景觀照明開關控制概述

夏 軍

(龍華區市政園林服務中心，廣東 深圳 518109)

引言

近年來，隨著LED燈具的普遍應用，各地通過建設景觀照明工程，使夜景絢麗多彩、精彩紛呈。各種景觀照明工程經常將燈光和噴泉、焰火、煙霧等按不同的時序相結合，就好像一臺大型的舞臺演出，不同的時段投入不同的設備表演，營造出更為生動、靚麗的氛圍。要建設一個成功的照明景觀，控制一定少不了。越是設備種類繁多或越是多場景、多模式的景觀照明，所用的控制部分越復雜。本文采用分類的方法，對景觀照明控制進行分析，并著重闡述開關控制部分的構成，根據實際使用經驗，提出應用建議。

1 景觀照明控制分類

根據《LED夜景照明應用技術要求》(GB/T 39237—2020)第5.4.2條的規定，LED夜景照明控制系統的控制類別主要分為兩種：開關、調光(1)《LED夜景照明應用技術要求》(GB/T 39237—2020)第5.4.2條規定，LED夜景照明控制系統亦根據系統功能及控制方式按表7進行分類。表7注明類別包含開關、調光。。根據《智能照明控制系統技術規程》(T/CECS 612—2019)第5.9.1條的規定，建筑夜景智能照明控制系統設計分為通過供電控制和通過燈光控制(2)《智能照明控制系統技術規程》(T/CECS 612—2019)第5.9.1條規定，單體建筑夜景智能照明控制系統設計宜參照表5.9.1進行。表5.9.1注明設計方法為通過供電控制和通過燈光控制實現功能需求。實現功能需求。實際上，這兩個標準分類的意義基本相同。開關控制就是通過控制電路的通斷來控制燈光的開與關，比如對220 V的配電回路進行開關控制，即控制燈具等設備是否能獲得220 V供電；調光控制就是通過調節電壓電流的大小或脈寬工作比來調節燈具發光的顏色、明暗。它是通過在電腦、主控器、分控器、燈具的驅動芯片等設備之間傳輸信號，控制LED燈具里紅、綠、藍光色的發光二極管各自發光的光強，形成光色變幻的效果。

以上可以簡單理解為：景觀照明開關控制部分決定著連在各配電回路的燈具是否亮燈，調光控制部分決定著各個LED燈具如何亮(指發光的顏色或光強)。這兩部分相互獨立，若緊密配合、相輔相成，就可以呈現出各種亦動亦靜的燈光夜景。

以下僅對景觀照明的開關控制部分進行探討。

2 開關控制分類

景觀照明工程用到的開關控制主要分為三類：手動控制、自動控制、智能照明控制。

2.1 手動控制

操作人員可以直接開合照明配電箱里的斷路器進行停送電，但斷路器一般負荷較大，直接操作有一定的安全隱患，而且斷路器也不是頻繁操作的電器，因此較少用這種方式。手動控制此處專指操作人員在項目現場，通過操作配電箱內安裝的轉換開關，控制配電箱二次回路的中間繼電器、交流接觸器，就地實現景觀照明設備的全開全關或分組開關。

優點：不用設置任何參數，簡單易行，成本低。使調試、維修或應急操作非常方便。

缺點：1)不能定時；2)不能遠程操控；3)難以進行復雜的配置。

應用場景：多用于調試、維修時，簡單快速全開全關所有燈具和設備。

2.2 自動控制

自動控制分為定時控制(以下簡稱時控)和光控等[1]。時控是系統根據設定的時間自動開關燈。光控是系統根據現場光線的強弱自動開關燈。由于景觀照明通常在指定的日期或時段內開啟，因此時控為其主要應用方式。

時控開關是一個內含單片微處理器的電源開關控制裝置，能按不同時段控制回路電流的通斷，且可以設定為按天或星期循環控制(圖1)。它可用來直接控制不超過它額定電流范圍的設備，也可與中間繼電器、接觸器等結合控制更大功率或更多的設備。

圖1 某時控開關Fig.1 Digital time switch

優點：施工方便，成本低。

缺點：1)時控開關的時間有時會發生錯亂，需要人為校正；2)不能遠程操控；3)輸出接口不多；4)沒有輸入接口，不能檢測記錄電流、電壓等物理量；5)顯示屏較小，難以進行復雜的配置。

