北京昌平区城市夜景照明工程

一、概述：

　　北京昌平区夜景工程为《昌平区2006-2008年迎奥运城乡环境整治建设规划实施方案》内容之一，于2005年底通过政府审核。北京昌平区夜景照明工程是旧城区改造工程，存在控制点分散，距离长、布线困难、工期短等困难。工程内容包括建筑物楼体泛光22栋，道路照明11条，公园、广场4处，环岛、绿地节点5处共42个信号接收点。所有项目都应用智能控制系统进行控制。夜景照明工程包括一、二期工程。第一期工程巳了2006年11月完工，项目分别为6栋楼体、1个雕塑、6条道路、3个高速公路出口等。

　　本项目在大范围城市夜景照明中采用HDL智能照明控制系统、无线局域网、GPRS及GSM短信控制系统的“多网合一”控制技术，控制区域约为20平方公里，以中央控制室的计算机为中心，通过无线网络向各个信号接收点按照时间表发送开关灯命令，达到智能化管理的目的。在方便管理、故障报警、节能等方面，是一个典型的“多网合一”成功应用案例。本项目有效地改善了城区夜景形象，丰富了市民晚间生活。

　 　本项目是目前国内大型户外景观照明无线网络控制系统工程之一，由北京市北电通总承包，广州河东企业负责智能控制系统的设计、产品提供和调试。

　　 本文简述北京昌平区夜景无线照明工程智能控制系统的系统原理、工程设计、实施中的主要问题和解决方案。供业内人士参考。

二、控制系统原理：

　　北京昌平区夜景无线照明工程的42个接收点配电情况如下：

　　每栋建筑物楼体泛光控制回路3条，每条道路照明控制回路4条，公园,广场每处控制回路为6条，环岛，绿地每处控制回路为3条。考虑到室外照明控制回路功率比较大，为节约成本目前设计采用智能开关控制交流接触器的方式对负载回路进行控制。

　　因为要考虑到整个城区的线路的敷设难题，所以本次工程中我们选用了专业级5.8G和2.4G的无线以太网桥作为昌平城区智能照明控制系统的无线传输网络，此系统除了能传输无线遥控照明开关的信号还可以传输视频信号，最大传输数率达到54Mbps。整个智能控制系统产品则采用HDL-BUS产品，包括了时间控制模块、智能开关模块、智能电子标签面板等。

　　在现代科技越来越发达的时代，传统的有线网络架构，因为铺设光纤或是电缆的费用及成本越来越高的情况下，无线技术的发展越来越成熟且成本也越来越低，所以有更多的应用已经开始走向无线的应用，WLAN（无线局域网）的应用及产品也越来越多而且技术成熟，由从前的室内应用到现在已经有许多室外型的产品，可以提供无线宽带传输的能力，实现了无距离传输大量资料与视频信号的功能，在频段上有5G与2.4G两个公开频段可以应用，除了一次性架设费用外不需要租金，而且维修费用与时间也比有线的维护来的省钱与省时。

三、系统设计解决方案要点：

　　1、无线网络信号传输系统设计要点：

　　昌平区夜景工程是2008年北京市迎奥运环境建设规划的重点工程之一。我们对整个昌平区进行了实地考察，现场有些控制点存在与总控室之间不是直线可视，间隔有不同高度的楼房阻挡信号的接收。考虑到整个系统的结构、现场因素、稳定性、可靠性、系统扩展性和经济性，我们设计5.8G与2.4G两个频段设备混合使用，在主干道采用了5.8G的频段设备，保证了主干道通信通畅，并在不可直视的控制点中间设置中继站，而2.4G频段设备主要是负责分点近距离的信号传输。

