淺談智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明中的運用

任運業(yè)

江蘇安科瑞電器制造有限公司  江蘇江陰  214400

   摘要：文章以智能照明控制系統(tǒng)為切入點，介紹了智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明工程中的應用價值，并結(jié)合具體案例分析了城市夜景照明控制管理平臺的設計和具體應用。智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明中應用時，可根據(jù)照明場景靈活調(diào)整照明模式、營造不同氛圍，對優(yōu)化景觀照明效果有重要作用。

   關(guān)鍵字：智能照明控制系統(tǒng)；城市夜景照明；照明設計

0.引言

   現(xiàn)階段，我國城市基礎(chǔ)設施逐步完善，在現(xiàn)代城市發(fā)展中，夜景照明對城市發(fā)展及市民生活都有關(guān)鍵作用。智能照明控制系統(tǒng)的普及應用，是城市發(fā)展進入現(xiàn)代智能化的標志之一，可以為市民創(chuàng)造良好的夜景環(huán)境。智能照明控制系統(tǒng)是城市夜景照明的發(fā)展關(guān)鍵，對于推進節(jié)約型城市建設及促進城市的可持續(xù)發(fā)展有重要作用。

1.智能照明控制系統(tǒng)概述

   智能照明控制系統(tǒng)應用了高新電子感應技術(shù)、電磁調(diào)壓技術(shù)等，實現(xiàn)了對照明供電系統(tǒng)的跟蹤監(jiān)測管理。應用智能照明控制系統(tǒng)，可以自動化靈活控制照明系統(tǒng)中的電流幅度及電壓幅度，可以防止出現(xiàn)電荷不穩(wěn)的情況，避免增加額外的功耗；應用智能照明控制系統(tǒng)還能降低照明系統(tǒng)線路與設備的溫度，實現(xiàn)照明系統(tǒng)的優(yōu)化控制目標。

   智能照明控制系統(tǒng)主要由于調(diào)光控制模塊、控制面板模塊、液晶顯示觸摸屏模塊、編程接口模塊、時間控制模塊、編程控制模塊及網(wǎng)關(guān)模塊等重要部分組成，其基本組成結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。智能照明控制系統(tǒng)可以在確保照明設備正常運行的基礎(chǔ)上，為設備運行提供照明功率，優(yōu)化節(jié)能效果，讓照明系統(tǒng)在各種復雜運行環(huán)境中保持穩(wěn)定，大幅度提升照明設備的照明年限，并降低設備后續(xù)檢修維護成本。

圖1 智能照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

   智能照明控制系統(tǒng)本質(zhì)上屬于數(shù)字模塊化控制系統(tǒng)，其能夠?qū)⑾到y(tǒng)中各類控制功能分別配置給系統(tǒng)中對應的控制模塊。系統(tǒng)中的中央處理器模塊與各個功能模塊相互關(guān)聯(lián)，可以借助網(wǎng)絡總線實現(xiàn)各模塊之間的直接通信。系統(tǒng)控制靈活度和可靠性高，能夠根據(jù)不同照明區(qū)域的照明需求和室外光亮程度自動控制照明系統(tǒng)，并且具備照明場景預設功能，可以借助調(diào)光控制模塊等實現(xiàn)照明設備的靈活調(diào)用。智能照明控制系統(tǒng)可以分成獨立的子網(wǎng)式控制系統(tǒng)、特定房間內(nèi)的控制系統(tǒng)及大型的聯(lián)網(wǎng)式控制系統(tǒng)等類型。其中，聯(lián)網(wǎng)式控制系統(tǒng)內(nèi)部帶有標準串行端口，能夠顯著提升中央控制器的集成控制效果，并且可以和其他類型的控制系統(tǒng)組網(wǎng)。

2.智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明中的運用價值

   城市夜景照明系統(tǒng)存在階段性運行特點，在沒有照明需求的時段，如果照明系統(tǒng)繼續(xù)運行，會增加非必要的電能消耗。應用智能照明控制系統(tǒng)可以避免這一情況，其能夠根據(jù)照明的實際需求，靈活控制照明系統(tǒng)運行時間，還能依照不同類型場景的照明需求進行個性化設置，并可使用時間控制模塊根據(jù)城市夜景照明時段調(diào)整系統(tǒng)的照明時間。系統(tǒng)可根據(jù)實際照明需求應用各類傳感器裝置或者遙控裝置，合理調(diào)控照明系統(tǒng)，減少城市夜景照明系統(tǒng)運行期間消耗的電能。

