基于高效需求的城市景觀裝置設(shè)計研究

張寧 左思 刁翠翠

關(guān)鍵詞：智能化 基礎(chǔ)設(shè)施 城市建設(shè) 景觀照明 高效節(jié)能

引言

在我國城市建設(shè)可持續(xù)發(fā)展進程中，城市的生態(tài)文明建設(shè)和公共設(shè)施的宜居性建設(shè)已日趨完善，且在優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)以及鼓勵和倡導綠色低碳生產(chǎn)和生活方式上都取得了較好的反響。文章所述的景觀燈設(shè)施已成為現(xiàn)代城市建設(shè)和人文藝術(shù)發(fā)展不可或缺的城市組件。景觀燈以其高度包容的覆蓋功能和多維的藝術(shù)表現(xiàn)力，在國內(nèi)城市建設(shè)中備受矚目。本文以高效智能景觀燈為例，結(jié)合轉(zhuǎn)化成型的景觀燈案例，探討智能景觀燈融入現(xiàn)代化城市建設(shè)的設(shè)計理念和運作模式，闡述在城市化建設(shè)中智能景觀燈的應用意義。

一、研究背景

早期工業(yè)化進程中，機器與基礎(chǔ)設(shè)施遍布城市各個角落，盤旋復雜的供水管道、冗長高耗的能源供給系統(tǒng)、占地巨大的儲存系統(tǒng)，使得城市景觀變得冰冷而無趣，呈現(xiàn)千城一面的狀態(tài)。當今隨著智能和高科技產(chǎn)品進入城市生活，城市的智能景觀設(shè)計也面臨新局面，智能景觀燈以其具有高觀賞性、人工智能性、文化傳承性、資源節(jié)約性，成為現(xiàn)代景觀建設(shè)的重要公共設(shè)施。因此，為更好地體現(xiàn)地區(qū)文化素質(zhì)、科技水平和經(jīng)濟實力，現(xiàn)代城市智能景觀燈的設(shè)計研究，將成為當前城市功能性照明提升和景觀建設(shè)亟待解決的重要問題。

二、景觀燈設(shè)計現(xiàn)狀分析

（一）景觀燈設(shè)計缺乏獨創(chuàng)性：我國城市公共設(shè)施建設(shè)始之較晚，因此前期建設(shè)中設(shè)施的獨創(chuàng)性欠佳，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計師群體規(guī)模較小，設(shè)計思維尚不成熟，導致了現(xiàn)階段景觀燈仍以模仿為主，同時，在政府決策范圍內(nèi)還存在城市景觀燈等基礎(chǔ)設(shè)施的換新提案駁回情況，這些導致現(xiàn)今城市景觀燈設(shè)計缺乏獨創(chuàng)性。

（二）景觀燈設(shè)計地域特色不足：由于大量模仿與批量生產(chǎn)的弊端，導致了景觀燈設(shè)計的同化現(xiàn)象。國內(nèi)城市街道設(shè)置了千篇一律的景觀燈，大同小異，此般景象很難體現(xiàn)一個區(qū)域內(nèi)的當?shù)匚幕约懊袼罪L情等區(qū)域性人文特色[1]。與此同時，部分景觀燈的設(shè)計還存在一味復制傳統(tǒng)文化元素，導致其設(shè)計原則性缺乏，使其不能與所處地域特征相契合的情況，該情況極大程度上滯緩了景觀燈的設(shè)計發(fā)展，也使設(shè)計者在景觀設(shè)計時的導向思考產(chǎn)生偏斜，更加不注重因地制宜的區(qū)域特色性。

（三）景觀燈技術(shù)亟待突破瓶頸：國內(nèi)景觀燈存在著注重外觀設(shè)計，缺乏功能實用性、光照層次單薄、自動調(diào)節(jié)機能欠佳以及產(chǎn)品維修難度大等一系列需要突破技術(shù)瓶頸的問題。因此，景觀燈在設(shè)計制造過程中不僅要注重其外觀和造型設(shè)計，還需對智能、材料、環(huán)保等問題加以重視，提高景觀燈的工作效率，實現(xiàn)景觀燈的實用性、環(huán)保性、智能性的共同發(fā)展，這也是國內(nèi)景觀燈設(shè)計關(guān)注的焦點。

