智能照明控制系統(tǒng)在地鐵照明中的應(yīng)用

摘要：隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的加速發(fā)展，城市軌道交通越來越獲得社會的青睞。車站照明關(guān)系到軌道交通的服務(wù)質(zhì)量、運營成本、運營成本等多個方面，在既要保證運營成本又要滿足“節(jié)能”要求的背景下，智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)運而生。

軌道交通是以“成本運營為目的，良好服務(wù)為宗旨”開展工作，保證乘客、準(zhǔn)點地到達是軌道交通運營單位的責(zé)任所在，地鐵（輕軌）車站照明控制系統(tǒng)對乘車顯得尤為重要。

1 地鐵車站照明特點和控制方案對比

地鐵車站是位于地下的建筑物，與傳統(tǒng)位于地面之上的建筑物不同（傳統(tǒng)建筑物在考慮照明時要考慮自然采光的情況），地鐵車站內(nèi)部沒有自然采光，燈具需要長時間開啟。其次，站內(nèi)人流量密集，乘客對照度要求較高，人流量越大，需開啟的燈具數(shù)量相對越多。同時乘客流量分布不均勻，不同運營時段、不同區(qū)域照度需求不同。因此，在對地鐵站進行照明控制時，需要根據(jù)地鐵站的這些特點進行合理設(shè)計。

根據(jù)區(qū)域的不同，地鐵車站正常照明分為2大區(qū)域，設(shè)備區(qū)照明和公共區(qū)照明（含出入口照明）。設(shè)備區(qū)照明需要滿足地鐵站工作人員工作需求；公共區(qū)照明是要給乘客提供的照明環(huán)境，使照明更加人性化。通過合理的管理，在不同時段利用合理照度來滿足地鐵站的運營，使其照明用電達到經(jīng)濟性的目的。

地鐵車站設(shè)備區(qū)一般采用傳統(tǒng)照明控制方式進行控制，即通過安裝于房間門口的面板進行控制，房間較大的，可通過增加控制回路來達到節(jié)能的效果；地鐵站設(shè)備房間只允許有權(quán)限的工作人員進入，基本可以做到人來開燈，人走滅燈的省電運行。

對于公共區(qū)來說，既要保證一定照度和均勻照度的照明效果，又要控制長明燈數(shù)量，因此，合理的控制公共區(qū)照明是地鐵照明設(shè)計中的重中之重。

地鐵公共區(qū)照明屬于2級負(fù)荷，為了防止電力故障或者突然停電對運營造成的影響，在照明設(shè)計時，將地鐵車站劃分為站廳和站臺2個部分，各個部分實行交叉配電的方式，分別來自于變電所的I、II段母線。

而為了滿足照度及照明均勻度，并控制長明燈的數(shù)量，達到節(jié)能的目的，可通過增加變電所低壓柜至照明配電箱和配電箱至燈具的配電回路來實現(xiàn)。以下我們將對照傳統(tǒng)照明和智能照明控制系統(tǒng)加以對比：
1.1 地鐵公共區(qū)傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)

在傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)中，車站公共區(qū)照明通過正常照明配電箱和應(yīng)急照明配電箱2種配電箱進行配電，并通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）進行控制。在運行高峰時段時，燈具全部打開；在高峰時段后，一般為隔盞亮的方式進行照明，保證照明的均勻度；在運行結(jié)束后，其他燈具全部關(guān)閉，只開應(yīng)急照明作為公共區(qū)值班之用。
1.2 地鐵公共區(qū)智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)由控制管理設(shè)備、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成；控制管理設(shè)備應(yīng)包括中間控制管理設(shè)備，還可以包括被中間控制管理設(shè)備和現(xiàn)場控制管理設(shè)備。控制部件包括開關(guān)驅(qū)動器、IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器、傳感器和智能面板等。控制部件包括開關(guān)驅(qū)動器、IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器、傳感器和智能面板等。智能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)需要，通過各控制器和面板進行編程實現(xiàn)對各回路的亮度控制，從而組成多種不同的照明應(yīng)用場景，達到綜合性的系統(tǒng)控制效果。智能照明控制系統(tǒng)圖如下：

傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)方案是基于BAS系統(tǒng)，對照明設(shè)施進行簡單的群組控制、時間控制；而智能照明控制系統(tǒng)是對車站的照明進行智能化管理，達到用戶對每一個回路進行準(zhǔn)確的群組控制、時間控制，同時還增加了對照明設(shè)施進行場景控制、調(diào)光控制及傳感器自動控制功能。于此同時，BAS系統(tǒng)是通過控制接觸器動作來實現(xiàn)照明控制的，不能采集電流波形曲線，在帶負(fù)荷開合接觸器時很容易出現(xiàn)打火和拉弧的現(xiàn)象，接觸器的使用壽命會加速縮短。智能照明控制系統(tǒng)在斷開負(fù)荷時，可以根據(jù)采集的電流信號，使電流在正弦波電流過零時斷開智能照明的開關(guān)，不至于出現(xiàn)打火、拉弧等現(xiàn)象，大大的增強了開關(guān)的使用壽命，減少了維護，達到了降低照明維護成本的目的。

2 智能照明控制系統(tǒng)方案

智能照明控制系統(tǒng)方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，總線上采用ALIBUS總線技術(shù)，設(shè)備上有位于車站照明配電室的開關(guān)驅(qū)動器和對應(yīng)的IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器，位于地鐵公共區(qū)的傳感器和智能面板。系統(tǒng)功能主要體現(xiàn)在照明分區(qū)進行精細(xì)化、智能化的控制特點上。功能主要有：

手動控制：通過在受控區(qū)域安裝智能控制面板或觸摸屏，實現(xiàn)對燈具靈活地進行分組控制（開關(guān)與調(diào)光）。同時也可以實現(xiàn)照明的場景切換，方便地管理與調(diào)整整個空間的照明效果。

定時控制：按照預(yù)設(shè)的時間計劃來自動調(diào)整燈具的開關(guān)與亮度，包括通過經(jīng)緯度自動計算日出日落時間的天文時鐘模式、節(jié)假日。分別控制的節(jié)假日模式和針對特殊情況的預(yù)約模式。

自動控制：通過人體運動傳感器和光照度傳感器來探測環(huán)境狀況，根據(jù)環(huán)境狀況實現(xiàn)自動控制。                                                                                                            

調(diào)光控制：根據(jù)需要調(diào)節(jié)燈具的亮度輸出，為用戶提供更好的節(jié)能效果和更舒服的照明光環(huán)境。

集中管理：通過IP管理機等設(shè)備將智能照明控制系統(tǒng)接入企業(yè)內(nèi)部Intranet，在監(jiān)控中間對整個地鐵的照明進行統(tǒng)一的集中管理。

系統(tǒng)對接：與第三方系統(tǒng)或上層BA系統(tǒng)對接進行數(shù)據(jù)交互和指令對接，能夠?qū)崿F(xiàn)諸如火災(zāi)報警強啟、照明能耗數(shù)據(jù)上傳、語 音控制指令接收等功能。

以ALIBUS為總線技術(shù)的智能照明控制方案，功能齊全，靈活多變，能夠滿足復(fù)雜控?zé)纛I(lǐng)域的苛刻要求。
3 智能照明控制系統(tