智能控制系統(tǒng)在園林景觀照明工程中的應用

房曉峰

（廣州市園林建設有限公司，廣州 510170）

1 引言

將智能控制系統(tǒng)應用到園林景觀的照明工程中，既能提供滿足園林景觀的照明需求，又能加強照明內(nèi)外部控制的有效程度，保證照明效果，提高園林美感。對智能控制系統(tǒng)在園林景觀照明工程中的應用研究分析，不僅能提升園林景觀照明質(zhì)量，同時對園林景觀照明智能化的發(fā)展也有積極意義。

2 智能照明控制系統(tǒng)

智能照明系統(tǒng)是一種新型的電力控制系統(tǒng)，是智能化技術(shù)不斷發(fā)展成熟的產(chǎn)物，將智能照明系統(tǒng)應用在園林景觀照明工程中，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候動態(tài)跟蹤園林景觀照明工程電路系統(tǒng)狀態(tài)，實現(xiàn)對整個照明系統(tǒng)的控制，降低故障出現(xiàn)概率，節(jié)約用電，推動公共園林建設朝著創(chuàng)新型與生態(tài)型方向發(fā)展。隨著城市化進程的加快，城市規(guī)模不斷擴大，照明燈具的數(shù)量和能耗也在不斷增加，單純采用節(jié)能型照明設備已經(jīng)無法滿足綠色發(fā)展和節(jié)能環(huán)保的要求。而智能控制系統(tǒng)集合了計算機應用技術(shù)與智能化控制技術(shù)的優(yōu)點，在設置節(jié)能LED燈的基礎上加入智能化與自動化控制，能極大地提升節(jié)能效果，推動園林景觀照明的智能化發(fā)展。

3 智能照明控制系統(tǒng)的功能

為了充分發(fā)揮智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)越性，應加強對智能照明控制系統(tǒng)的規(guī)劃設計，清晰主要設計思路，在軟件平臺建立完善的輸入輸出控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對電路的高效精準控制。同時還應與公園物業(yè)管理系統(tǒng)、消防管理系統(tǒng)以及安保系統(tǒng)等系統(tǒng)相聯(lián)合，統(tǒng)籌各項資源，精準反應，實現(xiàn)對園林景觀的智能控制。

智能照明控制系統(tǒng)具有高智能與適應性強等優(yōu)勢，能良好地滿足室內(nèi)外不同場所的照明需求，無須工作人員在現(xiàn)場或近距離操作，靈活性較強，變更照明方案迅速。根據(jù)城市園林景觀的具體情況設計智能控制系統(tǒng)，預留調(diào)整空間，并通過智能照明控制系統(tǒng)對園林景觀中的建筑物、植物、水體等一系列的元素的燈光進行管理，能夠?qū)崿F(xiàn)照明智能化管理，同時還能根據(jù)園區(qū)環(huán)境調(diào)整園區(qū)光線，協(xié)調(diào)燈光與環(huán)境的關系，以此提升照明的實用性與審美性。

4 智能控制系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)

依托互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能等諸多技術(shù)，并基于此對整個系統(tǒng)具備的穩(wěn)定性開展進一步分析，建立園林景觀智慧照明管理平臺，形成高效、穩(wěn)定、安全、智能型的管理園林景觀照明管理系統(tǒng)共包含4個層面，即云（服務應用層）、管（傳輸網(wǎng)絡層）、邊（邊緣網(wǎng)關）、端（設備感知層）。服務應用層作為整個智慧照明控制系統(tǒng)的關鍵，承擔著計算、分析數(shù)據(jù)的核心任務，邊緣網(wǎng)絡將異常數(shù)據(jù)反饋到終端，各類反饋到云平臺的數(shù)據(jù)都由云計算平臺負責梳理、計算、分析與存儲，并為管理人員提供準確可靠的數(shù)據(jù)。

傳輸網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)與信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡通道，是邊緣網(wǎng)關與云端連接的關鍵，而傳輸網(wǎng)絡層主要由異構(gòu)網(wǎng)絡綜合構(gòu)成，如運營商提供的寬度網(wǎng)絡服務和4G/5G網(wǎng)絡、可編程邏輯控制器（PLC）等。邊緣網(wǎng)關的重點工作是承擔部分云端的計算資源或?qū)崟r資源，進而達到數(shù)據(jù)優(yōu)化和實時響應的效果。在園林景觀智慧照明管理平臺中，邊緣網(wǎng)關會將遠程設備管理（RDM）信息反饋芯片收集反饋的巨大的數(shù)據(jù)量與閾值進行比較，若發(fā)現(xiàn)二者存在較大差異則立即反饋上報，可極大提升反饋效率，減少網(wǎng)絡資源的浪費。若在系統(tǒng)工作過程中出現(xiàn)通信網(wǎng)絡中斷或出現(xiàn)其他異常情況而離線時，設備仍能正常按照設計要求正常運轉(zhuǎn)，要記錄存儲數(shù)據(jù)。