三、智能景觀燈設(shè)計改造方案

（一）智能景觀燈的釋義：智能時代萬物與公共數(shù)據(jù)的互聯(lián)已成為一種新趨勢，貫徹節(jié)能減排基本國策，促進可持續(xù)發(fā)展，人類精神與物質(zhì)需求的不斷演變，促使科學技術(shù)和設(shè)計風格的交互更替，智能景觀燈的設(shè)計也在持續(xù)打破傳統(tǒng)格局，竭力與時代標準、科技發(fā)展水平、多樣化需求相匹配，充分發(fā)揮其節(jié)能、延長燈具使用壽命、改善燈光照明質(zhì)量、實現(xiàn)多種照明效果并行作用。

（二）智能景觀燈的發(fā)展趨勢：城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴大，景觀燈已成為城市景觀照明不可或缺的設(shè)備。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，智能景觀燈的建立為現(xiàn)代城市建設(shè)提供了優(yōu)質(zhì)的生活服務和城市化功能，滿足了人類生存需求和環(huán)境保護的雙重發(fā)展理念?，F(xiàn)階段景觀燈以造型、光照顏色和亮度創(chuàng)造景觀，而智能景觀燈將得益于科學、技術(shù)和人文理念的共同融合，使城市環(huán)境更具藝術(shù)和人文氣息。景觀是美好生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，景觀燈是裝飾景觀的重要設(shè)施，在政策、環(huán)境、經(jīng)濟的共同影響下，現(xiàn)代化城市景觀建設(shè)需要提出因地制宜的個性化解決方案，在發(fā)揮景觀燈定向作用的同時，通過創(chuàng)新技術(shù)激勵高效需求的智能景觀燈設(shè)計轉(zhuǎn)型。

1.高效與節(jié)能兼具：景觀燈作為城市公共設(shè)施和景觀設(shè)備，對于城市發(fā)展和居民生產(chǎn)生活具有極大益處，高效的工作狀態(tài)和低能耗的長期使用是景觀燈設(shè)計投放以及發(fā)展趨勢的關(guān)注重點。目前，國內(nèi)各大城市景觀燈在高效工作要求下，普遍存在高能耗、低環(huán)保的問題，因技術(shù)閉塞而無法實現(xiàn)能源的高效率利用，減少能耗與效率之間供給比重，使節(jié)能智能景觀燈在設(shè)計原理、能耗產(chǎn)出等方面極大改善，呈現(xiàn)高常態(tài)化的發(fā)展趨勢。

2.藝術(shù)與功能并舉：景觀燈作為保障居民生產(chǎn)生活的必備基礎(chǔ)設(shè)施，對日常生活影響較大。一方面，景觀燈設(shè)計注重功能性，保障居民的出行照明。另一方面，景觀燈設(shè)計元素還應該更多地注入藝術(shù)性和人文性，其元素選定應緊密貼合城市人文景觀，通過景觀燈色彩、圖案、強度的搭配設(shè)計，增添居民的視覺享受以及觀賞趣味，給予居民更加舒適的觀景體驗，從而提升居民生活的幸福指數(shù)。

（三）智能景觀燈的設(shè)計原理

1.景觀燈的設(shè)計構(gòu)造：景觀燈內(nèi)部的燈柱為中空結(jié)構(gòu)（圖1），燈柱的兩側(cè)均設(shè)置有照明用景觀燈，燈柱頂部的驅(qū)動箱為景觀燈結(jié)構(gòu)內(nèi)的噴水組件提供動力。景觀燈所需要的電能由景觀燈頂部的太陽能電池板提供，電能來源清潔環(huán)保。景觀燈與太陽能電池板之間的連結(jié)是以電性連接的方式相接。蓄水箱放置在驅(qū)動箱內(nèi)壁，蓄水箱的頂部有固定連接的進水管，進水管的內(nèi)部設(shè)置有用以密封進水管的系列密封組件，同時景觀燈內(nèi)部有用于清潔的清潔組件。

