電氣工程及其自動化在城市公共景觀亮化中的應用

劉作章

（桂林市城市照明管理處，廣西桂林 541000）

1 電氣自動化概述

根據(jù)現(xiàn)階段電氣工程發(fā)展來看，自動化技術有著廣泛的應用，伴隨社會的深入發(fā)展，電力系統(tǒng)越來越復雜，電氣自動化技術的作用逐漸凸顯出來。針對電氣自動化技術而言，通常利用自動化和信息技術對工程系統(tǒng)開展監(jiān)控及調(diào)節(jié)，促進系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。基于工程項目規(guī)模逐漸增加，該項技術被運用到了更多方面，如城市景觀亮化工程，其具有良好的適應性，可以更好地滿足各個系統(tǒng)的運行要求。圍繞電氣自動化發(fā)展來看，其最顯著的優(yōu)勢在于無需大量人員參與操作及調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化操作，極大地提高了項目的效率，增強整體運行效益，降低故障問題出現(xiàn)的概率，更好地滿足現(xiàn)階段電力工程發(fā)展的需要，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展。

2 城市夜景照明設計重點

從現(xiàn)階段現(xiàn)代化城市的公共園林亮化工程來看，其建設不再是為了吸引消費者，而是逐漸發(fā)展成一種裝飾燈光。如北京王府井大街，利用其獨特的韻味及夜景來彰顯北京城市的魅力，對城市規(guī)劃建設有著較大的影響。對于城市商業(yè)區(qū)來看，其夜景照明設計通常包括以下兩個設計重點。

（1）一般照明。通常為城市商業(yè)區(qū)建設的景觀及道路照明，其中包括庭院燈、草坪燈等照明方式。結合CIE（國際標準照明委員會）有關標準，商業(yè)區(qū)照明亮度應控制在5～25 lx 范圍內(nèi)。結合我國城市商業(yè)區(qū)來看，多數(shù)都達到了國際標準。但是也存在個別城市沒有達到國際標準。

（2）重點照明。通常為商店櫥窗及展柜等的照明。由于該區(qū)域照明要滿足規(guī)定的強度標準，因此，通常會運用霓虹燈及日光燈等照明設施，某些大型市場還會采用金鹵燈[1]。在現(xiàn)階段新建的購物中心，一般采用直管日光燈，其亮度可以達到300 lx 以上。在開展室內(nèi)燈光設計過程中，應對下述情況加以重視：①商業(yè)建筑內(nèi)照明多元化。對于大型商業(yè)建筑來看，各個銷售區(qū)域及專賣店均有著多樣的功能、展示方式及照度水平等，還對色調(diào)有著多樣性的要求。②商業(yè)街景燈的應用。實施深層次的渲染，全面詮釋商業(yè)街景燈，體現(xiàn)其蘊含的多元化人文意蘊，使人們體會到高雅的生活氛圍。③強化對商業(yè)建筑照明的運用。伴隨節(jié)能照明產(chǎn)品的成熟發(fā)展，商業(yè)建筑照明應結合國家標準要求，科學選用相應的照明器具，比如購物空間應盡可能地減少背景照明的使用，促進低水平光源布局的發(fā)展。

3 城市公共景觀亮化的作用

（1）裝潢及美化。照明可以建立具有情趣的氛圍，與多種照明產(chǎn)品相結合，即使是在白天，也有很高的觀賞價值?；谡彰鞯淖饔孟?，可以更好地凸顯主體的風貌，還能和附近的景物建立虛實關系，提升夜間景色的層次感，增加夜間景色的多樣性。另外，在拐角及障礙物等位置，還可借助燈光當作標志。

