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淺談地鐵車站中的智能照明控制系統(tǒng)

更新時間：2021-02-02瀏覽：1414次

摘要：簡要分析了傳統(tǒng)照明控制方式的缺陷，介紹了智能照明系統(tǒng)的構(gòu)成、功能及其優(yōu)勢，詳述了智能照明控制系統(tǒng)在寧波地鐵中的具體應(yīng)用方案，有效提高了地鐵車站的照明質(zhì)量、管理效率和能效。
關(guān)鍵詞：智能照明；地鐵；節(jié)能；管理效率
 
       地鐵車站一般設(shè)置于地下，沒有自然采光，只能依靠燈具 照明來保障內(nèi)部光環(huán)境。設(shè)備房、辦公用房等在門旁安裝蹺板 開關(guān)實現(xiàn)照明控制。當(dāng)房間面積比較大、燈具數(shù)量比較多時，一般安裝多聯(lián)開關(guān)或多組開關(guān)實現(xiàn)集中控制。按照地鐵運營管理規(guī)范，能夠出入設(shè)備房、辦公用房等房間的是運營工作人員，基本上可以實現(xiàn)人走燈滅。但是，對于站廳、站臺等公共區(qū)，既要保證照度要求，又要根據(jù)運營時段、天氣變化調(diào)整燈具照明情況。傳統(tǒng)的做法是采取冗雜的配電線路，加裝照明配電箱，而且需要在總進線處裝設(shè)接觸器，通過電氣觸點來實現(xiàn)分區(qū)控制、集中監(jiān)控、定時開關(guān)等。傳統(tǒng)照明控制模式元器件比較多，布線復(fù)雜，工程難度比較大，照明質(zhì)量受到限制，僅適用于工況簡單的地方，而且其管理模式較為低端，不能很好地實現(xiàn)節(jié)能降耗。目前，大部分地鐵站采用的還是傳統(tǒng)照明控制方式，但是，這種模式已經(jīng)很難滿足節(jié)能降耗的要求。隨著科技的發(fā)展，將智能控制技術(shù)應(yīng)用于照明系統(tǒng)，既能彌補傳統(tǒng)照明控制方式的缺陷，又能提高綜合能效。
 
1、智能照明系統(tǒng)簡介
       照明控制主要經(jīng)歷了3個階段，即人工控制階段、時序控制階段和自動調(diào)光控制階段。在地鐵發(fā)展初期，大多采用人工控制的方式，因為計算機技術(shù)還不成熟，只能根據(jù)不同運營時段和現(xiàn)場照明環(huán)境設(shè)置人員負責(zé)照明管理，各個區(qū)域的照度也是由人主觀決定的。如果控制不及時，會造成很大能耗，引起 浪費。隨著 PC 技術(shù)、通訊技術(shù)的發(fā)展，以及樓宇自動化的廣泛推廣，各方開始重視智能照明控制技術(shù)，智能照明控制市場 也逐漸被各個專業(yè)企業(yè)所關(guān)注。目前，智能照明技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大型公共建筑、廣告、寫字樓、博物館等領(lǐng)域，在地鐵領(lǐng)域也有部分應(yīng)用，但僅作為 BAS 系統(tǒng)的一個衍伸，并沒有發(fā)揮其全部功能。
       智能照明控制系統(tǒng)是對照明進行智能化管理，實現(xiàn)光源的群組控制和時間控制，同時，還能進行傳感器控制、場景控制 和調(diào)光控制等。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
利用智能照明控制系統(tǒng)，可以根據(jù)實際情況、自然環(huán)境、用戶需求等采集各種照明信息，對采集的信息進行邏輯分析、推理、判斷，并按照要求的形式儲存、顯示、傳輸分析結(jié)果，反饋相應(yīng)的工作狀態(tài)信息，達到預(yù)想的效果。
圖1 智能照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2、智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用
       智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用地鐵智能照明控制系統(tǒng)主要用于車站公共區(qū)（站臺層、站 廳層）和出入口的正常照明。智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)地鐵車站 照明設(shè)計中所確定的區(qū)域、不同時段的客流量，自動控制各個區(qū)域的照度，從而達到地鐵車站的視覺要求，并有效節(jié)約能源。
2.1 寧波地鐵智能照明系統(tǒng)的構(gòu)成
       智能照明系統(tǒng)硬件包括中央控制計算機、驅(qū)動器，電源供應(yīng)器，觸摸屏、智能面板、定時器、光線感應(yīng)器、故障元件監(jiān)視單元、網(wǎng)關(guān)和支線耦合器等元件。這些模塊利用電纜連接起來，形成一個系統(tǒng)，通過網(wǎng)關(guān)連接至車站的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS），實現(xiàn)系統(tǒng)的集成。
軟件部分主要包括監(jiān)控軟件和編程軟件。系統(tǒng)采用模塊編程，每個光源設(shè)一個地址，每一個回路設(shè)一個組地址，每個模 塊設(shè)一個物理地址，將對應(yīng)的模塊、回路地址組合到一個組地址進行有效的控制，使系統(tǒng)使用起來更便捷。在實際使用時，可以將編程接口插入任一總線耦合器中，計算機和總線的連接通過接口實現(xiàn)，可以設(shè)置或更改總線元件的參數(shù)，還可以修改程序或編程。
2.2 寧波地鐵智能照明系統(tǒng)控制方案
       智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)運營時段和太陽光照度對出入口、站廳層和站臺層3 個區(qū)域進行統(tǒng)一模式的自動控制。地鐵寧波智能照明系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。
 
