關(guān)宏德

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

近年來，隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)于夜間光環(huán)境的需求也越來越高。夜景照明展現(xiàn)夜間光環(huán)境的特色魅力，美化了夜間景觀，刺激了消費(fèi)，體現(xiàn)了城市發(fā)展的綜合實(shí)力，受到了政府和社會(huì)的廣泛關(guān)注。夜景照明越來越成為城市發(fā)展不可或缺的一部分。

夜景照明的控制系統(tǒng)作為夜景照明技術(shù)的核心部分起到至關(guān)重要的作用。合理設(shè)計(jì)夜景照明控制系統(tǒng)，不僅能增強(qiáng)夜景照明的藝術(shù)表現(xiàn)力，也能提高管理人員的工作效率，并且能達(dá)到更好的節(jié)能效果。但是，當(dāng)前夜景照明大量采用傳統(tǒng)的時(shí)控開關(guān)控制，無法在重大節(jié)日或時(shí)間段靈活切換控制模式，并且無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制管理，存在較大的弊端。

基此，本文擬探析夜景照明工程控制。

1 夜景照明控制的種類

夜景照明控制按功能操作管理可分為4類：

(1)手動(dòng)控制

通過直接對(duì)斷路器的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)夜景照明的開啟和關(guān)閉?；蛘咄ㄟ^二次接線系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，為配電箱上的按鈕來控制啟閉。

(2)時(shí)間控制

通過在配電間內(nèi)安裝時(shí)間繼電器裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)回路按各個(gè)時(shí)間段開啟和關(guān)閉。

(3)智能控制系統(tǒng)(開關(guān)量控制)

在配電箱內(nèi)設(shè)置照明控制終端，并通過智能控制總線，將所有配電箱聯(lián)網(wǎng)接至控制中心主機(jī)。控制中心主機(jī)安裝夜景照明控制系統(tǒng)軟件，根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行編程，設(shè)定好各種場(chǎng)景模式。當(dāng)用戶臨時(shí)需要切換模式時(shí)，通過對(duì)控制中心內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)控制面板的觸控或控制電腦系統(tǒng)軟件場(chǎng)景的點(diǎn)擊，簡(jiǎn)單方便地控制燈光模式。

(4)媒體顯示控制系統(tǒng)

利用夜景燈光的顏色或灰度的調(diào)光變化，實(shí)現(xiàn)媒體的展示。

綜上4種方式，手動(dòng)控制方式依靠人工管理，雖然減少了造價(jià)成本，但人力成本高及安全性較差，工程規(guī)模較小時(shí)可考慮采用；相較于手動(dòng)控制，時(shí)間控制方式從管理方面會(huì)更方便一些，但也會(huì)遇到一些特殊情況，比如經(jīng)常需要專業(yè)電工人員根據(jù)不同的節(jié)日模式及四季晝夜長短變化進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整設(shè)置。一旦工程規(guī)模較大，配電箱數(shù)量較多時(shí)，這兩種控制方式不靈活的弊端更加顯現(xiàn)。而智能控制系統(tǒng)，根據(jù)其智能化的特性實(shí)現(xiàn)了照明的人性化、提升管理水平及達(dá)到節(jié)約能源的效果。盡管在初期增加了一些造價(jià)，但性價(jià)比相對(duì)較高，特別是對(duì)于大型夜景照明工程。而對(duì)于有文字、動(dòng)畫、圖像等媒體顯示的夜景照明控制系統(tǒng)，則需采用專用調(diào)光控制系統(tǒng)，現(xiàn)有比較成熟的控制系統(tǒng)為DMX512協(xié)議控制系統(tǒng)。

2 DMX512協(xié)議控制原理

DMX512是英文Digital Multiplex with 512 pieces of information (即多路數(shù)字傳輸)的簡(jiǎn)稱。DMX512協(xié)議是由美國劇場(chǎng)技術(shù)協(xié)會(huì)制定的數(shù)字多路復(fù)用協(xié)議, 是一種用于發(fā)送器和調(diào)光設(shè)備之間的調(diào)光協(xié)議。DMX512協(xié)議主要應(yīng)用于劇場(chǎng)舞臺(tái)、娛樂環(huán)境、建筑照明等場(chǎng)所，現(xiàn)作為燈光行業(yè)數(shù)字化設(shè)備的通用信號(hào)控制協(xié)議。DMX512協(xié)議將控制器與調(diào)光設(shè)備的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸方法進(jìn)行了界定，包括電特性、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)通信協(xié)議、接口類型和電纜類型。

