中國國家圖書館夜景照明改造和智慧化建設(shè)

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?？傪^南區(qū)建筑曾被評為20世紀(jì)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(lán)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(lán)色為基調(diào)?？傪^北區(qū)建筑主體為鋼架結(jié)構(gòu)，建筑外觀如同一本巨大的圖書，東西兩側(cè)三至五層均為落地玻璃，透光性好現(xiàn)代感十足。

1.1.1 國家圖書館總館南區(qū)

國家圖書館總館南區(qū)原有景觀照明系統(tǒng)安裝于1999年，因原有照明系統(tǒng)建設(shè)時間較久，線路老化嚴(yán)重，且所用金鹵燈耗電量大，為消除現(xiàn)有系統(tǒng)的安全隱患，提高國家圖書館安全防護水平，同時響應(yīng)國家節(jié)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(qū)夜景照明系統(tǒng)改造建設(shè)。

1.1.2 國家圖書館總館北區(qū)

國家圖書館總館北區(qū)因原有景觀照明燈具為鹵素?zé)艉腿展鉄?，夜景照明效果單一，同時為落實北京市委市政府有關(guān)決策部署，做好中關(guān)村大街改造升級工作，配合海淀區(qū)政府對中關(guān)村大街沿線建筑進行統(tǒng)一的夜景照明改造。海淀區(qū)于2019年申請對國家圖書館總館北區(qū)進行夜景照明改造，國家圖書館予以對北區(qū)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(qū)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(yīng)國家節(jié)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(nèi)。

國家圖書館總館北區(qū)夜景照明改造主要為3層平臺、4層?xùn)|西兩面以及東門樓梯入口區(qū)域。改造后北區(qū)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(dá)到亮化效果。

2 國家圖書館夜景照明改造實施內(nèi)容

2.1 國家圖書館總館南區(qū)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(xiàn)、典籍的儲藏機構(gòu)，擔(dān)負(fù)著傳承文化，傳承歷史的重任。國家圖書館總館南區(qū)主要功能是提供外文文獻(xiàn)、中外文專藏文獻(xiàn)的專業(yè)性服務(wù)和國家典籍博物館展陳服務(wù)。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(qū)線路基本老化，且管線和燈具大部分均已損壞，存在嚴(yán)重安全隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)，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(shè)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平。

國家圖書館通過總館南、北區(qū)的建設(shè)，以及歷年的房屋修繕，整體硬件設(shè)施已有很大改善，達(dá)到了與我國經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)的水平。但在整體硬件設(shè)施水平提高的基礎(chǔ)上，還存在一些安全死角、局部設(shè)施不盡完善，夜景照明系統(tǒng)不盡如人意，與國家圖書館的定位不相適應(yīng)，與國家圖書館所處的北京中關(guān)村地區(qū)的整體水平也存在一定差距。國家圖書館總館南區(qū)現(xiàn)有夜景照明設(shè)備已大部分損壞，嚴(yán)重影響照明效果。通過對國家圖書館整體建筑細(xì)節(jié)的完善，對安全死角的梳理改造，對夜景照明系統(tǒng)的建設(shè)，進一步提高國家圖書館的硬件設(shè)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(qū)、重點大街兩側(cè)的建（構(gòu)）筑物，或位于其他地區(qū)的高大建（構(gòu)）筑物，均應(yīng)按要求設(shè)置夜景照明設(shè)施?！敝袊鴩覉D書館位于北京市中關(guān)村南大街，毗鄰海淀區(qū)白石橋高粱河、紫竹院公園，與首都體育館南區(qū)隔街相望，距北京動物園不到兩公里。國家圖書館南區(qū)夜景照明能夠為展現(xiàn)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(xiàn)其書香氣質(zhì)，使建筑在夜間環(huán)境下脫穎而出。

