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摘 要海心沙景观照明主要采用大功率高光效的CREE最新系列LED芯片灯具，控制系统采用公司自主研发的显示屏专用系统；岸线与建筑可实际联动控制与动态效果同步。信号协议采用DMX-512国际标准协议；智能照明采用松下F2-BUS实现区域与场景控制。
关键词海心沙LED应用景观照明控制系统照明设计照明施工灯具设计试灯
1 项目概况
广州亚运会既是体育盛会也是LED照明盛会。在亚运会上，LED产品的大量应用和景观照明所展示的美轮美奂效果。其中亚运开闭幕式场地海心沙夜景工程，让向全国以及全亚洲人民真切地领会到“千年羊城，水中明珠”的真正魅力。广州傍江而生，因水而兴，将开幕式场馆锁定在珠江边的海心沙举办，恰如亚运之舟，扬帆起航。海心沙位于珠江内航道，北邻珠江新城，南望广州新电视塔，西邻二沙岛，建设用地面积约17公顷（长800余米，宽200余米）。自然环境优越，是珠江游线上珍稀的自然生态空间，景观资源丰富，是观赏建筑夜景、体验自然的绝佳地点。广州亚运会第一次把大型国际运动会的开、闭幕式现场设置在开敞的水面上。“以珠江为舞台，以城市为背景”，海心沙岛正处于广州新中轴和珠江两条城市空间轴线的交点，举行大型盛典，是得天独厚的舞台所在地。
2 景观照明设计原则、照度标准和方案设计
与以往的建筑设计理念不同，海心沙整体照明设计以“表演”为主题，定位为“立足中华文化、融合亚洲文化、彰显岭南文化”，结合珠江、新中轴整体照明设计，寓意立足东方，面向世界，驶向太阳升起的和谐之地。因此景观照明设计需以演艺为中心，立足功能兼顾景观，设计中综合考虑经济性、安装维修方便、美观、节能环保、与建筑相融合、先进可靠、动态可控等因素。
投光面亮度标准：平均亮度：≥15cd/m²最大亮度： ＞18cd/m²最小亮度： ＞ 14cd/m²
直接发光体（L3、L4）亮度标准：
平均亮度：≥200cd/m²最大亮度： ＞250cd/m²最小亮度： ＞ 150cd/m²
方案设计：设计以“宜光”、“宜灯”、“宜地”为原则，按现场拍摄要求满足航空拍摄、人视、转播等要求，并综合演艺组要求，符合“亚运之舟”、“七彩之舟”“绿色亚运”理念，按近、中、远、空中景观及亚运照明整体规划要求，效果优先，合理设计。
3 景观照明灯具选型及效果设计
3.1 效果设计
顶棚采用线面结合方式，保证航拍时屋顶不受表演灯光影响，另一方面完成特色扇形船盖效果设计；
看台后部飘台以线面结合，保证内外灯光的连续性；
顶层面三道凹槽以3000K暖白色为基调，够成主场馆的基色调，一方面从效果上避免动态时全黑场景，另一方面与周边的景观相呼应，形成连贯的景观带。
底层飘板兼顾景观与功能性，采用圆形筒灯照亮观众主人口通道，与色温为3000K顶帽相应。
岸线以蓝色为主调，动态效果可实现“七彩之舟”破浪的动态效果。
3.2 产品选型
在看台顶棚上设计了特制LED灯，具有灯体顶部发光两侧投光的特点。1．采用优质高亮度CREE LED及大功率LED，功耗低绿色环保；2．采用恒流电路设计，保证电流稳定，以确保LED的长寿命；3．灯体内部灌胶与结构防水结合使用，防护性能好，满足恶劣环境的使用需求；4．屋顶部L4实现8段流水变化，两侧4段流水变化，结合DMX主分控制系统, 实现流水、跑动、渐变等细腻的变化效果；5．L4采用透明PC侧盖可避免常规条形灯两灯相接处暗区的问题，两侧投光灯可调水平角度,以适应不同弧形屋顶面。
4 现场试灯
4.1 产品开发与样品制作
