯氣勢的同時突顯大氣。

2.1.5 燈具對比

拆除原有老舊燈具85臺，安裝LED節能燈具4 250套，根據《北京市夜景照明管理辦法》規定，全年夜景照明按照不同管理等級進行運行管理，根據資料統計，改造后燈具用量增加4 165套約增長95%，同時，全年節電247 785 kW合計節約電量78%，亮化效果、亮化面積均明顯提升。

2.1.6 智慧化控制

國家圖書館總館南區夜景各照明支路運行控制系統按實際需求，可實現按照明功能和種類分路控制，配電箱內設手動、自動轉換開關及鐘控開關，可實現遠程PC端、手機端、多人監控、報警提醒等控制。自動控制采用時鐘控制器或經緯儀控制器，每天定時自動開關，電氣檢修時也方便操作，把手、自動轉換開關調至手動位置即可。

2.2 國家圖書館總館北區夜景照明改造

2.2.1 改造意義

中關村大街是海淀區的創新發展主縱軸，是首都乃至全國科技創新的初始地。配合海淀區做好中關村大街夜景照明改造升級工作，對支撐首都打造全國科技創新中心、服務國家創新驅動發展，具有十分重要的意義。

2.2.2 設計理念

國家圖書館總館北區夜景改造主要為配合海淀區政府對中關村大街沿線建筑進行統一的夜景照明規劃，同時利用燈光藝術塑造國家圖書館的建筑魅力、傳達國家圖書館的人文內涵、展現國家圖書館的文化底蘊、營造國家圖書館的文化氛圍。

2.2.3 亮化效果

國家圖書館總館北區夜景通過平臺上方染色線型投光燈進行色溫變化，隨著季節的變化控制燈光色溫的冷暖（冬季暖色、夏季冷色、秋季中性色），通過燈光來幫助讀者調節心情，同時在閉館期間，內透燈光關閉的情況下，通過線型投光燈將建筑主體泛光打亮。北區夜景照明采用分時控制，分為平日模式、節日模式和藍色時刻模式三種，其中藍色時刻僅用于重大活動及事件。

2.2.4 光源選取

國家圖書館總館北區夜景燈具采用可變顏色燈具，平日只亮單色，通過對燈具角度及遮光的設計，避免燈光影響館內讀者。節日模式或藍色時刻模式時，平臺上方染色線型投光燈會進行色彩變化，來豐富北區夜景效果。扶手燈主要用于行人上下樓梯的照明需求，兩側下洗燈和泛光燈的目的是提升建筑前廣場照明效果，同時提升建筑出入口標識性。水池燈光采用白色，突顯水池干凈透徹、國圖寧靜致遠的文化氣質。

2.2.5 燈具對比

國家圖書館總館北區夜景改造燈具選用RGBW四色型像素設計技術，可以更有效地呈現高分辨率，大幅度提升了液晶面板的透光率，在顯示相同亮度的畫面時，其耗電量更低；而相同功耗的情況下，亮度大幅提高，這使畫面層次更加分明，畫面更通透。不同模式燈具見表1。

表1 北區夜景不同模式燈具數量、類型、用電統計表

2.2.6 智慧化建設

為了更好地展現國家圖書館總館北區夜景效果，保持中關村大街沿線樓宇燈光效果的整體性、統一性和連貫性，北區夜景照明在開關時間及開啟模式上與沿線其他樓宇保持風格一致。北區夜景照明工程控制系統納入中關村大街照明工程控制中心的總控制系統中，同時保留北區物業監控后臺對北區夜景的控制和就地控制，在北區夜景照明配電箱內部安裝網線，實現遠程操作及現場手動控制等多種方式展現北區建筑風采，保證國家圖書館、海淀區政府兩個控制系統相互兼容轉換。

3 國家圖書館夜景照明智慧化建設

隨著國家圖書館夜景照明規模的擴大，夜景效果呈現出了多樣性。傳統的金鹵燈、筒燈等照明燈具，粗放的控制和管理已不再適用現代化的國家圖書館，缺乏統一的控制和管理會導致照明設備故障無法得到及時維護。隨著國家圖書館事業的發展，對夜景效果多樣化、夜景照明控制系統智慧化要求也就越來越高，傳統的照明管理方式已不再適用，物聯網技術的發展為國家圖書館夜景照明智慧化控制系統的搭建提供了強有力的技術支撐[1]。

3.1 夜景照明控制系統

3.1.1 就地控制

通過現場操作實現燈光的就地控制，就地控制主要為了滿足調試、檢修和應急的需要。

3.1.2 遠程控制

國家圖書館夜景照明燈具主要采用物聯網云終端遠程控制方式，所有燈具的開啟和關閉均由云終端控制系統來進行管理，遠程控制有利于運行，又分為定時控制、兼容控制等；既滿足《北京市夜景照明管理辦法》的同時又能與海淀區中關村大街整體規劃相協調。國家圖書館夜景遠程控制是基于物聯網架構進行搭建，通過無線數據指令傳輸和反饋，實現國家圖書館夜景照明的智慧式化集中管理，如遇特殊情況也可進行手動干預，使國家圖書館夜景照明控制系統更加合理、更加科學[2]。

3.2 夜景照明配電系統

國圖夜景照明支干線交叉連接部分均采用防水接線盒連接，LED開關電源均采用防水型。燈具、開關電源與主電纜之間連接采用RVV3×2.5護套線，線纜接頭處設有防爆接線盒。除內設專用接地保護線的燈具外，凡正常不帶電而絕緣損壞時可能帶電的電氣設施的金屬外殼、穿線金屬管、支架等均與保護線可靠連接，接地電阻小于4Ω。夜景所有施工均參照國家相關標準，所有燈具、配電設備均進行遙測，保障配電系統安全。

國家圖書館南區夜景二級配電箱安裝方式均為落地安裝，且二級配電箱內設物聯網云終端GPRS集控器，可通過PC或手機終端實現遠程控制，內裝浪涌防雷保護器，同時與建筑防雷接地網有效連接。北區夜景配電箱安裝方式均為落地安裝，并另配控制箱，內放置電腦主機控制整體燈光的效果的同時進行現場實時控制，通過模塊實現與海淀區對北區夜景的共同控制[3]。

3.3 夜景照明云端

云端是夜景照明智慧化控制系統的核心，國家圖書館夜景遠程控制通過云計算平臺對各配電柜實時上傳數據進行分析、存儲、管理、決策等。云端控制在國家圖書館夜景上的應用既保障了對夜景照明的實時監控，也保障了信息數據的安全，同時還可以做到多種終端方式共同控制管理。

國家圖書館總館夜景照明亮化效果及后期運作模式富有創造性、獨特性及前瞻性，通過光形成特定的意境，提升文化內涵，以面與線為線索滿足夜間活動功能性需求，同時照明設計可以起到藝術提煉的作用，用光線將不同建筑有機聯系，展現建筑整體特色，塑造宜人的夜間城市地標。國家圖書館夜景照明作為一種現代化設計和高新科技相融合的作品，可以讓廣大讀者感受到國家圖書館的發展變化和國家圖書館建筑的雄偉，通過各種獨具匠心的燈光表演，可以引起廣大讀者的情感共鳴，增強中關村大街的文化內涵[4]。