2.1.2 設(shè)計理念

國家圖書館總館南區(qū)夜景設(shè)計充分尊重建筑的設(shè)計理念和建筑的功能性質(zhì)，結(jié)合其與周邊道路和城市的關(guān)系，從對國家圖書館建筑的理解出發(fā)，用簡潔、獨特的燈光渲染方式強化建筑的設(shè)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(shè)計以“莊重大氣、唯美典雅”為設(shè)計原則；以國家圖書館為設(shè)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(chǔ)上進行構(gòu)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(qū)夜景大量采用LED節(jié)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(qū)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(jié)約電能的作用。南區(qū)夜景照明采用分時控制，分為普通模式、節(jié)日模式和重大節(jié)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(nèi)，以靜態(tài)黃光、白光為搭配，杜絕一切浮夸、雜亂的表現(xiàn)形式，表現(xiàn)手法力求簡潔、大方，化繁為簡，以“不變見萬變”。并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)本身特點，通過遠(yuǎn)中近三個不同視角的燈光色溫搭配及不同表現(xiàn)，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(jié)能燈具4 250套，根據(jù)《北京市夜景照明管理辦法》規(guī)定，全年夜景照明按照不同管理等級進行運行管理，根據(jù)資料統(tǒng)計，改造后燈具用量增加4 165套約增長95%，同時，全年節(jié)電247 785 kW合計節(jié)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(qū)夜景各照明支路運行控制系統(tǒng)按實際需求，可實現(xiàn)按照明功能和種類分路控制，配電箱內(nèi)設(shè)手動、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)及鐘控開關(guān)，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程PC端、手機端、多人監(jiān)控、報警提醒等控制。自動控制采用時鐘控制器或經(jīng)緯儀控制器，每天定時自動開關(guān)，電氣檢修時也方便操作，把手、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)至手動位置即可。

2.2 國家圖書館總館北區(qū)夜景照明改造

2.2.1 改造意義

中關(guān)村大街是海淀區(qū)的創(chuàng)新發(fā)展主縱軸，是首都乃至全國科技創(chuàng)新的初始地。配合海淀區(qū)做好中關(guān)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(chuàng)新中心、服務(wù)國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，具有十分重要的意義。

2.2.2 設(shè)計理念

國家圖書館總館北區(qū)夜景改造主要為配合海淀區(qū)政府對中關(guān)村大街沿線建筑進行統(tǒng)一的夜景照明規(guī)劃，同時利用燈光藝術(shù)塑造國家圖書館的建筑魅力、傳達(dá)國家圖書館的人文內(nèi)涵、展現(xiàn)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(qū)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(jié)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(diào)節(jié)心情，同時在閉館期間，內(nèi)透燈光關(guān)閉的情況下，通過線型投光燈將建筑主體泛光打亮。北區(qū)夜景照明采用分時控制，分為平日模式、節(jié)日模式和藍(lán)色時刻模式三種，其中藍(lán)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(qū)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(shè)計，避免燈光影響?zhàn)^內(nèi)讀者。節(jié)日模式或藍(lán)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(qū)夜景效果。扶手燈主要用于行人上下樓梯的照明需求，兩側(cè)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(biāo)識性。水池?zé)艄獠捎冒咨?，突顯水池干凈透徹、國圖寧靜致遠(yuǎn)的文化氣質(zhì)。

2.2.5 燈具對比

國家圖書館總館北區(qū)夜景改造燈具選用RGBW四色型像素設(shè)計技術(shù)，可以更有效地呈現(xiàn)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(qū)夜景不同模式燈具數(shù)量、類型、用電統(tǒng)計表

2.2.6 智慧化建設(shè)

