智能控制系統在園林景觀照明工程中的應用

房曉峰

（廣州市園林建設有限公司，廣州 510170）

1 引言

將智能控制系統應用到園林景觀的照明工程中，既能提供滿足園林景觀的照明需求，又能加強照明內外部控制的有效程度，保證照明效果，提高園林美感。對智能控制系統在園林景觀照明工程中的應用研究分析，不僅能提升園林景觀照明質量，同時對園林景觀照明智能化的發展也有積極意義。

2 智能照明控制系統

智能照明系統是一種新型的電力控制系統，是智能化技術不斷發展成熟的產物，將智能照明系統應用在園林景觀照明工程中，能夠實現全天候動態跟蹤園林景觀照明工程電路系統狀態，實現對整個照明系統的控制，降低故障出現概率，節約用電，推動公共園林建設朝著創新型與生態型方向發展。隨著城市化進程的加快，城市規模不斷擴大，照明燈具的數量和能耗也在不斷增加，單純采用節能型照明設備已經無法滿足綠色發展和節能環保的要求。而智能控制系統集合了計算機應用技術與智能化控制技術的優點，在設置節能LED燈的基礎上加入智能化與自動化控制，能極大地提升節能效果，推動園林景觀照明的智能化發展。

3 智能照明控制系統的功能

為了充分發揮智能照明控制系統的優越性，應加強對智能照明控制系統的規劃設計，清晰主要設計思路，在軟件平臺建立完善的輸入輸出控制系統，實現對電路的高效精準控制。同時還應與公園物業管理系統、消防管理系統以及安保系統等系統相聯合，統籌各項資源，精準反應，實現對園林景觀的智能控制。

智能照明控制系統具有高智能與適應性強等優勢，能良好地滿足室內外不同場所的照明需求，無須工作人員在現場或近距離操作，靈活性較強，變更照明方案迅速。根據城市園林景觀的具體情況設計智能控制系統，預留調整空間，并通過智能照明控制系統對園林景觀中的建筑物、植物、水體等一系列的元素的燈光進行管理，能夠實現照明智能化管理，同時還能根據園區環境調整園區光線，協調燈光與環境的關系，以此提升照明的實用性與審美性。

4 智能控制系統

4.1 系統架構

依托互聯網+物聯網技術、人工智能等諸多技術，并基于此對整個系統具備的穩定性開展進一步分析，建立園林景觀智慧照明管理平臺，形成高效、穩定、安全、智能型的管理園林景觀照明管理系統共包含4個層面，即云（服務應用層）、管（傳輸網絡層）、邊（邊緣網關）、端（設備感知層）。服務應用層作為整個智慧照明控制系統的關鍵，承擔著計算、分析數據的核心任務，邊緣網絡將異常數據反饋到終端，各類反饋到云平臺的數據都由云計算平臺負責梳理、計算、分析與存儲，并為管理人員提供準確可靠的數據。

傳輸網絡層數據與信息傳輸的網絡通道，是邊緣網關與云端連接的關鍵，而傳輸網絡層主要由異構網絡綜合構成，如運營商提供的寬度網絡服務和4G/5G網絡、可編程邏輯控制器（PLC）等。邊緣網關的重點工作是承擔部分云端的計算資源或實時資源，進而達到數據優化和實時響應的效果。在園林景觀智慧照明管理平臺中，邊緣網關會將遠程設備管理（RDM）信息反饋芯片收集反饋的巨大的數據量與閾值進行比較，若發現二者存在較大差異則立即反饋上報，可極大提升反饋效率，減少網絡資源的浪費。若在系統工作過程中出現通信網絡中斷或出現其他異常情況而離線時，設備仍能正常按照設計要求正常運轉，要記錄存儲數據。

其中，設備感知層為控制終端與感知設備，感知設備主要負責信息收集與數據反饋，對各類燈具進行統籌規劃，同時將收集到的信息通過RDM信息反饋芯片反饋至LED控制終端，為照明系統提供可靠的數據支撐，并為系統決策和方案變更提供準確的信息。傳感器的主要任務是采集環境參數，以便園林景觀智能照明系統根據不同的環境（如人體紅外、濕度、溫度）調整方案，實現有效照明。

在4個層面相互配合的情況下，園林景觀照明智能控制系統能夠以無線數據為傳輸手段，在云服務平臺上輸入指令與接受信息反饋，最后完成對各個園區的景觀照明的精準集中控制。根據廣州市南沙區重點道路城市園林綠化景觀提升項目的實際情況，以一處景觀照明為一個控制節點，并在每一控制節點上安裝強電與弱電控制設備，由數字電能表、智能模塊等構件組成的強電控制設備主要負責電源回路開關的控制，同時還兼顧各項電參數的信息采集，而由主、分控制設備與信號接收器等構件組成的弱電控制設備主要任務為監測主、分控制燈具的光照變化效果，并完成數據的采集與反饋。

為了實現對燈光的精準集中控制，安排專員與存量燈具廠家簽訂協議，協調對接控制程序的開發與應用，再選擇以每個節點端為控制單位，同時將燈具設備運營數據臨時存儲在邊緣主機位置，所有節點均按照這一規范運行，最后系統將采集數據傳輸到南沙區重點道路城市園林綠化景觀提升項目智慧照明管理云平臺，實現對整個照明控制系統的智能化、高效率控制。同時，整個智慧照明管理云平臺采用的是B/C/S混合異構體架構，能夠實現本地存儲與云存儲，雙重保證，還可遠程利用智能移動終端進行操作，快速高清查看燈光效果，操作簡單高效，靈活安全。

