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淺談地鐵車(chē)站中的智能照明控制系統(tǒng)

更新時(shí)間:2021-02-18 點(diǎn)擊次數(shù): 3332次

 劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801
 
摘要:簡(jiǎn)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、功能及其勢(shì),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(chē)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(chē)站般設(shè)置于地下,沒(méi)有自然采光,只能依靠燈具 照明來(lái)保障內(nèi)部光環(huán)境。設(shè)備房、辦公用房等在門(mén)旁安裝蹺板 開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)照明控制。當(dāng)房間面積比較大、燈具數(shù)量比較多時(shí),般安裝多聯(lián)開(kāi)關(guān)或多組開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)集中控制。按照地鐵運(yùn)營(yíng)管理規(guī)范,能夠出入設(shè)備房、辦公用房等房間的是運(yùn)營(yíng)工作人員,基本上可以實(shí)現(xiàn)人走燈滅。但是,對(duì)于站廳、站臺(tái)等公共區(qū),既要保證照度要求,又要根據(jù)運(yùn)營(yíng)時(shí)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(xiàn)路,加裝照明配電箱,而且需要在總進(jìn)線(xiàn)處裝設(shè)接觸器,通過(guò)電氣觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)分區(qū)控制、集中監(jiān)控、定時(shí)開(kāi)關(guān)等。傳統(tǒng)照明控制模式元器件比較多,布線(xiàn)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(jiǎn)單的地方,而且其管理模式較為低端,不能很好地實(shí)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(mǎn)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(bǔ)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(jiǎn)介
       照明控制主要經(jīng)歷了3個(gè)階段,即人工控制階段、時(shí)序控制階段和自動(dòng)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?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)還不成熟,只能根據(jù)不同運(yùn)營(yíng)時(shí)段和現(xiàn)場(chǎng)照明環(huán)境設(shè)置人員負(fù)責(zé)照明管理,各個(gè)區(qū)域的照度也是由人主觀(guān)決定的。如果控制不及時(shí),會(huì)造成很大能耗,引起 浪費(fèi)。隨著 PC 技術(shù)、通訊技術(shù)的發(fā)展,以及樓宇自動(dòng)化的廣泛推廣,各方開(kāi)始重視智能照明控制技術(shù),智能照明控制市場(chǎng) 也逐漸被各個(gè)專(zhuān)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(xiě)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)的個(gè)衍伸,并沒(méi)有發(fā)揮其全部功能。 
       智能照明控制系統(tǒng)是對(duì)照明進(jìn)行智能化管理,實(shí)現(xiàn)光源的群組控制和時(shí)間控制,同時(shí),還能進(jìn)行傳感器控制、場(chǎng)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(shí)際情況、自然環(huán)境、用戶(hù)需求等采集各種照明信息,對(duì)采集的信息進(jìn)行邏輯分析、推理、判斷,并按照要求的形式儲(chǔ)存、顯示、傳輸分析結(jié)果,反饋相應(yīng)的工作狀態(tài)信息,達(dá)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(chē)站公共區(qū)(站臺(tái)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(chē)站 照明設(shè)計(jì)中所確定的區(qū)域、不同時(shí)段的客流量,自動(dòng)控制各個(gè)區(qū)域的照度,從而達(dá)到地鐵車(chē)站的視覺(jué)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)硬件包括控制計(jì)算機(jī)、驅(qū)動(dòng)器,電源供應(yīng)器,觸摸屏、智能面板、定時(shí)器、光線(xiàn)感應(yīng)器、故障元件監(jiān)視單元、網(wǎng)關(guān)和支線(xiàn)耦合器等元件。這些模塊利用zhuan用電纜連接起來(lái),形成個(gè)系統(tǒng),通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接至車(chē)站的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS),實(shí)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(gè)光源設(shè)個(gè)地址,每個(gè)回路設(shè)個(gè)組地址,每個(gè)模 塊設(shè)個(gè)物理地址,將對(duì)應(yīng)的模塊、回路地址組合到個(gè)組地址進(jìn)行有效的控制,使系統(tǒng)使用起來(lái)更便捷。在實(shí)際使用時(shí),可以將編程接口插入任總線(xiàn)耦合器中,計(jì)算機(jī)和總線(xiàn)的連接通過(guò)接口實(shí)現(xiàn),可以設(shè)置或更改總線(xiàn)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(yùn)營(yíng)時(shí)段和太陽(yáng)光照度對(duì)出入口、站廳層和站臺(tái)層3 個(gè)區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)模式的自動(dòng)控制。地鐵寧波智能照明系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。
 
