数字化产业园区泛光照明设计与智能化运维模式探讨

引言

在城市更新和数字经济快速发展的背景下，数字化产业园区是新的城市功能单元，也是办公、商业、居住等多功能空间合一的空间载体。泛光照明是体现园区夜间视觉形象、打造优美夜景的重要方式，同时也起到了园区运营的安全保障作用。伴随着建筑立面形式日趋复杂以及智能化运维技术的逐渐成熟，传统照明设计已经无法满足泛光照明多场景、多时间点、可变调节的照明需求。为了顺应上述发展趋势，在此以临港新片区 105 北 F10-01 地块项目为依托，在建筑幕墙复杂的结构条件下，针对该项目泛光照明系统集成设计和智能化运行模式开展相关研究，具有较高的工程指导意义和推广价值。

1 数字化园区泛光照明设计的目标定位与实施要点

1.1 园区功能属性与照明分区策略匹配

数字产业园区为办公、商业、居住等复合型功能空间，各功能区夜间使用属性、照明亮度以及灯光风格特点均不相同。数字产业园区F10—01 地块主要包括高层办公塔楼、商业裙楼、住宅区，通过结合各空间属性的不同进行照明分区和表达。办公塔楼照明突出科技感和秩序感，光色控制于 4000K中性光内，通过光与建筑立面结合实现辨识度和专业化视觉氛围，引导办公人群日常集散及工作时光情绪表达。商业区以活力为主线、体现人流量吸纳场，灯光色调从 3000K～4000K 之间用暖白到中性的变化过程配合 RGBW 动态彩光形成人流引导、视觉聚拢和视觉焦点。住宅区则着重温雅恬淡，在灯光色调上控制在 3000K 之内，光强度控制和眩光避免保持在一定范围内，只露技术细节，不在夜间暴露，并达到最大程度还原居民夜晚的生活状态。

1.2 照明效果控制与视觉舒适度的实现路径

照明效果控制和视觉舒适度实现照明效果控制注重整体照度均匀、明暗层次、动态光影等，且在多幕墙、多材质、多视角下的园区建筑中，其需要精准控制照度、色温、投射角度。项目采用线性洗墙灯和下照式投光灯建设“基础照明—装饰照明—情景照明”的三级照明体系，由点及面，由静到动形成良好的视觉层次。当处于平常状态时，基础照明照亮园区道路两侧以及出入口等主要部分路段以满足功能性的需求。将装饰照明布置于园区主干道路树阵、景观墙和园区内水景周围，提升园区空间感；使用互动投影灯、彩色灯光图及控制系统增加园区夜景效果。

1.3 泛光照明系统与建筑幕墙结构的一体化设计

由于 F10-01 地块项目办公楼多用玻璃幕墙，商业区多用铝板+石材组合立面上面有横向开窗和局部装饰挑檐等布置形式。所以本照明工程灯具选择及安装应针对以上几种立面材质特点分别采取相应措施，在此着重讲述以下几种：

①由于玻璃幕墙由于自身反射特性较强的缘故，为了避免光的镜像反射效应，在其旁边均采用侧洗灯带，且灯带全部都是从左侧安装投射至右侧，以减小光束直视角度；

②线性灯具预埋于幕墙槽口中，通过隐藏式卡扣，与立面板块拼缝一次完成安装，保证照明设施本身具有一定的隐蔽性与便于后期维修更换的优点；

③ 为了进一步提高系统的集成度，照明电源线路、控制线缆均预埋于幕墙结构背后，并用软管+防水头接口进行封闭，防止水气渗漏及光污染外溢；

④ 分控器和主控器布置于机房强电间内，控制线缆均敷设在机房强电柜两侧配线井内，通过 6 类网线或光纤到灯具节点接入 DMX 信号回路，避免灯具安装后使强电柜两侧空间受到占用的情况发生。

2 智能化运维模式下的泛光照明系统建设策略

2.1 数字化控制系统的逻辑配置与分区联动

采用 DMX512 控制协议，采用主控器—交换机—分控器—终端灯具的四级控制结构，通过逻辑控制算法，可对不同场景类型下的各种照明单元按照需要进行单独调光或者组合调光，达到群组互控的目的。从建筑功能区和照明模式出发，将 DMX512 控制网逻辑划分为办公塔楼立面区、商业景观区、住宅外围区和公共通道区四个分区，并且每一个分区均设置有多种场景的分区控制逻辑，包括正常场景、节日场景和深夜节能场景三种不同模式，同时在每个分区的场景中均具有独立场景手动或者自动开关功能，分区场景可以进行自由组合调光。控制模块放置于配电箱内，并且具备手动和自动两种控制通道，具有远程启动、调节亮度、时序设置以及节能策略预设等功能。

