展厅照明设计与智能化应用
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摘要：应用无线技术让展厅照明不再是单一的空间背景，而是能参与媒体互动展示的一种手段和方式。其实，照明除了舒适度和节能的评价指标外，还可以为用户提供更多的服务。综合利用这些技术手段，激发新的创新点，形成不同于传统照明的全新模式。
关键词：照明设计；智能控制；展示应用
前言
传统意义上的展厅照明是对参观环境的气氛营造和对展示对象的渲染与烘托。从照明角度上看，舒适性、引导性和戏剧感是考量展厅照明的重要指标。而随着有线智能化技术在展厅中的应用，更多的个性化控制方式大大增强了展厅照明的灵活性和自由度。这使得照明已经从原来的静态模式向动态模式转变，动态互动的照明模式也逐渐成为展示照明的主流趋势。目前，有线控制技术已相当成熟，但特殊的布线方式使其在改造项目中的应用并不友好，因而改建成本变成了额外的负担。随之，无线技术因运而生，它无需另外布线，却能快速享用智能化带来的优质体验。然而，无线技术的普及之路并不平坦，信号稳定性差的致命弱点让很多人望而却步。时至今日，无线技术不断革新，日益成熟，它不仅能在功能上覆盖原控制技术，也为创新技术的融合提供了平台基础。接下来，文章以一个展示馆照明项目为例，从照明和无线技术应用的角度上探讨和分享其中的优劣。
1展厅总体设计理念
展示厅分为上下两层，总面积约1000m2。展厅设计以整个展厅的照明作为载体，植入智慧照明的照明应用方案和无线控制技术，并贯穿于整个参观过程。它以一种直观和互动的展示方式，使参观者对智能照明既能有认知体验，又能从中对智能照明的发展及应用前景产生认同感。该展厅的关键字为“创新”，它提供了一个展现最新照明技术水平、技术创新与融合以及综合应用实践的平台，并通过全新的形象刷新传统照明在人们心中的陈旧印象，展现拥有智慧大脑的照明开创的新篇章。展厅的照明设计方案，以展厅的装饰设计风格、功能区域的划分和参观路线的设置作为照明设计的输入。为了营造一个舒适的参观环境，采用适量的重点照明作为视觉引导。此外，应用超声波、雷达等感应智能控制方式，节能的同时又能提升互动的趣味性；多功能区域设置一些智能场景切换，可满足不同展示对象的照明需求；在照明中集成了Ibeacon定位模块，实现展厅的室内定位导航应用。
2展厅照明设计
考虑到展厅上下两层的展示重点不同，将照明做了区分。
2.1展厅二层照明设计
展厅二层以企业的发展与历史为主，展示内容多为图文和展品，侧墙有少许投影小品。照明上考虑采用3000K暖白光，既有历史厚重感又能为全白的装饰环境提升友好度。空间照明上，采用大面积的发光软膜，参照GB50034—2013建筑照明设计标准[1]，照度在300lx左右。此外，采用射灯对展品和图文进行重点照明，以便与环境之间产生亮度差，吸引参观者的注意。右侧天花的间接灯槽照明对参观者视线具有引导性作用，左侧天花通过洗墙的照明方式将画布的图案打亮。放映厅延续灯膜配合射灯的照明模式，并加上企业色的光色变化，以增加趣味性。放映厅通用照明效果图如图4所示，彩色光过渡照明如图5所示。放映厅在全亮模式下，平均照度达327lx。
2.2展厅一层照明设计
一层展厅展示对象以显示屏动态内容为主，内容重点是各个产业板块相关内容，有较强的技术前瞻性和产业创新性。因此，整个一层站厅光色相对二层偏冷，设定为4000K。通过两者环境的差异，为参观者渲染一个贴合展示主题的空间环境，起到情绪上的带入作用。如参观路线从二层进入到一层会有眼前一亮，进入新篇章的感觉。主照明采用折线型发光软膜，有空间参观的引导性，空间照度为200lx，保证互动显示屏能有一个良好的视觉参观效果，如图7所示。照明模拟效果如图8和表3所示，其中，一层展厅工作面平均照度达228lx，空间照度分布情况参见伪色图。
3展厅智能方案及技术
考虑到参观者在整个展厅的参观流程和照明与展示活动之间的联动关系，可对空间照明做一些控制方式和场景上的设计。
3.1展厅的智能化方案
下面按楼层及空间分割依次介绍控制方案。(1)二层展厅控制方案开放展厅部分包括两种状态：默认状态和工作状态。默认状态下，灯膜30%亮度，其他灯具关闭；它具有一定的节能效果，也不会因为即将进入的空间全暗而产生不友好的尴尬。工作状态下，参观人员进入展区射灯、灯槽亮度调节到100%，灯膜根据人的位置依次感应调光至100%，增加互动的趣味性；左侧墙面的照明与播放的投影小品关联控制开关。两种状态主要应用的控制技术为：微波感应+2.4G通讯、Zig-bee和动静传感器。放映厅部分照明控制方式如下：按观影的进程将空间分为欢迎、放映和退场三种模式；在参观人员进入放映厅前，导览人员将放映厅照明切换至全亮的“欢迎模式”；开始放映影片，照明慢慢熄灭，企业色的灯膜照明亮起并保持30s后熄灭，正式过渡到观影状态；放映结束，照明慢慢亮起，前方出口区域照明100%亮度，入口区域照明60%，引导客流向下一个展区移动。它主要应用的控制技术为蓝牙和Zigbee。(2)一层展厅控制方案开放展厅区域智能照明控制方式如下：灯膜30%亮度，其他灯具关闭；参观人员进入展区射灯亮度调节到100%；序厅顶部三角感应到人后依次触发调节至高亮，增强欢迎访客的仪式感；灯膜感应人的位置移动由原来的30%调光至100%，形成人和灯之间的互动。图9大数据展示区效果图分智能照明控制方式如下：根据讲解及参观内容进行多场景切换，空间效果如图9所示。场景分为欢迎、放映、机房参观和退场模式。