　　本系统采用的无线网桥，具有了以下安全及保密协定，

　　WEP Key加密机制：支持64/128/152bit,ASCII/Hex code

　　支持WPA802.1x安全机制及RADIUS功能

　　支持最新加密安全协定及算法（AES/TKIP）

　　2、第一期工程无线网络分布简介

　　 第一期工程总控点市政委装一个双频网桥，其分别使用2.4G网桥和5.8G网桥对接移动大厦，芙蓉酒店,和松园小区三个中转站。系统传输最远距离约3.5Km，

　　移动大厦离总控点较近，所以使用2.4G网桥连接(节省成本)。

　　松园小区使用5.8G网桥和中心点连接，使用2.4G网桥连接各个控制点。

　　芙蓉酒店使用两个5.8G网桥连接各个控制点。

　　法院既是控制点又是二级中转站。用5.8G网桥连接移动大厦，用2.4G网桥连接各个控制点。

　　城角立交也是控制点又是二级中转站，因为附近有2.4G无线网桥，所以选用5.8G网桥做为主干道传输。

　　3、 第二期工程无线网络分布简介
　　第二期工程的城区传输最远距离约 7Km ，第一期工程在设计时就已经充分考虑了与第二期工程时整个系统的兼容性，使其与第一期的系统平稳对接，互相兼容，并能够保证整个智能控制系统的运行可靠，以免重复投资。

　　在总站台市政管委加装一個双频网桥,分别使用2.4G和5.8G网桥对接宁馨苑小区、芙蓉酒店、京科苑小区和拓然家园小区四个的中继站，京科苑小区和中关村大厦使用2.4G网桥连接，其余的中转网桥用5.8G网桥对接。这样可以省一颗无线网桥。

　　宁馨苑小区使用2.4G网桥连接三角环岛控制点。用5.8G网桥，外接两个天线，一个天线与中心点连接，另一个天线和下面十三陵的中转站和军督桥控制点相连接。

　　十三陵的中转站使用一台双频网桥，外接两个天线， 5.8G部分与宁馨苑小区相连接， 2.4G部分与十三陵的各个控制点相连接。
　　芙蓉酒店使用一台5.8G的网桥外接两个5.8G天线来连接各个控制点。

　　京科苑小区使用2.4G网桥连接总控，亢山广场和化工大学这两个控制点则使用5.8G网桥。


　　拓然家园小区使用2.4G网桥部分与北控大厦A，B楼相连接，使用5.8G网桥部分外接两个天线分别和东辅路及白浮泉路各个控制点相连接。

　　中关村大厦由于离市政管委比较近，所以直接使用2.4G网桥，外接天线与中心点相连接。

　　白浮泉路东边的2个点采用同样的方式

　　3、夜景照明控制系统设计要点：

　　根据业主在稳定性、可靠性、节能和方便管理方面的要求，我们对北京昌平区夜景照明控制系统设计有以下主要要求：

　　采用HDL“多网合一”智能照明控制技术。

　　设置中心管理处总控室，方便业主对整个系统的管理，达到智能化管理的目的。

　　通过总控站的计算机向各个信号接收点按照预定的时间顺序发送开关灯命令。

　　总控室里设置具有中文显示的智能电子标签面板，用于时钟失效时手动启动系统开关灯。

　　通过手机以GPRS的方式控制开关灯命令。

　　通过手机以短信息（SMS）的方式控制开关灯命令。

　　通过手机以GPRS或短信息（SMS）方式对所有设备进行信息查询。

　　通过天文时钟以时间控制方式进行开关灯控制。

　　通过智能开关控制模块对交流接触器进行控制。

　　配电箱里配置了智能电子标签面板手动控制开关灯，用于配电箱里的单回路应急开关。

四、工程解决方案要点：

　　1、 总控室

　　总控室设立一台高性能的总服务器，通过软件设置好预定的程序，向各个信号接收点发送命令，接收点收到命令后从控制模块调取相应的场景，完成远程控制的任务。总控室内还设置有智能电子标签面板，当定时失效时，用于紧急手动启动系统。

　　2、 景观照明控制系统软件

　　静态景观控制软件由河东企业自己研发，并可以根据工程的实际情况对软件进行定制，本次昌平区景观照明工程的图形监控软件就是根据实际需要而定制的，该软件可运行在WINDOWS XP 和2000的操作平台，软件以昌平区的地理图形为控制介面，如需控制时将鼠标移至图形相应的配电箱上，直接对远程控制设备进行开关。

