一、水立方国家游泳中心介绍

　　国家游泳中心(水立方)水立方总建筑面积79532平方米，与中轴线另一侧的国家体育场遥相呼应、相得益彰，以和谐的面貌把主场区的气氛推向高潮。其功能完全满足二00八年奥运会游泳、跳水、花样游泳、水球等赛事要求，可容纳座席一万七千个，且易于赛后运营。赛后它将成为北京最大的、具有国际先进水平的多功能游泳、运动、健身、休闲中心，成为奥林匹克运动留给北京的宝贵财富和北京城市建设新亮点。

　　二、工程内容及主要技术指标

　　1.以水为主题，蓝色为主色系的基本场景模式和以庆典事件的特殊场景模式作为整个景观照明的元素：

　　(1)基本场景模式

　　以亮度适宜的水蓝色为主色调。整个水立方立面整体被有序、均匀照亮，而非特别强调各个立面上的线条和钢结构杆件，应如水体或冰块等有整体感和纯净感，并注重光色在建筑整体层面上的渐变、明暗与动感，以产生生动、感人的效果。特别强调基本场景的模式表达水立方立面的完整性和统一性，而非强调单一的气枕单元。立面和屋顶的照明在亮度和颜色彩度上允许有因客观原因造成的衰减和变化，但过渡要均匀自然。

水之流动

水之静美

瑶池的水

水之冰晶

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　　(2)特殊场景模式

　　配合不同庆典事件的场合、季节转换及现场互动要求，水立方可呈现出不同的表情 不同的亮度、不同的颜色。动感水波也可以从海蓝色主题转变成其他色系，正如海水在不同时间段内可反射出不同色调的天光一样。无论是渐变的或是闪烁的，都基于立面整体性的变化，以削弱气枕单元对于立方体表现力的影响。

　　A. 为特殊节庆所设的烟花般变幻的图案及色彩

　　变幻的影像可用抽象的方法模拟烟花或花卉，色彩可较为大胆、神秘，以在特殊的时节或庆典中烘托热烈欢腾的气氛。

水之礼花

欢迎效果

　　B. 金鱼游弋嬉戏于泡泡结构之间

　　金鱼游弋的场景意在以一种幽默有趣的手法表现水立方这一大型水上运动建筑的结构设计特点。在理想状态下，金鱼可以从远处游近，淡入指定区域，在建筑的泡泡结构中穿进穿出，游近游远。

鱼游效果

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　　2、工程建设内容：由建筑物LED景观照明系统和LED点阵显示系统组成。建筑物LED景观照明系统在屋顶和4个立面采用1W功率型RGB型LED灯具，总面积约5万平方米;点阵显示系统在南立面设置约2000平米的点阵显示屏，水平像素中心距80mm,垂直像素中心距60mm。LED景观照明灯具和点阵显示屏均安装在建筑物气枕空腔内。

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　　3、针对国家游泳中心特殊的建筑维护结构(ETFE膜结构)特点，成功的分析完成了ETFE单层与多层膜的光谱透过与反射特性及其光场分布，为ETFE膜在建筑领域使用的光学特性进行了分析，填补了该领域内的空白。

亮度分布图(立面最大气枕)

蓝色：高光区域最亮为7cd/㎡, 低光区域为2cd/㎡

绿色：高光区域最亮为10.5cd/㎡,低光区域为3cd/㎡

红色：高光区域最亮为5.9cd/㎡,低光区域为1.8cd/㎡

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　　4、通过计算机模拟，在室内、室外不同亮度光环境下的ETFE立面，并结合缩尺模型和现场实验，确定达到预期视觉效果应采用的立面亮度大小及分布，为照明设计方案的优化提供重要依据。

　　5、通过计算机模拟结合缩尺模型和现场实验，了解和掌握内外气枕之间钢构架对于外立面照明的影响，确定了采用合理的照明形式(空腔内透光)和场景模式(与建筑师沟通的15种场景)，达到了预期的视觉效果。

　　6、集成控制系统采用IPV6网络结构，多达40余万颗LED芯片同时集成控制，同步延时速度小于25毫秒，为照明效果及模式的编排和艺术表现能力上提供了坚实的硬件平台。

　　7、该景观照明的效果达到了预期的目标，使工程达到了国际领先、国内一流的水平标准。极大的推动了LED这种新型的光源在建筑领域内的应用。将其独特的艺术表现形式与建筑结构相结合，在夜晚赋予了建筑灵动，是奥运的一个亮点。

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　　8、对实际的ETFE膜提出适用配光的科学设计方法，为最终在立面照明选用合理的LED配光，功率，光色与光效提供科学依据。(在LED额定工作电流下,水立方四个立面照明在平常白场时平均亮度指标>6cd/m ，在重大节日或活动时平均亮度指标>8cd/m ;在纯蓝色模式(红、绿不亮)时立面平均亮度指标为>2.5cd/m ;达到最大白场亮度时光源的安装功率密度应加以控制，不宜超过8W/m2。顶面照明在平常白场时平均亮度指标>5cd/m ，在重大节日和活动时平均亮度指标>7cd/m ;在纯蓝色模式(红、绿不亮)时平均亮度指标为>2cd/m ;达到最大白场亮度时光源的安装功率密度应加以控制，不宜超过6W/m 。在特殊情况下立面及顶面的纯蓝色及白场平均亮度可短时增加20%。在不影响照明效果的前提下，尽量节能。)