海心沙建筑帆船式的造型、建筑部分南北两冀各不相同的弧线、膜状屋顶；要实际白天不见灯，晚上需见光；这样大部分灯具都变成了非标灯具。因此开发灯具、试灯在项目中变成工作重点；灯具性能差异也就决定了最终的效果。项目除传统灯具外，其它均为非标订制灯具。L3（大尺寸数码管）也就成为最难开发的灯具；主要问题有：防水、结构与安全、安装方式、拼接口处暗区处理、面罩注塑与吸塑工艺处理、长距离信号放大与抗干扰、发光面均匀度、空间弧面处理等等。另外还需对样品对所安装的区域分区测试，灯具符合预其期效果后才能进行产品深化设计。项目中试灯前后达3个月，每天都在试验室测试、现场验证。
4.2 样品测试与改进
测试主要分功能测试与效果测试；项目中功能为基本要求，效果为主要产品质量控制目标。
工作分为试验室测试，如光效、控制、散热、防腐防水、3C认证基本参数测试等。而现场验证主要是对灯具的光色、亮度在实际环境中存在差异，根据现场材质受光后的表现进行调整；其次对眩光控制需严格控制，既要考虑景观实际效果，对行人车辆的影响，也要兼顾对室内环境的影响。对眩光控制的主要措施有减少灯具功率，加装眩光控制器，改变出光角度等。
5 深化设计
5.1 供配电深化设计
招标后的施工图因未充分考虑现综合管线情况，往往存在不可实施、设计不合理、灯具参数不正确引起的变更等，均需按原设计效果方案进行调整，复杂部分的管线路由需补充安装大样图，线槽的安装位置、大样、吊装高度、防水措施等均需进行细部安装设计；另外电气系统图原设计按室内相关规范设计，而部分灯具功率大、尤其LED灯具需外配置开关电源，很多电气工程师对此缺乏考虑，实际上开关电源瞬时启动电流可达35A以上，如多路并接的开关电源过多将引起开关跳闸，有时为了节约成本又要考虑符合设计规范，对开关的造型需进行调整，对于回路冲击电流大于开关瞬时最大电流的回路，可靠的方案应将C型断路器改为D型或重新分配回路。
5.2 控制系统深化
控制系统在景观照明施工图设计中一般不出图纸或只出简单的控制原理图，因此需根据项目特征合理的选取控制系统;,主要深化设计内容有：1、选取合适的控制系统与系统服务商；
2、对项目中灯具按效果与动画要求对系统设备选型；3、对各所控区域灯具进行分配地址；
4、绘制控制系统原理图与平面弱电布置图；5、优化设计；6、绘制大样图、节点图。
5.3 电箱、安装大样深化
电箱的深化内容包括：电箱基础深化、电箱具体大小、内部元件布置深化设计、安装线槽、管线合理布置设计。施工图设计一般由于缺少全面考虑或现场变更，最终实施时往往因现场不同需重新设计或采用其它工艺，如岸线部分原设计为加装一体化铝制遮光板，实际上无法安装只能移至凹下区域；不同段为了保证整体性需采用不同的安装支架才能达到设计中效果统一。
6 設计管理
6.1图纸管理及变更控制
施工过程中由于设计变化及多专业的穿插，图纸有很多版本，往往堆着一堆；现场一天天都在变，没人知道最终是什么样，因此对图纸进行有效的管理，并行成记录，有利于胜利推进项目施工速度。其次是变更控制，有效的控制变更，能减少投资损失，加快施工进度；在项目实际时应充分调动施工方设计参性，只有这样才能早期控制；另外一方面聘请行内专家进和技术指导，也能减少设计变更引起的损失。最后是设计变更风险应分级管理。
6.2 现场安装技术指导
灯光工程不同其它机电安装项目，需最大化实现原设计效果，合理减少投入。项目中对试灯应重点控制。如光束角选择、防水、抗干扰测试、写码、动态效果测试等。另外安装灯具后的防水、防脱、拼接处处理也应列入现场技术指导重点项目。
7 系统优化与升级
灯具控制分为场景控制及动态效果控制，分别取决于开关的组合模式及播放机的节目源，因此合理优化这两个部分能很好的实际节能。
3.1 配电系统优化
配电系统分为平面布置、电箱系统图两大部分，海心沙项目主要针对屋顶部分的线路进行优化，由PC管改为线槽敷设，有效使用空间加快施工速度；合理分配各个回路的电流与编号以便于智能系统编程与管理。
3.2 智能照明控制系统优化
