HDL-BUS演绎“钢铁是这样炼成的” ————浅谈HDL-BUS智能环境艺术灯光系统在武钢博物馆的应用

一．概述：

　　中国钢铁行业首个历史博物馆 —— 武钢博物馆 2008年9 月 13 日 正式落成，并免费对外开放，来自中国钢协、鞍钢、宝钢、首钢、日本株式会社、德国西门子等主要钢铁行业企业负责人纷纷前来祝贺。

　　武钢是新中国成立以来建设的第一家大型钢铁企业，承载中国钢铁强国的梦想。经过全国各地建设者艰苦奋斗， 1958 年 9 月 13 日 ，武钢炼出第一炉铁水，由此向世界宣告了中国终于有了自己的 “ 工业粮仓 ” 。

　　开馆的武钢博物馆投资 1 个亿人民币新建而成，建筑面积约 11000 平米，展出面积 6000 多平米，馆内采用高科技设备引导观众参观，主要记录武钢及中国钢铁行业五十年来的发展历程 。

　　其中三楼 “ 钢铁是怎样炼成的 ” 的高科技仿真区，是武钢博物馆最具特色的展示区，也是目前国内最顶尖的高科技仿真展示厅，它为参观者重现从采矿到炼铁、炼钢，再到热轧、冷轧钢的出钢全景。此次参观的嘉宾及专家对 “ 钢铁是这样炼成的 ” 做了高度评价，认为这套演示过程能让普通参观者了解到钢铁究竟是怎样炼成的，而且演示效果真实并令人震撼。

　　控制设备是仿真区的核心部分，它需同时满足多媒体声、光、电联动的各种要求。武钢博物馆 馆 自动演示系统选用的主要控制设备— HDL-BUS 建筑智能控制系统的智能演出解决方案由广州河东电子有限公司研制生产、安装调试。

　　本文简述武钢博物馆自动演示系统的系统需求、系统解决方案、控制设备系统构成原理及相关问题 , 希望通过这个机会与更多业内人士一起关注和探讨日益兴旺的展览馆、博物馆及其它大型场馆智能照明及多媒体应用解决方案。

二、自动演示系统的功能需求

　　仿真演示厅 500 平米的空间里分为原比例矿洞、炼铁高炉、转炉炼钢、热轧机、冷轧机这些个仿真场景，再利用厅的实际高度顶天立地的搭建起模型，而这些模型都是最有代表性的局部，如何让这些仿真场景在有限的空间里动起来活起来则是设计者的核心需求。

　　设计师要求展示区内原比例矿洞、炼铁高炉、转炉炼钢、热轧机、冷轧机这五个演示步骤能自动演示也能单独控制，控制方式分为手动和无线控制两种。每个步骤控制种类各异，包含有： LED 投光灯、 LED 线条灯、水灯、轨道射灯、激光灯、烟机、三相电机、单相电机、背景音效等。

　　设计师提供一段六分钟的背景音效，此音效为各仿真场景的原型实际音效，根据设计师的设计要求，应用 HDL-BUS 智能环境艺术照明场景编辑软件进行所需灯光场景和各类设备的编辑。所控设备根据音效内容的变化进行同步变化，用特效灯光和色彩产生巨大的、生动的动态视觉冲击效果。

　　整个演示程序的灯光场景分为采矿、炼铁、炼钢、热轧、冷轧这五个表演步骤。

　　每天开馆时工作人员启动采矿场景，矿洞入口上方的“钢铁是这样炼成的”五个大字点亮，入口左侧的焰火屏、矿洞内的工作照明、背景音效启动，洞内的挖掘机和采矿车也开始工作。挖掘机上方白织灯泡亮度为 30% ，营造一个昏暗及艰苦的工作环境，挖掘机内设一台三相电机，通电后挖掘臂自动上下运转，配合背景音效让整个矿洞更富真实感。

　　在没到演示时间时，炼铁高炉的炉口灯以 0%~50% 的亮度上下变化，炉口前下方火灯射向炉口上方，模拟高炉内熊熊燃烧的火焰，在入口处地面有一条铁水沟划门而过，沟内红色的铁水缓缓流淌。炉口烟机烟量可调，袅袅烟雾在炉口升起。

　　到演示开始时，工作人员使用无线遥控器启动表演，这时场内正常照明灯全部关闭，音响也随之启动。高炉上方的五盏 LED 投光灯以红黄暖色做基础光，使整个炼铁高炉看起来满壁通红，此时四台火灯光全部开启，伴随着铁水流动声炉口火光四射，烟雾以最大量从炉口喷发而出。

　　二十秒后炼钢转炉警报响起，十声警报后转炉大门分两侧打开，转炉上方 LED 投光灯以红黄暖色基础光做渲染，水车下的铁水袋和转炉透射出阵阵火光，袋口和炉口也是烟雾袅绕。铁水车开始由轨道水平前进，当水车移动至转炉正前方时停止，然后以 90 度方向前进 一米 停止，这时水袋与转炉开始相对向下倾斜，当水袋口与转炉口中心相对时电机全部停止。此时伴随着轰鸣的铁水倾泻声转炉内的 LED 灯全部开启，顿时炉口通红，与此同时水袋和转炉内的烟机也开启到最大烟量，转炉上方的两盏激光灯射出无数个闪动着的红绿光点打在炉壁上，就好像铁水飞溅一般。