　　三、具体实现及业界地位

　　根据水立方独特建筑形态需要，结合水立方的结构特点和气枕膜的特性我们为水立方专门研发定制了满足以下技术和艺术需求的灯具系统、控制系统和场景编辑系统。

　　主题符合性

　　均匀性(光色必须柔和均匀)

　　无强光点(不能直接看到光源，否则用光表达水的含蓄美的目标无法实现)

　　色彩的丰富性(水的色彩变化是柔和的精致的丰富的，必须拥有丰富连续变化的色彩)

　　可以产生高光效果(为了生动表达水珠的质感，必须产生高光效果)

　　可以产生光影波动效果(为了生动表达水珠的灵性，必须产生逼真的光影波动效果)

　　适合的光强度(蓝色光强度 5~6cd/㎡)

　　极为丰富可以现场编辑的连续动态场景

　　可安装性、可维护性

　　白天景观的和谐性

　　节能性、科技性(绿色奥运，科技奥运 )

　　水立方LED艺术灯光景观灯具系统共经过现场十一次光效实验，开发了六代专用景观灯具原型，申请了多项专利，最终专用灯具定型，LED光源和灯具整体均可独立旋转调节，共采用了37000套灯具。

　　水立方LED艺术灯光景观分布式控制系统共采用4台服务器，120台工业交换机，57000个控制节点，共使用了8000米光纤，68000米超五类线，53000米控制线缆。核心技术为实时网络控制技术、LED现场总线技术、网络学习控制技术、智能调色技术、高可靠性设计技术。整个系统每秒刷新30帧/秒，系统延迟小于10ms，是目前中国拥有的世界领先的技术，是全球规模最大的LED艺术灯光景观系统。

　　水立方LED艺术灯光景观场景编辑系统是让水立方强大的LED软硬件系统充分发挥威力的关键，核心技术为超高分辩率计算机、基于非结构化对象的场景编辑技术、三维场景编辑技术、数字墨水技术。运用这一强大系统可为水立方营造一个个梦幻般的艺术灯光场景。

　　水立方LED艺术灯光景观创造的世界之最：

　　单体建筑灯光景观应用最多数量大功率LED(45万粒)

　　单体建筑灯光景观应用最多数量的LED专用投光灯(37000套)

　　单体建筑灯光景观应用最长的通讯线(12万米)

　　单体建筑灯光景观控制系统使用了最长的软件代码(10万多行)

　　水立方LED艺术灯光景观成就三大里程碑：

　　全球建筑景观照明领域的里程碑!

　　大功率LED应用领域的里程碑!

　　大规模LED分布式控制系统的里程碑!

　　四、经济效益及社会效益

　　1、提出空腔内透光照明的概念，在内外两层气枕中间装设灯具向外投射，给类似的膜结构工程的景观照明提供了一个可以借鉴的成果工程。

　　2、国家游泳中心将采用RGB型LED光源，其光源表面亮度高，比传统光源节能60%至70%左右。整个国家游泳中心采用大约40万颗1W大功率LED芯片并安装在3.7万套LED灯具内，总功率仅约400KW，但整个照明的亮度指标确很好，亮度均匀柔和，且节能节电。举例来说：按每晚开灯2小时，每度电1元来计算，一晚上仅花费800元左右，而传统光源需5000元左右，用电容量将会大大减小，达到节能及环保的目标。

　　3、光源不含汞、铅等污染元素，可以安全触摸，其废弃物可回收，不影响ETFE膜的使用寿命，是真正的绿色光源，充分体现科技、绿色、人文的奥运理念。

　　4、景观照明模式千变万化，可以实现很多场景或模式，能进一步突出国家游泳中心水立方的建筑特点。

　　5、针对该工程，开发了专业的LED灯具，该灯具在国家游泳中心成功使用，为LED产业在建筑领域，特别是建筑物景观照明工程开创了一种全新的模式。通过对LED灯具的二次开发研究，将进一步推动LED照明技术和LED产业的发展。

　　6、科研项目直接指导实际的工程建设也是该项目的一大特点。业主既是项目的建设单位又是科研课题的牵头单位，因此在科研课题设立之时，就确定了将科研的研究成果体现在招标的技术文件当中，为投标人制定了投标的技术范本。反之，工程又反哺于科研，课题试验数据的获得又直接来自于工程实际中，使科研研究不脱离实际工程的应用，最终统筹管理和项目运作，将产、学、研这一模式充分发挥，使工程得以成功实现，开创了此类科研课题于实际工程结合的成功管理经验。对后续带有研究性的工程有极大的指导意义。

　　后记：

　　以上只是简单从技术与市场的角度介绍了水立方景观项目，一个优秀的成果无疑都是融合了集体无数的智慧和汗水。上海广茂达灯光景观工程有限公司全体员工都以艺术+科技营造美丽中华，激情+实干点亮北京奥运而自豪。篇幅有限，不便累述。如有不明之处，敬请指出。

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