梁雙

（北京新時(shí)空科技股份有限公司上海分公司，上海200040）

1 概述

隨著國(guó)內(nèi)LED 照明技術(shù)的出現(xiàn)，照明相關(guān)行業(yè)均得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，尤其是室外照明行業(yè)更是日新月異，發(fā)展迅速。LED 是一種固態(tài)照明光源，和傳統(tǒng)光源相比，具有顯著的優(yōu)勢(shì)特性，如壽命更長(zhǎng)、更加節(jié)能、色彩豐富、體積更小。因此，LED 照明基本取代了傳統(tǒng)照明。經(jīng)過十余年的發(fā)展，目前已經(jīng)衍生出了諸多細(xì)分產(chǎn)品如光電玻璃、貼膜屏等。然而室外照明作為新興行業(yè)，控制技術(shù)還在探索積累中，一些技術(shù)細(xì)節(jié)仍需要探討。本文暫且把照明控制系統(tǒng)分為了LED 控制系統(tǒng)和智能照明管理控制系統(tǒng)，前者是效果變化的控制系統(tǒng)。后者是用戶界面的操作系統(tǒng)，可以把它理解為更高層次的控制系統(tǒng)，用于管理前者，是LED 控制系統(tǒng)的管理系統(tǒng)。

三基色分別為R（紅）G（綠）B（藍(lán)）色，這3 種顏色也叫加法三原色，其他顏色都可以通過這3 種顏色的混合而顯示，比如，紅藍(lán)混色為品紅色；紅綠混色為黃色；藍(lán)綠混色為青色。人們把品紅、黃、青3 種顏色叫作減法三原色或者三原色，因此，燈具調(diào)光僅需要控制同一時(shí)刻各種顏色燈珠的輸出值即可顯示出不同的色彩效果。

按照燈珠的控制要求，燈具可分為開關(guān)控制和調(diào)光控制，可調(diào)光燈具又包含亮度和色彩可調(diào)。其中開關(guān)控制不難理解，調(diào)光控制則包含多種控制方式，主要包括前沿切相、后沿切相、1-10V、DALI、DMX512 等控制方式。前3 種不適用室外照明暫且不予討論。

DALI 最大可實(shí)現(xiàn)64 個(gè)獨(dú)立地址單元的控制，可分為16個(gè)場(chǎng)景或組控制，相對(duì)于1-10V 調(diào)光控制DALI 的優(yōu)勢(shì)在于每個(gè)節(jié)點(diǎn)僅有地址碼，信號(hào)衰減幅度小于1-10V 信號(hào)，最大控制距離不宜超過200m。相對(duì)于DMX512 調(diào)光控制，此控制協(xié)議僅能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)的照明控制，雙向通訊也使得其傳輸效率遠(yuǎn)低于DMX512 協(xié)議，因此，DALI 適合小型半室外的雨棚過道照明控制或者說更適合室內(nèi)照明控制。

DMX512 控制方式由舞臺(tái)燈光控臺(tái)衍生而來。在實(shí)際運(yùn)用中由主控器、分控器直接驅(qū)動(dòng)LED 的RGB 線序，此控制方式可以實(shí)現(xiàn)多通道單燈單地址或分段控制，既可以實(shí)現(xiàn)多燈分組控制又可以單燈分段控制，燈具地址可以手動(dòng)或由主控器自動(dòng)分配，分組數(shù)和場(chǎng)景數(shù)均由主控器特性決定。其250kbit/s 的波特率比DALI 協(xié)議高出200 多倍，在動(dòng)態(tài)效果展示上優(yōu)勢(shì)明顯。在室外照明行業(yè)中運(yùn)用最為廣泛。

DMX512 協(xié)議最大可控制512 個(gè)通道，其中每組R（或G、B）需要用一個(gè)單獨(dú)的通道控制，而RGB 組合后才可以作為一個(gè)像素點(diǎn)顯示不同的顏色，因此，DMX512 分控器的單個(gè)端口可以實(shí)現(xiàn)170 個(gè)像素點(diǎn)的單獨(dú)控制。同樣部分產(chǎn)品因白色亮度需要加強(qiáng)而增設(shè)了W（白）色，開發(fā)了RGBW 色的燈具。通過上述方式不難算出，DMX512 分控器的單個(gè)端口可以實(shí)現(xiàn)128 個(gè)像素點(diǎn)的單獨(dú)控制。矩陣式的像素點(diǎn)排布讓燈具可以實(shí)現(xiàn)顯示屏的效果，如需要顯示一個(gè)字母，約需要64 個(gè)像素點(diǎn)，即高度8 個(gè)像素，寬度8 個(gè)像素；需要顯示一個(gè)中文簡(jiǎn)體漢字則約需要256 個(gè)像素點(diǎn)，即高度16 個(gè)像素，寬度16 個(gè)像素；需要顯示一個(gè)視頻則約需要600伊480 個(gè)像素。同等面積下像素密度越高可顯示的效果越細(xì)膩，控制系統(tǒng)布置也就更密集。

在當(dāng)今這個(gè)信息時(shí)代，商業(yè)顯示屏、大型燈光秀在各大城市隨處可見。動(dòng)輒就是十萬像素、百萬像素甚至更高，單靠主控器和分控器很難滿足中大型照明需求，此時(shí)，必須增設(shè)拓展層，利用光電交換機(jī)或光纖收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)中大型照明項(xiàng)目的系統(tǒng)拓展。光纖可以有效延長(zhǎng)照明控制的覆蓋范圍，在光信號(hào)傳輸過程中，衰減小，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，區(qū)別傳統(tǒng)的電信號(hào)，可有效抗擊復(fù)雜的電磁環(huán)境干擾，在中大型照明項(xiàng)目中運(yùn)用較為廣泛[1]。

