LED論文淺談LED景觀照明智慧控制及應用

1、前言 LED以其節能環保、壽命長、可靠性高、色彩豐富、易控制（響應迅速、便於非標設計及超長跨距控制）等特點，在我國各大中城市景觀照明中得到了廣泛應用。在北京奧林匹克公園，夜晚的“水立方”（國家游泳中心）玲瓏剔透，散發著湛藍色的迷人的光芒。“水立方”的景觀照明工程就全部採用LED照明，據估算，比採用傳統的熒光燈照明全年可節電74.5萬kWh，節能達70%以上。 LED色彩豐富，理論上僅用LED光源就能完全覆蓋CIE色度曲線中的所有飽和顏色，即LED通過與磷的有機結合幾乎能夠產生任何顏色；LED可低壓直流供電，調光方便，因此在景觀照明領域具有其它光源無法比擬的優勢。 目前，管理與控制一體化是照明節能的一項關鍵技術。配合適當的控制策略，按照環境整體要求對LED進行程式設計控制，通過LED光色的協調，即可產生整體的藝術景觀效果。下面以實際應用為基礎介紹管控一體化技術在LED景觀照明中的應用。

2、LED景觀照明管控一體化智慧控制系統 LED景觀照明管控一體化智慧控制系統包括裝置的監管和智慧控制兩大部分，現場裝置的監控主要實現對照明迴路、燈具的智慧控制、防盜、線上故障診斷與報警等。LED景觀照明的智慧控制是區別於其他管控一體化系統的關鍵部分，通過智慧控制策略可以充分體現LED應用於景觀照明的優勢，是將景觀照明設計師的設計思想具體實現的有效手段。

2.1裝置監控

2.1.1智慧控制器/驅動器的安裝位置 管控一體化控制系統線上路終端配置智慧控制器。根據實際需求的不同，智慧控制器/驅動器的安裝位置不同：

a.一個智慧控制器/驅動器負責一個/多個迴路、多個照明裝置的監控、防盜和資料傳輸的管理。此方案適用於照明裝置較多，且相對集中的場所。

b.每個燈具安裝一個智慧控制器/驅動器。能自動監測到保護跳閘、線路故障、電壓波動、開關控制異常等突發事件，並通過控制器內部的通訊模組及時將報警資料上傳到監控中心，供值班人員及時瞭解情況，做出處理。此方案適用於照明裝置數量較少，且相對分散的場所。

2.1.2防盜問題 防盜是目前景觀照明工程面臨的一大難題，景觀照明的設施大多在戶外，周圍人員流動大，給防盜工作帶來很大困難。而管控一體化控制系統線路終端的`智慧控制器可方便地起到防盜作用：

a.為燈具、配電箱設計防拆開關，通過智慧控制器監控、檢測電訊號，與報警聯動。

b.燈具內設計玻璃破碎震動開關，通過智慧控制器監控、檢測電訊號，與報警聯動。除此之外還可以通過遠端視訊監控系統進行監視，建立遠端監控與人員巡更相結合的制度。

2.2智慧控制 LED景觀照明的節能控制主要體現在智慧控制方面，並通過智慧控制器與監控中心伺服器的通訊來實現下述功能。

2.2.1自動開關燈 a.根據所在地的經緯度和季節編制開關燈時間表，景觀照明智慧控制系統嚴格按時間表開關景觀照明，這種控制方式的缺陷是，控制方式比較呆板，電能浪費較嚴重。 b.智慧監控，根據光電感測器檢測到的照度值控制開關燈，控制方式比較靈活，在無需人工干預的條件下實時地營造絢爛夜景氛圍，同時也節約電能。

2.2.2動態自動調光 開燈之後通過視訊影象處理技術對現場的視訊監控影象進行處理，由監控中心的計算機計算出人流量，根據人流量對景觀照明進行調光控制。

2.2.3動態場景變換 設定不同的景觀照明場景，根據不同的日期和時間自動切換相應的場景，節假日設定多種節日場景，定時變幻效果。動態場景變換由場景控制單元自動完成，監控人員只需在監控中心通過視訊監控即可，也可切換到人工操作模式，由人工操作實現景觀照明場景的切換。

