景观照明开关控制概述

夏 军

(龙华区市政园林服务中心，广东 深圳 518109)

引言

近年来，随着LED灯具的普遍应用，各地通过建设景观照明工程，使夜景绚丽多彩、精彩纷呈。各种景观照明工程经常将灯光和喷泉、焰火、烟雾等按不同的时序相结合，就好像一台大型的舞台演出，不同的时段投入不同的设备表演，营造出更为生动、靓丽的氛围。要建设一个成功的照明景观，控制一定少不了。越是设备种类繁多或越是多场景、多模式的景观照明，所用的控制部分越复杂。本文采用分类的方法，对景观照明控制进行分析，并着重阐述开关控制部分的构成，根据实际使用经验，提出应用建议。

1 景观照明控制分类

根据《LED夜景照明应用技术要求》(GB/T 39237—2020)第5.4.2条的规定，LED夜景照明控制系统的控制类别主要分为两种：开关、调光(1)《LED夜景照明应用技术要求》(GB/T 39237—2020)第5.4.2条规定，LED夜景照明控制系统亦根据系统功能及控制方式按表7进行分类。表7注明类别包含开关、调光。。根据《智能照明控制系统技术规程》(T/CECS 612—2019)第5.9.1条的规定，建筑夜景智能照明控制系统设计分为通过供电控制和通过灯光控制(2)《智能照明控制系统技术规程》(T/CECS 612—2019)第5.9.1条规定，单体建筑夜景智能照明控制系统设计宜参照表5.9.1进行。表5.9.1注明设计方法为通过供电控制和通过灯光控制实现功能需求。实现功能需求。实际上，这两个标准分类的意义基本相同。开关控制就是通过控制电路的通断来控制灯光的开与关，比如对220 V的配电回路进行开关控制，即控制灯具等设备是否能获得220 V供电；调光控制就是通过调节电压电流的大小或脉宽工作比来调节灯具发光的颜色、明暗。它是通过在电脑、主控器、分控器、灯具的驱动芯片等设备之间传输信号，控制LED灯具里红、绿、蓝光色的发光二极管各自发光的光强，形成光色变幻的效果。

以上可以简单理解为：景观照明开关控制部分决定着连在各配电回路的灯具是否亮灯，调光控制部分决定着各个LED灯具如何亮(指发光的颜色或光强)。这两部分相互独立，若紧密配合、相辅相成，就可以呈现出各种亦动亦静的灯光夜景。

以下仅对景观照明的开关控制部分进行探讨。

2 开关控制分类

景观照明工程用到的开关控制主要分为三类：手动控制、自动控制、智能照明控制。

2.1 手动控制

操作人员可以直接开合照明配电箱里的断路器进行停送电，但断路器一般负荷较大，直接操作有一定的安全隐患，而且断路器也不是频繁操作的电器，因此较少用这种方式。手动控制此处专指操作人员在项目现场，通过操作配电箱内安装的转换开关，控制配电箱二次回路的中间继电器、交流接触器，就地实现景观照明设备的全开全关或分组开关。

优点：不用设置任何参数，简单易行，成本低。使调试、维修或应急操作非常方便。

缺点：1)不能定时；2)不能远程操控；3)难以进行复杂的配置。

应用场景：多用于调试、维修时，简单快速全开全关所有灯具和设备。

2.2 自动控制

自动控制分为定时控制(以下简称时控)和光控等[1]。时控是系统根据设定的时间自动开关灯。光控是系统根据现场光线的强弱自动开关灯。由于景观照明通常在指定的日期或时段内开启，因此时控为其主要应用方式。

时控开关是一个内含单片微处理器的电源开关控制装置，能按不同时段控制回路电流的通断，且可以设定为按天或星期循环控制(图1)。它可用来直接控制不超过它额定电流范围的设备，也可与中间继电器、接触器等结合控制更大功率或更多的设备。

图1 某时控开关Fig.1 Digital time switch

优点：施工方便，成本低。

缺点：1)时控开关的时间有时会发生错乱，需要人为校正；2)不能远程操控；3)输出接口不多；4)没有输入接口，不能检测记录电流、电压等物理量；5)显示屏较小，难以进行复杂的配置。