圖 2 寧波地鐵智能照明系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
 
       在每天高峰運(yùn)營(yíng)時(shí)段,車(chē)站的客流量比較大,站廳層、站臺(tái)公共區(qū)照明全部開(kāi)啟,如圖3 所示;在般運(yùn)營(yíng)時(shí)段,公共區(qū)照明進(jìn)入省電模式,打開(kāi) 60%~80%的燈具;在每天停運(yùn)前,需要清掃公共區(qū),進(jìn)入清掃模式后打開(kāi)30%的燈具,如圖4所示;在深夜,車(chē)站進(jìn)入停運(yùn)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(kāi)啟應(yīng)急照明。 
       地鐵車(chē)站出入口不太影響乘客出行的舒適度和出行,所以,照明控制根據(jù)地下空間過(guò)渡照明要求設(shè)置,采用自然光。當(dāng)自然光達(dá)不到要求時(shí),利用燈具照明補(bǔ)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(chǎng)照度值低(高)于預(yù)設(shè)值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟(關(guān)閉)部分區(qū)域部分燈光,以達(dá)到合適的程度。另外,要將控制用觸摸屏安裝在車(chē)站控制室中內(nèi),設(shè)置多種燈光模式,以適應(yīng)不同場(chǎng)合、不同時(shí)段的運(yùn)營(yíng)需求,以供運(yùn)營(yíng)人員選取。這樣做既方便管理,又節(jié)約能源。控制界面見(jiàn)圖5.
圖 3 運(yùn)營(yíng)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(chē)站的照明分為上述幾種模式,也可以根據(jù)后期運(yùn)營(yíng)需求通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)步減少或細(xì)化照明模式。此外,智能照明控制系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)關(guān)與BAS系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的集中控制。智能照明控制系統(tǒng)將運(yùn)營(yíng)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(shí),運(yùn)營(yíng)工作人員就可以通過(guò)BAS系統(tǒng)查看照明系統(tǒng)的相關(guān)信息,且能夠在需要時(shí)調(diào)整照明系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)模式。 
 
3、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)介紹
3.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介
        Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng),是基于KNX總線(xiàn)技術(shù)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。KNX總線(xiàn)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(xiàn)控制技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的,其中EIB(European Installation Bus,歐洲安裝總線(xiàn))是該總線(xiàn)技術(shù)的主體。
Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的2*2*0.8EIB BUS總線(xiàn)(即KNX總線(xiàn))作為總線(xiàn)線(xiàn)纜,將所有的智能照明控制模塊連接到起并組成套完整的控制系統(tǒng),既可實(shí)現(xiàn)照明燈具的遠(yuǎn)程集中控制,又可實(shí)現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論連接控制模塊數(shù)量達(dá)580000多個(gè)。
安科瑞智能照明產(chǎn)品種類(lèi)齊全,方案完善。用戶(hù)可通過(guò)控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機(jī)系統(tǒng)、觸摸屏、手機(jī)、平板端等多種控制終端實(shí)現(xiàn)靈活多樣的智能控制,特別適合于各類(lèi)智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店,以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項(xiàng)目的照明系統(tǒng)。
3.2系統(tǒng)工作原理示意圖(見(jiàn)圖6)
3.3產(chǎn)品選型
3.3.1開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器
 