智能照明控制优化主要针对控制回路按灯具类型及所在区域合理分配，避免开关同时的瞬时电流对线路冲击；其次按灯具所在区域控制亮灯的顺序，形成有特色的亮灯模式；合并小电流同类型同区域回路，如加装接触器延时开启控制，可节约控制器模块与控制点数，能有效的节约投资成本。
3.3 LED景观照明控制系统优化
系统包括控制回路优化、稳定性优化设计、动态效果优化设计。项目中控制系统采用双回路控制设计，如控制回路中出现断线可自动改为双回路发送信号；另外可自动发送故障码至中心控制计算机，可快速查找故障，保证系统可靠的运行。另外针对灯具优化在线写码功能，避免灯具“掉地址”不受控等问题。
3.4 效果制作与升级
完成灯具安装与初步试灯后，发现顶棚后部光照不足存在暗区，影响整体效果，之后顶棚增加400W投光灯13套；另外两翼大因弧度大及安装的不平整，原设计投光角度不能满足远投光面亮度要求，随后经多次测试采用150W 3000K灯具共计12套LED投光灯对此区域进行补光，细调后能满足实际效果要求。
3.5节能控制
实施中智能照明控制系统与景观照明控制系统可实际多种组合，从而实现动态节能；如在节目中尽量避免白亮场景，平常日关闭部分灯具等。看台最大设计功耗为（含开关电源、控制设备、预留）：525.2KW ；灯具最大功耗为：486KW 实测功耗（全开启时）约为1/3灯具最大功耗。岸线灯具最大功耗为：196.086KW，实测功耗约100KW（全开启时）。
8 结论
a.景观照明应以景观效果与功能性要求为导向，设计时应充分考虑节能与可实施性，适当采用大功率高效的LED灯具，户外灯具选型时应充分考虑灯具的使用安全、防水及现场实际情况，多次测试与验证后方可使用。
b.配电系统应以安全为前提，供电稳定为基础，并应考虑供电线路长度、谐波干扰、开关电源启动时瞬时冲击电流影响，合理选用自动空气断路器，按类型分区域合理分配供电回路。
c.实施过程中注重现场不同对整体效果的影响，对现场进行随机效果测试后再进行效果制作與播放动画设计；升级效果与控制方式，以达到设计效果与环境相融合，重点突出以符合前期整体规划要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词海心沙LED应用景观照明控制系统照明设计照明施工灯具设计试灯
1 项目概况
广州亚运会既是体育盛会也是LED照明盛会。在亚运会上，LED产品的大量应用和景观照明所展示的美轮美奂效果。其中亚运开闭幕式场地海心沙夜景工程，让向全国以及全亚洲人民真切地领会到“千年羊城，水中明珠”的真正魅力。广州傍江而生，因水而兴，将开幕式场馆锁定在珠江边的海心沙举办，恰如亚运之舟，扬帆起航。海心沙位于珠江内航道，北邻珠江新城，南望广州新电视塔，西邻二沙岛，建设用地面积约17公顷（长800余米，宽200余米）。自然环境优越，是珠江游线上珍稀的自然生态空间，景观资源丰富，是观赏建筑夜景、体验自然的绝佳地点。广州亚运会第一次把大型国际运动会的开、闭幕式现场设置在开敞的水面上。“以珠江为舞台，以城市为背景”，海心沙岛正处于广州新中轴和珠江两条城市空间轴线的交点，举行大型盛典，是得天独厚的舞台所在地。
2 景观照明设计原则、照度标准和方案设计
与以往的建筑设计理念不同，海心沙整体照明设计以“表演”为主题，定位为“立足中华文化、融合亚洲文化、彰显岭南文化”，结合珠江、新中轴整体照明设计，寓意立足东方，面向世界，驶向太阳升起的和谐之地。因此景观照明设计需以演艺为中心，立足功能兼顾景观，设计中综合考虑经济性、安装维修方便、美观、节能环保、与建筑相融合、先进可靠、动态可控等因素。
投光面亮度标准：平均亮度：≥15cd/m²最大亮度： ＞18cd/m²最小亮度： ＞ 14cd/m²
直接发光体（L3、L4）亮度标准：
平均亮度：≥200cd/m²最大亮度： ＞250cd/m²最小亮度： ＞ 150cd/m²
