LED景觀照明智能控制及應(yīng)用研究

侯萌萌，王 超

運(yùn)城職業(yè)技術(shù)大學(xué)，山西 運(yùn)城 044000

0 引言

LED技術(shù)以其眾多的技術(shù)優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于城市景觀照明過程的控制中。其中，典型案例是北京的水立方，在夜晚可以發(fā)出迷人的海藍(lán)色夜光。整個(gè)景觀照明控制過程都是通過LED路燈來顯示。根據(jù)不完全信息統(tǒng)計(jì)，與傳統(tǒng)節(jié)能熒光燈相比，平均每年可以節(jié)省750 000 kW·h的電能，具有良好的節(jié)能環(huán)保效果。目前，合理地控制照明的措施是景觀建筑節(jié)能的重要基本途徑。因此，必須嚴(yán)格按照建筑環(huán)保的要求，控制傳統(tǒng)LED規(guī)劃的亮度，然后借助傳統(tǒng)的LED編程和亮度協(xié)調(diào)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)藝術(shù)建筑景觀燈的最佳效果。

1 LED景觀照明智能控制系統(tǒng)

總體上，LED智能景觀照明系統(tǒng)的控制管理系統(tǒng)主要由景觀智能照明控制和景觀設(shè)備智能管理兩大部分組成[1-2]。其中，景觀智能化控制系統(tǒng)與其他智能集成控制系統(tǒng)有許多本質(zhì)區(qū)別，通過一套規(guī)范的風(fēng)景園林照明控制策略可以進(jìn)行充分展示。燈具的智能管理主要包括智能遙控、在線保護(hù)、智能診斷、報(bào)警回路設(shè)置和開關(guān)電源照明控制回路。

1.1 設(shè)備監(jiān)控

驅(qū)動(dòng)程序和軟件控制器的硬件安裝和處理位置常常根據(jù)客戶對(duì)安裝要求的不同而不同。如果回路驅(qū)動(dòng)程序和回路控制器模塊能夠同時(shí)負(fù)責(zé)多個(gè)回路，并具有實(shí)時(shí)監(jiān)測室內(nèi)照明設(shè)備和實(shí)時(shí)傳輸照明數(shù)據(jù)的雙重功能，則該解決方案尤其適用于較大且集中環(huán)境下的室內(nèi)照明設(shè)備。一般來說，每盞燈應(yīng)至少裝有一個(gè)電力驅(qū)動(dòng)裝置或控制器，以便能夠檢測和判斷燈是否可能發(fā)生諸如電力開關(guān)異常、跳閘、電力線路故障等意外安全事件。對(duì)于目前大型景觀工程照明施工項(xiàng)目來說，防盜工作是一大技術(shù)難題，大部分景觀施工照明設(shè)施都需要放置在工作場所附近，具有人員空間大的特點(diǎn)，這將增加施工難度。在這種情況下，用于景觀設(shè)計(jì)照明的智能遙控器不再需要使設(shè)備能夠控制防盜保護(hù)燈。

1.2 智能控制

智能自動(dòng)控制系統(tǒng)可以作為景觀設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)智能控制的核心功能。通過使用系統(tǒng)服務(wù)器端與智能控制器之間的智能通信控制，可以直接實(shí)現(xiàn)以下功能：根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、季?jié)變化和經(jīng)緯度變化因素，制訂開關(guān)執(zhí)行計(jì)劃，要求景觀建筑照明開關(guān)智能控制開關(guān)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，但存在一些缺陷，即智能開關(guān)模式過于簡單，能耗大[3]。因此，有必要使用盡可能多的光傳感器進(jìn)行自動(dòng)開關(guān)燈控制，以檢測從每盞燈收集的光強(qiáng)數(shù)據(jù)。如此不僅開關(guān)控制方式更加靈活，還可以創(chuàng)建一個(gè)彩色夜景，并有效地節(jié)約能源。同時(shí)，支持動(dòng)態(tài)自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)。切換系統(tǒng)啟動(dòng)后，用戶可直接利用模擬圖像恢復(fù)分析技術(shù)處理場景景觀設(shè)計(jì)信息，通過基于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心的移動(dòng)計(jì)算機(jī)分析獲取監(jiān)控入口流量設(shè)置的準(zhǔn)確信息，從而自動(dòng)發(fā)出更合理的現(xiàn)場景觀照明功能設(shè)置。不能替換系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)顯示方案，需要從多個(gè)不同角度照明場景，根據(jù)監(jiān)控季節(jié)、天氣等的不同自動(dòng)切換場景到相應(yīng)的監(jiān)控場景中，主要由各場景監(jiān)控中心負(fù)責(zé)現(xiàn)場操作的人員進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控管理人員只需在監(jiān)控錄像畫面監(jiān)控控制中心掌握?qǐng)鼍扒闆r。