在管理方面，控制软件除了采用颜色块来表示每个配电箱当前的工作状态外。还具有远程、短信、网络等状态的显示。如果设备出现异常时，短信报警系统会将相应的配电箱编号发送至已授权的手机上。

　　3、 手机短信（SMS）控制

　　短信控制开关灯方式使用指定的中文字命令格式，通过移动网络，发送至HDL短信控制模块，模块直接通过TCP/IP网络与总服务器通讯，总服务器接收到命令后，按短信的内容对指定的设备进行开关灯。

短信的内容包括：三位数的输入控制密码（阿拉伯数字）、配电箱编号（阿拉伯数字）、控制内容（中文字）组成，内容由逗号分开。

控制密码是为了保障整个系统不受到其他的非法控制，该密码在监控软件的系统设置中可更改，从而提高系统的安全性。如果短信的内容不齐全或密码不对是无法对系统进行控制。另还可以通过手机发一条短信能对所有控制点的开关状态进行回复，方便管理人员对整个系统设备的工作状态进行监控。这种控制方式适合任何手机。

　　短信控制的文字命令格式：

　　输入密码 ***，配电箱编号，控制内容（开/关） 发送至短信模块的手机号码。

　　举例：***，建委.法院.广电中心.城北街道办，开/关 发送至 1590*****9

　　4、 GPRS控制开关方式

　　使用手机的GPRS网络，通过安装在手机里的软件对景灯进行开关灯。GPRS控制方式具有直观性，在手机软件里可以按分区直接点击配电柜，进行开关灯与查询设备的情况，是总服务器的简化版。但这种方式只适用于智能手机和WINDOWS Mobile操作系统。

　　5、 天文时钟控制

　　时钟控制采用HDL-MT12时钟模块，按照分为春、夏、秋、冬四季以及重大节假日（春节、五一、十一、元旦）的时间段进行控制。HDL-MT12时钟模块为标准35mm导轨式安装结构，具有独立的可编程事件周期；多种模式控制；还具有工作日、休息日、节假日等工作模式。本模块还有远程编程和管理功能；无需断电的软复位功能；自动同步系统时钟源；防非法修改的电子密码锁等的功能。

　　以下是已经在天文时钟里设置的昌平夜景控制的部分时间表

　　6、 模块化结构

　　控制模块采用HDL-MR0610开关模块控制交流接触器，该控制模块为标准35mm导轨式安装结构，自带场景控制器，最大输出每路10A，具有短路及过载保护，输出设有LED状态指示灯，紧急直通控制功能，无需断电的软复位等功能。所有的场景储存在HDL-MR0610模块的内，减少从远程直接调用场景而可能造成的延时。

　　7、 手动应急控制方式

　　在每个配电柜里还设置了HDL- MP4RME电子标签智能面板作为应急手动控制，本面板为多功能电子标签墙面板、中文液晶显示界面、文字可更改、背显示、可接收红外线遥控。当网络系统出现故障或做系统维护时可进行手动控制。

五、结论

　　北京昌平区夜景工程是HDL无线智能照明控制系统在大型城市景观中应用的一个成功案例，第一期工程智能控制系统到目前已运行超过4个月，安全可靠，为北京迎接2008年奥运会城乡环境整治建设做出贡献。实践证明该系统不仅节约能源、节省人力资源、系统维护方便，还能延长灯具使用寿命。

　　将HDL智能照明控制系统与无线局域网、GPRS、手机短信（SMS）等多个网络进行有机组合，所构成的“多网合一”的系统，具有独特的分布式结构和极强的可扩展性。HDL智能照明控制系统还具有DMX控制模块、激光控制模块、LED控制模块等现代景观照明控制所需要的新一代照明控制模块化设备，适合用于大型桥梁、博物馆、展览馆和户外景观等场所的动感照明控制。作者最近在一些国内外著名的大型项目（如中国南京长江第三桥、广州珠江夜景动态照明、德国慕尼黑宝马博物馆展馆照明等项目）中已经成功应用了HDL“多网合一”智能照明控制系统。

　　笔者认为，构建在网络化、多媒体控制、多种信号协议平台上的“多网合一”智能照明控制系统是目前景观控制系统所发展的一个趋势。