2.自動清潔系統(tǒng)構(gòu)造及作用：景觀燈在清洗時通常是人工進行清洗，而由于景觀燈的位置過高，且景觀燈之間的間距大，這就導致了在清洗時過于繁瑣，費時費力，清潔效率不高，給清潔人員帶來不便，同時浪費財政物力，故智能景觀燈中增加了自動清潔系統(tǒng)，可以有效解決上述問題。景觀燈的自動清潔系統(tǒng)由電機組件，清掃槽組件，密閉組件，噴水組件幾部分構(gòu)成，通過上述組件間的相互配合，可以實現(xiàn)景觀燈的自動清潔功能。

（1）電機組件：景觀燈的電機組件由燈柱內(nèi)部的電機、螺紋桿、升降板、驅(qū)動箱構(gòu)成（如圖1）。清潔組件由燈柱內(nèi)部固定連接的電機進行驅(qū)動，電機輸出軸連接有螺紋桿，螺紋桿的頂端貫穿燈柱延伸至驅(qū)動箱內(nèi)，并與驅(qū)動箱的頂部內(nèi)壁相連接，螺紋桿的外壁螺紋套處設(shè)有升降板，驅(qū)動箱的頂部內(nèi)壁固定連接有兩個滑動桿，滑動桿的底端延伸至燈柱內(nèi)并與燈柱的一側(cè)內(nèi)壁固定連接，升降板滑動套設(shè)在兩個滑動桿的外壁，升降板的內(nèi)部開設(shè)有兩個相對稱的清掃槽，當電機轉(zhuǎn)動時，螺紋桿也會相應的轉(zhuǎn)動從而帶動整個清潔組件工作。

（2）清掃槽組件：位于升降板兩側(cè)的清掃槽組件可以對景觀燈進行清潔，清掃槽由彈簧，滑動板，毛刷，升降板構(gòu)成（圖2）。清掃槽的內(nèi)壁兩側(cè)均有固定連接的彈簧，兩個彈簧相靠近的一端均有固定連接的滑動板，其側(cè)面設(shè)有毛刷，滑動板的兩側(cè)分別與清掃槽兩側(cè)的內(nèi)壁連接同時可以相互滑動，驅(qū)動箱的底部和燈柱的兩側(cè)均開設(shè)有與升降板相配合的滑動口，太陽能電池板則為電機提供電力。當電機組件工作時將會帶動清掃槽組件工作，電機會帶動螺紋桿進行轉(zhuǎn)動，并帶動升降板進行升降移動，當升降板移動到指定位置時，此時景觀燈會擠壓滑動板，滑動板再擠壓彈簧，同時因為彈簧的彈性使毛刷與景觀燈的外壁相抵觸，從而對景觀燈的外壁進行清掃，以此自主清潔方式降低人工清掃出現(xiàn)的難度，也相應減少人工清掃的頻率，對設(shè)備維護產(chǎn)生的財政支出有極大的改善。

（3）密閉組件：景觀燈的密封組件可以收集雨水，并反復利用水資源，其構(gòu)造包括進水管、轉(zhuǎn)軸、扭簧（圖3）。轉(zhuǎn)軸以密閉轉(zhuǎn)動連接的方式與進水管相連，轉(zhuǎn)軸的一端貫穿進水管并固定連接在傾斜遮擋板上，遮擋板的外壁與進水管的內(nèi)壁相抵觸，轉(zhuǎn)軸的外壁套設(shè)有扭簧，扭簧的兩端分別與轉(zhuǎn)軸的外壁和進水管的一側(cè)外壁固定連接。下雨時，雨水重力帶動遮擋板發(fā)生角度轉(zhuǎn)動，遮擋板在轉(zhuǎn)動時會通過轉(zhuǎn)軸使扭簧發(fā)生形變（圖4），使雨水通過遮擋板流動入蓄水箱內(nèi)，后通過扭簧的扭力使遮擋板回歸原位，如此反復儲存收集雨水，可以減少蓄水箱內(nèi)水資源的揮發(fā)，有效節(jié)約水資源。

