城市LED景观灯光控的系统设计研究

摘要：以表演性，观赏性、装饰性为主要目的，以激光、3D 投影、LED照明多媒体表演等表现形式，以灯光为主、声音、视频为辅，搭配人文形态的艺术表演场景控制称之为城市景观灯光控制。在进行新的城市景观控制设计时，需要有合理的规划led景观灯布局，合理控制景观灯切换时间，同时能够结合灯光控制、流量控制、场景分析等景观灯管理方法，进一步调整景观灯照明策略。

 1 城市led景观灯光控制系统现状 

（1）城市led景观灯光控制系统缺乏统一规划、规范标准，建设无序、建设各自为政，导致管理分散、响应不及时、资源极大浪费、协调难度大等问题。 

（2）协议、接口标准不统一，系统无法互联互通，无法实现数据、信息资源共享，无法对接智慧城市其他管理平台系统融合管理。 

（3）功能单一，仅停留在简单按时间要求进行远程开关灯的水平，无法通过信息采集、指令传输、信息处理、信息决策、权限管理、灯光控制管理等实现智能化管理控制；场景也是离不开“平日”，“节日”，“重大节日”等传统开关的场景，无法满足景观灯光控制管理精细化，效果动态层次精细变化的要求。 

（4）灯光控制也仅仅是“开关+播放”双“遥控器”集中控制时代，无法满足灯光显示效果对时序、变化、层次等功能的要求。 

（5）平台无扩展性，无法与安防报警、环境监测、数字城管、智慧交通等大数据的交互以及资源共享，实现智慧城市更多管理功能。 

2 城市景观灯光控制的发展阶段 城市景观灯光发展阶段分为初级、中级、高级、顶级四个阶段。 

（1）初级阶段：“凑”“拼”，主要是为了“亮”起来，这个阶段的控制设备主要以交流接触器、时间继电器等设备七拼八凑，只要亮起来即可。 

（2）中级阶段：系统局部控制，运用控制方法，实现可远程遥测包括短路器、交流接触器、门开关、供电、手动开关等状态信息反馈给控制中心，可远程设置或调整被控设备的工作参数等。

（3）高级阶段：即目前城市景观灯光建设时期，运用软件系统和智能硬件设备实现遥信、遥测、遥控、遥调、遥视的“五遥”功能；集数据采集、处理、存储、统计、汇总、分析、发布和应用于一体的信息管理平台功能；具有设备运行状态显示、数据统计分析、报警定位地图显示、资源配置及外接审批等业务功能；具备设施智能化、可视化管理的运行监控系统；具有应急预案管理及应急事件管理等功能；具备准确计算亮灯率、用电质量分析、漏电检测、监控终端自运行功能、自动校时功能、单灯监控、远程抄表、多类型终端访问操作、资产管理、GPS 定位、查询分析、统计及打印等功能。 

（4）顶级阶段：这是城市景观灯光控制发展的最高阶段，即基于新一代通信技术的高带宽、低延迟特点，建立超高清监控网络，实时掌握灯光设备动态，无损呈现夜景效果，保证监控指令的可靠无延迟，构成智慧城市大数据基础数据库，建立算法模型，通过机器深度学习，对数据进行深度挖掘、分析趋势，提供决策等，为行业监管和政府决策提供可信数据基础和技术保障，满足城市景观灯光控制、管理要求，实现城市景观灯光精细化、智能化管理等功能。 

3 当前城市景观灯光控制建设主要内容 

3.1 城市景观灯光实时控制系统 系统实现对控制终端、灯具、供配电设施的联网集控和信号采集、参数配置等，包括实时联网控制，动态方案演绎、编排及执行，控制系统数据通信。 

（1）实时联网控制 实现景观灯光开关模式、场景、时间参数设置及查询；终端分区分组亮灯情景参数设置及查询；开关状态、工况及能耗数据报警设置及查询；开关状态、能耗、工况实时及历史趋势曲线显示；照明区域终端分布图、工艺图及数据展示等。 

