城智能照明控制系統(tǒng)發(fā)展及實施方案

1、城市智能照明控制系統(tǒng)發(fā)展及實施方案摘要： 以前城市照明燈光所用的光源和控制大多還停留在以基礎(chǔ)泛光照明、亮化燈飾點綴的 基礎(chǔ)需求狀態(tài)，控制主要也是以時控、光感或遠(yuǎn)程開關(guān)為主要功能的狀態(tài)。隨著近十多年的迅速發(fā)展， 城市景觀亮化的表現(xiàn)形式上已從原來單一的泛光照明到現(xiàn)在大片區(qū)大規(guī)模的LED多媒體、燈光秀演繹。 甚至在局部區(qū)域增加了激光、3D以及全息投影等多形態(tài)的夜景展現(xiàn)，聲光電的聯(lián)動控制形態(tài)。從城市 的生態(tài)文化建設(shè)和人文文明建設(shè)要求來看城市照明控制要求具有更加節(jié)能環(huán)保、降低城市光污染、大 區(qū)域多場景聯(lián)動等等的需求，特別是有著特殊功能的夜景燈光演繹區(qū)域，要求能夠很人性、很和諧的 融入城市。而這一切新的形

2、勢和新的需求都迫切需要更為智能化、精細(xì)化、局部個性化、整體聯(lián)動化 的新型控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。除此之外，隨著網(wǎng)絡(luò)化及智能化的推進(jìn)，新一代通信技術(shù)與燈光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng) 用，城市夜景的表現(xiàn)載體多樣化，特別是多媒體動態(tài)視頻演繹，信息安全也凸顯了出來，因此對城市 景觀亮化控制系統(tǒng)除對智能化控制、精細(xì)化管理有很高的要求以外，網(wǎng)絡(luò)信息安全也是更為嚴(yán)苛的要 求。關(guān)健詞：智能照明；智慧照明生態(tài)；城市照明控制；城市照明安全；精細(xì)化一、目前城市照明的基本現(xiàn)狀及存在的問題縱觀城市照明控制的發(fā)展軌跡，大體可以總結(jié)為三個大的階段。第一階段，城市的亮化照明控制的主要特征是：以傳統(tǒng)強(qiáng)電回路開關(guān)為執(zhí)行效果、以單燈或局部區(qū) 域的自動化控

3、制為執(zhí)行方式。主要代表方案以時鐘定時開關(guān)控制、光感回路控制、PLC回路控制為主要 標(biāo)志。這些傳統(tǒng)控制方式的控制缺陷是顯而易見的，例如控制無法系統(tǒng)化、控制無法聯(lián)動化、無法有效 簡約的實時操作，且一旦設(shè)定亮燈狀態(tài)修改必須逐一操作，費時費力。另外現(xiàn)場照明設(shè)備的工作狀態(tài)完 全無法反饋，無法便捷有效監(jiān)管；為了克服上述問題，城市照明控制很快發(fā)展進(jìn)入到了第二階段，該階段以遠(yuǎn)程控制為主要功能代表， 通過末端照明設(shè)備的GPRS網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、電力載波等媒介鏈接到互聯(lián)網(wǎng)上，實現(xiàn)對末端照明設(shè)備的遠(yuǎn) 程控制；這種控制很大程度上解決了城市亮化控制第一階段較為凸顯的問題，可以使的城市照明設(shè)備在 最大限度減少人力巡查的情況

4、下完成第一階段的照明控制功能。此時所能實現(xiàn)的控制場景還比較單一， 且場景內(nèi)容本身的豐富性也較為蒼白，該階段的城市照明控制系統(tǒng)協(xié)議與接口沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)也 是各自為政，建設(shè)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)也雜亂無序，而且從管控理念上也未有上升到城市管理的高度。另外，處于第二發(fā)展階段的時候整個市場的規(guī)范化依然十分不足，首先表現(xiàn)在建設(shè)設(shè)計過程中的設(shè) 備選型問題，很多設(shè)計與實施單位照搬工業(yè)控制模塊或室內(nèi)照明控制方案到戶外燈光控制領(lǐng)域，照搬路 燈RTU管理模式到景觀亮化照明領(lǐng)域，使用環(huán)境不同導(dǎo)致其穩(wěn)定性極差，功能單一也無法實現(xiàn)預(yù)期效果 等多種問題，造成的后期設(shè)備運營維護(hù)困難。各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控信息反饋也嚴(yán)重缺失；其次

5、表現(xiàn) 在再施工過程中的電氣設(shè)計問題上，很多電氣設(shè)計存在嚴(yán)重設(shè)計不合理問題，例如，過多的控制回路設(shè) 計導(dǎo)致后續(xù)回路控制規(guī)整困難、配電箱用電安全容值設(shè)計忽略了媒體類介質(zhì)功率突變等問題；再其次很 多電氣設(shè)計的不規(guī)范還帶來了現(xiàn)場電箱配置接線的混亂，承建方為了自己的方便，對線路標(biāo)識不夠嚴(yán)謹(jǐn)， 導(dǎo)致后期運營維護(hù)方的問題多多。另外在施工及燈具方面生產(chǎn)方面也存在多方面的問題，首先由于施工 人員素質(zhì)問題，施工單位不能完全確保按照電氣系統(tǒng)圖完成接線，私拉亂接現(xiàn)象時有發(fā)生，再者施工工 藝本身的不規(guī)范也帶來諸多潛在問題。還有就是燈具了，燈具廠商往往都有一定自己的技術(shù)壁壘，這導(dǎo) 致信號線顏色、線徑等未遵循國家標(biāo)準(zhǔn)，為統(tǒng)

