智能控制系统在园林景观照明工程中的应用

2022-12-15房晓峰

工程建设与设计 2022年22期

房晓峰

（广州市园林建设有限公司，广州 510170）

1 引言

将智能控制系统应用到园林景观的照明工程中，既能提供满足园林景观的照明需求，又能加强照明内外部控制的有效程度，保证照明效果，提高园林美感。对智能控制系统在园林景观照明工程中的应用研究分析，不仅能提升园林景观照明质量，同时对园林景观照明智能化的发展也有积极意义。

2 智能照明控制系统

智能照明系统是一种新型的电力控制系统，是智能化技术不断发展成熟的产物，将智能照明系统应用在园林景观照明工程中，能够实现全天候动态跟踪园林景观照明工程电路系统状态，实现对整个照明系统的控制，降低故障出现概率，节约用电，推动公共园林建设朝着创新型与生态型方向发展。随着城市化进程的加快，城市规模不断扩大，照明灯具的数量和能耗也在不断增加，单纯采用节能型照明设备已经无法满足绿色发展和节能环保的要求。而智能控制系统集合了计算机应用技术与智能化控制技术的优点，在设置节能LED灯的基础上加入智能化与自动化控制，能极大地提升节能效果，推动园林景观照明的智能化发展。

3 智能照明控制系统的功能

为了充分发挥智能照明控制系统的优越性，应加强对智能照明控制系统的规划设计，清晰主要设计思路，在软件平台建立完善的输入输出控制系统，实现对电路的高效精准控制。同时还应与公园物业管理系统、消防管理系统以及安保系统等系统相联合，统筹各项资源，精准反应，实现对园林景观的智能控制。

智能照明控制系统具有高智能与适应性强等优势，能良好地满足室内外不同场所的照明需求，无须工作人员在现场或近距离操作，灵活性较强，变更照明方案迅速。根据城市园林景观的具体情况设计智能控制系统，预留调整空间，并通过智能照明控制系统对园林景观中的建筑物、植物、水体等一系列的元素的灯光进行管理，能够实现照明智能化管理，同时还能根据园区环境调整园区光线，协调灯光与环境的关系，以此提升照明的实用性与审美性。

4 智能控制系统

4.1 系统架构

依托互联网+物联网技术、人工智能等诸多技术，并基于此对整个系统具备的稳定性开展进一步分析，建立园林景观智慧照明管理平台，形成高效、稳定、安全、智能型的管理园林景观照明管理系统共包含4个层面，即云（服务应用层）、管（传输网络层）、边（边缘网关）、端（设备感知层）。服务应用层作为整个智慧照明控制系统的关键，承担着计算、分析数据的核心任务，边缘网络将异常数据反馈到终端，各类反馈到云平台的数据都由云计算平台负责梳理、计算、分析与存储，并为管理人员提供准确可靠的数据。

传输网络层数据与信息传输的网络通道，是边缘网关与云端连接的关键，而传输网络层主要由异构网络综合构成，如运营商提供的宽度网络服务和4G/5G网络、可编程逻辑控制器（PLC）等。边缘网关的重点工作是承担部分云端的计算资源或实时资源，进而达到数据优化和实时响应的效果。在园林景观智慧照明管理平台中，边缘网关会将远程设备管理（RDM）信息反馈芯片收集反馈的巨大的数据量与阈值进行比较，若发现二者存在较大差异则立即反馈上报，可极大提升反馈效率，减少网络资源的浪费。若在系统工作过程中出现通信网络中断或出现其他异常情况而离线时，设备仍能正常按照设计要求正常运转，要记录存储数据。

其中，设备感知层为控制终端与感知设备，感知设备主要负责信息收集与数据反馈，对各类灯具进行统筹规划，同时将收集到的信息通过RDM信息反馈芯片反馈至LED控制终端，为照明系统提供可靠的数据支撑，并为系统决策和方案变更提供准确的信息。传感器的主要任务是采集环境参数，以便园林景观智能照明系统根据不同的环境（如人体红外、湿度、温度）调整方案，实现有效照明。

在4个层面相互配合的情况下，园林景观照明智能控制系统能够以无线数据为传输手段，在云服务平台上输入指令与接受信息反馈，最后完成对各个园区的景观照明的精准集中控制。根据广州市南沙区重点道路城市园林绿化景观提升项目的实际情况，以一处景观照明为一个控制节点，并在每一控制节点上安装强电与弱电控制设备，由数字电能表、智能模块等构件组成的强电控制设备主要负责电源回路开关的控制，同时还兼顾各项电参数的信息采集，而由主、分控制设备与信号接收器等构件组成的弱电控制设备主要任务为监测主、分控制灯具的光照变化效果，并完成数据的采集与反馈。