為了更好地展現(xiàn)國家圖書館總館北區(qū)夜景效果，保持中關(guān)村大街沿線樓宇燈光效果的整體性、統(tǒng)一性和連貫性，北區(qū)夜景照明在開關(guān)時間及開啟模式上與沿線其他樓宇保持風(fēng)格一致。北區(qū)夜景照明工程控制系統(tǒng)納入中關(guān)村大街照明工程控制中心的總控制系統(tǒng)中，同時保留北區(qū)物業(yè)監(jiān)控后臺對北區(qū)夜景的控制和就地控制，在北區(qū)夜景照明配電箱內(nèi)部安裝網(wǎng)線，實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作及現(xiàn)場手動控制等多種方式展現(xiàn)北區(qū)建筑風(fēng)采，保證國家圖書館、海淀區(qū)政府兩個控制系統(tǒng)相互兼容轉(zhuǎn)換。

3 國家圖書館夜景照明智慧化建設(shè)

隨著國家圖書館夜景照明規(guī)模的擴大，夜景效果呈現(xiàn)出了多樣性。傳統(tǒng)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(xiàn)代化的國家圖書館，缺乏統(tǒng)一的控制和管理會導(dǎo)致照明設(shè)備故障無法得到及時維護。隨著國家圖書館事業(yè)的發(fā)展，對夜景效果多樣化、夜景照明控制系統(tǒng)智慧化要求也就越來越高，傳統(tǒng)的照明管理方式已不再適用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為國家圖書館夜景照明智慧化控制系統(tǒng)的搭建提供了強有力的技術(shù)支撐[1]。

3.1 夜景照明控制系統(tǒng)

3.1.1 就地控制

通過現(xiàn)場操作實現(xiàn)燈光的就地控制，就地控制主要為了滿足調(diào)試、檢修和應(yīng)急的需要。

3.1.2 遠(yuǎn)程控制

國家圖書館夜景照明燈具主要采用物聯(lián)網(wǎng)云終端遠(yuǎn)程控制方式，所有燈具的開啟和關(guān)閉均由云終端控制系統(tǒng)來進行管理，遠(yuǎn)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(qū)中關(guān)村大街整體規(guī)劃相協(xié)調(diào)。國家圖書館夜景遠(yuǎn)程控制是基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)進行搭建，通過無線數(shù)據(jù)指令傳輸和反饋，實現(xiàn)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(yù)，使國家圖書館夜景照明控制系統(tǒng)更加合理、更加科學(xué)[2]。

3.2 夜景照明配電系統(tǒng)

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(guān)電源均采用防水型。燈具、開關(guān)電源與主電纜之間連接采用RVV3×2.5護套線，線纜接頭處設(shè)有防爆接線盒。除內(nèi)設(shè)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(shè)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所有燈具、配電設(shè)備均進行遙測，保障配電系統(tǒng)安全。

國家圖書館南區(qū)夜景二級配電箱安裝方式均為落地安裝，且二級配電箱內(nèi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)云終端GPRS集控器，可通過PC或手機終端實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，內(nèi)裝浪涌防雷保護器，同時與建筑防雷接地網(wǎng)有效連接。北區(qū)夜景配電箱安裝方式均為落地安裝，并另配控制箱，內(nèi)放置電腦主機控制整體燈光的效果的同時進行現(xiàn)場實時控制，通過模塊實現(xiàn)與海淀區(qū)對北區(qū)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(tǒng)的核心，國家圖書館夜景遠(yuǎn)程控制通過云計算平臺對各配電柜實時上傳數(shù)據(jù)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(yīng)用既保障了對夜景照明的實時監(jiān)控，也保障了信息數(shù)據(jù)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(chuàng)造性、獨特性及前瞻性，通過光形成特定的意境，提升文化內(nèi)涵，以面與線為線索滿足夜間活動功能性需求，同時照明設(shè)計可以起到藝術(shù)提煉的作用，用光線將不同建筑有機聯(lián)系，展現(xiàn)建筑整體特色，塑造宜人的夜間城市地標(biāo)。國家圖書館夜景照明作為一種現(xiàn)代化設(shè)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(fā)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(guān)村大街的文化內(nèi)涵[4]。