6、一的聯(lián)動控制帶來了技術(shù)障礙。所以這一時期的城市照明控制市場的發(fā)展不但顯的混亂不堪，而且仍然無法算的上城市級，更無法 實現(xiàn)城市智能管理。這一階段的發(fā)展過程中，還可以看到另一個變化，那就是城市照明的被控對象也已 經(jīng)悄然發(fā)生了進(jìn)步性的變化，主要表現(xiàn)為除了傳統(tǒng)照明需求，現(xiàn)在城市夜景“舞臺化”的發(fā)展趨勢，其 中以激光、燈光秀演繹、LED多媒體動態(tài)演繹，互動燈光為凸出代表，此時原有簡單的場景構(gòu)成和場景 控制無論是從實現(xiàn)方式還是從智能化操控來看都已顯得力不從心，隨之而來的復(fù)雜場景管理及聯(lián)動需求 繼續(xù)催化著整個行業(yè)的向前發(fā)展?；诔鞘姓彰骺刂频诙A段發(fā)展中的矛盾，城市照明控制很快進(jìn)入了智能化控制管理的第三個階

7、 段，目前城市管理者對現(xiàn)階段控制需求主要體現(xiàn)在三個方面；第一；網(wǎng)絡(luò)信息安全，第二；運行穩(wěn)定。 第三；智能化控制與精細(xì)化管理。該階段的城市景觀燈光智能控制是基于新一代通信技術(shù)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、 物聯(lián)網(wǎng)的智能化管理，這種智能管理囊括了大區(qū)域聯(lián)動控制、多單元廣泛接入、場景演繹表現(xiàn)絢麗多彩 等諸多特征。此時的城市照明控制管理已經(jīng)早早的擺脫了傳統(tǒng)的強(qiáng)電回路開關(guān)，更為豐富的是接入了弱 電動畫演繹，路燈照明照度適應(yīng)性自我調(diào)節(jié)、網(wǎng)絡(luò)異常后的自主脫機(jī)運行、移動遠(yuǎn)程互聯(lián)控制、照明場 景聯(lián)動切靈活切換、后端平臺實時監(jiān)控?？吹降谌A段的可喜進(jìn)步的同時，這一階段的問題也具有不同前兩個階段的特殊之處，由于第二階 段的快速無序發(fā)

8、展，導(dǎo)致了不同被控照明設(shè)備的接口及協(xié)議的紛亂，而這些紛亂也為城市照明控制的第 三階段發(fā)展埋下了重大隱患。除了由于第二階段本身發(fā)展帶來的升級兼容難題外，城市照明在第三階段 的發(fā)展過程中本身也存在整合困境；另外在廣泛接入互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的大背景下，第三階段的發(fā)展本身 也有其突出的問題，這個問題表現(xiàn)較為明顯的就是由于對互聯(lián)網(wǎng)的高度依賴而帶來的安全隱患。二、智能集中控制技術(shù)與智慧照明發(fā)展趨勢城市照明控制進(jìn)入到第三階段體現(xiàn)的是城市照明控制的發(fā)展需求，而這個發(fā)展需求可以分為城市的 人文需求和為滿足人文需求而提出的技術(shù)需求兩個方面。人文需求體現(xiàn)如下：視覺需求：城市的景觀照明亮化工作是建設(shè)宜居、宜業(yè)、富裕、美麗

9、、文明城市的重要抓手，是提高城市形象、 品位、繁榮的重要表現(xiàn)方式。而城市的照明亮化便是能烘托出整個城市的特有韻律，為城市穿上量身定 制的服飾，彰顯城市特有魅力的重要手段。這種量身定制的照明亮化效果涵蓋了更多的燈光秀要素進(jìn)來， 其中以幕墻類燈具、激光投影類燈具為凸出代表，其效果是以多彩絢麗且又不失典雅為主要風(fēng)格的藝術(shù) 化呈現(xiàn)，在體現(xiàn)城市固有韻律及人文特征的前提下又能彰顯良好的和諧社會氛圍。城市的景觀亮化照明 的重要功能便是呈現(xiàn)和演繹這些色彩出來。場景需求：視覺需求催生著對演繹場景更為苛刻的要求，例如在不同的慶典節(jié)日里，要求城市的景觀亮化照明 烘托不同的主題，而不同的主題各場景要求的場景要素也不盡