應用場景：多用于場景模式較為簡單、時間較為固定的景觀照明控制。

2.3 智能照明控制

不同廠家的智能照明控制系統原理和結構大同小異，都是由控制中心(即服務器或工控機)和分布在各區域配電箱內的終端設備組成。控制中心和終端設備間通過有線(如485總線)或無線網絡(如4G、5G通信網絡)傳輸信息。終端設備通常有幾組輸入接口和輸出接口。輸入接口可接入消防、門開等傳感信號，輸出接口可以通過是否輸出電流，達到分時控制不同回路的目的。

按照智能照明控制系統應用在景觀照明上的先后順序，可以細分為傳統路燈三遙監控系統、模塊化照明控制系統兩類。

2.3.1 傳統路燈三遙監控系統[2]

景觀照明和道路照明(路燈)都屬于城市照明的范疇。在很多城市，政府建設的景觀照明由政府城市照明管理部門負責管理。大多數地區的城市照明管理部門原已委托專業的企業完成建設各自獨立的路燈三遙監控系統。景觀照明和路燈均需定時、分區域、分組開關，因此用傳統的路燈三遙監控系統控制景觀照明是政府部門進行統一控制最簡單方便的方法。

三遙指遙控、遙測、遙信功能。傳統路燈三遙監控系統由控制中心和各區域配電箱內的三遙終端設備組成。控制中心和三遙終端設備間通過無線網絡(4G、5G等)遠程傳輸信息。三遙終端設備通常有幾組容量為AC250 V/5 A的輸出接口，可以通過是否輸出電流控制配電箱內的中間繼電器，從而控制交流接觸器，達到分時控制不同回路的目的。

優點：1)城市照明管理部門已多有建設，便于對路燈和景觀照明進行統一管理；2)具有三遙功能。相對來說功能側重遙測和遙信，特別是電流、電壓等參數的反饋和報警；3)網絡中斷時，終端可按中斷前最后的設定自動運行。

缺點：1)由于建設期較早或獨立開發，因此系統建設和維護成本較高；2)由于路燈亮燈模式較為簡單，而系統是針對路燈特點設計，因此終端設備輸出接口不多；3)控制中心的軟件較為復雜，可設定的時間段不多，需要專業人員才能更改；4)如需測量配電箱每個出線回路的電流，需在每個回路上加裝電流互感器。

應用場景：多用于場景模式較為簡單、無太多時序要求的景觀照明控制。

2.3.2 模塊化照明控制系統

由于智能照明控制系統可以應用于戶內外多種場合，比如酒店、商場、展廳、大樓外墻等照明，并且可以和樓宇自動控制相結合，因此越來越多企業投入研發，智能照明控制系統也越來越模塊化、簡單化。我們甚至可以把模塊化的智能照明控制系統看成是一個通過電腦設置的若干個時控。

模塊化的智能照明控制系統終端設備為開關量模塊，每個模塊有各自不同的編號(圖2)。目前市面上主流的開關量模塊有4、6、8、12路輸出接口(一個輸出接口相當于一個開關)，每路負載6～25 A。某些型號具有輸出接口電流檢測功能，如電流異常時可及時報警或斷開。根據負載大小，每個輸出接口可以給不同的配電回路直接供電，也可以通過控制中間繼電器和交流接觸器給配電回路供電。

圖2 某開關量模塊Fig.2 Intelligent lighting control module

控制中心與模塊、模塊與模塊間如果距離近，可通過雙芯線或網線傳輸RS485等信號；如果距離遠，用戶可采用帶DTU功能(遠程收發信號)的模塊，通過無線網絡(如4G、5G等)傳輸信號。

控制中心的軟件也越來越多采用模塊化設計。用戶不需要編程，可在軟件內根據開關量模塊的編號方便地創建模塊名稱、設置模塊內各個輸出端口開關的時段(圖3)。設置完成后就可以通過軟件，控制各個配電回路實現各種場景模式。如果要遠程控制，部分廠家還提供云平臺。用戶用手機或電腦登錄云平臺即可設置或控制模塊，免去了建設和維護服務器的費用。