2 LED燈具的重要參數(shù)指標(biāo)

LED燈的主要性能參數(shù)包括光強(qiáng)、電強(qiáng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。照明參數(shù)主要包括燈具顏色鑲嵌、色光強(qiáng)度、光通量、光分布曲線、顏色指數(shù)、總亮度等。電力驅(qū)動(dòng)參數(shù)包括實(shí)際工作電壓、驅(qū)動(dòng)電流、電流功率、功率變化因子、控制器和燈的接口。

3 景觀照明中的常規(guī)LED燈具

3.1 LED點(diǎn)光源

LED點(diǎn)光源具有設(shè)計(jì)靈活、控制方便、色彩豐富三大基本特征，七色燈的內(nèi)部裝置可以在控制軟件處理器的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)各種芯片的自動(dòng)放置。多個(gè)點(diǎn)可以自動(dòng)切換形成點(diǎn)陣顯示器，彩色顯示器可以顯示不同的彩色立體圖、文字和各種三維動(dòng)畫圖形顯示效果，廣泛應(yīng)用于建筑物樓梯立面、橋梁三維圖形輪廓、酒店、廣告牌、幕墻和公園等的照明裝飾。

3.2 LED線條燈

LED彩色線彩色顯像管的色彩運(yùn)用方法是傳統(tǒng)彩色霓虹燈管光在色彩裝飾和照明色主流色彩運(yùn)用原理方法的延續(xù)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)LED的色光控制，控制每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的高密度，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)水、追蹤、掃描等，所以被稱為七色數(shù)碼管，用于多樓梯輪廓、公路、高速橋梁等，可以用LED燈形成一個(gè)立面，一個(gè)數(shù)字屏幕，通過計(jì)算機(jī)控制顯示系統(tǒng)可以顯示各種背景動(dòng)畫和精彩的圖案，還可以播放各種視頻。

3.3 LED 投光燈

LED大型條形反射投光燈一般可以分為大型反射條形背光反射條型投光燈及小型背光大功率反射條形反光投射燈。LED長條直線形狀的大型投光燈投射照明方式又稱“線型投光燈”“LED 洗墻燈”，廣泛應(yīng)用于單個(gè)大型公共建筑物的室內(nèi)外墻面的燈光投射照明、廣告牌、告示牌燈光照明等。LED彩色圓條形配光反射燈的投光燈多以一種縱向的或?qū)ΨQ的偏彩色條形配光反射方式使用為主，而且屬于較大功率型的一種LED彩色條形反光投射燈，多以對(duì)稱的偏彩色配光反射方式使用為主。

3.4 LED地埋燈

LED地埋燈廣泛用于現(xiàn)代城市的購物中心、廣場上的城市公園、綠化帶、公園、旅游景點(diǎn)、住宅區(qū)、城市雕塑、步行街、建筑樓梯等，其主要用途是可直接應(yīng)用于建筑物的地板、外墻的內(nèi)部裝飾或城市標(biāo)志的外部照明以及室外照明。

4 LED照明控制系統(tǒng)

照明過程控制管理系統(tǒng)是建筑景觀美化照明的重要組成部分之一。一個(gè)完善的景觀照明過程調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，將對(duì)提高景觀照明面積的園林綠化效果起到重要作用。根據(jù)形式，LED遠(yuǎn)程控制管理系統(tǒng)可大致分為三類：總線網(wǎng)絡(luò)長程控制、總線協(xié)議長程控制和野戰(zhàn)硬件驅(qū)動(dòng)長程控制。

5 景觀照明設(shè)計(jì)