10、相同，所以要求場景有著更為復(fù)雜和豐富 的演繹能力，突出多層次、立體感、互動性等多種需求。除了多樣性場景需求外還提出了場景的多要素 性，這里的多要素表現(xiàn)在一個場景的聯(lián)動及場景要素調(diào)配能力上，要求場景所能調(diào)配的資源甚至不僅僅 局限在亮化照明燈具上，甚至可以涵蓋戶外廣告屏、背景音樂、音樂噴泉等。在聯(lián)動演繹的過程中呈現(xiàn) 的是全方位的多視角、多形態(tài)的切入及表現(xiàn)。人性化需求：城市景觀照明亮化的個性化需求表現(xiàn)在不同區(qū)域的差異化問題，例如城市中心的高層建筑的亮化特 點，地質(zhì)公園、廣場的亮化特點，游樂場所的亮化特點，商場、停車場亮化特點，延主干道綠化帶亮化 特點，還有一些沿海、沿江岸亮化特點，這些都是具有環(huán)境特

11、色的不同城市單元，這些需求都要求在做 景觀照明亮化的過程中必須依據(jù)區(qū)域特點做針對性的量身定制，通過照明亮化在實現(xiàn)基礎(chǔ)應(yīng)用需求的同 時更加凸顯特色及與周邊城市結(jié)構(gòu)體柔順銜接與融合。節(jié)能環(huán)保：隨著社會發(fā)展的進(jìn)步，節(jié)能環(huán)保的理念也日益深入人心，城市是人們的大家園，人們對這個大家園 的節(jié)能環(huán)保要求自然也是與日俱爭。而在操作層面實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保主要體現(xiàn)在照明亮化系統(tǒng)的各個應(yīng)用細(xì) 節(jié)上，例如，道路照明中的隨著晝夜時間推移，道路照明的亮度的逐級跟隨變化；公共休閑場所的照明 設(shè)施隨著人流的變化做亮度調(diào)整，以及根據(jù)節(jié)假日調(diào)整亮化場景等等需求，這些看似簡單的需求，確是 城市照明亮化設(shè)備的節(jié)能與人性化設(shè)計的重要體現(xiàn)。除

12、此之外對于安裝在居民樓宇，商務(wù)樓宇上的照明 亮化設(shè)備也要區(qū)分對待，以免造成光污染，影響居民居住及商務(wù)活動。為滿足人文需求而提出的技術(shù)需求體現(xiàn)如下：規(guī)范管理：目前的城市亮化建設(shè)有較為嚴(yán)重的重建設(shè)而輕管理的問題，所謂的輕視管理主要是指，輕視整體協(xié) 同管理，輕視運營管理，輕視維護(hù)管理等。從政府方面看，需要政府有一個針對城市的統(tǒng)一亮化管理辦 公室來協(xié)調(diào)處理城市所有的亮化照明單元，這樣才能為整個城市照明亮化的統(tǒng)籌管理及整體協(xié)調(diào)創(chuàng)造基 本的條件；另外在照明單元控制系統(tǒng)的引入上要制定城市統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)系統(tǒng)的接入和兼容減 小技術(shù)障礙，避免不同廠家多系統(tǒng)兼容時候的技術(shù)門檻。另外在運行及維護(hù)管理方面，要有

13、獨立部門來 獨立運營管理，獨立運行部門對整個城市的照明亮化單元具有絕對的主導(dǎo)地位，這樣的在運營維護(hù)過程 中才能實現(xiàn)精細(xì)化的管理和資源的集約管理。安全運行：由于新的城市照明控制系統(tǒng)已城市為基本管理對象，在管理過程中各亮化單元之間自然需要基于互 聯(lián)網(wǎng)才能實現(xiàn)統(tǒng)一的協(xié)調(diào)管理?；诰W(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)存在的最大安全隱患自然是來自網(wǎng)絡(luò)的，如戶外媒體墻 被非法入侵播放非法內(nèi)容、重大節(jié)假日期間照明亮化場景被異常修改甚至局部失控等。針對這些安全隱 患，要求在城市的照明控制體系網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架初期就從結(jié)構(gòu)設(shè)計上做好防護(hù)，主要可以通過增加網(wǎng)絡(luò)硬件防 火墻；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成中針對無線網(wǎng)絡(luò)部分可以設(shè)立加密的VPN專網(wǎng)，有線網(wǎng)絡(luò)部分通過設(shè)立物理

14、獨立的光纖 網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的獨立建設(shè)，避免來自公網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊。針對內(nèi)網(wǎng)本身的安全隱患，還需要建立照明控制單元多樣性的反饋和監(jiān)察機(jī)制，對于現(xiàn)場設(shè)備要能 實現(xiàn)異常反饋時的自主反應(yīng)及遠(yuǎn)程應(yīng)急反應(yīng)，反應(yīng)措施包括執(zhí)行設(shè)備保護(hù)性自鎖、設(shè)備自主報警、強(qiáng)電 供電斷路等，另外還需要再重要節(jié)點布置視頻監(jiān)控，確保實時狀態(tài)的實時可視化監(jiān)控。穩(wěn)定運行：城市景觀照明控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行主要體現(xiàn)在照明亮化設(shè)備單元的穩(wěn)定運行還有照明亮化控制網(wǎng)絡(luò) 的穩(wěn)定運行，照明亮化控制管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。要實現(xiàn)這三個方面的穩(wěn)定運行，首先末端亮化設(shè)備單 元要求能達(dá)到可靠的超工業(yè)級穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，另外在亮化設(shè)備單元的銜接上，要減少底層協(xié)議轉(zhuǎn)