其中，設備感知層為控制終端與感知設備，感知設備主要負責信息收集與數(shù)據(jù)反饋，對各類燈具進行統(tǒng)籌規(guī)劃，同時將收集到的信息通過RDM信息反饋芯片反饋至LED控制終端，為照明系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，并為系統(tǒng)決策和方案變更提供準確的信息。傳感器的主要任務是采集環(huán)境參數(shù)，以便園林景觀智能照明系統(tǒng)根據(jù)不同的環(huán)境（如人體紅外、濕度、溫度）調(diào)整方案，實現(xiàn)有效照明。

在4個層面相互配合的情況下，園林景觀照明智能控制系統(tǒng)能夠以無線數(shù)據(jù)為傳輸手段，在云服務平臺上輸入指令與接受信息反饋，最后完成對各個園區(qū)的景觀照明的精準集中控制。根據(jù)廣州市南沙區(qū)重點道路城市園林綠化景觀提升項目的實際情況，以一處景觀照明為一個控制節(jié)點，并在每一控制節(jié)點上安裝強電與弱電控制設備，由數(shù)字電能表、智能模塊等構(gòu)件組成的強電控制設備主要負責電源回路開關的控制，同時還兼顧各項電參數(shù)的信息采集，而由主、分控制設備與信號接收器等構(gòu)件組成的弱電控制設備主要任務為監(jiān)測主、分控制燈具的光照變化效果，并完成數(shù)據(jù)的采集與反饋。

為了實現(xiàn)對燈光的精準集中控制，安排專員與存量燈具廠家簽訂協(xié)議，協(xié)調(diào)對接控制程序的開發(fā)與應用，再選擇以每個節(jié)點端為控制單位，同時將燈具設備運營數(shù)據(jù)臨時存儲在邊緣主機位置，所有節(jié)點均按照這一規(guī)范運行，最后系統(tǒng)將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥仙硡^(qū)重點道路城市園林綠化景觀提升項目智慧照明管理云平臺，實現(xiàn)對整個照明控制系統(tǒng)的智能化、高效率控制。同時，整個智慧照明管理云平臺采用的是B/C/S混合異構(gòu)體架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)本地存儲與云存儲，雙重保證，還可遠程利用智能移動終端進行操作，快速高清查看燈光效果，操作簡單高效，靈活安全。

智慧照明管理云平臺可根據(jù)不同需求調(diào)整控制方式，適用于音頻、視頻等諸多控制方式，能夠達到較為靈活多樣的舞美燈光與智能燈光，同時系統(tǒng)可兼容多種接口協(xié)議與變異協(xié)議，后期運維改造的空間充足。

4.2 權(quán)限管理

為滿足南沙區(qū)重點道路城市園林綠化景觀提升項目的具體要求，展現(xiàn)不同場景模式下的燈光效果。智慧照明管理云平臺采用3級權(quán)限管理設計，如圖1所示。3級權(quán)限管理為：市集中控制權(quán)限＞區(qū)集中控制權(quán)限＞節(jié)點控制權(quán)限。若慶祝節(jié)日或重大活動，廣州市需要夜景燈光表演聯(lián)動，廣州市集中控制平臺向南沙區(qū)集中控制平臺請求發(fā)送權(quán)限，由南沙區(qū)授權(quán)后，廣州市集中控制平臺將獲得統(tǒng)一燈光控制權(quán)限，以保證燈光效果。當南沙區(qū)區(qū)內(nèi)慶祝節(jié)日或重大活動時，由南沙區(qū)集中控制平臺對燈光進行控制，實現(xiàn)區(qū)內(nèi)燈光聯(lián)動，保證審美效果。在大部分情況下，由園林景觀智慧照明管理云平臺對燈光進行控制，保持燈光正常工作。

圖1 智慧照明管理云平臺3級權(quán)限管理

4.3 系統(tǒng)功能

考量智慧照明管理云平臺建設實際情況，系統(tǒng)設計應綜合分析照明工程的實際情況,并確保整個平臺具有照明控制、數(shù)據(jù)分析與儲存、動態(tài)跟蹤、安全保證等功能。

4.3.1 照明控制

照明控制系統(tǒng)主要組成部分包括：1）應用集成控制。兼顧本地與智能移動終端兩種控制方式。2）場景模式多樣?？稍O計為照明強弱電控制、音頻設備、視頻設備、舞美燈光，滿足不同控制場景的需要。