（2）構建氛圍。色彩不同的燈光，構建的氛圍也不同，基于光線的作用下，會呈現(xiàn)連續(xù)不斷、閃亮的光線。

（3）提升安全性。在夜晚，明亮的照明系統(tǒng)可以增強戶外的照明效果，為人們帶來安全感。

4 景觀照明工程設計規(guī)劃存在的問題

4.1 夜間燈光設計不科學

夜間燈光設計尚未制訂統(tǒng)一規(guī)劃，仍有待完善。從縣級以上城市來看，城市照明設計的占比低于5%。多數(shù)城市的街道和廣場等工程均由企業(yè)自行出資，有著隨機性，風格沒有統(tǒng)一，所以夜間景觀雜亂無章，無法和城市發(fā)展有效協(xié)調(diào)。如今，國內(nèi)很多城市對于夜間燈光的建設，還沒有制訂總體規(guī)劃，比較強調(diào)建設，而沒有注重前、后規(guī)劃之間的關系。因此，城市中燈光樣式也有一定的區(qū)別，不同的區(qū)域，燈光樣式是不同的，整體效果有著很大的差異[2]。

4.2 照明強度及亮度設置不合理

部分工程建設過于強調(diào)美觀效果，其他工程建設則強調(diào)高檔的風格。比如長安街燈籠，長期被較多城市效仿，其外觀非常精美，安裝了很多電燈，但卻不夠明亮。為達到照明需要，會強化照明設備的使用，這就會增加工程的費用。此外，部分照明裝置的照明強度較大，對附近的環(huán)境產(chǎn)生了影響，通常會收到大量的申訴。部分地方為節(jié)約照明費用，導致電力系統(tǒng)與景觀照明出現(xiàn)諸多問題。有關調(diào)查表明，我國城市主干道的大部分照明能達到CIE 道路照明標準，在部分大型的立交橋路口，也選擇使用了高桿燈照明。但是目前在國內(nèi)，高壓鈉燈的利用率還比較高，部分地方的戶外照明還主要是白熾燈。相比之下高壓鈉燈的使用壽命更長，還更加節(jié)能。如今，我國大概使用了250萬個街燈，其中多數(shù)為鈉燈，所占比例約為40%。當開展道路燈光設計時，應重視以下問題：①高壓鈉燈為首選，加大其普及率；②不斷提升主干道照明水平，力求達到國際水平，加強對炫光問題的重視，特別是道路照明，要防止此問題的出現(xiàn)；③強化對照明時間的管控，使用節(jié)能控制器。

4.3 城市公共景觀亮化的電氣設計

園林亮化電學設計主要是為了建立優(yōu)良的園林亮化體系，創(chuàng)造和諧的城市環(huán)境。借助電學圖形，可以更準確地設計園林亮化，和建筑企業(yè)協(xié)作實現(xiàn)園林亮化目的。從電力供電系統(tǒng)來看，一般可分成TN（接零保護系統(tǒng)）、IT（中性點不接地系統(tǒng)）及TT（保護接地系統(tǒng)），第一種系統(tǒng)中包括多類表現(xiàn)方式，如TN-S。公共場合通常會選擇該供電方式來照明，借助10 kV、0.4 kV 等變電來照明；針對能耗不大的綠化區(qū)域，可使用380 V 低壓進水口。對于變電站供電方式，建議選擇箱式變電站。在如今智能控制平臺大力推廣下，對電源開關開展了漏電保護，能結合現(xiàn)場條件，增設光纖，以此保證信號的穩(wěn)定。為了便于檢修，可增設電流檢測模塊，針對綠地臨時增加用電的情況，預留備用回路，對線路開關設計漏電保護。

4.4 工作人員專業(yè)技能需要加強

我國景觀亮化專業(yè)教學不多，多數(shù)景觀設計者都不是專業(yè)人員，其專業(yè)知識及技能需要加強。另外，設計的方案極易出現(xiàn)問題，不利于最終的效果。城市領導者對該專業(yè)的了解不夠深入，通常是結合自身的想法開展指導，導致相關工作缺乏合理性，一味地強調(diào)視覺的繁華，把燈光亮度調(diào)到最高，這會產(chǎn)生光污染，對居民休息造成不良影響，導致嚴重的資源浪費問題[3]。