   智能照明控制系統(tǒng)可以針對不同城市夜景設置不同的照明效果，營造與之相符的藝術(shù)氛圍，創(chuàng)造更加舒適美觀的照明環(huán)境。與傳統(tǒng)的城市夜景照明系統(tǒng)相比，應用智能控制系統(tǒng)的城市夜景照明系統(tǒng)的控制功能得到了顯著提升，系統(tǒng)設置更加靈活，功能更加，可滿足多元化控制需求，可以實現(xiàn)對城市夜景照明系統(tǒng)控制信息的智能數(shù)據(jù)化管理，根據(jù)控制信息對照明系統(tǒng)實施控制。將智能照明控制系統(tǒng)應用在城市夜景照明工程中，可借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)照明設備的監(jiān)管，掌控系統(tǒng)中各個照明回路的實際運行狀態(tài)。如果系統(tǒng)某照明回路中出現(xiàn)突發(fā)問題或者運行故障，監(jiān)測模塊會及時發(fā)現(xiàn)并預警，上傳預警報告，相關(guān)人員可以及時對系統(tǒng)實施應急控制與維修，有利于城市夜景照明系統(tǒng)的日常檢修和技術(shù)維護工作的順利開展。

3.智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明中的運用實例

3.1 工程概況

   文章選取某城市夜景照明智能控制系統(tǒng)的運用實例進行分析，為滿足城市夜景照明需求，實現(xiàn)城市市級夜景照明控制平臺與各區(qū)域照明控制平臺的對接互通等控制目標，創(chuàng)建了城市夜景智能照明控制系統(tǒng)管理中心。管理中心具備集中控制功能，可實現(xiàn)夜景照明系統(tǒng)的實時聯(lián)動控制，可以監(jiān)測照明系統(tǒng)的運行，滿足系統(tǒng)的遠程指揮調(diào)度和智能化控制需求；可以針對城市內(nèi)各區(qū)域夜景照明設備實施精細化控制管理，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，優(yōu)化節(jié)能效果并滿足夜景照明要求。

3.2 具體應用

   建設工程設計人員依照該城市夜景照明系統(tǒng)的建設要求，針對投資、規(guī)劃、建設、運營、服務等過程，實現(xiàn)了跨領(lǐng)域技術(shù)綜合集成、不同區(qū)域空間的綜合管理與利用、綜合資源協(xié)調(diào)等，完成了城市夜景照明控制管理平臺的設計和建設應用。

3.2.1 數(shù)據(jù)收集

   在城市夜景智能照明控制系統(tǒng)管理中心創(chuàng)建初期，設計人員充分考量城市市級和各區(qū)域區(qū)級控制管理中心在系統(tǒng)運行維護階段的實際管控需求，借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、定位技術(shù)及 GIS物聯(lián)傳感技術(shù)等高新技術(shù)，采集整合了城市內(nèi)各區(qū)域夜景照明需求數(shù)據(jù)、業(yè)務資源數(shù)據(jù)及機電設備傳感設備資源信息數(shù)據(jù)等，為系統(tǒng)框架設計工作提供了信息數(shù)據(jù)支持。

3.2.2 控制管理中心設備配置

   城市夜景智能照明控制管理中心由監(jiān)控管理控制管理中心、會議室及機房設備區(qū)三個主要功能區(qū)域組成。監(jiān)控管理控制管理中心及會議室中配置的主要設備系統(tǒng)包括DLP大屏幕、系統(tǒng)應急指揮控制系統(tǒng)等重要的基礎(chǔ)硬件控制平臺；機房設備區(qū)內(nèi)配置了數(shù)據(jù)中心機房、夜景照明系統(tǒng)專用的數(shù)據(jù)服務器設備、網(wǎng)絡連接設備及網(wǎng)絡安全設備。控制管理中心結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2?某城市夜景智能照明控制管理系統(tǒng)的控制管理中心結(jié)構(gòu)圖

3.2.3 數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建

   城市夜景智能照明控制系統(tǒng)管理平臺的創(chuàng)建涉及不同來源、不同結(jié)構(gòu)及動態(tài)分散的信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息的集成處理難度較大，為此工程設計人員選擇在地理空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，對城市夜景照明系統(tǒng)中的設備信息數(shù)據(jù)、照明主體信息數(shù)據(jù)、系統(tǒng)供配電信息數(shù)據(jù)、設備運維處理信息數(shù)據(jù)、系統(tǒng)附屬設施信息數(shù)據(jù)等關(guān)鍵業(yè)務信息數(shù)據(jù)進行集成提取，搭建具有異構(gòu)

   數(shù)據(jù)兼容和數(shù)據(jù)拓展功能的城市夜景照明系統(tǒng)專屬業(yè)務數(shù)據(jù)庫，確保系統(tǒng)信息化建設滿足系統(tǒng)的實際發(fā)展需求。

