LED景观照明远程控制解决方案-实用指南

在节能成为国家基本国策的今天，如何既保证城市美化，又做到节能，是对城市照明管理者提出的新要求。管理与控制一体化是照明节能的一项关键技术。配合适当的控制策略，按照环境整体要求对LED灯饰编程控制，通过LED光色的协调，即可产生整体的艺术景观效果。目前市场上关于LED灯饰控制系统有如下几种：

1）串行SPI控制方式。以级联的方式进行控制。由于这种控制方式的芯片是专为LED显示屏设计的，而为显示屏设计的LED驱动芯片是多路的，如8路、16路，所以这种控制方式应用较多的是在LED轮廓灯上。因为是级联方式，所以当中有一个LED驱动芯片出现故障，将导致整条总线通信中断。由于出线过多等各方面原因，这种控制方式并不适合在LED点光源上应用。

2）以RS485联网控制方式。每个LED灯具内置一片单片机进行控制并连接到RS485总线上，通过一台控制器对RS485总线上的每个单片机进行控制。由于这种控制方式需要对每个灯具设定地址，在工程应用中很不方便。而目前各个控制器厂商虽然都用RS485协议，但应用层标准还未统一，所以造成各个厂商的产品无法兼容。

3）DMX512控制系统。目前，DMX512是应用最广泛的LED控制系统，实际上是LED市场单独的标准。由于DMXS12也要设定地址，而DMX512最多只能控制512个通道，也就是170个全彩LED灯具，所以只能应用在小规模LED控制系统中。

4）LED-NET系统。LED-NET系统由PC应用软件、DMX512炫彩灯光控制器、DMX512解码器、DMX512地址写入器等组成。LED-NET系统可分为Ethernet和DMX512区两部分，两部分可以分离开，也可以结合在一起。例如当一个系统较小时（由一个或两个DMX512区组成），可以用传统的DMX512控制台控制，这样加大了系统使用的灵活性。当一个系统较大时，就可以利用Ethernet组成联网控制。因为数据流的传输链路是用Ethernet的，所以可以和其他非LED灯饰控制系统共享Ethernet。

由于DMX512协议要对每个接收端各设定地址，通常是每个接收端各有一个二进制或十进制拔码开关设定地址，而在LED灯光控制应用中，有些灯具对防水有较高的要求，如水下灯、地埋灯等是无法通过拔码开关设定地址的，这样就加大了工程安装和维护过程中的难度。针对这个问题开发出DMX512地址写入器和带地址写入功能的DMX512解码器。拥有这个功能就可以在整个系统硬件安装连接完成后，通过DMX512地址写入器自动设定系统中各个DMX512解码器的地址。该系统完全兼容DMX512系统。

LED景观照明管控一体化智能控制系统包括设备的监管和智能控制两大部分，现场设备的监控主要实现对照明回路和灯具的智能控制、防盗、在线故障诊断与报警等。LED景观照明的智能控制是区别于其他管控一体化系统的关键部分，通过智能控制策略可以充分体现LED应用于景观照明的优势，是将景观照明设计师的设计思想具体实现的有效手段。

1.主要功能

（1）设备监控

LED景观照明管控一体化控制系统在线路终端配置智能控制器，根据实际需求的不同，智能控制器/驱动器的安装位置不同：

1）一个智能控制器/驱动器负责一个/多个回路、多个照明设备的监控、防盗和数据传输的管理。此方案适用于照明设备较多，且相对集中的场所。

2）每个灯具安装一个智能控制器/驱动器，能自动监测到保护跳闸、线路故障、电压波动、开关控制异常等突发事件，并通过控制器内部的通信模块及时将报警数据上传到监控中心，供值班人员及时了解情况，做出处理。此方案适用于照明设备数量较少，且相对分散的场所。

（2）防盗问题

防盗是目前景观照明工程面临的一大难题，景观照明的设施大多在户外，周围人员流动大，给防盗工作带来很大困难。而LED景观照明管控一体化控制系统线路终端的智能控制器可方便地起到防盗作用。

1）为灯具、配电箱设计防拆开关，通过智能控制器监控、检测电信号，与报警联动。

2）灯具内设计玻璃破碎震动开关，通过智能控制器监控、检测电信号，与报警联动。除此之外还可以通过远程视频监控系统进行监视，建立远程监控与人员巡更相结合的制度。

（3）智能控制

LED景观照明的节能控制主要体现在智能控制方面，并通过智能控制器与监控中心服务器的通信来实现下述功能：实现照明供电线路短路、断路故障，灯具损坏主动上报，进行照明灯具的能耗统计，采用无线方式通信，方便施工。