3、無錫廣南立交LED景觀照明的智慧控制

無錫市外環的廣南立交位於312國道和金匱路交叉口，佔地面積約10萬m2。在廣南立交的景觀照明控制系統中採用了點、線、面相融合的手法，來突出景觀效果。在燈具佈置方面，橋身側立面採用LED帶狀洗牆燈，清晰地展現了橋身的線條輪廓；側立面從上到下的光暈效果表現出環境的靜謐祥和；LED投光燈對橋墩與橋身底面由下向上的泛光效果增強了橋身的體積感，給人以穩固、安全的感覺。整個橋身色可變，場景變換自然、緩慢，照明工程與自然景觀融為一體，充分體現了“和諧自然”的設計理念。

3.1景觀照明智慧控制系統設計思路

無錫廣南立交LED燈使用情況見下表。由於廣南立交景觀照明燈具數量較多，相對集中，且廣南立交重點體現整體效果，多燈群控的方式可滿足此效果要求。故，採用一個智慧控制器/驅動器負責一個迴路的監控、管理、防盜、資料傳輸的“管控一體化”的智慧控制方式。

整個景觀照明的控制以模組化的自動控制為主，手動控制為輔，每個控制節點通過自動裝置結合軟體系統，使得照明管理和裝置維護變得更加簡單，該控制系統由無錫城市夜景照明監控中心統一管理。監控中心由主機、相關外部裝置，無線資料通訊網路介面，乙太網TCP/IP介面，閘道器伺服器，監控大螢幕等部分組成。對各遠端監控點採用輪詢或並行訪問方式，使管理人員能夠遠端控制、管理、監控LED景觀照明系統的執行情況，既能監控燈具的使用狀態又能防止盜竊，將傳統的人工“巡燈”制度轉變為“值班”制度，極大地提高了照明系統的管理效率。系統具有可擴充套件性。

3.2控制方案

控制系統分級控制，採用TCP/IP聯網，實現命令的下達和狀態的反饋。管理層可以通過TCP/IP登陸到伺服器，實現遠端控制。控制方案如下：

a.以每個景觀節點為主要的控制節點，每個控制節點構成控制子系統，能夠實現獨立控制，也能通過管理監控中心的排程實現統一控制。

b.控制子系統中，採用RS485匯流排通過智慧網橋實現控制裝置與監控中心的通訊，由自主開發的智慧控制器/驅動器實現對燈具迴路的控制。子系統內部手動控制優先於自動控制。自動控制時，根據不同緯度、不同季節、不同日期及光電感測器監測到的環境照度自動執行開關燈操作；手動控制時，由操作人員手動輸入指令執行開關燈操作。

c.在重要的燈光景點設定視訊監控系統，通過乙太網與監控中心連線，將現場影象實時傳送至監控中心的大螢幕上顯示，監控中心可通過控制程式控制景點的燈光效果。

3.3監控主機軟體

監控主機軟體操作介面友好，為中文介面。為便於系統整合，提供標準的OPC（過程控制中的物件連結和嵌入技術）資料介面，可方便地與支援OPC協議的系統無縫連線。監控主機軟體具有以下特點。

3.3.1圖形化

採用友好的圖形化介面及選單。電子地圖功能，可在視窗上顯示燈光控制的邏輯狀態，也能在地圖上顯示故障裝置位置並報警。能接入監控系統的視訊影象，檢視實際的燈光效果。可監控當前的執行狀況、可統計歷史執行資料，如執行時間、用電量、維護記錄等，可生成表格、列印輸出。支援遠端監控、手機報警。

3.3.2可擴充套件性

系統能線上升級；方便地擴容，不影響原有系統。

3.3.3互聯性

系統提供標準的介面，便於和其它裝置整合互聯，實現多網合一，資源共享。

3.4廣南立交實景效果

廣南立交景觀照明系統中，通過控制器對所有景觀照明單元進行控制，所有LED單元可以根據指令單獨或同步作全綵混色變化。通過調節控制指令，還可以改變波動變化的速度以及顏色變化的時間長度；每個彩色LED燈具單元可表現出接近真全綵顏色。

4、結束語

目前，廣南立交LED景觀照明系統已投入執行，系統執行穩定。經過現場調研，景觀照明效果良好。管控一體化技術和相應控制策略的應用，減少了人員到現場次數，降低了執行、管理費用，具有明顯的經濟效益和社會效益。