为了实现对灯光的精准集中控制，安排专员与存量灯具厂家签订协议，协调对接控制程序的开发与应用，再选择以每个节点端为控制单位，同时将灯具设备运营数据临时存储在边缘主机位置，所有节点均按照这一规范运行，最后系统将采集数据传输到南沙区重点道路城市园林绿化景观提升项目智慧照明管理云平台，实现对整个照明控制系统的智能化、高效率控制。同时，整个智慧照明管理云平台采用的是B/C/S混合异构体架构，能够实现本地存储与云存储，双重保证，还可远程利用智能移动终端进行操作，快速高清查看灯光效果，操作简单高效，灵活安全。

智慧照明管理云平台可根据不同需求调整控制方式，适用于音频、视频等诸多控制方式，能够达到较为灵活多样的舞美灯光与智能灯光，同时系统可兼容多种接口协议与变异协议，后期运维改造的空间充足。

4.2 权限管理

为满足南沙区重点道路城市园林绿化景观提升项目的具体要求，展现不同场景模式下的灯光效果。智慧照明管理云平台采用3级权限管理设计，如图1所示。3级权限管理为：市集中控制权限＞区集中控制权限＞节点控制权限。若庆祝节日或重大活动，广州市需要夜景灯光表演联动，广州市集中控制平台向南沙区集中控制平台请求发送权限，由南沙区授权后，广州市集中控制平台将获得统一灯光控制权限，以保证灯光效果。当南沙区区内庆祝节日或重大活动时，由南沙区集中控制平台对灯光进行控制，实现区内灯光联动，保证审美效果。在大部分情况下，由园林景观智慧照明管理云平台对灯光进行控制，保持灯光正常工作。

图1 智慧照明管理云平台3级权限管理

4.3 系统功能

考量智慧照明管理云平台建设实际情况，系统设计应综合分析照明工程的实际情况,并确保整个平台具有照明控制、数据分析与储存、动态跟踪、安全保证等功能。

4.3.1 照明控制

照明控制系统主要组成部分包括：1）应用集成控制。兼顾本地与智能移动终端两种控制方式。2）场景模式多样。可设计为照明强弱电控制、音频设备、视频设备、舞美灯光，满足不同控制场景的需要。

3）兼容性高。平台兼容多种接口协议及其变异协议，联动控制效果良好。

4.3.2 运营管理

运营管理主要构成如下：

1）数据管理。动态更新数据，数据传输速度迅速，可在本地与远程对数据、能耗进行监测；智慧化与自动化管理，自动采集统计运行参数；故障监控精准，反应反馈；数据分析与日志可形成文本或图表，保证决策与管理的科学性[1]。

2）设备管理。快速查询访问设备，查看设备的运行情况；判断是否出现离线或网络中断等问题；卫星定位显示设备分布情况。

4.3.3 实时监控

实时监控主要由以下3部分构成：

1）运行状态监控。根据灯具分布情况安装高清监控摄像头，以便查看灯光呈现效果。安装监控摄像头，对夜景呈现效果进行实时的直观监控。

2）环境感知监控。安装传感器，监控温度、湿度等环境数据。

3）设备异常处理。划定数据安全参数范围，确保集中控制工作保持在安全允许数值范围内，若出现异常，设备会立即通过短信、邮件、微信等将异常情况反馈给管理者，减轻人工巡视压力，提高管理效率，降低经济损失。

4.3.4 信息安全

信息安全要注意以下2方面内容：

1）设备管理安全。加强智慧照明管理云平台登录与操作管理，安排专人进行管理与审核，提升管理意识，不随意增加、更改或删除操作设备。

2）网络通信安全。设置网络安全模块，数据加密传输，通信方式采用“4G/5G+虚拟VPN”，预防网络黑客攻击与病毒。

4.3.5 系统特点

该系统特点主要有：

1）智能化控制。智慧照明管理云平台系统设计应基于运营管理目标进行，充分考虑后期管理与维护的实际情况，设计真正适合园林景观照明工程的平台与系统，添加环境监测、4K高清视频流媒体等实用性强的系统功能，确保园林景观照明效果[2]。

2）节能型水平。智慧照明管理云平台由云（服务应用层）、管（传输网络层）、边（边缘网关）以及端（设备感知层）4个层面构成，场景模式变化多样，操作简单高效，运维成本较低，节能环保效果显著。

3）精细化管理。依托大数据与人工智能技术，园林景观智能照明控制系统能够充分发挥数据采集与分析的能力，实时采集每一个节点的灯具设备的能耗与工作状态，整理设备故障与日志，自动生成文本或图表，直观地反映各项数据的变化与波动，提高管理人员决策的科学性。园林景观智能照明控制系统并不是简单的灯光开关控制设备，而是能够统筹协调各项内容的自动化、智慧化控制系统，是整个智慧城市的重要组成部分，能够在城市资产管理功能方面发挥重要作用。

4）便利性目标。智能控制终端可以对灯光照明进行远程操控，还能设计存储不同的灯光效果参数，体现复杂多样的灯光光影效果，满足不同控制场景的需要。如在庆祝节日或重大活动时，通过应用算法能根据不同的表演时间轴调整灯光效果，消除传统4G网络控制下灯光舞美表演存在的延时的问题，实现“一键式”联动灯光表演，提供完美的灯光享受。