（4）噴水組件：噴水組件具有清洗景觀燈的功能，其組成包括水泵、吸水管、出水管、噴水管、蓄水箱（如圖1）。驅(qū)動箱的一側(cè)內(nèi)壁固定連接有水泵，水泵的吸水端固定連接有吸水管，吸水管的另一端與蓄水箱的一側(cè)固定連接，水泵的出水端固定連接有出水管，出水管的另一端固定連接有帶噴頭的噴水管，噴水管的兩端分別貫穿燈柱的兩側(cè)并分別與兩個景觀燈相對應。驅(qū)動箱的頂部通過螺栓固定連接有遮擋進水管的過濾板，遮擋板的外壁固定連接有密封墊，密封墊與進水管的內(nèi)壁相抵觸（圖4）。當水泵啟動時蓄水箱內(nèi)的水通過吸水管流動到出水管內(nèi)，從而通過噴頭噴灑到景觀燈上，對景觀燈進行自主清洗，使景觀燈清洗得更加干凈。

3.景觀燈太陽能電池板的工作原理：太陽能對于人類來說是一種“取之不盡，用之不竭”的能源[2]，發(fā)展太陽能景觀燈有利于減少環(huán)境污染、節(jié)約能源，有利于加快建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型城市。太陽能這種清潔能源的使用將廣泛運用于未來城市的發(fā)展，景觀燈通過頂部由多晶硅構(gòu)成的太陽能電池板，將光能轉(zhuǎn)化為電能，多晶硅通過吸收太陽光線，使硅原子外的電子躍遷，P-N結(jié)兩旁匯聚了大量電子形成了電位差。當景觀燈工作時，電流將會流通為景觀燈供電。太陽能電池的運用實現(xiàn)了資源利用的可持續(xù)性，符合綠色生態(tài)理念。

4.景觀燈的外觀設(shè)計：在景觀燈外觀造型設(shè)計上，采用了回紋，榫卯等中國傳統(tǒng)文化元素（圖5）。景觀燈燈柱的主體形態(tài)選擇了橫豎穿插的兩個長方體組合，以中國傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)為主要拼接結(jié)構(gòu)，既體現(xiàn)了中國傳統(tǒng)智慧，又便于安裝和運輸，節(jié)約了制造成本。四個側(cè)面的外觀花紋選用了中國明式家具鏤空花紋元素，使整個燈柱呈現(xiàn)一種古今融合的意境感，左右兩側(cè)的燈光透過印有中式紋樣的燈罩給人以濃濃的中式氣息。景觀燈主體顏色為偏暖黃的原木色，給人溫暖祥和的視覺感。具有人文和藝術(shù)屬性的智能景觀燈，實現(xiàn)了其綜合功能集一體的優(yōu)質(zhì)服務體驗，也為生態(tài)文明城市建設(shè)理念增添了更多的城市人文藝術(shù)性。

四、智能景觀燈的應用價值

（一）城市建設(shè)方面

現(xiàn)代城市中的各種建筑，如高層建筑、平臺和天井等都消耗著能源，并產(chǎn)生大量碳排放。隨著第三產(chǎn)業(yè)貢獻的增加，各地霓虹燈、屏幕版和海報墻的使用強度越來越大，城市建設(shè)服務要求也越來越高。

一是開發(fā)新能源。智能景觀燈打破了傳統(tǒng)供電模式，大大減少了側(cè)輔電源系統(tǒng)的布置，使每個景觀燈成為一個新的獨立個體，選擇景觀燈頂部的光電池，通過太陽能發(fā)電，可以有效減少能源浪費，實現(xiàn)新能源轉(zhuǎn)化。

二是美化環(huán)境。景觀燈作為城市基礎(chǔ)設(shè)施，其光源效果對美化城市有很大的改觀[3]，燈具光源不同顏色的光源照射與夜色交相輝映，既給夜晚居民出行提供了光照輔助，也為城市夜景增添了別樣韻味，讓人們能夠在景觀燈照射保障下更加愉悅地出行，享受著景觀燈的舒適服務[4]。同時，智能景觀燈更加利于城市樹立獨具一格的特色形象，益于城市自身的發(fā)展。

