从控制技术浅谈钱江新城G20主题灯光秀
阿拉丁照明网
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2016-08-12
全日波
北京明瑞之光科技有限公司 技术研发经理
阿拉丁新媒体特约撰稿人
风云际会，时代巨变，中国正以世界第二大经济体的风貌登临世界舞台。
2016年9月4日，中国作为主办国在杭州举办G20峰会，作为主导全球经济风向的多国首脑峰会，杭州得到了向世界展现“中国气派、江南韵味、杭州元素、新城特点”的宝贵机遇。
钱江新城G20主题灯光秀，囊括T型开放式城市阳台、国家会议中心、杭州大剧院、市民中心、及核心区社会建筑等一系列建筑群，采用互联网通讯技术进行系统构建，同时集成灯光系统、喷泉系统、音响系统等多功能模块，实现具备跨界、兼容、拓展等特点的照明集成控制系统。
今天我们以控制技术的角度来谈一谈钱江新城G20主题灯光秀照明系统的技术特点，分别从系统架构、同步技术、同步备份技术、通讯技术、多种控制系统联动、多媒体联控等方面来逐一解析。
系统架构
上图即为钱江新城G20主题灯光秀选用互联网联动控制系统的主干框架，整套系统采用标准TCP/IP网络协议与标准UDP网络协议，将各个楼宇建筑的节点端全部与服务器端通过互联网连接，通过MR-互联网联动控制系统软件来实现控制端对多栋楼进行整体控制器、单体控制、编组控制等多种控制模式。
其中MR-互联网联动控制系统分为控制端、节点端、服务器端三个部分，其作用如下：
控制端：在任何地区接入互联网的计算机上，通过互联网通讯，凭管理账户与权限密码登录互联网控制系统进行远程控制；
节点端：通过无线4G通讯等上网方式接入互联网。完成单个节点端的数据下载与发送数据至控制灯具系统。
服务器：采用光纤与互联网连接。完成主控端与节点端桥接作用；实时检查各节点端的连接状态；主控端数据上传中转站。
注1-1：BTS授时器是用于当非计划性网络中断时，各个节点端可以继续保障同步联动，作为互联网同步联动的备份应用。
同步技术
钱江新城G20主题灯光秀在控制系统同步技术的方案上选择互联网联动方式，此联动方式作为新一代的联动同步技术，有别于常规的同步技术。
在以为的常规同步技术上，我们经历过交流工频同步、同步线同步、无线射频同步、GPS卫星同步等多种方式，其中：
1、交流工频同步、同步线同步目前多集中于小型控制系统；
2、无线射频同步技术应用比较少，因为其安装方式比较复杂困难，其工作环境要求比较严苛，比如雾霾对其影响很大；
3、GPS卫星同步是目前应用最为广泛的无线同步技术，但是其同步方式仅能实现同步（其同步效果我们后面细讲），不能作为动画数据的传输通道，故在每一个建筑节点采用采用存储卡（SD卡），其更换效果十分麻烦。举例说明：1栋楼安排1名人员更换SD卡，需要20分钟，100栋就需要2000分钟，即为33小时。假设项目前期人员较多的情况下，是有办法解决的，但是后期维保中换卡因为人员较少，会变成一个十分麻烦的问题。
4、互联网同步技术，不仅仅通过互联网通讯来实现同步，还可以在非工作时间（如白昼时段）可通过互联网高速传输通道，进行自动下载效果文件，仅需要1名日常操作员即可完成更换效果的工作。
同步备份
在钱江新城G20主题灯光秀项目中选用互联网技术，那么有人可能会问道：如果出现网络中断的情况怎么办，照明系统是否能够依旧正常工作？
在日常网络应用中，我们常会遇到网络出现非计划性中断的情况，那么其互联网的非计划中断的概率也会同比出现在照明控制系统中，故在LED互联网夜景照明系统中必须要有同步备份的保障技术，才能够为照明系统的稳定运行来保驾护航。
钱江新城G20主题灯光秀项目在同步备份技术上同样采用了前沿同步技术-BTS基站同步。照明控制系统在日常运行时皆按照互联网通讯来进行联动，而当其某个节点，甚至整体系统出现互联网非计划性中断时，系统即会自动切换到BTS基站同步，可保证系统正常的同步联动。
那么BTS基站同步是什么技术？有与GPS卫星同步有什么区别？我们来逐一进行解析。