圖 2 寧波地鐵智能照明系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖
 
       在每天高峰運營時段，車站的客流量比較大，站廳層、站臺公共區(qū)照明全部開啟，如圖3 所示；在一般運營時段，公共區(qū)照明進入省電模式，打開 60%～80%的燈具；在每天停運前，需要清掃公共區(qū)，進入清掃模式后打開30%的燈具，如圖4所示；在深夜，車站進入停運狀態(tài)，公共區(qū)所有的正常照明、廣告照明全部關(guān)閉，僅開啟應(yīng)急照明。
       地鐵車站出入口不太影響乘客出行的舒適度和出行安全，所以，照明控制根據(jù)地下空間過渡照明要求設(shè)置，采用自然光。當(dāng)自然光達不到要求時，利用燈具照明補償，比較照度傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與系統(tǒng)預(yù)設(shè)值——現(xiàn)場照度值低（高）于預(yù)設(shè)值時自動開啟（關(guān)閉）部分區(qū)域部分燈光，以達到合適的程度。另外，要將控制用觸摸屏安裝在車站控制室中內(nèi)，設(shè)置多種燈光模式，以適應(yīng)不同場合、不同時段的運營需求，以供運營人員選取。這樣做既方便管理，又節(jié)約能源。控制界面見圖5.
圖 3 運營高峰模式
圖 4 清潔模式
圖 5 觸摸屏控制界面
 
       寧波地鐵智能照明控制系統(tǒng)將車站的照明分為上述幾種模式，也可以根據(jù)后期運營需求通過計算機進一步減少或細化照明模式。此外，智能照明控制系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)與BAS系統(tǒng)連接，實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的集中控制。智能照明控制系統(tǒng)將運營模式、支路狀態(tài)、故障等信息上傳給BAS系統(tǒng)，并在 BAS系統(tǒng)的屏幕上顯示。這時，運營工作人員就可以通過BAS系統(tǒng)查看照明系統(tǒng)的相關(guān)信息，且能夠在需要時調(diào)整照明系統(tǒng)的運營模式。
 
3、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)介紹
3.1系統(tǒng)簡介
        Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)，是基于KNX總線技術(shù)設(shè)計的控制系統(tǒng)。KNX總線技術(shù)起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術(shù)上發(fā)展起來的，其中EIB（European Installation Bus,歐洲安裝總線）是該總線技術(shù)的主體。
Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準的2*2*0.8EIB BUS總線（即KNX總線）作為總線線纜，將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統(tǒng)，既可實現(xiàn)照明燈具的遠程集中控制，又可實現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論連接控制模塊數(shù)量達580000多個。
安科瑞智能照明產(chǎn)品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能控制，特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統(tǒng)。
3.2系統(tǒng)工作原理示意圖（見圖6）
3.3產(chǎn)品選型
3.3.1開關(guān)驅(qū)動器
 