4.5 缺乏日常維護

如今景觀亮化項目中普遍有著一個問題，即有關燈具與裝置沒有進行日常維護，把大量的時間與精力投入在景觀亮化建設方面，不夠重視后期的維修及管理，在使用過程中，很多燈具存在損壞問題，不利于景觀的呈現(xiàn)效果。

5 電氣工程及其自動化在城市公共景觀亮化中的應用策略

5.1 加強對現(xiàn)代燈光基本原理的認識

對城市公共空間開展景觀燈光規(guī)劃時，除了要了解有關知識，還要了解燈光原理及概念。如今，公共景觀亮化工程中，關于電氣工程和其自動化的規(guī)劃，還缺乏系統(tǒng)的理論及實踐。與之相比，歐美國家的研究較為成熟，而我國還處于起步階段。伴隨夜間出行次數(shù)增加，公園照明作用也更加突出。但是，因為缺乏系統(tǒng)的理論指導，無法把城市和公園照明區(qū)別開來，使得照明形式不夠多樣化，存在嚴重的光污染問題。如今對公共景觀亮化中關于電氣工程及其自動化的探究，只對最根本的功能層面開展了分析，公共景觀亮化方面還存在諸多問題，比如地域特點不突出。因此，怎樣基于公共空間制訂可行的景觀規(guī)劃模式，是當前研究的重點課題。

5.2 強化內(nèi)部建筑節(jié)能建設，促進節(jié)能照明

對于亮化美化項目而言，并非單純照明，而是為了拓展夜間生活。就夜間生活來看，除了能夠容納全部的白晝生活，還能夠創(chuàng)造出更多的東西。在城市亮化及美化建設中，要采取合理可行的方式，重視內(nèi)部節(jié)能問題，提出有效的處理及執(zhí)行方法，最終實現(xiàn)良好的經(jīng)濟及環(huán)境效益。一般情況下，建筑亮化要求較高，需要所有角落被照亮，所以其能耗較大，這就要對電氣節(jié)能設計加以重視。當前，我國燈光消耗約占總發(fā)電的10%，針對樓宇燈光系統(tǒng)而言，其大概占建筑電能消耗的20%～30%。為達到節(jié)能照明需要，應當使用高效率光源。因光源效率和電耗息息相關，從常用光源來分析，高壓鈉燈光效果最佳，白熾燈效果較差；應盡可能體現(xiàn)非直接照明的優(yōu)勢。比如，使用墻面反射來增加間接光源，提升電力使用率。在進行節(jié)能亮化過程中，應當基于建筑照度，對各種建筑使用針對性的方案。針對照度要求較高的區(qū)域，采取混合式照明設置，進而達到照度需要；針對要求不高的區(qū)域，可適當減少照亮，進而降低能耗。不僅如此，當選擇燈具時，應優(yōu)先考慮節(jié)能燈，比如熒光燈，同時確保照明裝置方便清洗。此外，還應當充分使用光線，根據(jù)光學原理來開展節(jié)能設計。

5.3 借助太陽能及電力供應，實現(xiàn)節(jié)能效果

有效利用太陽能可以解決現(xiàn)階段能源不足等方面的問題。但是現(xiàn)階段對于太陽能的應用不是十分普遍，從總體層面來看，太陽能的應用范圍較小，通常運用在道路及環(huán)境照明中。由此，實際開展設計過程中，應對下述因素加以重視。

（1）結合用電大小、所需時間及負載情況，構建完善的設計方案，以此減少能耗[4]。

（2）對系統(tǒng)輸出開展有效的電壓水平設計。

（3）確保整個體系可以在多云雨的條件下順利運轉(zhuǎn)。

（4）對建筑物光照時間及強度開展合理的評價，對電力供應及配電系統(tǒng)開展節(jié)能設計，保證設計的科學性，不會對用戶生活產(chǎn)生影響。具體如下：①在開展電力負荷分析的同時，科學設置負載比，降低基礎容量，實現(xiàn)節(jié)能，增加裝置的使用壽命；②借助分布式及集中式開展無功補償，增加低電壓端功率系數(shù)及系統(tǒng)運行效率，降低變壓器及線路的損失；③對配電網(wǎng)布局開展合理規(guī)劃，確保高壓能夠抵達用戶中央，進一步減少線路的電路損失，實現(xiàn)節(jié)約線損的目的；④對電力系統(tǒng)中存在的非線性裝置開展科學控制，確保其實際工作過程中產(chǎn)生的高次諧波是科學的；⑤在用電高峰及低谷的情況下，借助科學的措施對用電進行有效控制，從而實現(xiàn)降低能耗的目的。

