Архитектурная подсветка — это не только про красоту. Это и про десятки инженерных задач: синхронизация сотен источников света, поддержка протоколов DMX и RDM, защита оборудования от морозов, организация удаленного доступа к САУО (системе автоматического управления освещением), учет энергоресурсов.

Как управлять разнородными светильниками, разнесенными по десяткам метров на открытом воздухе? Как включить САУО в сильный мороз? Как оптимизировать схему питания и избавиться от уймы контакторов? И наконец — как все это сделать за приемлемые деньги? И это далеко не все вопросы, встающие при конструировании подобной системы.

В статье разберем, как эти задачи были решены на интересном объекте — на вантовом мосту со светодинамической подсветкой в г. Челябинске. Разберем архитектуру системы управления, взаимодействие компонентов и технические решения по управлению и синхронизации.

Перед прочтением статьи предлагаем посмотреть на световой сценарий, синхронизированный со специально подобранным звуковым рядом.

Дополнительные фото

Архитектура системы

Система управления световой анимацией построена на базе специализированного контроллера Light Stream Player V2. Он выступает как центральный управляющий элемент, взаимодействующий с другими компонентами системы через Art-Net. Протокол Art-Net далее преобразуется в DMX или SPI при помощи модулей Light Stream Converter 6. Эти модули разработаны и производятся в России компанией ООО «Лайт стрим» (входит в реестр разработчиков российского ПО). 

Основные компоненты

Центральный контроллер Light Stream Player V2 выполняет функции автономного центрального контроллера и содержит:

• программное обеспечение, которое воспроизводит анимации по расписанию и позволяет управлять всеми настройками системы через веб-интерфейс;

• среду визуального программирования Node-RED;

• MQTT API для внешнего управления плеером.

Преобразователи Light Stream Converter 6:

• преобразуют протокол ArtNet в более низкоуровневые DMX или SPI;

• поддерживают RDM (расширение DMX для двусторонней связи со светильниками);

• оснащены 6 независимыми настраиваемыми портами DMX, которые могут работать вне стандартов протокола DMX-512 с большим количеством адресов на один порт (до 1536 вместо 512 по стандарту). Это позволяет сэкономить на материалах, упростить монтаж и количество контроллеров, что актуально для проектов с большим количеством пикселей.

Модули Wiren Board в световой анимации не участвуют, и занимаются больше инфраструктурой:

• WB-MRWL3 — релейный модуль для управления группами освещения;

• WB-MCM8 — модуль дискретных входов, используется для контроля состояния автоматических выключателей;

• WB-MGE v.2 — шлюз Modbus RTU ↔ Ethernet, для подключения модулей Wiren Board к контроллеру Light Stream Player V2.

• WB-MAP3E — модуль учета и контроля качества электроэнергии;

• WB-MSW v.4 — комбинированный датчик с сенсорами температуры, влажности, освещенности, движения и уровня звука.

В щите установлен роутер с GSM-модемом и внешней антенной. Удаленный доступ к веб-интерфейсу Light Stream организован через защищенный туннель.

Дополнительные фото

Автоматизация и логика управления

Автоматизация системы реализована при помощи среды визуального программирования Node-RED на контроллере Light Stream Player V2 (работает на Linux). 

Расписание и сценарии

Расписание анимаций задаётся инструментами Light Stream Player V2. Node-RED не управляет расписанием напрямую, но отслеживает текущий статус плеера через MQTT API — воспроизводится ли в данный момент какая-либо сцена. Это позволяет запускать сопутствующие действия.

Прогрев при отрицательных температурах

Если температура наружного воздуха опускается ниже −25 °C, а подсветка не активна, Node-RED автоматически запускает «прогревочный» режим (бледно-синий цвет). Это снижает риск выхода из строя  синих и зеленых светодиодов, которые чувствительны к холодному запуску.

Управление силовыми группами

Включение и отключение групп светильников производится через релейный модуль WB-MRWL3. Каждая группа управляется Node-RED по заданным правилам.

Телеметрия и мониторинг

Состояние дополнительных контактов автоматических выключателей считывается через WB-MCM8 (в режиме дискретных входов) и отображается на дашборде Node-RED. WB-MAP3E передает данные о потреблении и качестве электроэнергии,  в целях учета и анализа нагрузки. 

WB-MSW v.4 для того, чтобы зафиксировать момент открытия/закрытия шкафа, измеряет температуру, влажность, освещенность, движение. Алгоритм пока не отработан, и какие именно сенсоры будут задействованы, не определено.

Раскладка пикселей

Помимо светодиодных прожекторов в проекте используется около 6000  светодиодных RGB пикселей, каждый из которых имеет свой адрес, который задается контроллерами. Каждый RGB пиксель занимает по одному адресу на цвет, итого 3 адреса на один пиксель . Пиксели объединяются в цепочки примерно по 100 штук; для каждой цепочки свой питающий кабель. Силовые и сигнальные кабели разведены по разным трассам. На длинных участках используются несколько DMX-пространств (Universe) по 512 адресов в каждом.

Прожекторы управляются отдельно через DMX, с возможностью сбора обратной связи через RDM (например, температуры корпуса, статуса подключения). Статистика по этим данным позволит прогнозировать выход светильника из строя.

Дополнительные фото

Маппинг в ПО Light Stream

Сначала инженер интегратора создает чертеж освещения моста с указанием мест установки пикселей, прожекторов и блоков питания.

Далее эта схема импортируется в ПО Light Stream (входит в реестр ПО разработанного в РФ), где выполняется маппинг — сопоставление каждого пикселя с координатами. Демо-версию программы можно скачать и посмотреть как это работает в демонстрационных проектах. 

После этого можно привязывать визуальный контент: анимации, цветовые сцены, эффекты.

Синхронизация эффектов

Благодаря координатному маппингу, контент можно выровнять независимо от физической длины участка: анимации на длинных и коротких сегментах синхронизированы.

Это особенно важно на длинных вантах моста, где длина пиксельных линий сильно различается.

Питание светильников реализовано через блоки питания серии ELG (Mean Well) со степенью защиты IP67. 

Также используется статическая LED-подсветка по нижнему краю моста и под перилами.

Заключение

Этот проект — пример того, как можно реализовать архитектурную подсветку с высокой степенью автоматизации.

Интегратор изначально рассматривал возможность установки ПО Light Stream на контроллер Wiren Board, но на тот момент (в эпоху Wiren Board 6) вычислительных ресурсов было недостаточно для стабильной работы в контейнерах, и в итоге была разработана собственная платформа управления. Тем не менее, модули Wiren Board хорошо вписались в систему в роли вспомогательной автоматики — для управления силовыми группами, считывания дискретных сигналов и информации телеметрии.

В перспективе планируется внедрение поддержки быстрого Modbus, чтобы уменьшить задержки при опросе модулей Wiren Board.

Продолжаются работы над благоустройством прилегающего  пространства. Кроме того, обсуждается идея сделать оборудованную смотровую площадку с подзвучкой, где каждый желающий сможет  запускать специальные светозвуковые сценарии. Управление планируется через QR-код: эффект можно будет активировать раз в несколько минут — поздравить кого-то, записать видео или просто сделать зрелищное признание. Это станет ещё одним шагом в сторону живого, интерактивного городского пространства, где свет — это не просто освещение, а способ коммуникации.