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淺談地鐵車(chē)站中的智能照明控制系統(tǒng)
閱讀：1592 發(fā)布時(shí)間：2021-2-2
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、功能及其優(yōu)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)站一般設(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)，一般安裝多聯(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路，加裝照明配電箱，而且需要在總進(jìn)線處裝設(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)的一個(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)硬件包括中央控制計(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(lái)，形成一個(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)一個(gè)地址，每一個(gè)回路設(shè)一個(gè)組地址，每個(gè)模 塊設(shè)一個(gè)物理地址，將對(duì)應(yīng)的模塊、回路地址組合到一個(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一總線耦合器中，計(jì)算機(jī)和總線的連接通過(guò)接口實(shí)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(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)一模式的自動(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；在一般運(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安全，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?？刂平缑嬉?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)一步減少或細(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總線技術(shù)設(shè)計(jì)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(lái)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(zhǔn)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(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,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)的控制優(yōu)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，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)】
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[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