5.4 加大政策支持力度、強化工作人員專業(yè)技能

現(xiàn)階段我國電氣節(jié)能設計無法廣泛運用，究其原因，是因為政策支持力度不足。由此，政府應加大對有關方面啟動資金的支持，促進節(jié)能計劃的全面落實及廣泛運用。另外，針對高能耗建筑，還應予以一定的處罰，對節(jié)能建筑予以適當?shù)莫剟?。與此同時，還應構建專門的監(jiān)督機構，對規(guī)劃完成的亮化工程實施定期的能耗評估，若是不符合規(guī)定要求，應第一時間開展整改。對亮化工程進行審批過程中，應強化對節(jié)能內(nèi)容的應用，在設計、施工及運行過程中，強化對工程能耗的監(jiān)控工作，避免高能耗工程的產(chǎn)生。除此之外，工作者專業(yè)技能水平與工作質(zhì)量息息相關，為了加強城市景觀亮化效果，應加強有關工作者的專業(yè)技能水平。具體可從以下幾方面進行。

（1）加強設計者專業(yè)技能。在進行人員招聘過程中，對其專業(yè)能力提出較高的要求，不但要掌握基本的設計能力，還應對配電知識加以了解，以此篩選出優(yōu)質(zhì)的人才，補充工作團隊。實際工作過程中，還應強化對設計者的培訓，使其了解先進的知識及理念，加強其設計工作效果。

（2）加強有關領導者的專業(yè)技能。借助下基層及講座等方式，提高其對城市景觀亮化的認知，保證相關任務及工作安排的科學性[5]。

5.5 提高城市節(jié)能環(huán)保力度、強化日常維護工作

對于城市景觀亮化工程來看，其建設的目的是加強人們的生活質(zhì)量，然而亮化工程極易引起光污染問題，對實際生活產(chǎn)生不良影響。因此，在開展管理過程中，應對此加以重視，對燈的亮度進行科學控制，合理調(diào)節(jié)燈的角度，最大程度地降低燈光對人們的危害。實際生活中，環(huán)境污染及能耗問題是人們非常重視的問題，在進行景觀亮化工程時也應對此予以重視。對于材料的選取，應避免對環(huán)境造成危害，可選用節(jié)能燈，利用電子技術開展自動化控制，從而降低電量的消耗。一般來講，城市景觀亮化工程都處于露天環(huán)境中，外部的不利因素極易造成有關設備損壞，如大風及雷電天氣。另外，景觀亮化過程中運用的電氣設施都是有使用期限的。因此，實際進行應用時，無論是外界還是自身原因，設備都可能會產(chǎn)生問題。想要確保城市景觀亮化工程有效應用，應強化日常維護工作，定期對工程實際工作狀態(tài)開展檢查，在發(fā)現(xiàn)問題后，第一時間運用科學的解決措施，提升城市景觀亮化水平，為其奠定夯實基礎。

6 結束語

在開展城市公共景觀亮化設計過程中，有關電氣設計及建設應將亮化與景觀全面融合在一起。對于電氣建設來看，其可以為景觀亮化體系提供良好的服務。在這一過程中，不但要對相關燈具的參數(shù)、各種元件及裝置等的性能加以了解，還應對行業(yè)標準及有關施工技術加以了解，唯有如此，才能掌握復雜的工作內(nèi)容，更好地完成各種復雜的工作，完善電氣設計規(guī)劃及建設。