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摘要：天然溶洞内湿度大、岩石成分复杂、游览路径复杂，想要在内部完成照明电气设计难度较大，且后期维护工作的开展也较为困难。在此背景下，本文针对天然溶洞照明电气设计展开分析，从照明电气的系统结构入手，在分析设计难点的基础上，提出具体的设计对策得到，以此打造出高效安全的照明环境。
关键词：天然溶洞；照明电气；设计难点；照明效果
引言：
天然溶洞是很多地区重要的旅游资源，而在游览溶洞的过程中，必须要保证灯光照明，以此将洞内的奇特景观完整的展现给观众。天然溶洞中的照明电气设计主要由道路照明和景观照明两个方面组成，在设计过程中除了要考虑到成本、能耗问题之外，还要考虑到溶洞的景观展现、环境污染以及电气安全问题。
1.天然溶洞照明电气系统的设计难点
天然国家自然风景中较为特殊的一种，照明系统是其中必不可少的环节，但在天然溶洞照明电气设计过程中存在一定的难点，具体包括以下几个方面：
传统天然溶洞照明电气设计模式中，主要通过道路两旁的路灯和近光灯完成，但是在这种手动照明管理控制模式下，能耗消耗较大、操作繁琐，尤其是在自由行兴起后，传统照明电气设计模式中存在的不足也逐渐凸显出来。除了上述内容之外，溶洞内的不规则洞壁、多层次受光面、钟乳石以及水池，都对实际设计工作带来了一定的难度。不仅如此，溶洞拱顶高度较低，基层地面较宽的特点，也对光效的表现产生了一定的影响。和普通的建筑照明不同，溶洞作为自然资源，在设计内部照明电气系统时，反复多次的进行实地勘察地型和重点部分的天然构造，确保照明电气系统可以和天然溶洞景观完美融合。
2.天然溶洞照明电气系统的设计思路和对策
2.1溶洞照明电气设计思路分析
在设计过程中，要从整个溶洞的整体架构的入手，根据详细的勘察，明确各项设计参数。以某溶洞为例，在实际设计前，对溶洞现场进行了全面的勘察，因该溶洞路线较为规律，支线较多，因此，选择了双路双工的思路进行设计。以贯穿溶洞的主干线为主，其他支线线路则从主干线进行分支供电，在溶洞中较为隐蔽的位置设置取电位，安装照明配电箱。
正是因为配电箱的位置隐蔽、分散和灯具的更加分散性，决定了溶洞照明中，支线回路的设计，绝对是重点难点，甚至有可能是重灾区。难点就，随着效果设计的不确定性，很多支路设计没有考虑到位，就会造成“按楼施工”的落地思路，一旦这样的设计思路出现苗头，支线回路设计，将会反反复复地修改，造成支线回路非常多的交差级联和循环回路的出现，最后电气设计定将会出现全盘否定的事实结果，损失将会是非常惨重的。
确定非常清晰的效果设计思路，是对低压配电回路及控制回路进行设计必要先决条件。一定要杜绝只有大概方向和大概思路的行为，没有清楚思路的设计主导来负责设计项目，将会给整个项目带来毁灭性的影响。
以张关溶洞为例，该溶洞设计前对溶洞内环境展开了全面的调查，明确了溶洞的各项参数，同时综合考虑生态环境保护、旅游规划以及生物学问题，打造出适合溶洞的照明技术，同时避免对溶洞内生态环境产生干扰。最终张关溶洞确定了以景区工作人员可以手持控制器为主的控制设计思路，配合后台总体操控的辅助电气系统，完成溶洞内的照明电气系统设计。工作人员根据讲解的需求调节照明，从后台根据拟定好的节目程序或特殊需求，对照明景观灯光进行整体和单灯进行控制。在这样的系统模块下，不仅能够提高景观展示效果，给游客带来良好的体验，也可以在人员离开后，调节灯具亮度，达到降低系统能耗的效果。
2.2溶洞照明电气设计具体对策