智慧照明管理云平臺可根據不同需求調整控制方式，適用于音頻、視頻等諸多控制方式，能夠達到較為靈活多樣的舞美燈光與智能燈光，同時系統可兼容多種接口協議與變異協議，后期運維改造的空間充足。

4.2 權限管理

為滿足南沙區重點道路城市園林綠化景觀提升項目的具體要求，展現不同場景模式下的燈光效果。智慧照明管理云平臺采用3級權限管理設計，如圖1所示。3級權限管理為：市集中控制權限＞區集中控制權限＞節點控制權限。若慶祝節日或重大活動，廣州市需要夜景燈光表演聯動，廣州市集中控制平臺向南沙區集中控制平臺請求發送權限，由南沙區授權后，廣州市集中控制平臺將獲得統一燈光控制權限，以保證燈光效果。當南沙區區內慶祝節日或重大活動時，由南沙區集中控制平臺對燈光進行控制，實現區內燈光聯動，保證審美效果。在大部分情況下，由園林景觀智慧照明管理云平臺對燈光進行控制，保持燈光正常工作。

圖1 智慧照明管理云平臺3級權限管理

4.3 系統功能

考量智慧照明管理云平臺建設實際情況，系統設計應綜合分析照明工程的實際情況,并確保整個平臺具有照明控制、數據分析與儲存、動態跟蹤、安全保證等功能。

4.3.1 照明控制

照明控制系統主要組成部分包括：1）應用集成控制。兼顧本地與智能移動終端兩種控制方式。2）場景模式多樣。可設計為照明強弱電控制、音頻設備、視頻設備、舞美燈光，滿足不同控制場景的需要。

3）兼容性高。平臺兼容多種接口協議及其變異協議，聯動控制效果良好。

4.3.2 運營管理

運營管理主要構成如下：

1）數據管理。動態更新數據，數據傳輸速度迅速，可在本地與遠程對數據、能耗進行監測；智慧化與自動化管理，自動采集統計運行參數；故障監控精準，反應反饋；數據分析與日志可形成文本或圖表，保證決策與管理的科學性[1]。

2）設備管理。快速查詢訪問設備，查看設備的運行情況；判斷是否出現離線或網絡中斷等問題；衛星定位顯示設備分布情況。

4.3.3 實時監控

實時監控主要由以下3部分構成：

1）運行狀態監控。根據燈具分布情況安裝高清監控攝像頭，以便查看燈光呈現效果。安裝監控攝像頭，對夜景呈現效果進行實時的直觀監控。

2）環境感知監控。安裝傳感器，監控溫度、濕度等環境數據。

3）設備異常處理。劃定數據安全參數范圍，確保集中控制工作保持在安全允許數值范圍內，若出現異常，設備會立即通過短信、郵件、微信等將異常情況反饋給管理者，減輕人工巡視壓力，提高管理效率，降低經濟損失。

4.3.4 信息安全

信息安全要注意以下2方面內容：

1）設備管理安全。加強智慧照明管理云平臺登錄與操作管理，安排專人進行管理與審核，提升管理意識，不隨意增加、更改或刪除操作設備。

2）網絡通信安全。設置網絡安全模塊，數據加密傳輸，通信方式采用“4G/5G+虛擬VPN”，預防網絡黑客攻擊與病毒。

4.3.5 系統特點

該系統特點主要有：

1）智能化控制。智慧照明管理云平臺系統設計應基于運營管理目標進行，充分考慮后期管理與維護的實際情況，設計真正適合園林景觀照明工程的平臺與系統，添加環境監測、4K高清視頻流媒體等實用性強的系統功能，確保園林景觀照明效果[2]。

2）節能型水平。智慧照明管理云平臺由云（服務應用層）、管（傳輸網絡層）、邊（邊緣網關）以及端（設備感知層）4個層面構成，場景模式變化多樣，操作簡單高效，運維成本較低，節能環保效果顯著。

3）精細化管理。依托大數據與人工智能技術，園林景觀智能照明控制系統能夠充分發揮數據采集與分析的能力，實時采集每一個節點的燈具設備的能耗與工作狀態，整理設備故障與日志，自動生成文本或圖表，直觀地反映各項數據的變化與波動，提高管理人員決策的科學性。園林景觀智能照明控制系統并不是簡單的燈光開關控制設備，而是能夠統籌協調各項內容的自動化、智慧化控制系統，是整個智慧城市的重要組成部分，能夠在城市資產管理功能方面發揮重要作用。

4）便利性目標。智能控制終端可以對燈光照明進行遠程操控，還能設計存儲不同的燈光效果參數，體現復雜多樣的燈光光影效果，滿足不同控制場景的需要。如在慶祝節日或重大活動時，通過應用算法能根據不同的表演時間軸調整燈光效果，消除傳統4G網絡控制下燈光舞美表演存在的延時的問題，實現“一鍵式”聯動燈光表演，提供完美的燈光享受。

5 結語

園林景觀照明系統的設置是整個園林景觀審美性表達的重要部分，因而加強園林景觀照明系統的設計具有重要現實意義。在園林景觀照明工程中應用智能控制系統，應以每處園林景觀分布為設計小點，優化照明系統設計，才能提高園林美感，推動城市公共園林景觀照明的智能化、創新化發展。