15、換節(jié)點， 確?？刂茢?shù)據(jù)的直通性；在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性方面除了對設(shè)備本身的工業(yè)級要求以外，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也要求做到精 簡和單一，避免多種協(xié)議混合出現(xiàn)及協(xié)議間彼此頻換轉(zhuǎn)換的問題；在照明亮化控制管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行 上主要是管理平臺的穩(wěn)定，管理平臺除了要具有嚴(yán)格人員準(zhǔn)入制度外，還需要有經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)的合格操 控人員，另外也需要由專業(yè)的軟件硬件團(tuán)隊做日常的運營維護(hù)和監(jiān)控。大數(shù)據(jù)集成：大數(shù)據(jù)集成的主要表現(xiàn)就是多類型多種類末端傳感數(shù)據(jù)、采樣數(shù)據(jù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)的匯總處理能力。這 里所講的除了是對原有已經(jīng)安裝的和照明控制系統(tǒng)相關(guān)的末端傳感設(shè)備接入到現(xiàn)有智慧城市控制系統(tǒng)里 面來，還包括既有數(shù)據(jù)的整合統(tǒng)計能力，如電能使用狀態(tài)統(tǒng)籌數(shù)據(jù)，

16、日常運行日志數(shù)據(jù)，日常維護(hù)記錄 數(shù)據(jù)等，還有電流電壓異常采樣檢測，末端設(shè)備完整性檢測，工作環(huán)境異常檢測等，另外還有日常監(jiān)管 數(shù)據(jù)整理分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。這要求各種通用末端協(xié)議如 C-BUS、KNX、DALI、NB-loT、RS485、DMX512、 RDM、ACN等都要能順利的接入總控制系統(tǒng)。智能化控制：智能化的控制除了要求多系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的收集整合處理能力之外，對核心服務(wù)器的處理能力運算能力 都有了更為深遠(yuǎn)的要求。除了靈活各性話的場景生成及運行能力外，運行過程中的末端數(shù)據(jù)采集、運行 日志分析、運行能耗及效果數(shù)據(jù)等等，這些數(shù)據(jù)的綜合處理才能形成控制平臺對于城市智能照明控制系 統(tǒng)的全方位立體化管控。因此

17、從體系結(jié)構(gòu)上可以將智能管理體系劃分為三個層級：最底層為感知層，其 主要代表包括了支持各種C-BUS、KNX、DALI、NB-loT、RS485、DMX512、RDM、ACN等協(xié)議為支撐的執(zhí)行 及數(shù)據(jù)采樣層；中間層為網(wǎng)絡(luò)層，該層的主要特點是以云服務(wù)及互聯(lián)網(wǎng)為核心平臺，囊括中心管理服務(wù) 器、通訊注冊服務(wù)器、存儲保障服務(wù)器等等核心處理單元，用以完成整個體系的核心數(shù)據(jù)運算和處理； 最頂層是應(yīng)用層，該層以人機(jī)交互界面為主要表現(xiàn)，打破傳統(tǒng)的控制中心理念，使得控制平臺在原有中 心化的同時向去中心化發(fā)展，以手機(jī)和便攜式平板電腦為載臺使的控制從原有的中心管控向更為靈活的 邊緣管控+中心管控邁進(jìn)，極大提高控制的便

18、攜性與靈活性。三、城市智慧集中控制技術(shù)與智慧照明的特點智慧照明是一種創(chuàng)新的方法，通過科學(xué)的城市規(guī)劃及對基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備和公共服務(wù)優(yōu)化管理，通過 大數(shù)據(jù)、大系統(tǒng)共享模式，資源整合避免重復(fù)建設(shè)，實現(xiàn)全面感知、協(xié)同運行、高效管理、智能控制、 綠色節(jié)能，最終實現(xiàn)城市照明可持續(xù)發(fā)展、使城市化建設(shè)更高階段。智慧照明控制也是一種社會人文價值觀的體現(xiàn)，它以智能化、人性化為出發(fā)點，以大數(shù)據(jù)及多邊緣 系統(tǒng)接入為基本構(gòu)架，實現(xiàn)龐大的立體化城市照明與燈光管控體系，實現(xiàn)高效運行與管理，展現(xiàn)著城市 智能集中控制與智慧照明的巨大價值。3.1、智慧照明系統(tǒng)的構(gòu)成：智慧照明系統(tǒng)從功能結(jié)構(gòu)來看主要可以由三大部分構(gòu)成，分別是運行部分