　　三十秒后铁水倾泻声减弱，烟机烟量也降至最低，转炉和水袋又相对升起恢复至原位，激光灯关闭，铁水车开始由反方向回移至起点。在这个演示场景中，背景音效与所有动作完全同步。

　　转炉炼钢演示完毕后十五秒热轧部分启动，热轧上方 LED 投光灯以红黄暖色基础光做渲染，火红的“钢板 ” 在传送滚轴上缓缓向热轧机前进。在进入热轧时，热轧机入口内两盏红色灯泡亮起，烟机也以最小量喷出，这样的设计是为了突出钢板的高温，在钢板从热轧出来时也会有相同的动作。这个演示场景以钢板往返两次作为结束。

　　参观完热轧后冷轧机启动，森吉密尔（冷轧机）上方六盏轨道射灯开启，森吉密尔上的仪表盘全部显示，内部电机也开始运转，一分钟后演示结束。

　　在这段 6 分钟的自动演示只需轻点无线遥控或面板、鼠标均可自动完成，各演示场景均可单独演示。当演示结束的时候，灯光场景自动恢复到基本照明场景，只开启少量的基本照明灯具。

三、演示系统解决方案

　　武钢博物馆 是武钢集团为迎接 50 年大庆而建造的一个大型博物馆，在展示手段上，充分运用了国内最高水准的艺术设计和道具制作。除现代灯光音响和多媒体计算机等高科技，更侧重于教育知识的推广，将“钢铁是怎样炼成的”这个大家熟悉而又陌生的名言以科技的手法展示给观众。
采用的灯具种类、功能及控制方式如下：

　　LED 投光 灯，用于整个炼炉、转炉、热轧的基础光。 系统硬件采用 HDL-MR0610 开关模块和 HDL-MD48-DMX 表演控制器（ DMX512 信号输出）进行控制。

　　烟机、火灯、 激光灯 ， 营造钢铁炼造过程中的真实过程，使演示更加生动逼真。 系统硬件采用 HDL-MR0416 开关模块和 HDL-MD48-DMX 表演控制器（ DMX512 信号输出）进行控制。

　　单相及三相电机，利用电机可正反转特性使炼钢转炉和热轧这些逼真的模型真正活起来动起来。 系统硬件采用 HDL-MR0810 开关模块和 HDL-MD240-DMX 表演控制器（ DMX512 信号输出）进行控制。

　　HDL 的 MSHOW 声光电同步控制软件，用来编辑音频、视频、灯光的同步演示。

　　以上设备分别安装中央控制室的三个配电柜内， HDL-BUS 环境艺术灯光系统硬件用一条 RS485 总线连接，配电柜内的开关模块、调光模块 、 表演控制器 通过以太网与控制主机连接。

系统结构图如下所示：

HDL 方案比较 ( 见下表 )

四、 采用 HDL-BUS 智能环境艺术灯光系统的优越性

1 、布线简单，维护方便。

　　照明线路设计简单，系统安装方便，操作维护容易。根据环境及用户需求的变化，只需做软件修改设置或少量线路改造，就可以实现照明布局分布式控制系统改变和功能扩充。
2 、 丰富多彩的艺术效果。

　　实现多种照明效果多种照明控制方式，可以使展览馆、博物馆内的展示品具备多种艺术效果，为展示增色不少。动态色彩的光使整个展示场景更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。按其不同时间、不同用途、不同的效果，采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。

3 、 管理维护方便。

　　智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的参数以数字式存储在控制面板中，这些信息的设置和更换十分方便，使照明管理和设备维护变得更加简单。同时整个演示程序也存储在控制主机上，当有游客进入时，工作人员可利用多种方式控制，演示程序将自动进入一个声光电同步的表演世界。

五、结束语

　　武钢博物馆使用此套控制系统后，操作极其方便，仿真区更成为武钢博物馆最具特色的亮点展区 。自动演示系统成功地将多媒体声、光、电演示技术、舞美艺术和展览馆艺术有机结合在一起。网络化、智能化同步的准确性、可靠性和操作的简便性是 武钢博物馆 自动演示控制系统的亮点。

　　“环境舞台化，舞台环境化！”在满足基本照明和节能的前提下，照明在未来的很多场所中要考虑到艺术化，同时要考虑到与 AV 系统和其它相关系统的同步联动，以创造完美的艺术照明氛围。广州河东企业与国内一些智名厂商组成战略合作伙伴，正在把智能环境照明控制系统、 AV 控制系统、舞台照明控制系统、中央控制系统、舞台机械控制系统、音乐喷泉控制系统等组成一个 “ 多网合一 ” 的联动和管理平台，并拟定了不同控制系统之间的通信协议。 
 

　　 随着社会经济和科技的不断发展，展览馆、博物馆和其它大型场馆的智能照明及多媒体应用解决方案越来越受到业主和设计师的重视。我们相信在不久的将来，一定会出现更多、更好的大型场馆智能照明及多媒体应用解决方案！（作者：陈小山）