DMX512協(xié)議適合一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的主從式燈光控制系統(tǒng)，控制器通過總線發(fā)送控制時(shí)序，總線上的設(shè)備接收控制數(shù)據(jù)，提取相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。DMX512協(xié)議時(shí)序圖如圖1所示。DMX512的數(shù)據(jù)傳輸方式為異步串行傳輸模式，調(diào)光器的數(shù)據(jù)信號(hào)依次傳輸，從第一路信號(hào)傳出至最后一路調(diào)光器的數(shù)據(jù)信號(hào)傳完，最多可達(dá)512路數(shù)據(jù)信號(hào)。有效的調(diào)光電平范圍為0～255級(jí)，可將燈控制在關(guān)燈至燈具全亮的0～255級(jí)線性調(diào)光范圍。

數(shù)字段號(hào)功能最小值典型值最大值單位①間歇期之間的間隔8888μs②間歇期之間的標(biāo)號(hào)8.00--μs起始碼1.00μs③幀時(shí)間43.1244.044.48s④起始比特位3.924.04.08μs⑤最低數(shù)據(jù)位3.924.04.08μs⑥最高數(shù)據(jù)位3.924.04.08μs⑦停止位3.924.04.08μs⑧幀之間的“標(biāo)定”時(shí)間001.00μs⑨數(shù)據(jù)包之間的“標(biāo)定”時(shí)間0-1.00μs

圖1DMX512協(xié)議時(shí)序圖

DMX512原來的標(biāo)準(zhǔn)(USITT DMX512-1990 調(diào)光器與控制臺(tái)用數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定DMX512調(diào)光裝置總的連接器采用120Ω標(biāo)準(zhǔn)阻抗的屏蔽雙絞線連接5針180度XLR信號(hào)傳輸連接器，后根據(jù)市場(chǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)(WH/T 32-2008，DMX512-A 燈光控制數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議)進(jìn)行了修訂，允許采用CAT 6非屏蔽或屏蔽雙絞線和RJ - 45模塊化插孔連接器。5針XLR信號(hào)傳輸連接器的信號(hào)引腳分配如圖2所示。

引腳號(hào)功 能①調(diào)光控制信號(hào)的公共連接點(diǎn)(屏蔽)②調(diào)光控制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)1-③調(diào)光控制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)1+④可選第二路調(diào)光控制數(shù)據(jù)鏈路信號(hào)2-⑤可選第二路調(diào)光控制數(shù)據(jù)鏈路信號(hào)2+

圖25針XLR信號(hào)傳輸連接器的信號(hào)引腳分配

DMX512協(xié)議控制系統(tǒng)從成熟的舞臺(tái)燈光控制到如今廣泛應(yīng)用于樓宇夜景照明燈光控制，技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟。其簡(jiǎn)單性、可靠性以及靈活性成為常規(guī)有燈光變化控制的首選夜景照明控制系統(tǒng)。

圖3 夜景照明配電系統(tǒng)

3 夜景照明控制的設(shè)計(jì)

夜景照明設(shè)計(jì)分為配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本文著重介紹夜景照明控制系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)，擬分別介紹夜景照明智能控制系統(tǒng)及DMX512協(xié)議控制系統(tǒng)。

3.1 夜景照明智能控制系統(tǒng)

主要控制燈具回路的通和斷，通過對(duì)夜景照明配電箱內(nèi)的智能照明模塊的控制來實(shí)現(xiàn)，圖3為某工程夜景照明配電箱的簡(jiǎn)易配電系統(tǒng)圖。

在夜景照明控制主機(jī)上通過對(duì)夜景照明控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行編程，依據(jù)不同日期、不同時(shí)段的需要，決定開燈的回路，實(shí)現(xiàn)了夜景照明的多種模式效果，合理的設(shè)置就能避免不必要的能耗浪費(fèi)。相對(duì)于早期設(shè)計(jì)采用時(shí)控控制的方式，智能控制系統(tǒng)顯得更加靈活，更加安全。特別是應(yīng)對(duì)大型工程時(shí)，管理人員只要對(duì)控制中心主機(jī)進(jìn)行操作并根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)可視化一鍵式操作。

3.2 DMX512協(xié)議控制系統(tǒng)

DMX512協(xié)議是目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)字調(diào)光協(xié)議。其規(guī)定主控和分控制器的互聯(lián)方式采用總線型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是典型的一主多從方式。所有DMX512控制器均有一個(gè)DMX輸入接口和一個(gè)DMX輸出接口，DMX512控制協(xié)議允許各種燈光設(shè)備混合連接，在使用中可直接將上一臺(tái)設(shè)備的DMX輸出接口和下一臺(tái)設(shè)備的輸入接口連接起來。