19、、管理部分、功能部分， 三大部分相互銜接彼此交融。系統(tǒng)構(gòu)成如下圖3.1-1示：L矩陣集控管理 2、3級分層富里 3、3級權(quán)B艮管理 4、運行日志管理 5、數(shù)據(jù)分析 6、大數(shù)據(jù)管理 7、資產(chǎn)報表管理 8、遠(yuǎn)表 9、GE運行富里智慧照明系統(tǒng)構(gòu)成L電流、電壓、電量、功率、溫度2、LED日3.故障報警4、電纜防盜5、矩陣軟喊技術(shù)6、運行狀態(tài)監(jiān)測7、遠(yuǎn)程實時視頻監(jiān)控9、延時控制（0.01S-24H很延時）.邏輯時間（日、周、月、季、年設(shè)置觸發(fā)）.物聯(lián)傳磁制.第三方接口控制.自定義控制1、開關(guān)控制2、調(diào)光控制（淡入淡出）3,單燈/單點控制4、現(xiàn)場實時控制5、遠(yuǎn)程控制（4G/WIF,以太網(wǎng)及光纖）6、GPS

20、與日同步控制7、萬年歷場景控制8、實時光磁制完美控制系統(tǒng)解決方案=管理+運行+功能圖3.1-1其中，運行部分大約占到整個系統(tǒng)約25%功能價值比重，其內(nèi)容主要是指整個系統(tǒng)運行的執(zhí)行設(shè)備、 執(zhí)行應(yīng)用技術(shù)和各個功能設(shè)備。執(zhí)行設(shè)備包括有：電能監(jiān)測部分的電流、電壓、電量、功率等監(jiān)測設(shè)備； 工作環(huán)境溫度監(jiān)測設(shè)備；LED燈等各類光源的光衰監(jiān)測設(shè)備；現(xiàn)場設(shè)備完備性報警、電力異常報警、異 常本地入侵報警等各類異常及故障報警設(shè)備；電力線纜及通訊線纜防入侵及防盜告警設(shè)備。執(zhí)行應(yīng)用技 術(shù)包括有：驅(qū)動線路矩陣軟跳線技術(shù)；運行狀態(tài)動態(tài)監(jiān)測；負(fù)載線及動力線備份自啟動技術(shù)等等。各個 功能設(shè)備主要是指非執(zhí)行功能的數(shù)據(jù)運行功能設(shè)

21、備和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建設(shè)備，數(shù)據(jù)運行功能設(shè)備包括有：數(shù)據(jù)整 合程式、數(shù)據(jù)記錄程式設(shè)備等；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建設(shè)備包括有：路由器、光纖網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、通訊 轉(zhuǎn)接設(shè)備等；其中，管理部分大約占到整個系統(tǒng)約35%的功能價值比重，其內(nèi)容主要包含管理的內(nèi)容要素和管理方 法構(gòu)架以及管理要素在管理方法的配置下形成管理結(jié)果評估。管理要素包括：樓宇亮化管理，道路亮化 管理，景觀亮化管理，觀光亮化管理等內(nèi)容；管理方法包括：亮化樓宇矩陣集控管理、管理單位3級分 層管理、管理單位3級權(quán)限管理、系統(tǒng)日常運行日志管理機(jī)制；管理結(jié)果評估包括有：運行日志、系統(tǒng) 狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)籌分析、末端傳感數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)籌分析、照明亮化系統(tǒng)運營及資產(chǎn)報表分析、

22、本地離線運行 管理分析等。其中，功能部分大約占到整個系統(tǒng)約40%的功能價值比重，其所轄功能單元在脫離系統(tǒng)后仍具有功能 價值，在實際使用中具有一定的獨立性、擴(kuò)展性和可移植接入性。其內(nèi)容包括：負(fù)載回路的開關(guān)管控功 能、被控光源的調(diào)光管控（淡入淡出）功能，另外還有單燈/單點的獨立控制功能，演繹場景時的現(xiàn)場實 時控制功能；除此之外，功能部分的管理體系所轄照明及亮化設(shè)備設(shè)施的遠(yuǎn)程控制（通過4G/WIFI或以 太網(wǎng)及光纖為互聯(lián)媒介）、GPS或GIS實現(xiàn)毫秒級別的同步控制功能，以及依據(jù)萬年歷的場景自主運行功 能；另外還有實時區(qū)域聯(lián)合光感運算自適應(yīng)控制功能、智能化偏差延時控制（0.01S-24H任意延時設(shè)置）

23、 功能、邏輯時間自主運行功能（日、周、月、季、年設(shè)置觸發(fā)）、物聯(lián)傳感集成自適應(yīng)控制功能、第三方 接口協(xié)議控制功能、本地自定義控制功能等等。智慧照明生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)架智慧照明生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)架以智慧控制管理中心為核心，縱向延展以以太網(wǎng)、光纖、IoT網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò) 為主要互聯(lián)手段，向下延伸到智慧控制終端柜，智慧控制終端柜為末端控制核心，智慧控制終端柜再通 過C-BUS、KNX、DALI、NB-loT、RS485、DMX512、RDM、ACN等多類接口協(xié)議與最底層的光源燈具、多媒 體燈具、特效燈具、激光表演、音樂噴泉等實現(xiàn)交互管理。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖3.2-1示。智慧照明生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)架云平臺音頻輸出視頻輸出智慧控制管