应用场景：多用于场景模式较为简单、时间较为固定的景观照明控制。

2.3 智能照明控制

不同厂家的智能照明控制系统原理和结构大同小异，都是由控制中心(即服务器或工控机)和分布在各区域配电箱内的终端设备组成。控制中心和终端设备间通过有线(如485总线)或无线网络(如4G、5G通信网络)传输信息。终端设备通常有几组输入接口和输出接口。输入接口可接入消防、门开等传感信号，输出接口可以通过是否输出电流，达到分时控制不同回路的目的。

按照智能照明控制系统应用在景观照明上的先后顺序，可以细分为传统路灯三遥监控系统、模块化照明控制系统两类。

2.3.1 传统路灯三遥监控系统[2]

景观照明和道路照明(路灯)都属于城市照明的范畴。在很多城市，政府建设的景观照明由政府城市照明管理部门负责管理。大多数地区的城市照明管理部门原已委托专业的企业完成建设各自独立的路灯三遥监控系统。景观照明和路灯均需定时、分区域、分组开关，因此用传统的路灯三遥监控系统控制景观照明是政府部门进行统一控制最简单方便的方法。

三遥指遥控、遥测、遥信功能。传统路灯三遥监控系统由控制中心和各区域配电箱内的三遥终端设备组成。控制中心和三遥终端设备间通过无线网络(4G、5G等)远程传输信息。三遥终端设备通常有几组容量为AC250 V/5 A的输出接口，可以通过是否输出电流控制配电箱内的中间继电器，从而控制交流接触器，达到分时控制不同回路的目的。

优点：1)城市照明管理部门已多有建设，便于对路灯和景观照明进行统一管理；2)具有三遥功能。相对来说功能侧重遥测和遥信，特别是电流、电压等参数的反馈和报警；3)网络中断时，终端可按中断前最后的设定自动运行。

缺点：1)由于建设期较早或独立开发，因此系统建设和维护成本较高；2)由于路灯亮灯模式较为简单，而系统是针对路灯特点设计，因此终端设备输出接口不多；3)控制中心的软件较为复杂，可设定的时间段不多，需要专业人员才能更改；4)如需测量配电箱每个出线回路的电流，需在每个回路上加装电流互感器。

应用场景：多用于场景模式较为简单、无太多时序要求的景观照明控制。

2.3.2 模块化照明控制系统

由于智能照明控制系统可以应用于户内外多种场合，比如酒店、商场、展厅、大楼外墙等照明，并且可以和楼宇自动控制相结合，因此越来越多企业投入研发，智能照明控制系统也越来越模块化、简单化。我们甚至可以把模块化的智能照明控制系统看成是一个通过电脑设置的若干个时控。

模块化的智能照明控制系统终端设备为开关量模块，每个模块有各自不同的编号(图2)。目前市面上主流的开关量模块有4、6、8、12路输出接口(一个输出接口相当于一个开关)，每路负载6～25 A。某些型号具有输出接口电流检测功能，如电流异常时可及时报警或断开。根据负载大小，每个输出接口可以给不同的配电回路直接供电，也可以通过控制中间继电器和交流接触器给配电回路供电。

图2 某开关量模块Fig.2 Intelligent lighting control module

控制中心与模块、模块与模块间如果距离近，可通过双芯线或网线传输RS485等信号；如果距离远，用户可采用带DTU功能(远程收发信号)的模块，通过无线网络(如4G、5G等)传输信号。

控制中心的软件也越来越多采用模块化设计。用户不需要编程，可在软件内根据开关量模块的编号方便地创建模块名称、设置模块内各个输出端口开关的时段(图3)。设置完成后就可以通过软件，控制各个配电回路实现各种场景模式。如果要远程控制，部分厂家还提供云平台。用户用手机或电脑登录云平台即可设置或控制模块，免去了建设和维护服务器的费用。

