基于物联网的智能照明技术对古建筑消防安全的影响研究

作者:唐欣慧,姚英昊 (上海市市容景观事务中心)

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摘要

近日,国家文物局、应急管理部联合印发了《关于进一步加强文物消防安全工作的指导意见》,针对古建筑的消防安全提出了更高要求。古建筑是我国古代劳动人民的智慧结晶,体现了我国古代劳动人民精湛的建造技术和工艺,也是研究古代历史文化的宝贵资料,本文从研究基于物联网的智能照明技术对古建筑消防安全的影响角度出发,指出基于物联网的智能照明技术对古建筑消防安全保护的意义,从而丰富新形势下古建筑消防安全方面的研究。

关键词:基于物联网的智能照明技术;古建筑;消防安全;

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引言

国家文物局、应急管理部联合印发了《关于进一步加强文物消防安全工作的指导意见》,这是两部门深入贯彻习近平总书记关于文物安全工作的重要指示精神,落实党中央、国务院有关部署要求,认真汲取法国巴黎圣母院等世界重要文化遗产火灾事故教训,针对我国文物、博物馆单位防火形势,进一步加强和改进文物消防安全工作的重要举措。

根据党的十九大报告明确提出建设“智慧社会”,要提高城市精细化服务水平的要求,新型智慧城市,不是单纯的城市信息化,而是利用智能技术对城市进行重塑和再造。作为城市未来发展的新形态,智慧城市概念的主旨是提升城市居民的生活质量,重点是鼓励公众参与到城市管理中,使城市更加宜居。根据智慧城市的建设理念,基于物联网的智能照明技术应运而生,基于物联网的智能照明系统中的智能互联传感器和嵌入式设备通过开放的智能互联网络设施协同工作,实现高质量的可靠照明,降低能耗、优化城市管理部门的运营,并为城市管理部门提供照明功能以外的数据价值。

古建筑夜景照明凭借其人文历史底蕴,区别于其他夜景照明方式,作为城市夜游经济重要的组成部分和经济增长点,又由于其建筑本身以木质结构为主的特殊性,一旦发生火灾事故,极易造成珍贵文物损毁的巨大影响。因而,是否应该在古建筑照明设计的过程中引入基于物联网的智能照明技术,通过对古建筑群乃至景区照明进行智能化集中管理,使景区的安全性大大提高,更能使古建筑本身焕发出新的生机,这些都值得深入研究和探讨。

1、我国古建筑景观照明设计现状

从旅游业态角度分析,古建筑夜景旅游非常具有投资和经济价值,古建筑以其独特形式与内涵之美深深来自八方的游客。近年来,古建筑照明行业随着中国景观照明行业的发展共同进步,尤其是根据国务院《关于进一步激发文化和旅游消费潜力的意见》中指出:“提出大力发展夜间文旅经济,估计有条件的旅游景区开展夜间游览服务,丰富夜间文化演出市场,优化文化和旅游场所的夜间服务。到2022年,建设200个以上国家级夜间文旅消费集聚区,夜间文旅消费规模持续扩大。

对于古建筑景观照明,市民和游客已经从过去的“亮起来”升级到“美起来”,全国各地涌现出不少优秀的古建筑照明案例,比如山西历史文化遗产平遥古城,夜幕降临后,暖色调的灯光照亮整座古城,充分地将古建筑之美展现在世人面前。设计者在景观照明设计中,精确配选灯光,使灯具尽可能隐藏在建筑所处的景中,通过灯光有层次地打亮对古城建筑物立面,让古建筑体的照明效果更加立体、生动,充分融于夜景之中。

 

山西平遥古城夜景灯光(来源:五色国际照明)

 

又比如重庆洪崖洞的夜景,所有到过重庆洪岩洞的人都会对洪崖洞的灯光印象深刻,建在山城上的老街老建筑改造成了洪崖洞特色街区,古朴的建筑在灯光的映照下和身后的高楼林立形成明显的对比,洪崖洞的灯光设计告诉人们重庆不只是一个现代化的城市,也是一个有历史、有故事、有意思的城市。它充分体现出城市管理者和设计者的心思,即不能将城市仅仅看成是自身存在的事物,而是应该将其理解为由它的市民感受到的城市。好的灯光设计最重要的是做好顶层设计,充分考虑人的心理因素,并用恰当好的灯光艺术表演出来。洪岩洞灯光设计凸显了重庆的这个城市地理形态上的层次感和纵深感,通过灯光表现出了重庆错落有致的山水特色。