24、理中心RDM(DMX512),以太網(wǎng),光纖互轉(zhuǎn)智慧照明APPSHOW APP光纖傳輸，TCP/IPIoTGPRS電力載波KNXB AC netC-BUSModbusRS485擴(kuò)展控制AC 2 20RDM(DMX512),以太網(wǎng)，光纖互轉(zhuǎn)智慧控制終端柜PAVT智能模塊I.RTP視頻監(jiān)控功能照明夜景燈光3D投影噴泉控制RS232madrix.Osram e cue 明瑞多媒體燈光音樂噴泉特效燈光圖3.2-1智慧控制管理中心橫向延展可以擴(kuò)展出集中的音視頻輸出功能，主要通過光纖、以太網(wǎng)、4G網(wǎng)絡(luò)等 物理載體延伸到末端現(xiàn)場，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的實時播放和實時控制，這里的音頻和視頻輸出要求具有多通道 異步聯(lián)動能力

25、。另外智慧控制管理中心還鏈接有云平臺，通過云平臺可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的實時運算處理， 高效完成數(shù)據(jù)整合與現(xiàn)場指令觸發(fā)任務(wù)，使的整個系統(tǒng)更為靈動。除此之外，智慧控制管理中心還可以 通過云平臺可以接入便攜式的末端管理平臺，這些便攜式的末端平臺已通用平板電腦智能手機(jī)為主，這 些末端平臺可以實現(xiàn)受管控的功能開放，這些對末端平臺開放的功能可以便捷的實現(xiàn)現(xiàn)場人員的初期調(diào) 試及試運行功能，到了日常運營管理階段也可以方便的實現(xiàn)運行場景編輯，運行場景一鍵觸發(fā)等多種功 能。這樣的構(gòu)架模式，從系統(tǒng)層面很大程度上解決了對智慧控制管理中心的絕對依賴，使得系統(tǒng)管理從 中心化向中心化加邊緣化共存的新模式發(fā)展。在整個智慧照明生態(tài)系

26、統(tǒng)中，系統(tǒng)的最底層最為錯綜復(fù)雜，這是因為不同的底層單元如路燈性功能 能照明、夜景燈光、多媒體燈光、3D投影、音樂噴泉、特效燈光、激光表演等等都具有其特殊的固有屬 性，不管是通訊媒介還是通訊協(xié)議往往都有著不小的差異，造成這種差異的原因除了設(shè)備固有屬性的因 素之外，還因為不同生產(chǎn)廠家在做設(shè)備生產(chǎn)時候的技術(shù)壁壘，比如標(biāo)準(zhǔn)的DMX512協(xié)議，大多數(shù)廠家都會 做微調(diào)，以便自己的設(shè)備具有技術(shù)獨特性，這樣無形中就導(dǎo)致整個智慧照明生態(tài)底層的錯綜復(fù)雜性，為 今后的統(tǒng)一管理帶來了相當(dāng)大的難度，所以整個的智慧照明生態(tài)系統(tǒng)里，智慧控制終端柜就要求具有絕 對廣闊的兼容性，對常見的C-BUS、KNX、DALI、NB-lo

27、T、RS485、DMX512、RDM、ACN等多類接口協(xié)議及 其變異協(xié)議具有最廣泛的兼容性，且兼容庫能夠隨時擴(kuò)展升級以便更好的兼容。另外為了確保網(wǎng)絡(luò)的絕 對可靠，智慧照明生態(tài)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架也具有鮮明的豐富性特點，如TCP/IP、光纖、IoT、VPN專網(wǎng)等 等，且這些網(wǎng)絡(luò)媒介在構(gòu)建允許的情況下可以同時齊備配裝，以便當(dāng)有某種構(gòu)網(wǎng)媒介發(fā)生異常時可以及 時切換到其它網(wǎng)絡(luò)媒介，從而最大限度的降低系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)風(fēng)險。智慧照明生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)問題由智慧控制管理中心的服務(wù)器組來協(xié)調(diào)完成，這里的協(xié)調(diào)主要是依據(jù)各 照明單元固有屬性不同所帶來的差異化特征和區(qū)域照明特點而定。以一個城市為單位區(qū)域而言這樣的差 異化信息量是非常

28、龐大的，它不同于一個秀場、一個景區(qū)又或是一條街道，它是由無數(shù)個這樣的秀場、 景區(qū)或街道組成的聯(lián)合體。整個聯(lián)合體的聯(lián)動融洽運行所帶來的數(shù)據(jù)處理要求是非常巨大的，因此在這 個智慧照明生態(tài)系統(tǒng)中，智慧控制管理中心的核心地位變的異常凸出，整個智慧照明生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)動融 洽運行不僅是繁雜數(shù)據(jù)的運算，還區(qū)分為實時操作指令的下發(fā)，各運行單元運行狀態(tài)的實時監(jiān)測及反饋 信息處理，遇到異常報警后的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，異常報警派工處理機(jī)制，長期運行過程中的數(shù)據(jù)整合分析 并形成有價值的系統(tǒng)改善指引報告或預(yù)見性指引報告等等多種內(nèi)容。由上可知解決兼容性的難題是智慧照明生態(tài)系統(tǒng)的一個顯著特征；其次是智慧照明生態(tài)系的協(xié)調(diào)運 行能力，