三是節(jié)能環(huán)保。夜晚的光源照射是城市必不可少的，它既保證了人們可以更好地享受夜晚出行生活的便捷，同時也為城市亮化起到了美化作用[5]。智能景觀燈打破了現(xiàn)有市場景觀燈低效工作與高耗能的現(xiàn)狀，改善了景觀燈的節(jié)能環(huán)保機能，進行高效長久的工作運行，有效減少資源浪費以及不必要的“光污染”現(xiàn)象。

四是減少故障。智能景觀燈可以更好地保障城市景觀照明工作，有效減少非必要亮燈或必要情況不亮燈等錯誤和故障，提升和改善城市交通運行狀況，更好地保證居民出行安全和社會安全。

（二）社會發(fā)展方面

1.經(jīng)濟效益：城市景觀燈通常站立位置較高，燈體間距較大，人工維修和清潔工作較為繁重，耗時費力，清潔效率不高。而智能景觀燈內(nèi)置水箱和淋浴器，實現(xiàn)了高效的維修、清潔、設(shè)備維護等日常工作，最大限度地節(jié)約勞動力成本；智能景觀燈還具有多種照明控制方案，可根據(jù)城市需求進行人性化和智能化照明，有效分配了能源，提升了城市用電的經(jīng)濟效益。

2.社會效益：城市智能景觀燈不僅是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，也是重要的城市形象工程建設(shè)，將極大促進城市照明管理，適應現(xiàn)代城市發(fā)展水平，使現(xiàn)代科技與藝術(shù)完美結(jié)合，樹立現(xiàn)代城市區(qū)域品牌新形象；智能景觀燈符合人們對高品質(zhì)生活的向往，對促進高質(zhì)量、宜居化城市發(fā)展具有重要意義，增加了城市的人文“溫度”；智能景觀燈能夠提升城市硬件設(shè)施，優(yōu)化城市環(huán)境，吸引人才和投資，改善城市服務和形象。

3.環(huán)境效益：在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化基礎(chǔ)上，智能景觀燈的能耗、資源占用等方面具有諸多優(yōu)勢，在占用陸地資源和適應城市環(huán)境方面效率更高，其工作原理與城市環(huán)境具有良好的融合性，有利于推進城市生態(tài)文明建設(shè)。

展望與結(jié)論

面向現(xiàn)代城市建設(shè)的智能景觀設(shè)備是未來城市建設(shè)中景觀發(fā)展和公共設(shè)施的方向之一，也是建設(shè)宜居城市和綠色生態(tài)文明城市推進智能城市化建設(shè)的重要發(fā)展方向之一[6]。人工智能時代的技術(shù)創(chuàng)新對國家和社會的各個方面都有重要影響，改變了許多領(lǐng)域的發(fā)展前景。在建筑城市化過程中應用智能技術(shù)，如景觀設(shè)備，可以更大程度考慮和解決設(shè)計過程中的時間和空間問題，提高設(shè)施的完善程度，為構(gòu)建更加多維的、人文與藝術(shù)共享的智能景觀燈裝置設(shè)計，開辟新的領(lǐng)域，衍生更多新的設(shè)計模式。

智能景觀燈裝置的設(shè)計重點在于高效的統(tǒng)一控制。由于高效，它使節(jié)能成為基礎(chǔ)。在現(xiàn)代城市智能景觀裝置設(shè)計過程中，通過公眾關(guān)注引導、景觀設(shè)備市場研究，分析現(xiàn)有智能景觀產(chǎn)品的特點。圍繞國家政策、社會環(huán)境、經(jīng)濟等問題，提出定制化解決方案，使智能景觀燈的設(shè)計趨于生活化、民用化，使公眾能夠在短時間內(nèi)接受智能景觀燈。通過實時創(chuàng)新科技和可持續(xù)發(fā)展的價值需求，以高效智能景觀設(shè)備市場快速轉(zhuǎn)型為根本需求，使智能景觀燈真正節(jié)能，在現(xiàn)代城市建設(shè)中發(fā)揮巨大作用。