基于DMX512控制協(xié)議的每套LED燈具都需要被賦予一個(gè)數(shù)字啟動(dòng)地址編號(hào)，這個(gè)地址編號(hào)即該燈具設(shè)備的地址碼。地址碼用于DMX512控制信號(hào)的尋址，以保證設(shè)備只對(duì)屬于“自己的”控制信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)。

設(shè)計(jì)時(shí)，一般可以將DMX512協(xié)議控制系統(tǒng)為3部分：DMX主控——DMX解碼器(分控制器) ——LED燈具組成。

DMX512協(xié)議控制器的每一路輸出回路是支持512個(gè)通道的，如果你一個(gè)“設(shè)備單元”是占了6個(gè)通道，那理論上最多只能連接85個(gè)“設(shè)備單元”，像普通的全彩LED燈具是RGB色占用3個(gè)通道，DMX512協(xié)議控制器輸出的每路就可以連接170個(gè)燈具，圖4為某工程DMX512協(xié)議控制系統(tǒng)圖。

在與控制中心主機(jī)連接的情況下，DMX512控制器可以接受主機(jī)軟件下達(dá)的指令，并完成相應(yīng)的工作。DMX512控制器支持脫機(jī)運(yùn)行，管理人員通過控制器上的按鍵也可進(jìn)行節(jié)目的選擇、速度的調(diào)節(jié)。DMX512控制器可進(jìn)行自動(dòng)地址分配，并聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)效果同步。

圖4 DMX512控制系統(tǒng)圖

4 城市夜景照明控制

城市夜景照明工程的蓬勃發(fā)展，美化了城市形象，豐富了廣大市民夜晚的文化生活。但現(xiàn)階段城市夜景照明控制缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和管理，造成不必要的能耗浪費(fèi)，所以在進(jìn)行城市夜景照明建設(shè)時(shí)，城市夜景照明控制系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行同步規(guī)劃建設(shè)及制定管理辦法。

城市夜景照明控制系統(tǒng)應(yīng)能分區(qū)、分時(shí)、分級(jí)地監(jiān)測(cè)、控制和管理城市照明設(shè)施運(yùn)行。通過組網(wǎng)建立城市夜景照明控制統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)公園亮化、建筑物亮化及道路亮化等系統(tǒng)的管理。

按城市夜景照明的控制邏輯關(guān)系和照明線路拓?fù)錁?gòu)建，城市夜景照明控制系統(tǒng)由中心主系統(tǒng)、中間通訊系統(tǒng)及終端系統(tǒng)的3層架構(gòu)組成。

中心主系統(tǒng)主要由基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的管理平臺(tái)軟件、服務(wù)器、防火墻等總控端設(shè)備組成；中間通訊系統(tǒng)理解為通信網(wǎng)絡(luò)，是整個(gè)系統(tǒng)控制指令和數(shù)據(jù)信息的傳輸通道，常用GPRS或4G公用移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)作為中間通訊系統(tǒng)；終端系統(tǒng)包括智能照明燈控模塊、DMX512協(xié)議控制器及各種轉(zhuǎn)換協(xié)議網(wǎng)關(guān)等終端設(shè)備。

中心主系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制、運(yùn)行管理和系統(tǒng)管理等功能，并能完成城市夜景照明系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)度和管理。中間通訊系統(tǒng)及終端系統(tǒng)的模塊設(shè)置于城市照明的配電箱內(nèi)，圖5為城市夜景照明集控平臺(tái)系統(tǒng)。

圖5 城市夜景照明集控平臺(tái)系統(tǒng)

根據(jù)上述的構(gòu)架要求，相關(guān)部門可制定合理、通用的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行城市夜景照明控制統(tǒng)一平臺(tái)的建設(shè)，提高服務(wù)能力并達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

5 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)階段，夜景照明控制系統(tǒng)相對(duì)比較傳統(tǒng)，無法滿足人們使用時(shí)靈活多變的需求，需要設(shè)計(jì)單位、施工單位及業(yè)主單位多方面人員的共同努力。目前夜景照明設(shè)計(jì)大多由照明公司設(shè)計(jì)，電氣及控制設(shè)計(jì)水平參差不齊，希望城市夜景規(guī)劃部門，在要求滿足城市夜景照明相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，制定適合當(dāng)?shù)靥厣脑O(shè)計(jì)規(guī)程及夜景照明管理辦法，采用技術(shù)先進(jìn)的夜景照明控制系統(tǒng)，做到維護(hù)和管理方便、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約能源、提高照明質(zhì)量和控制光污染等作用。

參考文獻(xiàn)

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