29、而在協(xié)調(diào)運行上又全方位的體現(xiàn)著互聯(lián)互通、安全、精細(xì)、智慧、和諧系統(tǒng)特色。智慧照明是未來發(fā)展趨勢采用互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、新一代通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、AI人工智能、云端數(shù)據(jù)分析等新技 術(shù)和新方法，創(chuàng)造性的構(gòu)建城市智慧照明景觀亮化、智能化控制新技術(shù)集成，這是未來著力構(gòu)建具備互 聯(lián)互通、智能控制、智能管理（信息采集、信息處理、信息決策、指令傳輸?shù)龋?、信息服?wù)、信息安全、 能源管理、數(shù)據(jù)管理、權(quán)限管理、人工智能、協(xié)同發(fā)展等一系列智能化控制、精細(xì)化管理平臺。這是未 來城市智慧照明及景觀亮化控制發(fā)展的必由之路。四、城市智能集中控制技術(shù)與智慧照明的應(yīng)用方案與實現(xiàn)智能照明控制應(yīng)用方案智能照明控制設(shè)備以功能性

30、照明為主，要求照明設(shè)備具特點如：具有統(tǒng)一的負(fù)載回路管理能力，具 有單燈設(shè)備工作狀態(tài)的實時監(jiān)測能力，另外，除了照明設(shè)備本身的控制，其針對不同的的應(yīng)用場景也提 出了有較大差異化的場景要求，比如景觀的亮化場景需求、室內(nèi)亮化場景需求又或者是路燈照明場景需 求。目前市場上照明控制主流依然以電力載波通訊、GPRS為主，通訊帶寬及通訊穩(wěn)定性都有極大限制。 新應(yīng)運而生的5G和NB-IoT近年來得到較大發(fā)展，NB-IoT是2015年9月在3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織中立項提出 的一種新的窄帶蜂窩通信（LPWAN長距離通信技術(shù)），是一種革新性的技術(shù)，由3GPP定義的基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。它有深度覆蓋能力、功耗低，運維

31、低成本這些與生俱來的優(yōu)勢讓它非常適合于智 慧城市的智能照明領(lǐng)域；除此之外光纖和以太網(wǎng)通訊也在較為普遍的使用，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間也擺脫了傳統(tǒng)的 單純依賴公網(wǎng)的建設(shè)模式，而更多的可以出于安全考慮使用專用物理網(wǎng)絡(luò)，這些也都能為構(gòu)筑智慧照明 控制的網(wǎng)絡(luò)提供了基本的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和重要的安全基礎(chǔ)。智慧照明控制應(yīng)用方案其它傳感設(shè)備傳感器4G NB-IoTIUUUU圖4.1-1光纖/RJ45如前述，在智慧照明控制的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和安全基礎(chǔ)都以具備最初基礎(chǔ)的時候，系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)的方案重 要性自然凸顯出來，因為這是系統(tǒng)靈活、高效運營的重要一環(huán)。如上圖4.1-1所示為智慧照明控制應(yīng)用 的方案框架，如圖所示，所有的環(huán)節(jié)都以云平臺為核心點

32、星型分布，在智慧照明控制中心，這里與以往 控制中心最大的不同在于，其要求系統(tǒng)具有更為良好的人機(jī)交互性，具有更為靈活和豐富的應(yīng)用場景設(shè) 置，具有嚴(yán)格的層級性的應(yīng)用管理權(quán)限設(shè)置，具有聯(lián)動性與獨立性并存的靈活組合能力；強(qiáng)大的系統(tǒng)還 要求智慧控制中心能夠?qū)崟r掌握現(xiàn)場被控設(shè)施的工作狀態(tài)、異常報警和實時畫面監(jiān)控。云平臺能周期性 出具系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)報告，為系統(tǒng)的運行狀況做全面多節(jié)點多指標(biāo)的評審，確保系統(tǒng)運行的可靠性和可 預(yù)見性。依據(jù)智慧照明控制中心的技術(shù)需求，在依托云平臺為核心節(jié)點的構(gòu)架中，所有末端智能照明控制器 都可以通過光纖、以太網(wǎng)、4G或NB-IoT鏈接到云平臺。智慧照明控制器要求能夠接入各種通用傳感