图3 某控制中心模块化软件界面Fig.3 Intelligent lighting control center software interface

优点：1)终端设备和控制中心软件均采用模块化设计，便于设置和更改；2)部分型号的产品具有三遥功能。相对来说功能侧重遥控，特别是多回路多时段控制；3)部分型号的终端可设定在网络中断或断电后，保持或取消原输出状态；4)系统可利用厂家提供的软件或云平台，建设和维护简单、经济。

缺点：除非定制开发软件，否则系统保密性能不够好。

应用场景：可用于场景模式复杂、有许多时序要求的景观照明控制。

3 问题和建议

(1)问题一：时控和智能照明控制设备输出接口额定电流有限。建议：对于出线回路较多、负载较大的配电箱，建议时控或智能照明控制设备通过配电箱的二次回路控制配电箱一次回路，即通过控制配电箱里中间继电器、交流接触器的通断，来控制灯具等设备。

(2)问题二：智能照明控制系统操作相对复杂，不便于普通电工对灯具的检修。建议：在实际应用中可以将时控、智能照明控制系统都安装上，并在配电箱二次回路中安装多档的转换开关，以便于调试和维修。比如安装四档转换开关，并设置手动、时控、遥控、停止四个挡位。通常情况下，档位置于遥控，此时用户可通过智能照明控制系统的控制中心进行远程控制；当档位置于手动时，所有设备全开，便于调试和维修；当档位置于停止时，所有设备全关，便于维修和应急操作；当档位置于时控时，一般处于智能照明控制系统发生故障且来不及处理，需要配电箱内的时控开关临时发挥作用的状况。

(3)问题三：模块化照明控制系统厂家众多，各厂家通讯协议不统一，产品不能混用[3]。对于政府的城市照明管理部门来说，如果不同的景观照明项目使用不同厂家的模块化照明控制系统，则管理部门将难以统一控制不同景观照明项目开放的日期和时间。建议：解决的方法有以下三种：

①在规划设计时规定统一采用支持某个协议的产品[4]。

②要各厂家开放协议，互联互通(难度较大)。

③通过加装路灯三遥监控系统控制某个景观照明项目原已安装好的模块化照明控制系统。这种方法看起来比较简单，似乎用路灯三遥监控系统控制总电源的开关即可控制所有设备的供电，但在实际工程中，景观照明项目现场经常会在不同区域分布着服务器、工控机或控台，这些电脑通常24 h运行，不能被强行断电。对于这种情况应将开关量模块的除向电脑供电之外的输出接口与路灯三遥监控系统终端设备的输出接口串联起来，这样只有当两者同时导通时，配电回路才会向相应输出接口所连的设备供电。与此同时，用模块化照明控制系统设定景观照明每天按相同的时序运行，用路灯三遥监控系统控制景观照明哪一天开。这样既发挥了模块化照明控制系统每天多时段控制的优势，也可以使管理部门方便用路灯三遥监控系统调整景观照明开放的日期。

4 结论

城市景观照明舞台化、多元化发展，对控制提出了高要求。我们只有厘清和理解这些错综复杂控制手段的脉络，才能更好地应用。我们用开关控制方式来控制灯光的启闭，用调光控制方式来控制灯光的色彩和光强。关于开关控制方式，总结如下：

(1)如果无需太多定制功能或无需太高保密要求，政府城市照明管理部门、企业采用模块化照明控制系统控制路灯或景观照明，会比较经济适用。

(2)政府城市照明管理部门管理着多个区域的景观照明，为了统一控制，管理部门应该在景观照明规划设计时就规定统一采用支持某个协议的产品。

(3)各类灯具、开关量模块或其他设备都应按种类配备各自独立的配电回路，且取电点尽量集中以便于统一控制。

(4)服务器、工控机或控台等电脑类设备需要独立的24 h供电回路，应设在电源点附近。

(5)传统的路灯三遥监控系统应该逐渐向模块化靠拢，使其既适应路灯控制，也能适应景观照明控制。软件方面实现模块化、多时段、多场景编辑；硬件方面为适应景观照明回路多、配电箱体积小的特点，应将三遥终端设备改为带电流检测功能的模块，从而避免在配电箱内安装互感器。