   技術(shù)人員在數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)庫建設期間，需要完成城市夜景照明二維數(shù)據(jù)的模型創(chuàng)建及數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建工作。離線地圖數(shù)據(jù)信息及系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)信息的建設是GIS地圖數(shù)據(jù)建設工作中需要完成的內(nèi)容。在建設系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)的過程中要做好城市夜景照明設備數(shù)據(jù)信息建設、夜景照明載體數(shù)據(jù)信息建設及照明系統(tǒng)供配電數(shù)據(jù)信息建設等工作。

3.2.4 系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)的建設

   控制系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)的建設主要包括夜景照明主體數(shù)據(jù)信息的建設、夜景照明設備裝置數(shù)據(jù)信息的建設、系統(tǒng)供配電數(shù)據(jù)信息的建設、系統(tǒng)運維管理數(shù)據(jù)信息的建設及應急處理數(shù)據(jù)信息的建設等內(nèi)容。其中，夜景照明主體數(shù)據(jù)信息包括照明主體自身的屬性信息，有照明主體的建筑類型、規(guī)模、使用年限、所處位置及所屬單位等。夜景照明設備裝置的數(shù)據(jù)信息包括照明設備的類別、設備功率、設備啟動關(guān)閉時間、控制模式、安裝位置及應用年限等。系統(tǒng)供配電數(shù)據(jù)信息包括系統(tǒng)電表設備的電壓電流參數(shù)、有功和無功功率、三相或單相電能、功率因素及諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)信息等。系統(tǒng)運維管理數(shù)據(jù)信息包括夜景照明系統(tǒng)審批信息、系統(tǒng)巡查信息、維護信息、資產(chǎn)管理及折舊信息等。應急處理數(shù)據(jù)信息包括系統(tǒng)常規(guī)運維管理數(shù)據(jù)信息、故障應急處理數(shù)據(jù)信息、應急處理事后評估優(yōu)化數(shù)據(jù)信息等。

3.2.5 接口標準的制定

   創(chuàng)建城市夜景照明系統(tǒng)的專用控制管理中心，制定相應的接口標準，在平臺建設期間，技術(shù)人員需要做好系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫更新建設、信息數(shù)據(jù)的共享和應用、信息數(shù)據(jù)的安全管控及系統(tǒng)維護等方面的工作?，F(xiàn)場設備的在線數(shù)據(jù)監(jiān)控接口及故障檢測接口處，需要借助TCP協(xié)議對局域網(wǎng)內(nèi)部在線設備的運行狀態(tài)進行統(tǒng)計分析。

3.2.6 系統(tǒng)可擴展接口的預留

   在城市夜景智能控制系統(tǒng)管理中心創(chuàng)建過程中，需統(tǒng)一控制區(qū)級建設夜景照明樓棟及市級建設片區(qū)夜景照明樓棟，通過計算得知，照明樓棟總數(shù)量為734棟，在這一數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，工程設計人員還需要預留容量，預留量至少為30%，可為后續(xù)相關(guān)業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入與數(shù)據(jù)擴展提供空間。此外，工程設計人員還應該預留與智慧城市及市級夜景控制平臺實施對接的接口，以便后續(xù)實施集成控制管理的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享。

4.安科瑞智能照明解決方案

4.1概述

   ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。

4.2應用場所

   適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店、工廠，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調(diào)光控件，照明設備從0%到100%進行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預設的當?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān)，實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5.結(jié)語

   當前，智能化控制技術(shù)的水平不斷提升，使得智能照明控制系統(tǒng)在照明領(lǐng)域中的應用范圍不斷擴大。未來，照明行業(yè)將朝著高科技智能化方向發(fā)展，智能照明控制系統(tǒng)的出現(xiàn)改良了傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)，提高了城市夜景照明的控制效率，節(jié)省了更多電力能源，還滿足了不同場景的照明需求，實現(xiàn)了城市夜景照明系統(tǒng)的監(jiān)管和集成控制，顯著提升了城市夜景照明系統(tǒng)的整體控制水平。

參考文獻：

[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.

[2] 智能照明控制系統(tǒng).2020.08版.

[3] 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控/電能管理/電氣安全產(chǎn)品報價手冊.2022.01版.

[4] 李益鴻.智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明工程中的應用[J].光源與照明,2022 (2):92-94.

[5] 梁杰.智能照明控制系統(tǒng)在城市夜景照明中的運用.

作者簡介：

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事智能照明控制系統(tǒng)的研發(fā)與應用。