33、器， 如GPS地理坐標(biāo)感知、光照強(qiáng)度感知、異常開關(guān)門感知、溫度感知、視頻傳輸?shù)?，智慧照明控制器將這 些數(shù)據(jù)做初級匯總和加工后連同回路開關(guān)狀態(tài)，還有電能信息等等一起通過鏈接云平臺的網(wǎng)絡(luò)傳遞給云 平臺，之后云平臺再對數(shù)據(jù)做深入加工與整合。除了智慧照明控制中心，針對云平臺可開放性的接入移動控制終端，移動控制終端以平板電腦和智能手機(jī)為主要載體，可以實現(xiàn)脫離控制中心的現(xiàn)場調(diào)試控制或一鍵式聯(lián)動控制等，以及貴賓觀摩時的臨 時時效性控制，使得控制的方式擺脫原有的單純中心化原則，使控制更為靈活、更具有適用性。多媒體屏和景觀亮化控制應(yīng)用方案多媒體屏和景觀亮化控制的特殊之處在于，多媒體屏為亮化控制的主題照明，處于整

34、個亮化照明控 制的主體地位，與之相配套的基礎(chǔ)照明和功能照明的使用要能最大限度的配合和襯托出主體照明的效果 來，因此，系統(tǒng)的構(gòu)架除了相比單純照明控制系統(tǒng)多出來的服務(wù)器組、節(jié)點端工控機(jī)、LED控制器等之 外，還要求系統(tǒng)的運行處理單元具有較強(qiáng)的協(xié)調(diào)及聯(lián)動能力。不同普通的基礎(chǔ)照明或功能照明，多媒體屏需要控制大量的像素點、像素?zé)魲l，目前普遍使用SPI 串行移位通訊和擴(kuò)容型的DMX協(xié)議。以PC軟件為主的品牌如；MADRIX、Visual、Sunlite、Chromatec 等應(yīng)用于各自細(xì)分領(lǐng)域，國產(chǎn)的有明瑞、裕明鑫等品牌。市場上多數(shù)LED終端控制器廠家都采用了 “變 異”的DMX512協(xié)議，國際品牌自行定

35、義的控制設(shè)備與燈具協(xié)議，譬如飛利浦、歐司朗也作為非標(biāo)準(zhǔn)協(xié) 議出現(xiàn)；這些產(chǎn)品及品牌都是多媒體屏設(shè)計方案的主要產(chǎn)品來源。目前國內(nèi)景觀亮化LED像素?zé)艟叩木?大應(yīng)用，基于TCP/IP的Artnet和ACN等也補充到了應(yīng)用協(xié)議中，以增加更大的控制容量。LED控制 系統(tǒng)軟件和硬件國內(nèi)技術(shù)完全超越國外的產(chǎn)品；其特點是硬件體積小，軟件功能全，已經(jīng)逐漸成為市場 主流，這對未來的多媒體屏的設(shè)計也打開了更廣闊的空間。如下圖4.2-1所示，為多媒體屏和景觀亮化控制的整個系統(tǒng)的架構(gòu)，該方案架構(gòu)為當(dāng)前市場上較為高效的資源組合及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方案。PAD強(qiáng)電回路與 燈光秀聯(lián)動集控RTP視頻監(jiān)控總控室點端矩陣智能控制終端基礎(chǔ)照明

36、GPS/BTS 通訊基站 （聯(lián)動備份）4G、光纖4G路由器點1的工a機(jī)服務(wù)器組 多媒體燈光 智慧照明控制AC220AC220433單1/調(diào) 光控制器圖4.2-1多媒體屏出于應(yīng)用的安全考慮一般都會使用專門的物理網(wǎng)絡(luò)，4G類無線網(wǎng)絡(luò)也會使用專門的VPN網(wǎng) 絡(luò)通道，所以網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基本特點就是專網(wǎng)專用，避免來自外網(wǎng)的干擾或入侵。整個網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器組會 安置在項目所在地附近，總控室實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的實時監(jiān)管和操作運行，為了確保末端節(jié)點工控機(jī)及矩 陣智能控制終端聯(lián)動時的時差問題，末端網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都有增加授時器，以確保整個系統(tǒng)中每個末端單元的 時鐘同步；另外在聯(lián)動表演中還有做聯(lián)動備份，以避免因突發(fā)性的末端設(shè)備掉線而

37、導(dǎo)致的臨時失控。在 主題表演中網(wǎng)絡(luò)連接并不僅僅局限于4G網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)及光纖也是可選之項。在主題照明部分，強(qiáng)電回路 管控與表演效果控制的節(jié)點端工控機(jī)分別獨立運行，但在服務(wù)器組又經(jīng)由系統(tǒng)統(tǒng)一“一鍵式”聯(lián)動管控， 強(qiáng)電回路管控負(fù)責(zé)用電供給及用電安全管理，節(jié)點端工控機(jī)負(fù)責(zé)表演效果的演繹，二者在總控室服務(wù)器 的協(xié)調(diào)下同步運行，完成效果演繹?；A(chǔ)照明部分因為沒有演繹動畫，所以只需要通過矩陣智能控制終 端完成強(qiáng)電回路管控和末端監(jiān)測即可；功能照明部分除了要具備基本的回路管控和末端監(jiān)測能力，還需 要具有單燈調(diào)光、調(diào)色功能等。主題照明、基礎(chǔ)照明和功能照明的彼此聯(lián)動化管理由服務(wù)器組統(tǒng)一協(xié)調(diào)完成，要求能完成區(qū)域的聯(lián) 動集中控制?？偪厥页吮?/p>