（2）景观照明动态方案演绎、编排及执行 实现照明场景动态/静态方案编排及设置；照明设施联动组态管理；跨区照明联动方案编排及设置；区域照明动态/动态编排及设置；照明单体动态/静态编排及设置；照明方案保存、读取及调用；照明终端控制方案设置及查询。 

（3）控制系统数据通信 实现终端数据通信传输及信号处理、终端状态数据采集及换算、数据通信传输检验及时序控制、媒体墙数据通信协议解析及转换、分布式数据通信、控制数据变量转义转码及编码、网关通信链路多路径策略及配置管理。 

3.2 运维管控平台 平台主要服务于城市景观灯光照明系统的管理展示、运营维护与应急调度。采用分级控制架构及控制策略，由控制终端负责本地级控制任务，三级控制共同建立在统一的服务器和数据平台上，组成 “多系统合一”的联动控制管理平台，形成基于地理信息、照明设施、设备资产、业务运行信息等一体的多级系统。

3.3 能耗监测与分析系统 系统实时监测各个回路能耗，并提供能耗使用分析。管理部门可通过该系统对照明设施能耗使用的详细数据进行查询和调取，便于其执行能耗管理，同时对开灯方案模式优化、能耗补贴计算、灯具技术升级评估等提供数据支撑。 3.4 设施运维管理系统 实现对城市led景观灯光照明日常运行、保养以及维护的管理，包括对技术基础资料、人员、设备运行状态及维修保养记录的信息化支撑和数据分析等功能。当发生故障时可通过系统直观呈现并及时安排处置，确保设施运行稳定。 

3.5 多元信息发布平台 通过构建发布平台，支撑丰富多样的信息发布内容和发布方式，从而实现网页端，以及外部第三方系统的信息发布。可以实现基于门户网站的信息查询、发布功能，包括景观灯光建设情况、开放时间、表演计划安排、表演场景效果以及观景指南等信息。

 3.6 数据资源交换系统 数据资源交换系统包括各类数据接口以及用于支撑数据交换的相关软件模块，实现城市景观灯光智能化监控平台内部各个子系统间，内部系统同外部系统间的数据交互。

 3.7 数据接口 （1）照明设施实时状态数据交换接口 实现对内部子系统、外部子系统提供景观照明设施、供配电设施、控制终端的状态数据，回路开关信号反馈，工况及参数反馈，当前执行的照明方案，单灯状态等数据。 

（2）设施控制指令数据交换接口 实现功能照明、夜景灯光、3D 投影、多媒体灯光、音乐喷泉、特效灯光、激光表演等控制设备的控制指令数据交换接口，内部、外部系统可以通过调用该接口实现控制、参数调整、场景编排和控制灯等。 

（3）能耗数据交换接口环境 对内、外部系统提供控制设备、回路、建筑、场景等实时能耗数据、能耗统计分析数据等，实现能耗数据和参数的共享。 

（4）基础数据交换接口 实现灯具、供配电、控制、监控等设备及管理单位、维护人员等基础数据的共享以及交换；外部系统可以通过该接口调取、更新推送基础数据等。 

（5）工程资料报备接口 通过该接口，设计、建设及管理单位可以将相关的工程图纸、管线图纸、系统工艺图、控制回路原理图等资料上报至景观照明监控信息系统。

 3.8 安全中心 安全中心由告警中心和网络安全两个子系统组成。 

（1）告警中心包含回路跳闸、异常亮灯、异常开门、短路、 欠压、过压、缺相、过载、漏电、温度、浪涌、设备掉线、设备故障、设备入侵、同步异常、网络异常、漏洞、违规、网络攻击等告警。 

（2）网络安全包括漏洞扫描、堡垒机、数据库审计、用户准入平台、安全防护平台、注册终端监控、在线监测、主动感知、精准识别、识别信息、识别规则、自动比对、主动阻断、智能策略、图形化管理、安全服务等主动防护。 

4 结语。城市led景观灯光控制系统的建设进入了高级阶段，目前来说仍处在探索、摸索阶段。文章首先研究了城市景观灯光系统目前存在的问题，然后分析整个系统的设计方案，希望文章能够给相关工作者的一定的启发作用。