建筑立面亮化灯具物联网控制系统的研发

贾军平

摘 要：应用于建筑立面亮化灯具物联网控制系统的研发，将彻底改变目前景观照明设施停留在手动、时控、短信的落后控制方式，实现“全行业覆盖、全时空监控、全流程控制、全手段运用”的高效能管理，推动粗放式、人为化评价走向集约化、定量化评价的精细化管理。另外，通过物联网、人工智能、大数据分析等技术手段手段，落实高效和长效的系统维护管理，整体降低系统运维维护费用。应用于建筑立面亮化灯具的研发，将有效解决景观亮化灯具对电能的依赖，既保证城市美化和照明安全，又做到响应国家节能减排号召;将大大降低景观亮化设施管线铺设施工、配电设施安装等建设成本，提高建设施工效率，减少管线铺设对楼宇外观的影响及产生的安全隐患。

关键词：物联网;智能控制;亮化;灯具

引言

城市照明消耗大量的电能，在节能成为国家基本国策的今天，如何既保证城市美化和照明安全，又做到节能，是对城市照明管理者提出的新要求。在国家提出“节能减排条例中”明确规定：凡是涉及到公共照明的，必须要采用智能调控装置（此处的智能调控装置即智能照明控制系统）。智能照明控制系统可以从控制手段上可以达到节能20～40%，由于这种显著的节能效果，目前，这种控制系统已经在国内被大力推广。另外，社会的不断发展使得人们对能源的需求越来越高，而现在的能源储备已经不足以满足我们的生活需要，我们必须发展新能源。太阳能就是一个可再生能源，它可以说是取之不尽用之不竭。景观亮化设施的大量建设使用，在城市的电能资源占用比例很大，尤其在用电高峰时段，渐渐呈现出一个不可调和的矛盾，如何解决景观亮化的用电问题，成为了必须解决的问题。

1关键技术

本文研究了以下内容：

（1）、智能物联网太阳能点光源

①、灯具组成部分：太阳能板，充电转换装置、锂电池、3-5W防水恒流恒压双模电源、物联网智能分控器、光源（5050RGBW灯珠、双面PCB板、透光罩等）。

②、设计理念：供电形式突破，采用太能板+电池的方式，此种供电方式可以解决亮化施工过程中铺设电力电缆和线管的需求，彻底改变传统的亮化供电方式，有效降低工程人工及材料成本。并且可以降低施工故障率及对楼宇墙面的破坏，安装高效方便。

③、灯具互联控制：本方案设计的产品具有三种模式

表演模式：灯具内部的分控器通过内部的物联网卡无线连接到本项目设计的控制系统中。控制系统对灯具进行整体控制，可进行视频播放、文字下发等表演模式。

联机模式：灯具内部的分控器通过内部的物联网卡可进行组网，形成本地局域网，播放本地程序效果。

自控模式：未进行联机的情况下，灯具通过内置程序播放设定效果，此模式带定时开关机功能，此功能可在表演联机模式下通过控制系统修改开关机时间。

（2）、建筑立面亮化灯具物联网控制系统

①、控制系统架构

A、硬件架构分层

a、总控服务器

核心服务器、数据库服务器、地图服务器、多媒体文件服务器、强电服务器。

b、总控中心

防火墙、核心路由器、核心交换机、UPS电源、授时器、总控操作台（电脑）、移动操作终端。

c、分控中心

防火墙、核心路由器、核心交换机、UPS电源、授时器、分控操作台（电脑）、移动操作终端。

d、控制单元

主控器、分控器、授时器、4G路由器、交换机、恒温柜、逻辑开关模块、电源、交流接触器、网关、强电控制模块、电表、灯具等。

B、软件架构分层

a、用户层

总控管理员、区域管理员、移动APP用户、工程维护人员、第三方平台管理员、其他用户。

b、接入层

管控平台门户，移动应用，其他应用门户。

c、应用层

智能灯光管理：节点管理、节目编辑、播放控制、视频分割、区域管理。

智能强电管理：开关控制、场景控制、远程抄表、回路控制、区域管理。

数据管理：数据采集、数据统计、数据分析、数据信息、报表管理。

站点管理：站点管理、区域管理、站点管理、站点统计、站点状态。

智能监控：设备管理、实施监控、上墙管理、联动管理、视频分析。

地图工况：地理信息、区域总览、工况信息、区域详情、故障告警。

运维管理：日志报表管理、故障管理、工单派发跟踪、信息审核发布、系统参数管理、消息推送管理。

其他功能：雾森系统、喷泉系统、投影系统、舞美激光、音响系统。

d、支撑层

服务支持平台、策略控制平台、安全认证平台、运维管理平台、多媒体处理服务平台。

e、资源层

关系型数据库、非关系型数据库、分布式文件系统、缓存、服务器、网络设备等。

f、外部服务平台

智慧城市平台、第三方短信、语音、邮件等服务平台、城管服务平台、投诉管理平台、政府信息公开发布平台、其他平台。

②、系统功能

a、控制管理

统一开关控制：根据实际控制需求，实现硚口区景观照明楼宇的统一开关灯控制;

场景模式调整：根据实际控制需求，设置不同的模式，如节假日模式、周末模式、平日模式等;

日程设置：根据控制需求，提前按照时间进行排序设置开关灯以及效果播放需求;

节目效果更换及切换：可自行对视频效果文件进行管理，包括新增、编辑、删除、分割下发等，同时根据实际需求切换播放效果播放;

远程监测：能实现对前端楼宇的实施监测，包括强电状态、灯光控制状态等;

远程控制功能：实现对前端楼宇的实时远程控制功能;

地图工况功能：可在地图上查看整个区的楼宇分布情况以及相应的楼宇控制状态;

线路管理：可在地图上实现对按不同线路的管理。

b、运维管理

权限管理：能实现对所有登录人员的账户进行权限管理;

故障检测及告警：能实现对硚口区前端楼宇的故障检测及告警;

能耗统计：可实现对前端楼宇的能耗进行统计分析功能;

计费系统：可实现对电能数据进行计费;

操作日志：可实现对登录平台用户的人员操作的日志进行管理;

设备管理：可实现对涉及到的控制设备的管理;

运维工单管理：可实现对故障信息进行工單生成、工单派发、工单处理等闭环运维工单管理;

视频监控：可根据实际需求，通过对接可实现与视频监控平台的对接。

2关键问题、难点

（1）、太阳能板能效转换问题及在拼接方式和框架结构设计;

（2）、单灯分控器的模式管理及通讯协议设计问题。

（3）、控制系统硬件、软件架构搭建。

（4）、系统软件开发，安全性、稳定性、智能化及扩展性问题设计研究。

3结论

该项目的研究将彻底改变目前景观照明设施停留在手动、时控、短信的落后控制方式，实现“全行业覆盖、全时空监控、全流程控制、全手段运用”的高效能管理，推动粗放式、人为化评价走向集约化、定量化评价的精细化管理。另外，通过物联网、人工智能、大数据分析等技术手段手段，落实高效和长效的系统维护管理，整体降低系统运维维护费用。另外，应用于建筑立面亮化灯具的研发，将有效解决景观亮化灯具对电能的依赖，既保证城市美化和照明安全，又做到响应国家节能减排号召;将大大降低景观亮化设施管线铺设施工、配电设施安装等建设成本，提高建设施工效率，减少管线铺设对楼宇外观的影响及产生的安全隐患。