根据前文对设计难点和设计思路的分析，在此基础上，进一步明确设计方式，实现天然溶洞旅游资源价值最大化。
2.2.1加强对地质水文的调查分析
溶洞是一种特殊的自然景观，也是不可再生资源，具有极大的科研、生态和经济价值，而且溶洞内的生态环境极为复杂。如果未经勘探，盲目的进行设计，那么不仅照明电气系统的运行质量会受到影响，洞内的生态环境也会被威胁。通过水文勘探可以为电气设计中防雷接地的下引点位置确定提供参考，通过地质地貌勘探可以为电气设计材料选型和敷设方式确定提供参考。此外，还要对溶洞本身的空间构造进行调查，从而更好的开展电气设计的综合布线工作。
2.2.2完善照明电气的防雷设计
溶洞本身位于山体之中，作为接闪体，极容易导致雷击，而且山林中，气候多变、降水量较大，雷电的形式多元化，常见的雷电类型包括直击雷、地面雷、球状雷。这其中直击雷和球状雷对溶洞造成的威胁最大，前者会击中整个山体，后者常发生在入口处。因此，在设计照明电气系统时，防雷接地非常关键。比如，可以利用溶洞的地下河流设计出接地放电体。
2.2.3正确选择照明灯具的类型
溶洞中有亿万年形成的钟乳石等石景沉积物，对灯光的显色性有一定的影响，不科学的照明强度会内原有的地质环境产生为威胁。此外，溶洞内的潮湿度、温度都会威胁到灯具、设备、线缆和管材的使用寿命。根据实际调研测量的数据显示，只有显色性90%以上的灯具，才能照射出钟乳石的通透性。显色性80%的灯具会覆盖掉钟乳石本身的质感，无法真正展现出溶洞的自然景观特色。在选择灯具、设备、线缆和管材等材料的过程中，可以选择LED光源，不仅维修工更换简单，而且光效较优、寿命较长，以此不仅可以满足衬托溶洞景观的实际需求，还可以对溶洞形成一定的保护。
2.2.4合理完成照明电气的布线
从人文精神角度上讲，在不同的溶洞空间中展现出的效果各不相同，也正因为如此，自然溶洞才始终受到游客的欢迎。不仅如此，自然溶洞所处地区的人文特色和历史文化也决定了溶洞的个性化和特殊性。从物理设计角度上讲，不同自然溶洞中钟乳石和孔洞空间各不相同，所采用的综合布线方式也应该具体情况具体分析。设计人员必须要从实际出发，保证布线的科学合理，避免出现交叉布线影响整体美感和布线运行效果。比如，在进行回路布线时，要考虑到走线的隐藏性以及距离的合理性，在电气收口阶段，对配电情况进行检查，避免出现跳闸现象，对照明系统稳定性产生负面影响。
2.2.5全面落实照明电气的节能
溶洞的特殊性对照明电气系统提出了较高的需求，尤其是在节能和安全这两个方面上，保证照明系统安全稳定，确保游客和工作人员的安全，是首要任务。因此，在实际设计的过程中，要加入应急照明和监控、广播系统的联动控制。溶洞的供配电系统属于专线供给的，但是受到包括经济、天气等在内的因素影响，断电问题无法避免。很多溶洞景观部门会在洞口附近的位置配置小型发电站。但即便是双路双工设计方法在切换过程中也会产生一段时间的黑暗，对游客造成一定的影响。因此，保证切换过程的照明非常关键，利用应急疏散照明系统，配合UPS电源实现短时间照明非常关键。前文提出了在溶洞中使用LED光源，不仅是因为其符合溶洞需求，
也是因为其具有的节能和智能控制特点。最为主要的是，LED光源可以有效抑制光污染，避免出现眩光问题。尤其是洞内植物，必须要得到控制，避免对溶洞产生负面影响。此外，溶洞光线较暗的，游客容易出现眩光效果，在行走过程中出现踩空摔伤事故。比如：某溶洞景观区域在游走路线上设置了感应设备，无人时及时地关闭灯具，不仅节能也可以避免出现眩光问题。还可以产生重点照明和防止眩光的危害。或者可以在灯具上安装眩光罩，但需要综合考虑最终呈现出来的光效，以及安装和维修的便捷性[2]。