創(chuàng)意設(shè)計(jì)師需要從市場的實(shí)際情況出發(fā)，總結(jié)專業(yè)設(shè)計(jì)師的研究，提取照明基本概念和設(shè)計(jì)理念，以獲得投資者普遍認(rèn)同的設(shè)計(jì)方式，取得與社會(huì)廣大群眾共鳴的良好效果。根據(jù)不同建筑的特定功能和特定環(huán)境的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)師應(yīng)因地制宜地發(fā)展新思維，在不同的設(shè)計(jì)環(huán)境和設(shè)計(jì)主題下尋求不同建筑設(shè)計(jì)理念。根據(jù)系統(tǒng)景觀設(shè)計(jì)照明的基本功能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)者應(yīng)以系統(tǒng)藝術(shù)形象的性能和整體形象識(shí)別能力為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分利用系統(tǒng)的基本技術(shù)條件和景觀照明處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能的應(yīng)用目標(biāo)。

6 LED景觀照明的智能化控制

6.1 景觀照明智能控制設(shè)計(jì)思路

以某地的景觀照明為例進(jìn)行分析。該地有許多大型驅(qū)動(dòng)燈具，具有高密度的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)景觀照明的最佳顯示效果，應(yīng)盡可能多地使用一個(gè)或多個(gè)照明執(zhí)行機(jī)構(gòu)和照明控制器，并負(fù)責(zé)電源管理、防盜和電路監(jiān)控。總體而言，LED室內(nèi)景觀工程照明系統(tǒng)的智能工程控制一般采用模塊化控制模式為主，手動(dòng)化為輔，其中涉及的每一個(gè)操作步驟都由一套自動(dòng)控制裝置進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，使整個(gè)室內(nèi)園林工程的照明控制過程更加簡單，更易于由照明監(jiān)控管理中心的人員統(tǒng)一管理。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心系統(tǒng)是虛擬主機(jī)、無線視頻數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)接口、服務(wù)器、大屏幕和外部監(jiān)控設(shè)施的組合體。

6.2 制訂景觀照明智能控制方案

當(dāng)對(duì)LED室內(nèi)景觀設(shè)計(jì)照明進(jìn)行遠(yuǎn)程智能控制時(shí)，需要充分采用IP聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)照明操作指令的實(shí)時(shí)發(fā)布和反饋，方便企業(yè)管理部門更深入、更明智地了解照明系統(tǒng)的運(yùn)行。具體的步驟如下：將各個(gè)點(diǎn)的景觀監(jiān)控節(jié)點(diǎn)直接作為景觀控制管理的重點(diǎn)，將各主要控制點(diǎn)直接組成景觀管理子系統(tǒng)。移動(dòng)控制中心子系統(tǒng)：在運(yùn)行控制過程中，必須通過移動(dòng)智能網(wǎng)絡(luò)，確保移動(dòng)監(jiān)控中心系統(tǒng)能夠與相關(guān)控制通信設(shè)備直接建立新的通信控制關(guān)系?？刂崎_關(guān)子系統(tǒng)主要由自動(dòng)開關(guān)控制和手動(dòng)控制兩部分組成。手動(dòng)開關(guān)控制通常優(yōu)先于傳統(tǒng)的自動(dòng)控制。在進(jìn)行各種自動(dòng)開關(guān)操作時(shí)，應(yīng)充分考慮不同季節(jié)、日期和時(shí)間等綜合因素。景觀工作者只需在一些重要的景觀照明場所附近建立視頻景觀監(jiān)控系統(tǒng)，將視覺監(jiān)控中心與互聯(lián)網(wǎng)相連，然后將景觀圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)酱笃聊簧霞纯伞?/p>

7 結(jié)束語

綜上所述，越來越多的景觀智能照明開始采用輪式管理方式，利用系統(tǒng)智能過程控制將正常的運(yùn)行過程維持在穩(wěn)定的狀態(tài)下，并通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐，取得了更加理想的效果。但該方式仍存在一些不足，需要相關(guān)人員進(jìn)行調(diào)查并及時(shí)采取適當(dāng)措施加以解決，充分考慮使用季節(jié)、室內(nèi)環(huán)境等相關(guān)因素，做好相應(yīng)的調(diào)整，以更好地滿足人們對(duì)園林建筑照明行業(yè)的需求。一般來說，通過廣泛應(yīng)用各種智能控制和管理措施，不僅可以降低人為錯(cuò)誤的發(fā)生頻率，而且可以有效地節(jié)約運(yùn)營管理成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最大化。