BTS基站同步作为明瑞科技新一代无线同步技术，采用BTS基站通讯模块，通过连接设备所在地周边通讯基站，取得基站中高精度的授时信号以实现同步联动控制。
而与GPS卫星同步的区别，我们通过一个表格来看一下，如下：
注3-1：GPS卫星同步作为曾经的无线同步前沿应用，虽然具备一些技术缺点，但是过去的照明系统应用中解决了很多技术应用难题，且现在依旧得到广泛的应用，故明瑞科技在推出BTS基站同步技术的同时，也考虑到与GPS卫星同步兼容性，故明瑞系统中BTS与GPS是可以兼容混用的。
通讯技术
在钱江新城G20主题灯光秀控制系统中互联网通讯技术特点上，选用了4G通讯技术。这里不仅有人要问：为什么选择4G通讯？
在传统网线、光纤传输、网桥桥接、及4G通讯等多种组网模式的选项中，选择4G通讯的原因有三，如下：
1、无线通讯从GPRS到3G，再到4G，其网络上行与下行的传输速率已满足夜景照明系统的应用要求；
2、4G通讯无视距离限制。传统网线传输100米，单模光纤传输15公里，而网桥一般视其发送功率而定，一般可达2-3公里；
3、安装简便，采用4G路由器即可实现互联网接入，无需常规线材那样穿管铺设，甚至是破开路面进行铺设。
故在传输速率、距离限制、安装预算等多方面考虑，选择4G通讯具备一定的优异性。
多种控制系统联动
在钱江新城这一类大体量的照明项目中，不可能仅仅选用一家控制系统。在多栋建筑群中，往往其中单体建筑或者小部分建筑群即会选择一家控制系统。那么针对于互联网总控制系统，不仅仅在控制自身系统覆盖到建筑群，同时也要控制其他系统厂家的控制系统。
对于控制系统厂家，其中系统内部的通讯协议无异于其企业的根本核心技术，正所谓国之重器不可示人，其核心技术不可能拿出来与其他控制系统厂家进行对接。
那么通过协议进行对接是无法实现的，只能选择其他的途径，如视频显示。
建筑群的夜景照明效果来源于系统上位机的视频显示，在总控系统无法针对其节点上位机系统进行协议对接的情况下，那么只能去控制其上位机抓取的视频源。通过同步播放其视频源，这样即可实现其联动对接。
OK，理论通过，那就进行实践应用。在视频显示领域，DVI是标准视频显示的接口，明瑞互联网总控系统即是采用DVI接口设备来实现对不同厂家控制系统联动。
多媒体联控
在钱江新城G20主题灯光秀项目中，不仅仅包含LED建筑群媒体立面，还包含音乐喷泉、音响系统、常规照明控制等等多种非照明领域的功能模块，那么对于互联网LED夜景照明系统就存在多种系统对接的技术要求。
从第一部分系统构架的拓扑图上来看，系统中多采用工控机，工控机的优点在于：
1、具备长时间稳定运行的硬件基础；
2、搭载操作系统，可运行多种软件，具备二次开发的多元化软件环境；
3、具备多种硬件接口，如RS232、USB2.0/3.0、RJ45、DVI、VGA、3.5mm音频输入/输出、HDMI等多种接口。
从硬件与软件基础上看这一套LED夜景照明系统，针对其他控制系统对接联动要求，其系统具备进行二次开发环境条件。在选用标准化的接口形式，由双方约定对接的通讯协议即可实现对不同类型的功能模块进行联控的功能要求。
今天对钱江新城G20主题灯光秀的控制技术介绍就到这里。
明瑞科技要感谢在钱江新城项目中付出智慧与辛劳的多家合作伙伴。在一个项目中，控制系统仅仅是其中一个组成部分，更多的由多家合作单位的亲力配合与彼此支持。正是大家选择了明瑞科技，才给予了我们助力G20峰会的机会，这不仅仅是荣耀，更多是感动。
同时互联网联控技术作为新一代控制技术，其系统提升的空间十分大，故希望业界同仁能够不吝赐教。发布本文的愿意就是希望能够与业界的前辈、老师及伙伴建立沟通渠道，通过沟通实现共同成长，一齐为LED夜景照明行业付出一份力量。
全日波
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来源 | 阿拉丁照明网 作者 | 全日波
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