2.2 照明系统运行监控与故障预警机制

在现阶段的照明系统运行监控与故障预警中，泛光照明系统的稳定与否会直接影响到园区的形象管理工作及安全性运行。应借助智能监控系统建立高精度、高灵敏度、高可靠性的运行保障体系 配以远程监控平台，具有对系统回路的状态、电流、电压、开关动作次数、灯具的响应情况进行实时的监测。通过主控器到各个分控器的有线连接方式上传状态信息到后台服务器，再接入园区数字管理中枢。系统具备故障识别功能，发现出现电流突变、灯具失控、信号中断等情况后自动生成报警信息并通过短信或者管理 APP 推送维护人员终端。具有图形化界面，便于管理部门对各点位分别进行调试或快速切断某点位的操作，可以实现局部重启及按模块隔离故障，避免发生单点故障而引起整个系统失效。可将运行中的各项历史数据存档，并进行统计分析，方便找到容易重复出问题的区域和高发故障部分，有利于后期的布局布点优化，调整控制回路、改善设备选型。

2.3 运维效率提升路径与人员培训体系

运维效率提升和人员培训体系的智能化离不开系统的硬件配置、软件逻辑和人员的专业化程度。项目建设期间同步建立泛光照明运维管理制度，分别就设备台账、巡检周期、异常上报流程、维护响应等进行明确，构建全流程运行保障模型；从运维管理入手，利用数字化平台搭建分级运维责任体系，按园区划分为多级维护单元，明确每一级维护单元负责设备，并将园区全盘交由各维护单元具体管理，建立一套有效的故障定位方式，并形成闭环的响应处理机制，再结合已形成的各种规范化数字指令文档，实现一键下发、查看进度的高效率快速处理的有力保证。针对维保人员能力培养，采取现场样板段试灯、系统模拟、故障复现等方式对维护人员进行教学锻炼，使运维人员了解、掌握控制逻辑、电控、通讯链路模块等核心内容并能实际操作。

3 工程案例：临港 105 北 F10-01 地块泛光照明系统实践

3.1 案例背景

临港新片区 105 北 F10-01 地块，地处上海自由贸易试验区范围内，总建筑面积为 16.9 万平方米，主要由 2 幢高层办公塔楼、8 幢多层商办楼以及 4 幢住宅楼组成。该项目结合园区服务金融、科技、贸易等行业重点发展业态，涉及园区内的总部数字化办公、总部配套以及示范、展示等功能打造而成。考虑到对标一流园区的标准要求，该项目对泛光照明系统的全覆盖也提出了更高的要求，要求做到对办公立面、住宅外围、商业景观、水景节点等都要做到面面俱到，此外还要形成具有良好的视觉层次感及动态灯光效果，并实现 DMX512 控制，可远程监控，分区逻辑控制等，实现智能化运维全周期照管。此项目由上海亚明照明工程有限公司承担整个泛光照明施工，照明系统包含大量线型洗墙灯、点光源、投光灯、嵌入式地埋灯、定制化结构灯具等。

3.2 施工难点

在项目施工过程中存在许多的技术和现场协调问题，玻璃幕墙立面上有大量照明灯具，必须靠玻璃幕墙单元板安装隐藏灯具，玻璃作为平面材料极易造成光源的镜像、炫光等质量问题，出现夜晚有类似点状反光颗粒的现象，影响整体观感效果。控制系统方面的难点是 DMX512 协议信号距离和放大节点有规定，有一部分节点布置长度较长超过了一段传输的距离限制，导致容易造成信号衰减或失步的现象发生。供电回路按照强弱电分区分开，在潮湿地方和高空中作业时需要敷设安全且能模块化的线路布局，多处地方都布置着配电箱，包括办公楼顶、住宅塔楼机房层、外景园林的等，其中电压的稳定性和防水都是很重要的因素。

3.3 解决措施

项目组根据玻璃幕墙的反光情况，采用技术试灯和现场评价两种方法分析对比原洗墙灯，在两者均不满足实际使用情况下提出了双路径灯具改进方案。第一套方案是在原有洗墙灯的基础上，增加灯珠密度，由原来的 24 珠提升到现在的 48 珠，并且加用深格栅防眩来柔化光线，减小颗粒感镜像。第二套方案是在整体式透镜灯具中采用一体式透镜灯具完全消除颗粒感，但是由于有明显的线性明暗区别，在视觉均匀性上面仍然比较欠缺，为了兼顾光效、视觉均匀性以及灯具与结构相匹配这三个方面，最后还是选择了加密灯珠+深格栅的灯具方案，在灯具视觉柔和度有所保证的前提下尽量靠近建筑立面色温和节点。从系统控制上来讲，是在一个主线路上采取“主控器+交换机+分控器+信号放大器”的四层结构，并且在线路到达 80 米以上的地方增加信号中继模块，保证线路能连接，而通过硬软等两种方式相结合下的管线敷设配置使得电缆更耐久。

4 结束语

本项目基于对数字园区功能结构特点的综合考量，提出了泛光照明分区设计的标准形式。并利用DMX512 智能控制技术手段实现了对智能路灯的调光和灯具的智能化升级，提高了运维效率。考虑到幕墙一体化设计以及高处复杂施工作业的情况，在项目团队成员的努力下针对楼体立面问题采用定制化灯具并且将各系统配合起来。解决了立面反光、控制传输及运维响应等技术难题。从实际工程来看，智能化照明系统可以较好地满足功能上的需求以及视觉艺术的要求，并且在使用之后较易进行后期运维操作，因此，在未来高品质园区照明工程当中值得学习借鉴的方法和技术进行应用。

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