LED論文淺談LED景觀(guān)照明智能控制及應用
1、前言 LED以其節能環(huán)保、壽命長(cháng)、可靠性高、色彩豐富、易控制（響應迅速、便于非標設計及超長(cháng)跨距控制）等特點(diǎn)，在我國各大中城市景觀(guān)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(fā)著(zhù)湛藍色的迷人的光芒�！八⒎健钡木坝^(guān)照明工程就全部采用LED照明，據估算，比采用傳統的熒光燈照明全年可節電74.5萬(wàn)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(xiàn)中的所有飽和顏色，即LED通過(guò)與磷的有機結合幾乎能夠產(chǎn)生任何顏色；LED可低壓直流供電，調光方便，因此在景觀(guān)照明領(lǐng)域具有其它光源無(wú)法比擬的優(yōu)勢。 目前，管理與控制一體化是照明節能的一項關(guān)鍵技術(shù)。配合適當的控制策略，按照環(huán)境整體要求對LED進(jìn)行編程控制，通過(guò)LED光色的協(xié)調，即可產(chǎn)生整體的藝術(shù)景觀(guān)效果。下面以實(shí)際應用為基礎介紹管控一體化技術(shù)在LED景觀(guān)照明中的應用。
2、LED景觀(guān)照明管控一體化智能控制系統 LED景觀(guān)照明管控一體化智能控制系統包括設備的監管和智能控制兩大部分，現場(chǎng)設備的監控主要實(shí)現對照明回路、燈具的智能控制、防盜、在線(xiàn)故障診斷與報警等。LED景觀(guān)照明的智能控制是區別于其他管控一體化系統的關(guān)鍵部分，通過(guò)智能控制策略可以充分體現LED應用于景觀(guān)照明的優(yōu)勢，是將景觀(guān)照明設計師的設計思想具體實(shí)現的有效手段。
2.1設備監控
2.1.1智能控制器/驅動(dòng)器的安裝位置 管控一體化控制系統在線(xiàn)路終端配置智能控制器。根據實(shí)際需求的不同，智能控制器/驅動(dòng)器的安裝位置不同：
a.一個(gè)智能控制器/驅動(dòng)器負責一個(gè)/多個(gè)回路、多個(gè)照明設備的監控、防盜和數據傳輸的管理。此方案適用于照明設備較多，且相對集中的場(chǎng)所。
b.每個(gè)燈具安裝一個(gè)智能控制器/驅動(dòng)器。能自動(dòng)監測到保護跳閘、線(xiàn)路故障、電壓波動(dòng)、開(kāi)關(guān)控制異常等突發(fā)事件，并通過(guò)控制器內部的通信模塊及時(shí)將報警數據上傳到監控中心，供值班人員及時(shí)了解情況，做出處理。此方案適用于照明設備數量較少，且相對分散的場(chǎng)所。
2.1.2防盜問(wèn)題 防盜是目前景觀(guān)照明工程面臨的一大難題，景觀(guān)照明的設施大多在戶(hù)外，周?chē)藛T流動(dòng)大，給防盜工作帶來(lái)很大困難。而管控一體化控制系統線(xiàn)路終端的智能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(kāi)關(guān)，通過(guò)智能控制器監控、檢測電信號，與報警聯(lián)動(dòng)。
b.燈具內設計玻璃破碎震動(dòng)開(kāi)關(guān)，通過(guò)智能控制器監控、檢測電信號，與報警聯(lián)動(dòng)。除此之外還可以通過(guò)遠程視頻監控系統進(jìn)行監視，建立遠程監控與人員巡更相結合的制度。
2.2智能控制 LED景觀(guān)照明的節能控制主要體現在智能控制方面，并通過(guò)智能控制器與監控中心服務(wù)器的通信來(lái)實(shí)現下述功能。
2.2.1自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈 a.根據所在地的經(jīng)緯度和季節編制開(kāi)關(guān)燈時(shí)間表，景觀(guān)照明智能控制系統嚴格按時(shí)間表開(kāi)關(guān)景觀(guān)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.智能監控，根據光電傳感器檢測到的照度值控制開(kāi)關(guān)燈，控制方式比較靈活，在無(wú)需人工干預的條件下實(shí)時(shí)地營(yíng)造絢爛夜景氛圍，同時(shí)也節約電能。
2.2.2動(dòng)態(tài)自動(dòng)調光 開(kāi)燈之后通過(guò)視頻圖像處理技術(shù)對現場(chǎng)的視頻監控圖像進(jìn)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(guān)照明進(jìn)行調光控制。
2.2.3動(dòng)態(tài)場(chǎng)景變換 設定不同的景觀(guān)照明場(chǎng)景，根據不同的日期和時(shí)間自動(dòng)切換相應的場(chǎng)景，節假日設定多種節日場(chǎng)景，定時(shí)變幻效果。動(dòng)態(tài)場(chǎng)景變換由場(chǎng)景控制單元自動(dòng)完成，監控人員只需在監控中心通過(guò)視頻監控即可，也可切換到人工操作模式，由人工操作實(shí)現景觀(guān)照明場(chǎng)景的切換。
3、無(wú)錫廣南立交LED景觀(guān)照明的智能控制