3）兼容性高。平臺兼容多種接口協(xié)議及其變異協(xié)議，聯(lián)動控制效果良好。

4.3.2 運營管理

運營管理主要構(gòu)成如下：

1）數(shù)據(jù)管理。動態(tài)更新數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速度迅速，可在本地與遠程對數(shù)據(jù)、能耗進行監(jiān)測；智慧化與自動化管理，自動采集統(tǒng)計運行參數(shù)；故障監(jiān)控精準，反應反饋；數(shù)據(jù)分析與日志可形成文本或圖表，保證決策與管理的科學性[1]。

2）設備管理?？焖俨樵冊L問設備，查看設備的運行情況；判斷是否出現(xiàn)離線或網(wǎng)絡中斷等問題；衛(wèi)星定位顯示設備分布情況。

4.3.3 實時監(jiān)控

實時監(jiān)控主要由以下3部分構(gòu)成：

1）運行狀態(tài)監(jiān)控。根據(jù)燈具分布情況安裝高清監(jiān)控攝像頭，以便查看燈光呈現(xiàn)效果。安裝監(jiān)控攝像頭，對夜景呈現(xiàn)效果進行實時的直觀監(jiān)控。

2）環(huán)境感知監(jiān)控。安裝傳感器，監(jiān)控溫度、濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)。

3）設備異常處理。劃定數(shù)據(jù)安全參數(shù)范圍，確保集中控制工作保持在安全允許數(shù)值范圍內(nèi)，若出現(xiàn)異常，設備會立即通過短信、郵件、微信等將異常情況反饋給管理者，減輕人工巡視壓力，提高管理效率，降低經(jīng)濟損失。

4.3.4 信息安全

信息安全要注意以下2方面內(nèi)容：

1）設備管理安全。加強智慧照明管理云平臺登錄與操作管理，安排專人進行管理與審核，提升管理意識，不隨意增加、更改或刪除操作設備。

2）網(wǎng)絡通信安全。設置網(wǎng)絡安全模塊，數(shù)據(jù)加密傳輸，通信方式采用“4G/5G+虛擬VPN”，預防網(wǎng)絡黑客攻擊與病毒。

4.3.5 系統(tǒng)特點

該系統(tǒng)特點主要有：

1）智能化控制。智慧照明管理云平臺系統(tǒng)設計應基于運營管理目標進行，充分考慮后期管理與維護的實際情況，設計真正適合園林景觀照明工程的平臺與系統(tǒng)，添加環(huán)境監(jiān)測、4K高清視頻流媒體等實用性強的系統(tǒng)功能，確保園林景觀照明效果[2]。

2）節(jié)能型水平。智慧照明管理云平臺由云（服務應用層）、管（傳輸網(wǎng)絡層）、邊（邊緣網(wǎng)關）以及端（設備感知層）4個層面構(gòu)成，場景模式變化多樣，操作簡單高效，運維成本較低，節(jié)能環(huán)保效果顯著。

3）精細化管理。依托大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，園林景觀智能照明控制系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮數(shù)據(jù)采集與分析的能力，實時采集每一個節(jié)點的燈具設備的能耗與工作狀態(tài)，整理設備故障與日志，自動生成文本或圖表，直觀地反映各項數(shù)據(jù)的變化與波動，提高管理人員決策的科學性。園林景觀智能照明控制系統(tǒng)并不是簡單的燈光開關控制設備，而是能夠統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各項內(nèi)容的自動化、智慧化控制系統(tǒng)，是整個智慧城市的重要組成部分，能夠在城市資產(chǎn)管理功能方面發(fā)揮重要作用。

4）便利性目標。智能控制終端可以對燈光照明進行遠程操控，還能設計存儲不同的燈光效果參數(shù)，體現(xiàn)復雜多樣的燈光光影效果，滿足不同控制場景的需要。如在慶祝節(jié)日或重大活動時，通過應用算法能根據(jù)不同的表演時間軸調(diào)整燈光效果，消除傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡控制下燈光舞美表演存在的延時的問題，實現(xiàn)“一鍵式”聯(lián)動燈光表演，提供完美的燈光享受。

5 結(jié)語

園林景觀照明系統(tǒng)的設置是整個園林景觀審美性表達的重要部分，因而加強園林景觀照明系統(tǒng)的設計具有重要現(xiàn)實意義。在園林景觀照明工程中應用智能控制系統(tǒng)，應以每處園林景觀分布為設計小點，優(yōu)化照明系統(tǒng)設計，才能提高園林美感，推動城市公共園林景觀照明的智能化、創(chuàng)新化發(fā)展。