方案设计：设计以“宜光”、“宜灯”、“宜地”为原则，按现场拍摄要求满足航空拍摄、人视、转播等要求，并综合演艺组要求，符合“亚运之舟”、“七彩之舟”“绿色亚运”理念，按近、中、远、空中景观及亚运照明整体规划要求，效果优先，合理设计。
3 景观照明灯具选型及效果设计
3.1 效果设计
顶棚采用线面结合方式，保证航拍时屋顶不受表演灯光影响，另一方面完成特色扇形船盖效果设计；
看台后部飘台以线面结合，保证内外灯光的连续性；
顶层面三道凹槽以3000K暖白色为基调，够成主场馆的基色调，一方面从效果上避免动态时全黑场景，另一方面与周边的景观相呼应，形成连贯的景观带。
底层飘板兼顾景观与功能性，采用圆形筒灯照亮观众主人口通道，与色温为3000K顶帽相应。
岸线以蓝色为主调，动态效果可实现“七彩之舟”破浪的动态效果。
3.2 产品选型
在看台顶棚上设计了特制LED灯，具有灯体顶部发光两侧投光的特点。1．采用优质高亮度CREE LED及大功率LED，功耗低绿色环保；2．采用恒流电路设计，保证电流稳定，以确保LED的长寿命；3．灯体内部灌胶与结构防水结合使用，防护性能好，满足恶劣环境的使用需求；4．屋顶部L4实现8段流水变化，两侧4段流水变化，结合DMX主分控制系统, 实现流水、跑动、渐变等细腻的变化效果；5．L4采用透明PC侧盖可避免常规条形灯两灯相接处暗区的问题，两侧投光灯可调水平角度,以适应不同弧形屋顶面。
4 现场试灯
4.1 产品开发与样品制作
海心沙建筑帆船式的造型、建筑部分南北两冀各不相同的弧线、膜状屋顶；要实际白天不见灯，晚上需见光；这样大部分灯具都变成了非标灯具。因此开发灯具、试灯在项目中变成工作重点；灯具性能差异也就决定了最终的效果。项目除传统灯具外，其它均为非标订制灯具。L3（大尺寸数码管）也就成为最难开发的灯具；主要问题有：防水、结构与安全、安装方式、拼接口处暗区处理、面罩注塑与吸塑工艺处理、长距离信号放大与抗干扰、发光面均匀度、空间弧面处理等等。另外还需对样品对所安装的区域分区测试，灯具符合预其期效果后才能进行产品深化设计。项目中试灯前后达3个月，每天都在试验室测试、现场验证。
4.2 样品测试与改进
测试主要分功能测试与效果测试；项目中功能为基本要求，效果为主要产品质量控制目标。
工作分为试验室测试，如光效、控制、散热、防腐防水、3C认证基本参数测试等。而现场验证主要是对灯具的光色、亮度在实际环境中存在差异，根据现场材质受光后的表现进行调整；其次对眩光控制需严格控制，既要考虑景观实际效果，对行人车辆的影响，也要兼顾对室内环境的影响。对眩光控制的主要措施有减少灯具功率，加装眩光控制器，改变出光角度等。
5 深化设计
5.1 供配电深化设计
招标后的施工图因未充分考虑现综合管线情况，往往存在不可实施、设计不合理、灯具参数不正确引起的变更等，均需按原设计效果方案进行调整，复杂部分的管线路由需补充安装大样图，线槽的安装位置、大样、吊装高度、防水措施等均需进行细部安装设计；另外电气系统图原设计按室内相关规范设计，而部分灯具功率大、尤其LED灯具需外配置开关电源，很多电气工程师对此缺乏考虑，实际上开关电源瞬时启动电流可达35A以上，如多路并接的开关电源过多将引起开关跳闸，有时为了节约成本又要考虑符合设计规范，对开关的造型需进行调整，对于回路冲击电流大于开关瞬时最大电流的回路，可靠的方案应将C型断路器改为D型或重新分配回路。
5.2 控制系统深化
控制系统在景观照明施工图设计中一般不出图纸或只出简单的控制原理图，因此需根据项目特征合理的选取控制系统;,主要深化设计内容有：1、选取合适的控制系统与系统服务商；
2、对项目中灯具按效果与动画要求对系统设备选型；3、对各所控区域灯具进行分配地址；
4、绘制控制系统原理图与平面弱电布置图；5、优化设计；6、绘制大样图、节点图。
5.3 电箱、安装大样深化