（4）自动开关灯

LED景观照明管控一体化控制系统具有实现时控（定时开关灯）、光控（依据光线明暗开关灯）、远程手动开关灯等功能。

1）根据所在地的经纬度和季节编制开关灯时间表，LED景观照明管控一体化控制系统严格按时间表开关景观照明，这种控制方式的缺陷是比较呆板，电能浪费较严重。

2）智能监控，根据光电传感器检测到的照度值控制开关灯，控制方式比较灵活，在无需人工干预的条件下实时地营造绚烂夜景氛围，同时也节约电能。

（5）动态自动调光

开灯之后通过视频图像处理技术对现场的视频监控图像进行处理，由监控中心的计算机计算出人流量，根据人流量对景观照明进行调光控制。

（6）动态场景变换

设定不同的景观照明场景，根据不同的日期和时间自动切换相应的场景，节假日设定多种节日场景，定时变换效果。动态场景变换由场景控制单元自动完成，监控人员只需在监控中心通过视频监控即可，也可切换到人工操作模式，由人工操作实现景观照明场景的切换。

2.系统构成

每个建筑安装一套照明控制器，能控制和监测1～4回路的开关，内置电源、控制器、通信模块、电力测量模块、继电器。通信模块采用无线GPRS通信方式。控制器内置实时时钟，并存储多组时间表。能够实现自动开关灯、手动开关灯、电压和电流监测、故障报警、能耗监测等。

系统采用分布智能设计，现场控制器实现对照明回路的控制和参数采集，控制模式支持时控、光控等。网络架构采用无线GPRS方式，实现最方便的施工、最可靠的控制和最高的性价比。监控中心软件采用图形方式，显示各照明灯具的开关状态和供电回路参数，并实现远程开关灯。系统框图如图4-8所示。

图4-8 系统框图

监控中心机房采用服务器，用户通过软件能实时监测灯具状态，并随时进行参数修改。用户界面友好、方便，能够通过IE浏览器登录，提供完善的历史数据存储、统计、打印功能，支持多用户认证安全登录，监控中心支持公网固定IP地址。

采用开放性和模块化设计，支持多种通信方式，如：以太网，RS485、无线GPRS、In-ternet等方式。同时，系统采用纯分布智能设计，现场控制器完全独立工作。LED景观照明管控一体化控制系统包括以下产品：

1）组态软件。实现用户通过计算机，采用图形化的方式实现对现场设备的远程监测和控制。

2）现场控制器。实现对被控设备的实时监测、控制，并提供多种通信接口。

3）GPRS通信模块。实现基于Internet的远距离无线测控，系统正常使用期间，有通信月租费。

4）照明控制柜。照明控制器、GPRS模块、GPRS网络SIM卡、电计量模块、温度传感器和控制箱。

5）照明控制设备采用工业标准设计，适合室外高温、低温、高湿及雨雪天气的恶劣环境。

系统采用纯分布智能设计，内置多种过滤算法、时钟、虚拟机、时间表、历史记录、报警等高级功能，即使通信中断，也不影响开关灯。现场采集照明回路的电压、电流、耗电量、功率因数等信息，出现故障及时报警。

控制器内部采用面向对象的软件架构，支持现场二次编程，满足客户个性化要求，支持照明节电装置接入系统。可接入照度传感器，根据现场照度决定是否开灯。支持多种模拟量、开关量的输入和输出，同时支持RS232方式与现场照明设备通信。

从1路到4路，多种系列产品，方便用户选型和降低造价。控制器与服务器通信方式主要采用GPRS方式，如图4-9所示。(www.xing528.com)

图4-9 控制器与服务器通信方式

3.系统特点

1）高度集成的模块化设备结构。系统采用了通用化、系统化、技术成熟可靠的标准软件和硬件模块化结构设计。可根据实际工程需求以最具经济性的配置实现系统功能集成，同时完全支持系统在多期建设时对功能和容量的扩充，具有足够的灵活性、开放性、兼容性和可靠性。

2）可靠的远程无线通信平台。远程无线通信采用移动运营商（中国移动或中国联通）的GPRS和短信SMS网络平台，具有以下优越性：

①网络覆盖范围广。无论在城市的任何位置，都处于移动运营商提供的高质量无线通信网络覆盖范围。即使处于两个城市，也可以通过普通手机或监控中心软件监控照明设施，根本不用考虑网络覆盖范围。