3.2展厅室内定位体验功能
定位导航功能是显示展厅平面图、展示内容分布及参观者当前位置定位等相关的服务。既可选择需要参观模块，自动规划参观路线并导航参观，也可在靠近定位点时，以语音或消息模式提供该区域导览内容；同时还可设置基于室内定位功能的互动环节。
3.3展厅应用的智能控制技术
(1)ZigbeeZigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术。它是由ZigBee联盟的，基于ZigBeePro网络层的，专用于家居照明控制系统的全球开放标准；它具有良好的互联互通性，可实现调光、全色彩、分组和场景；它适用于有多种功能的空间环境，具有场景控制、自定义开关、调光控制、远程平台管控等功能。(2)微波感应+2.4G通讯微波感应通过检测发射与接收到的微波信号的时间差来检测移动的物体，通过2.4G无线把各个传感器相连接，实现照明的联动效果。它应用于大空间或连续性空间场景，具有动态感应调节照明强度，照明跟随效果，感应人的位置，并激活该位置相关联的区域高亮等功能。(3)IbeaconIbeacon基于蓝牙技术，它可通过在信号的传输上测算用户当前位置，在室内定位中的应用相对成熟，性价比高。它应用于大空间场景，如博物馆、商场、停车场、医院等等。它可实现与位置服务相关的场景功能的应用，如定位导航、人流量监控、参观导览等等。
4技术难点及解决方案
4.1技术中存在问题
当空间具有多场景切换功能时，要求照明实现与展厅中控系统之间的联动控制。原Zigbee系统因未开发接口，无法通过参观流程的中控系统联动照明，导致媒体展示内容与照明各自独立的尴尬情况。另外，展厅内有大量机房和无线通信设施，无线通讯频段有较强干扰，导致展厅部分区域无线通讯失灵，影响参观过程的体验感。
4.2解决方案
为了实现中控对照明的联动，通过将照明场景对应代码写进tcp/ip协议的方式进行场景调用，以呈现完整的展示效果。一层展厅以动态视频展示为主，为保证现场观看效果，可对原有照明控制方式进行修正，即将照明的互动感应方式改为中控联动控制。Zigbee在与中控联动过程中，因展厅环境复杂，会频繁出现失控或不稳定状态。由于多次测试仍无法彻底解决失效问题，最终选择将照明回路提供中控作场景联动控制。
5技术总结
5.1术应用中的信号干扰
在展厅整个智能照明调试过程中，多种无线控制均出现反复时控状态，经多次实验测试，相关因素总结如下。(1)灯具的无线控制器在应用过程中，布点之间需保持适当距离，以免相互之间产生无线信号干扰，导致无法正常接收控制指令。后续可安排各类相关无线控制器做高密度测试，以推算合适的应用距离。此外，多种恶劣因素的叠加效应也需进一步考虑。(2)环境因素的干扰也是影响收发指令的重要因素之一，如吊顶材料、控制器周边设备、应用环境的电磁辐射等。后续可通过测试并总结方法找到恶劣环境下改善信号收发的措施，如增强控制器内天线的发射功率，增加桥接作用的中转设备等。
5.2统应用中存在的问题
无线控制技术在展厅应用的过程中，除了零布线方便部署、感应加通讯增强互动性、融合位置服务提升照明附加值等优势外，仍存在以下问题。(1)与其他室内中控系统的接口开发。随着智能化集中控制系统日渐成熟，集成的智能化组件越来越完善，照明将作为其中的一个标准化模块嵌入中控系统中，因而接口的标准性和兼容性尤为重要。因此，后续可加强系统接口的开发工作。(2)系统内传感器等组件的扩展。如动静感应器、日光感应器、恒照度感应器、兼容多种调光方式的单灯控制器等，可进一步增加系统的应用范围。(3)上位机软件的修正。通过对上位机软件的服务器网络情况、纠错能力及bug的修正，可直接提升用户和管理维护人员的体验。(4)加强单灯控制器的天线的发射功率，获得更好的通讯效果，提升抗干扰能力。
5.3智能照明技术在展厅中的应用方案
处于智能照明时代，照明产品本身的品质不再能满足用户需求，产品功能、用户体验和专业的解决方案已成为趋势与重点。将智能照明技术应用在展厅照明中，除智能灯具产品的应用外，控制技术和室内定位技术在展厅或展馆中的应用为照明产品赋予了“互联网+”思维。
总结
从照明方面看，展厅的照明通常还是以空间的一般照明加重点照明为主。但考虑到动态媒体的展示方式逐渐成为主流，为保证良好的观影互动的视觉效果，照明设计需避免空间环境过亮、大量采用反光材质等。针对不同的空间展示内容和对象，可设定不同的照明场景达到更好的展示效果。智能技术角度看，该展厅项目是一个典型的无线控制技术的应用案例，为技术应用提供了展示与检验的平台。能从应用层面重新认知产品技术，有助于完善产品性能、优化用户体验，也为后续无线技术的研发工作提出了重点方向和指导意见。
参考文献
[1]建筑照明设计标准:GB50034—2013[S].北京:中国建筑研究院,2013.
作者：袁蓉 单位：上海亚明照明有限公司