电箱的深化内容包括：电箱基础深化、电箱具体大小、内部元件布置深化设计、安装线槽、管线合理布置设计。施工图设计一般由于缺少全面考虑或现场变更，最终实施时往往因现场不同需重新设计或采用其它工艺，如岸线部分原设计为加装一体化铝制遮光板，实际上无法安装只能移至凹下区域；不同段为了保证整体性需采用不同的安装支架才能达到设计中效果统一。
6 設计管理
6.1图纸管理及变更控制
施工过程中由于设计变化及多专业的穿插，图纸有很多版本，往往堆着一堆；现场一天天都在变，没人知道最终是什么样，因此对图纸进行有效的管理，并行成记录，有利于胜利推进项目施工速度。其次是变更控制，有效的控制变更，能减少投资损失，加快施工进度；在项目实际时应充分调动施工方设计参性，只有这样才能早期控制；另外一方面聘请行内专家进和技术指导，也能减少设计变更引起的损失。最后是设计变更风险应分级管理。
6.2 现场安装技术指导
灯光工程不同其它机电安装项目，需最大化实现原设计效果，合理减少投入。项目中对试灯应重点控制。如光束角选择、防水、抗干扰测试、写码、动态效果测试等。另外安装灯具后的防水、防脱、拼接处处理也应列入现场技术指导重点项目。
7 系统优化与升级
灯具控制分为场景控制及动态效果控制，分别取决于开关的组合模式及播放机的节目源，因此合理优化这两个部分能很好的实际节能。
3.1 配电系统优化
配电系统分为平面布置、电箱系统图两大部分，海心沙项目主要针对屋顶部分的线路进行优化，由PC管改为线槽敷设，有效使用空间加快施工速度；合理分配各个回路的电流与编号以便于智能系统编程与管理。
3.2 智能照明控制系统优化
智能照明控制优化主要针对控制回路按灯具类型及所在区域合理分配，避免开关同时的瞬时电流对线路冲击；其次按灯具所在区域控制亮灯的顺序，形成有特色的亮灯模式；合并小电流同类型同区域回路，如加装接触器延时开启控制，可节约控制器模块与控制点数，能有效的节约投资成本。
3.3 LED景观照明控制系统优化
系统包括控制回路优化、稳定性优化设计、动态效果优化设计。项目中控制系统采用双回路控制设计，如控制回路中出现断线可自动改为双回路发送信号；另外可自动发送故障码至中心控制计算机，可快速查找故障，保证系统可靠的运行。另外针对灯具优化在线写码功能，避免灯具“掉地址”不受控等问题。
3.4 效果制作与升级
完成灯具安装与初步试灯后，发现顶棚后部光照不足存在暗区，影响整体效果，之后顶棚增加400W投光灯13套；另外两翼大因弧度大及安装的不平整，原设计投光角度不能满足远投光面亮度要求，随后经多次测试采用150W 3000K灯具共计12套LED投光灯对此区域进行补光，细调后能满足实际效果要求。
3.5节能控制
实施中智能照明控制系统与景观照明控制系统可实际多种组合，从而实现动态节能；如在节目中尽量避免白亮场景，平常日关闭部分灯具等。看台最大设计功耗为（含开关电源、控制设备、预留）：525.2KW ；灯具最大功耗为：486KW 实测功耗（全开启时）约为1/3灯具最大功耗。岸线灯具最大功耗为：196.086KW，实测功耗约100KW（全开启时）。
8 结论
a.景观照明应以景观效果与功能性要求为导向，设计时应充分考虑节能与可实施性，适当采用大功率高效的LED灯具，户外灯具选型时应充分考虑灯具的使用安全、防水及现场实际情况，多次测试与验证后方可使用。
b.配电系统应以安全为前提，供电稳定为基础，并应考虑供电线路长度、谐波干扰、开关电源启动时瞬时冲击电流影响，合理选用自动空气断路器，按类型分区域合理分配供电回路。
c.实施过程中注重现场不同对整体效果的影响，对现场进行随机效果测试后再进行效果制作與播放动画设计；升级效果与控制方式，以达到设计效果与环境相融合，重点突出以符合前期整体规划要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。