 

重庆洪崖洞夜景灯光(来源:重庆文化和旅游发展委员会)

 

通过这些案例,我们可以看出,无论是各级管理部门还是古建筑照明设计行业都对古建筑保护的认识有了长足的进步。通过设计理念可以看出,对古建筑灯光的理解,已经不仅仅是通过夜景照明来重复白天的景象,也不仅仅只是照亮古建筑物本身,而是使游客产生想象,甚至是对古建筑本身所蕴含的文化底蕴产生思考;通过灯具产品可以看出,LED照明产品已被大量应用于古建筑景观照明市场。LED灯具凭借其出色的色彩表现力、变光变色控制能力、体积小易隐藏及长寿、节能环保、稳定等特性,替代了大量过去使用的金属卤化物灯。但是,我们应该看到,随着人们思想意识、生活方式的不断改变和技术水平的不断提高,古建筑照明设计在选择适宜光源的情况下,除了经济因素外还要从古建筑整个光环境效果及古建筑消防保护的角度出发,因此,未来的古建筑照明设计师智能化的,是与智慧城市、智慧景区管理相联系的。

2、基于物联网的智能照明系统设计概述

传统的、简单的开闭控制的古建筑照明方式虽然点亮了古建筑,通过对古建筑电气回路加装熔断器或者断路器保护也可以为线路提供较为可靠的保护,通过设置防雷系统,也可以减少甚至避免雷电引起的火灾,加强对古建筑的保护。但是,在当今智慧城市建设的大背景下,古建筑照明已经不仅作为给人们夜游带来光亮的景点,而是应该充分运用新一代信息技术,将精细化和动态管理与古建筑照明管理相结合,运用物联网和云计算基础设施,实现古建筑全面透彻的感知,给人们夜里以美的享受的同时保障安全,真正提高市民生活质量。

景观照明集中控制管理系统

在照明技术和信息技术日益进步的今天,将景观照明集中控制系统和智慧城市结合起来,将灯具控制与信息采集、处理、决策相融合,给决策者和使用者带来真正的有效信息和便利。基于物联网的智能照明控制系统可以通过硬件扩展,可以实现灯光模式选择、灯光秀节目编辑,对LED视频、音乐、其他功能照明等实现多系统联动控制,通过物联网将所有建筑灯光连接,实现智能照明控制系统对建筑进行整体灯光控制、单体灯光控制、编辑多种灯光模式控制等多种控制场景。

最重要的是,通过基于物联网的智能照明控制系统,充分利用物联网网络,可以自动监控设备的运行状态,工作电流、电压、功率、过载、故障,实时反馈到监控中心,使管理人员实现远程实时监控设备运行状态,对设备进行远程故障检修,这一优点,对古建筑的消防保护意义重大。通过物联网和装设在设备上的传感器对设备的实时监控和反馈,实现电气故障的第一时间报警,使管理人员第一时间辨识消防火灾的隐患地点,实现远程故障切除,提高古建筑照明的安全性,优化运营,为景区节省大量人力物力。

3、基于物联网的智能照明对古建筑消防保护的意义研究

3.1基于物联网的智能照明案例分析

目前,上海黄浦江沿岸已建成景观照明智能化集中控制系统,实现对黄浦江两岸景观照明的统一管理、集中控制和节目编辑。系统通过建立景观控制终端、无线通信网络、计算机控制系统、网络安全和数据安全系统,实现管辖范围内智能景观照明管理系统运行、远程控制和管理功能。在景观照明智能集中控制系统中,可以通过制定不同的亮灯时间模式完成对景观照明的亮灯管理,当有临时开关灯需求时,只需值班人员在系统前修改亮灯方案就可以完成修改操作,改变了过去需要层层联系到值班人员,并要求值班人员必须在控制台前进行开关控制的情况。

众所周知,上海为庆祝国庆70周年和第二届中国国际进口国际博览会,为全国乃至世界的八方来客提供了一场名为“浦江追梦,光耀中华”的光影秀表演,表演秀中充分利用承载着上海无数过往的27栋历史建筑,通过对万国建筑群等光影变化的艺术编排,配以人民群众熟悉的旋律,为大家带来了一场光影视听盛宴。