3.3.2調(diào)光驅(qū)動(dòng)器
 
3.3.3可控硅調(diào)光模塊
 
3.3.4傳感器
 
3.3.5總線(xiàn)電源
 
3.3.6智能面板
 
3.3.7干接點(diǎn)、濕接點(diǎn)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(cè),對(duì)利用自然光照明區(qū)域,根據(jù)自然光照度變化,進(jìn)行照明控制和調(diào)節(jié),滿(mǎn)足照明和節(jié)能要求;
        2)公共區(qū)域、走廊、通道、門(mén)廳、電梯廳等的照明,應(yīng)設(shè)置紅外或微波類(lèi)人體感應(yīng)器,并結(jié)合智能控制面板,實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景照明控制,盡可能較少燈具點(diǎn)亮?xí)r間;
        3)樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測(cè)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(guān)等照明采用光照度控制結(jié)合時(shí)控的集中控制方式;
        6)監(jiān)控系統(tǒng)界面友好,畫(huà)面美觀(guān),實(shí)時(shí)顯示各區(qū)照明工作狀態(tài);
        7)應(yīng)具有完善的用戶(hù)權(quán)限管理功能,避免越權(quán)操作;
3.5系統(tǒng)的控制勢(shì)
        1)系統(tǒng)可通過(guò)、觸摸屏、電腦對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的燈光、空調(diào)及窗簾等進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制,使得控制更加方便智能,用戶(hù)體驗(yàn)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(hù)操作更加可靠、舒服;
        3)系統(tǒng)在實(shí)施過(guò)程中,充分結(jié)合自然光及人員的活動(dòng)規(guī)律來(lái)自動(dòng)控制燈光,減少能源消耗,達(dá)到很好的節(jié)能效果;
        4)系統(tǒng)采用分布分布式KNX總線(xiàn)結(jié)構(gòu),搭建簡(jiǎn)單靈活,系統(tǒng)內(nèi)各模塊互不影響,可獨(dú)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(dòng)感應(yīng)控制,定時(shí)控制,場(chǎng)景控制和集中控制等,控制方式更靈活;
        6)系統(tǒng)的自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程集中控制等功能,在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的同時(shí),大量減少了值班人員,提高了管理水平和工作效果;
        7)升級(jí)系統(tǒng)內(nèi)控制模塊或更改系統(tǒng)功能時(shí),無(wú)需增加連接線(xiàn),不需關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng),只需更改設(shè)備參數(shù)即可實(shí)現(xiàn),維護(hù)方便,操作簡(jiǎn)單;
        8)系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),在出現(xiàn)消防報(bào)警時(shí),強(qiáng)制打開(kāi)應(yīng)急回路,方便人員疏散,從而降低了人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn),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(kuò)展方便,當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時(shí),各設(shè)備以樹(shù)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(yuǎn)、范圍較大時(shí),用支線(xiàn)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(yuǎn)、范圍很大時(shí),用支線(xiàn)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(jiàn)圖7)
圖7 組網(wǎng)方案
 
4、結(jié)束語(yǔ)
        地鐵車(chē)站作為大型公共建筑,對(duì)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(yùn)營(yíng)模式和運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)站不同區(qū)域、不同季節(jié)、不同時(shí)段照明燈具的自動(dòng)開(kāi)關(guān),從而減少運(yùn)營(yíng)人員的工作量,達(dá)到節(jié)約能源的目的。同時(shí),時(shí)鐘控制器、照度傳感器等智能設(shè)備的運(yùn)行,能夠有效縮短燈具的開(kāi)啟時(shí)間,延長(zhǎng)燈具的使用壽命,提高照明質(zhì)量,節(jié)省人力成本,降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。隨著科技的不斷進(jìn)步,智能照明系統(tǒng)的使用也會(huì)越來(lái)越便捷、高效、節(jié)能。 在不久的將來(lái),智能照明系統(tǒng)必將在地鐵車(chē)站中被廣泛使用。
 
 
 
【參考文獻(xiàn)】
[1]侯紅磊,黃建霞.智能照明系統(tǒng)在寧波地鐵車(chē)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(zhǎng)安大學(xué),2015. 
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版
 
 
作者簡(jiǎn)介:劉細(xì)鳳,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄苷彰鞯难邪l(fā)與應(yīng)用 

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