無(wú)錫市外環(huán)的廣南立交位于312國道和金匱路交叉口，占地面積約10萬(wàn)m2。在廣南立交的景觀(guān)照明控制系統中采用了點(diǎn)、線(xiàn)、面相融合的手法，來(lái)突出景觀(guān)效果。在燈具布置方面，橋身側立面采用LED帶狀洗墻燈，清晰地展現了橋身的線(xiàn)條輪廓；側立面從上到下的光暈效果表現出環(huán)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(jué)。整個(gè)橋身色可變，場(chǎng)景變換自然、緩慢，照明工程與自然景觀(guān)融為一體，充分體現了“和諧自然”的設計理念。
3.1景觀(guān)照明智能控制系統設計思路
無(wú)錫廣南立交LED燈使用情況見(jiàn)下表。由于廣南立交景觀(guān)照明燈具數量較多，相對集中，且廣南立交重點(diǎn)體現整體效果，多燈群控的方式可滿(mǎn)足此效果要求。故，采用一個(gè)智能控制器/驅動(dòng)器負責一個(gè)回路的監控、管理、防盜、數據傳輸的“管控一體化”的智能控制方式。
整個(gè)景觀(guān)照明的控制以模塊化的自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，每個(gè)控制節點(diǎn)通過(guò)自動(dòng)裝置結合軟件系統，使得照明管理和設備維護變得更加簡(jiǎn)單，該控制系統由無(wú)錫城市夜景照明監控中心統一管理。監控中心由主機、相關(guān)外部設備，無(wú)線(xiàn)數據通信網(wǎng)絡(luò )接口，以太網(wǎng)TCP/IP接口，網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，監控大屏幕等部分組成。對各遠端監控點(diǎn)采用輪詢(xún)或并行訪(fǎng)問(wèn)方式，使管理人員能夠遠程控制、管理、監控LED景觀(guān)照明系統的運行情況，既能監控燈具的使用狀態(tài)又能防止盜竊，將傳統的人工“巡燈”制度轉變?yōu)椤爸蛋唷敝贫�，極大地提高了照明系統的管理效率。系統具有可擴展性。
3.2控制方案
控制系統分級控制，采用TCP/IP聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現命令的下達和狀態(tài)的反饋。管理層可以通過(guò)TCP/IP登陸到服務(wù)器，實(shí)現遠程控制�？刂品桨溉缦拢�
a.以每個(gè)景觀(guān)節點(diǎn)為主要的控制節點(diǎn)，每個(gè)控制節點(diǎn)構成控制子系統，能夠實(shí)現獨立控制，也能通過(guò)管理監控中心的調度實(shí)現統一控制。
b.控制子系統中，采用RS485總線(xiàn)通過(guò)智能網(wǎng)橋實(shí)現控制裝置與監控中心的通信，由自主開(kāi)發(fā)的.智能控制器/驅動(dòng)器實(shí)現對燈具回路的控制。子系統內部手動(dòng)控制優(yōu)先于自動(dòng)控制。自動(dòng)控制時(shí)，根據不同緯度、不同季節、不同日期及光電傳感器監測到的環(huán)境照度自動(dòng)執行開(kāi)關(guān)燈操作；手動(dòng)控制時(shí)，由操作人員手動(dòng)輸入指令執行開(kāi)關(guān)燈操作。
c.在重要的燈光景點(diǎn)設置視頻監控系統，通過(guò)以太網(wǎng)與監控中心連接，將現場(chǎng)圖像實(shí)時(shí)傳送至監控中心的大屏幕上顯示，監控中心可通過(guò)控制程序控制景點(diǎn)的燈光效果。
3.3監控主機軟件
監控主機軟件操作界面友好，為中文界面。為便于系統集成，提供標準的OPC（過(guò)程控制中的對象鏈接和嵌入技術(shù)）數據接口，可方便地與支持OPC協(xié)議的系統無(wú)縫連接。監控主機軟件具有以下特點(diǎn)。
3.3.1圖形化
采用友好的圖形化界面及菜單。電子地圖功能，可在窗口上顯示燈光控制的邏輯狀態(tài)，也能在地圖上顯示故障設備位置并報警。能接入監控系統的視頻圖像，查看實(shí)際的燈光效果�？杀O控當前的運行狀況、可統計歷史運行數據，如運行時(shí)間、用電量、維護記錄等，可生成表格、打印輸出。支持遠程監控、手機報警。
3.3.2可擴展性
系統能在線(xiàn)升級；方便地擴容，不影響原有系統。
3.3.3互聯(lián)性
系統提供標準的接口，便于和其它設備集成互聯(lián)，實(shí)現多網(wǎng)合一，資源共享。
3.4廣南立交實(shí)景效果
廣南立交景觀(guān)照明系統中，通過(guò)控制器對所有景觀(guān)照明單元進(jìn)行控制，所有LED單元可以根據指令單獨或同步作全彩混色變化。通過(guò)調節控制指令，還可以改變波動(dòng)變化的速度以及顏色變化的時(shí)間長(cháng)度；每個(gè)彩色LED燈具單元可表現出接近真全彩顏色。
4、結束語(yǔ)
目前，廣南立交LED景觀(guān)照明系統已投入運行，系統運行穩定。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)調研，景觀(guān)照明效果良好。管控一體化技術(shù)和相應控制策略的應用，減少了人員到現場(chǎng)次數，降低了運行、管理費用，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
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