 

基于物联网的智能照明系统示意图(来源:企鹅号:祝浪辉)

外滩万国建筑群在2018年完成了灯光改造工程,中山东一路的延安东路至外白渡桥路段的外滩核心区23幢地标性建筑升级了基于物联网的智能照明系统,作为上海海纳百川的历史见证,外滩古建筑的历史意义不言而喻,使用了基于物联网的智能照明系统后,通过物联网照明平台及软件能够与市集控平台兼容。在灯具的使用上,23幢古建筑采用可调节的白色LED外立面照明,改变了过去钠蒸汽放电产生可见光的钠灯耗电、体积偏大、不利于隐藏的缺点,利用LED灯具的小巧,在古建筑的檐口、雕花等细节处也加以灯光点缀,展现外滩古建筑的肌理和层次,通过控制系统,可以精准逐点调节色温,实现了夜景照明与市民游客感受反馈的通路。未来,通过物联网传感器,不但可以实现远程监测灯具状态及能耗数据,也可以利用搭载在灯具上的传感器实时监控影像、温度、湿度等数据,通过GPRS连接所有系统内灯具,将灯具的运行信息储存于云服务平台或终端服务器,通过智能互联开放式的系统可与其他城市管理系统兼容互联,例如与消防火灾报警等系统互联,第一时间发现事故隐患位置,第一时间启动消防保护等装置动作,保障古建筑免受由于灯具安全引发的消防事故,降低保护建筑的运维成本,提高景区的维护效率,照明灯具不再只用于照明,还可以用来传输信息和数据,智慧城市名副其实。

 

基于物联网的智能照明技术对古建筑消防安全的影响研究

 

 

图:“浦江追梦,光耀中华”光影秀表演之外滩(摄影:钟鸣、燕飞)

3.2消防新形势下古建筑照明基于物联网智能照明系统设计的意义

 

一边是基于越来越严格要求的消防新规,一边是人民群众对于古建筑景观照明“美的享受”越发注重的要求,基于物联网的技术,利用智能传感器和射频无线连接相结合,将感知和收集到的数据通过互联网传输给管理者,通过数据分析,为管理者提供决策依据。

(1)提供光照保护性:由于古建筑大多为砖木结构建筑群,木质和油漆表面对光照敏感度高,可能造成古建筑材质表面损毁,通过传感器对古建筑体各处表面的温度、照度等进行数据采集并反馈给管理者,管理者能根据不同情况做出照明模式调整,保护古建筑体免受光照损害。

(2)提供防火、防水保护:基于物联网的智能照明系统不但可以利用传感器实时检测古建筑各种环境数据,还可以将过去独立的防火监控系统、用电安全监测系统、消防水监测系统、可燃气体检测系统等都连接到智能照明管理平台上,通过实时传感器监控古建筑照明等设施运行状态,当出现异常情况发生时,多途径告警通知,确保区域险情早发现、早报警、早处置。

(3)具有小型化、隐蔽性特点:基于物联网的智能照明系统是一套基于LED灯和传感器芯片等高度集成的体系,因此其小型化、隐蔽性的特点减少了对古建筑本身负载损害和古建筑整体美感的破坏。

(4)具有高效性的特点:基于物联网的智能照明系统可实现数据实时传输到云平台,通过语音、短信、手机APP等多种形式呈现给管理者,方便管理者实时了解古建筑景区运行状态,提高管理效能。

4、结语

本文通过对基于物联网的智能照明系统设计对古建筑消防安全的优势分析,给出了笔者对消防新形势下古建筑景观照明设计的建议,相信随着公众与管理部门对古建筑保护意识越来越强,随着大众对古建筑文化的审美意识不断提升,会有越来越多更安全、环保、高效的科技技术手段和更加丰富、创新的灯光表现手法运用到对古建筑照明的设计中去。

 

参考文献

[ 1 ]  蒙慧玲.古建筑消防安全保护技术[M].化学工业出版社,2017

[ 2 ]  2020年景观照明行业市场发展前景及投资研究报告[R].中商产业研究院中国北京:清华大学建筑学院,2010

[ 3 ]  JGJ/T163-2008,城市夜景照明设计规范[S].2008

[ 4 ]  梁人杰.智能照明控制技术发展现状与未来展望 [J]. 照明工程学报 ,2014(02)

 

 

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来源:阿拉丁照明网

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