然而即便是光纖拓展仍有不適用的地方，如城市整體亮化、山體亮化。這些項(xiàng)目要么超出了光纖的傳輸距離，要么沒有敷設(shè)條件，此時(shí)，將運(yùn)用4GIPVPN 技術(shù)。這是一種虛擬專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。功能是在公用網(wǎng)絡(luò)上建立專用網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行加密通訊。因此，在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中有廣泛運(yùn)用，采用雙網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)的網(wǎng)關(guān)通過對(duì)數(shù)據(jù)包的加密和遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換利用公網(wǎng)IP 接入Internet，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問。VPN 則可以通過服務(wù)器、硬件、軟件等多種方式實(shí)現(xiàn)，是目前大型城市燈光秀的有力支撐。

2 智能照明管理控制系統(tǒng)

說起照明管理控制系統(tǒng)則必須提到EIB。EIB 是歐洲安裝總線的英文簡(jiǎn)稱，是目前整個(gè)照明行業(yè)中使用最為廣泛的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著2007 年被確定為我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，EIB 在行業(yè)發(fā)展中起到規(guī)范和引領(lǐng)作用。若干年后，基于此標(biāo)準(zhǔn)又誕生了智能電氣安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)Knnnex，簡(jiǎn)稱KNX。目前，國(guó)內(nèi)幾乎所有室外照明項(xiàng)目都采用了這一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

KNX/EIB 系統(tǒng)的功能特點(diǎn)包括：智能化、美化環(huán)境、保障照度一致性、延長(zhǎng)燈具壽命、節(jié)約能源、綜合控制、安裝簡(jiǎn)便、易于維護(hù)、降低投資成本維護(hù)管理成本、提高回報(bào)率等?？梢愿鶕?jù)不同時(shí)段不同亮度調(diào)整燈具亮度充分利用環(huán)境光，可實(shí)現(xiàn)淡入淡出，人來燈亮人走燈滅的效果；營(yíng)造舒適愉悅的工作生活環(huán)境，可以抑制電網(wǎng)電壓的沖擊延長(zhǎng)燈具的使用壽命，通過智能控制亮度和開啟時(shí)間減少約30%的電能，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)各個(gè)照明回路的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，即使反饋系統(tǒng)故障位置及類別等報(bào)告信息，助力維保人員快速搶修。

KNX/EIB 系統(tǒng)是分布式開放系統(tǒng)，系統(tǒng)可通過主干線進(jìn)行擴(kuò)展，理論傳輸距離達(dá)到1000m，滿足絕大多數(shù)照明工程需求。系統(tǒng)通過RS-232、USB 接口或以太網(wǎng)與中控電腦連接，提供多種通信協(xié)議接口，支持TCP/IP 協(xié)議，可在局域網(wǎng)上進(jìn)行控制，同步控制燈具、窗簾、空調(diào)等設(shè)施。也可以與BAS 樓宇自控系統(tǒng)、BMS 物業(yè)管理系統(tǒng)連接。即便是應(yīng)急照明消防、安防等功能均可按照要求設(shè)置，真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開放，符合智能大廈發(fā)展趨勢(shì)。

3 室外照明工程技術(shù)的運(yùn)用

一些莊重的場(chǎng)合通常會(huì)用單色溫，比如，上海的外灘古建用的3000K 暖色體現(xiàn)古建的莊重和歷史凝重感，蘇州周莊古鎮(zhèn)用3000K 暖色靜態(tài)體現(xiàn)了小橋流水詩意江南的特色，這些僅涉及智能照明管理控制系統(tǒng)，這些項(xiàng)目相對(duì)簡(jiǎn)單，比較容易實(shí)施，控制投入也較低。

一些大型地標(biāo)建筑，商業(yè)氛圍濃重的地塊，能夠反映出都市繁華景象的建筑則需求用彩色和動(dòng)畫烘托氛圍，表達(dá)出城市的活力與朝氣。這種項(xiàng)目的室外照明涉及LED 控制系統(tǒng)和智能照明管理系統(tǒng)。如東方之門，夜幕降臨開始建筑開啟絢麗的表演模式，整個(gè)門造型仿佛一座巨大的門型顯示屏，輪回播放著園林蘇州園林、江南水鄉(xiāng)、百戲之祖、帆船田徑，通過一扇“門”展示一座城。而深夜模式為輪廓勾邊效果，僅保留建筑夜間可視，在保證深夜基礎(chǔ)模式效果的前提下達(dá)到節(jié)能減排目的。還有一些整個(gè)城市的照明工程，范圍非常大，控制系統(tǒng)必然會(huì)通過4GIPVPN 控制方式，由GPS 同步授時(shí)器實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)同步聯(lián)動(dòng)。如2016 年杭州的G20 峰會(huì)城市燈光秀，燈光秀由70伊105盞LED 等組成，分別安裝在錢江新城核心區(qū)沿岸的30棟高層建筑外立面上，運(yùn)用聲、光、電等現(xiàn)代化的視覺效果配上配以大型音樂配暖、自然山水、人文、建筑及杭州logo 等元素，文字、燈光、影像顯示在錢塘江沿岸30 多幢高樓串成的一幅“巨幕”上，呈現(xiàn)一幅幅具有“中國(guó)氣派、江南韻味”的畫卷。

4 結(jié)語

在電子信息技術(shù)日新月異的今天，任何事物都在不停地發(fā)展，新的科技產(chǎn)物如雨后春筍。要求人們緊跟時(shí)代步伐，不斷學(xué)習(xí)創(chuàng)新，時(shí)刻保持在新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式的前端，充分運(yùn)用高科技，高速成長(zhǎng)，為祖國(guó)繁榮昌盛貢獻(xiàn)微薄力量。