3.3.2調(diào)光驅(qū)動器
 
3.3.3可控硅調(diào)光模塊
3.3.4傳感器
 
3.3.5總線電源
 
3.3.6智能面板
 
3.3.7干接點、濕接點輸入模塊
 
3.4系統(tǒng)功能
        1）光照度（需要配照度傳感器）監(jiān)測，對利用自然光照明區(qū)域，根據(jù)自然光照度變化，進行照明控制和調(diào)節(jié)，滿足照明和節(jié)能要求；
        2）公共區(qū)域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明，應(yīng)設(shè)置紅外或微波類人體感應(yīng)器，并結(jié)合智能控制面板，實現(xiàn)各種場景照明控制，盡可能較少燈具點亮?xí)r間；
        3）樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測控制；
        4）設(shè)備房、設(shè)備房走道采用分組就地控制；
        5）室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結(jié)合時控的集中控制方式；
        6）監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，畫面美觀,實時顯示各區(qū)照明工作狀態(tài)；
        7）應(yīng)具有完善的用戶權(quán)限管理功能，避免越權(quán)操作；
3.5系統(tǒng)的控制優(yōu)勢
        1）系統(tǒng)可通過、觸摸屏、電腦對現(xiàn)場的燈光、空調(diào)及窗簾等進行遠程集中控制，使得控制更加方便智能，用戶體驗更舒服；
        2）系統(tǒng)中控制模塊均工作在直流30V可靠電壓下，用戶操作更加可靠、舒服；
        3）系統(tǒng)在實施過程中，充分結(jié)合自然光及人員的活動規(guī)律來自動控制燈光，減少能源消耗，達到很好的節(jié)能效果；
        4）系統(tǒng)采用分布分布式KNX總線結(jié)構(gòu)，搭建簡單靈活，系統(tǒng)內(nèi)各模塊互不影響，可獨立工作，可靠性更高；
        5)多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動感應(yīng)控制，定時控制，場景控制和集中控制等，控制方式更靈活；
        6)系統(tǒng)的自動控制、遠程集中控制等功能，在實現(xiàn)自動化的同時，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果；
        7)升級系統(tǒng)內(nèi)控制模塊或更改系統(tǒng)功能時，無需增加連接線，不需關(guān)閉整個系統(tǒng)，只需更改設(shè)備參數(shù)即可實現(xiàn)，維護方便，操作簡單；
        8)系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動，在出現(xiàn)消防報警時，強制打開應(yīng)急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風(fēng)險，提高了建筑的可靠性。
3.6安科瑞組網(wǎng)方案
        智能照明控制系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，擴展方便，當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時，各設(shè)備以樹形枝狀延伸，構(gòu)成支路系統(tǒng)智能照明控制系統(tǒng)；當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較多、距離較遠、范圍較大時，用支線耦合器組成多條支路，構(gòu)成區(qū)域智能照明控制系統(tǒng)；當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量很多、距離很遠、范圍很大時，用支線耦合器、區(qū)域耦合器等構(gòu)成樓群智能照明控制系統(tǒng)。（見圖7）
圖7 組網(wǎng)方案
 
4、結(jié)束語
        地鐵車站作為大型公共建筑，對照明質(zhì)量、照明管理和節(jié)能降耗提出了相當(dāng)高的要求。地鐵智能照明系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)置運營模式和運營場景，實現(xiàn)對車站不同區(qū)域、不同季節(jié)、不同時段照明燈具的自動開關(guān)，從而減少運營人員的工作量，達到節(jié)約能源的目的。同時，時鐘控制器、照度傳感器等智能設(shè)備的運行，能夠有效縮短燈具的開啟時間，延長燈具的使用壽命，提高照明質(zhì)量，節(jié)省人力成本，降低運營費用。隨著科技的不斷進步，智能照明系統(tǒng)的使用也會越來越便捷、高效、節(jié)能。 在不久的將來，智能照明系統(tǒng)必將在地鐵車站中被廣泛使用。
 
 
 
【參考文獻】
[1]侯紅磊，黃建霞.智能照明系統(tǒng)在寧波地鐵車站中的應(yīng)用
[2]朱姝偉.基于地鐵站的電氣照明節(jié)能研究［J］.西安：長安大學(xué)，2015.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版