2.2.6优化完善照明电气的系统
在完成上述自然溶洞照明电气设计后，还需要优化完善照明电气的系统，从实际应用效果来看，此照明系统和室内照明系统较为相似，但也存在一定的不同。在自然溶洞内更强调对风景景观的呈现，因此，电气系统中除了基本系统功能之外，还配备了特效设备系统、水泵系统、应急疏散系统、广播系统、智能监控、智能网络信号、站牌指示系统等内容，从而全方位多角度的完成照明控制，为游客带来良好的体验[3]。值得一提的是，在照明电气系统施工过程中，需要和土建施工同时结束，如果照明系统不收口，土建系统也不能够合收口。尤其是在土建仿景建设施工过程中，避免系统存在漏洞。
2.2.7强化景观照明的控制系统
在照明电气系统中最为主要的是控制系统，科学的控制可以营造出不同视觉感受，同时划分出不同的空间，提高游客的体验。
而照明控制系统，主要又有两个部分。
一是，强电模块的控制系统。强电模块又分为485协议或DMX512协议类型的开关亮模块和调光控制模块。或者两种系统的混合系统。其中重点难点，是注意模块系统的传输控制距离极限，以及系统的级联架构的合理性，切记不要按照常用电气220V的接线法则等非专业的综合布线思路，设计非常多的级联控制。以及不合理的布置网关和放大器等设备。
二是，灯具及特效设备的控制系统。建筑景观照明中，很多灯具是可以批量写码或者自动写码的。而溶洞照明中，因为灯具的型号多样性和控制的精度高等原因，对灯具和设备的控制要求最好能做到单点控制，所以灯具最好是可以拨码的灯具。故在方案设计时，要考虑拨码器的数量和方案的可实施性。另外，拨码器本身，在采购上也是难点，反过来也会影响到设计方案的可实施性。
除上面两点外，还要考虑4G信号基站、光纤控制总线干结点、监控控制系统、消防控制系统和应急呼叫系统的设计，也是控制系统非常重要的内容。
以某个溶洞的景区为例，工作人员在对该溶洞内的照明控制系统进行设计的过程中，充分结合溶洞内的环境以及关山流程，充分利用溶洞已有的自然资源，打造出高质量的照明灯具，同时辅以灯光装饰，配合景区所打造的传说、民间文化，创造了一个核心景观区域。灯具照明控制上以蓝紫色为主，同时呼应主题增加了多元化的暖色系。除此之外，照明控制系统的设计也非常关键，要人体感应以及红外线等技术知识原理出发，充分考虑到溶洞内环境的特殊性，保证信号得到及时的传播。可编程序控制器的输入信号，在实际应用过程中，抗干扰性较强，能够实现远距离控制。而且可以选择具备防潮性能的控制柜，确保可编程序控制器的应用价值得到充分的发挥。
总结：
溶洞照明是景观照明中的难点项目。此文，只是微谈溶洞照明项目设计中个人理解的内容拿出来交流。本文从防雷、选材、布线、节能等方面入手，结合项目的实际案例，给出了部分的设计内容。当然还有不全不周的地方。例如，还有配电箱的设计、断路器、控制器的选择等等都没有细述。
如果想要实现溶洞景区灯光效果最好看，最经济、最安全，同时保证生态空间也不会受到影响，就要对相应的电气工程进行设计。让照明效果得到了全面的发展，溶洞景观呈现效果更加理想。
参考文献：
[1]段然，杨春宇，苏加福.重庆市张关溶洞景观照明研究[J].中国岩溶，2018，037（003）：468-473.
[2]段然，王志刚.基于溶洞石景保护的旅游洞穴景观照明参数建议[J].照明工程学报，2018，029（006）：103-107.
[3]李明.多媒体投影技术在溶洞开发中应用[J].科技创新与应用，2018，255（35）：185-186.