②网络可靠性高。移动运营商提供的可靠通信和强大的故障恢复处理能力是任何一个自建远程无线通信平台所无法比拟的。

③建设、运行费用低。利用成熟的移动运营商传输平台，比建设专用无线传输设施的费用低，并且可得到自建无线通信平台所无法得到的高覆盖性和高可靠性。在获得优越性能的同时运行费用却十分便宜，基本每个照明配电箱每月10～20元人民币通话费即可满足应用。

3）灵活的照明时段、场景设置。每个夜景照明载体在照明场景方案设计上基本按照重大节假日、一般节假日、平日等方式以达到不同的照明效果，这些照明效果的实现是通过开关不同的照明回路来实现的。本系统可以任意设置各组照明回路的开关，以达到实现设计上不同照明场景的需要。

4）系统还可以根据需要预置不同时段进行不同照明场景的编程设置，并可随时进行调整。如可以设置2014年8月30日至2014年10月30日的19：00～23：00执行重大节假日照明场景；也可以设置每周五、周六的19：00至22：00执行一般节假日照明场景；还可以设置为随本地区日落时间开灯，以节约电能。这些照明时段和场景的设置都可以通过远程无线方式统一进行，克服了普通时间继电器控制方式需要人工去逐个照明载体配电箱操作设定的不便。充分体现了集中远程控制的便捷性。

5）实时、详细的电气参数监测和告警。系统专门针对夜景照明工程设计了电气参数监控模块，可实时监测无线模块的信号质量、配电箱当前温度、三相电压、三相电流、当前电量的电气参数。在控制的同时有电气参数的反馈，能更直观的掌握照明设施运行情况。

6）系统可只能分析当前工作状态对应的正常电气参数，当照明设施电气参数不正常时（如某一照明回路跳闸，某一照明回路过电流等）及时告警。可充分保证配电设备的安全运行，并可根据告警数据及时进行相应设备的维护，保证照明设施的完好率。

7）直观、便捷的中心监控软件。系统采用了习惯于Windows风格树状结构和拓扑结构的直观软件图形界面显示各照明载体的状态。将各照明载体关灯、临时开灯、定时开灯、定时关灯、告警及故障状态显示出来，令人一目了然，操作管理人员可以直观的掌握当前整个系统的运行情况。

8）操作管理人员可快捷的通过定时界面对全部照明载体、某条街道的照明载体、某个照明载体进行统一快捷的远程照明场景和时段的设置。当操作管理人员不在监控中心时，也可通过手机进行以上的设置操作，强化了用户管理的时效性和便捷性。

4.系统功能

系统具有5遥功能，5遥功能的定义及功能如下：

1）遥测。遥测即远程了解现场的实际情况，遥测功能包括：

①在监控中心通过软件，或通过手机，实时了解现场照明设备开关状态。

②采集照明回路的电压、电流、功率、耗电量等信息。

③自动计算系统的亮灯率。

④采用先进的智能采集、自动上报的方式，提高了系统反应实时性，同时降低了网络流量。

⑤监控中心服务器存储长期历史记录，供用户查询。

⑥内置能源管理模块，实现能源使用的精细计量、分析、预测，并结合当地使用规律，得出优化后节能控制模式，实现系统节能。

2）遥控。遥控即远程控制现场灯具的开关状态，遥控功能包括：

①用户在监控中心可手工开关灯，可对照明模式进行切换。

②可采用时间表策略自动开关灯，支持周策略、假期策略等。

③可根据光照度自动开关灯。

以上三种方式可组合使用，达到最优的控制效果和节能效果。

3）遥信。遥信即现场设备远程报警，遥信功能包括：

①设备故障自动报警。

②电压、电流超上下限报警。

③内置智能消抖算法，杜绝误报。

④故障发生后，主动向监控中心值班人员、手机等同时报警。

4）遥调。遥调即远程对现场设备参数进行调整和设置，使用值班工作站可调整现场设备的所有参数，无需去现场，节约人力、物力，提高工作效率。

5）遥视。遥视即远程视频监控系统，遥视功能包括：

①能在监控中心实时看到现场建筑和桥梁的亮灯视频效果。

②具有视频录像功能，可以对现场视频进行拍照录像。

③当发生报警时可以自动对现场进行录像。

④通过视频巡检，代替现场人工巡检。

⑤一个现场视频点可监测多个照明设备，同一照明设备可被多个视频点监测。