圖3 某控制中心模塊化軟件界面Fig.3 Intelligent lighting control center software interface

優點：1)終端設備和控制中心軟件均采用模塊化設計，便于設置和更改；2)部分型號的產品具有三遙功能。相對來說功能側重遙控，特別是多回路多時段控制；3)部分型號的終端可設定在網絡中斷或斷電后，保持或取消原輸出狀態；4)系統可利用廠家提供的軟件或云平臺，建設和維護簡單、經濟。

缺點：除非定制開發軟件，否則系統保密性能不夠好。

應用場景：可用于場景模式復雜、有許多時序要求的景觀照明控制。

3 問題和建議

(1)問題一：時控和智能照明控制設備輸出接口額定電流有限。建議：對于出線回路較多、負載較大的配電箱，建議時控或智能照明控制設備通過配電箱的二次回路控制配電箱一次回路，即通過控制配電箱里中間繼電器、交流接觸器的通斷，來控制燈具等設備。

(2)問題二：智能照明控制系統操作相對復雜，不便于普通電工對燈具的檢修。建議：在實際應用中可以將時控、智能照明控制系統都安裝上，并在配電箱二次回路中安裝多檔的轉換開關，以便于調試和維修。比如安裝四檔轉換開關，并設置手動、時控、遙控、停止四個擋位。通常情況下，檔位置于遙控，此時用戶可通過智能照明控制系統的控制中心進行遠程控制；當檔位置于手動時，所有設備全開，便于調試和維修；當檔位置于停止時，所有設備全關，便于維修和應急操作；當檔位置于時控時，一般處于智能照明控制系統發生故障且來不及處理，需要配電箱內的時控開關臨時發揮作用的狀況。

(3)問題三：模塊化照明控制系統廠家眾多，各廠家通訊協議不統一，產品不能混用[3]。對于政府的城市照明管理部門來說，如果不同的景觀照明項目使用不同廠家的模塊化照明控制系統，則管理部門將難以統一控制不同景觀照明項目開放的日期和時間。建議：解決的方法有以下三種：

①在規劃設計時規定統一采用支持某個協議的產品[4]。

②要各廠家開放協議，互聯互通(難度較大)。

③通過加裝路燈三遙監控系統控制某個景觀照明項目原已安裝好的模塊化照明控制系統。這種方法看起來比較簡單，似乎用路燈三遙監控系統控制總電源的開關即可控制所有設備的供電，但在實際工程中，景觀照明項目現場經常會在不同區域分布著服務器、工控機或控臺，這些電腦通常24 h運行，不能被強行斷電。對于這種情況應將開關量模塊的除向電腦供電之外的輸出接口與路燈三遙監控系統終端設備的輸出接口串聯起來，這樣只有當兩者同時導通時，配電回路才會向相應輸出接口所連的設備供電。與此同時，用模塊化照明控制系統設定景觀照明每天按相同的時序運行，用路燈三遙監控系統控制景觀照明哪一天開。這樣既發揮了模塊化照明控制系統每天多時段控制的優勢，也可以使管理部門方便用路燈三遙監控系統調整景觀照明開放的日期。

4 結論

城市景觀照明舞臺化、多元化發展，對控制提出了高要求。我們只有厘清和理解這些錯綜復雜控制手段的脈絡，才能更好地應用。我們用開關控制方式來控制燈光的啟閉，用調光控制方式來控制燈光的色彩和光強。關于開關控制方式，總結如下：

(1)如果無需太多定制功能或無需太高保密要求，政府城市照明管理部門、企業采用模塊化照明控制系統控制路燈或景觀照明，會比較經濟適用。

(2)政府城市照明管理部門管理著多個區域的景觀照明，為了統一控制，管理部門應該在景觀照明規劃設計時就規定統一采用支持某個協議的產品。

(3)各類燈具、開關量模塊或其他設備都應按種類配備各自獨立的配電回路，且取電點盡量集中以便于統一控制。

(4)服務器、工控機或控臺等電腦類設備需要獨立的24 h供電回路，應設在電源點附近。

(5)傳統的路燈三遙監控系統應該逐漸向模塊化靠攏，使其既適應路燈控制，也能適應景觀照明控制。軟件方面實現模塊化、多時段、多場景編輯；硬件方面為適應景觀照明回路多、配電箱體積小的特點，應將三遙終端設備改為帶電流檢測功能的模塊，從而避免在配電箱內安裝互感器。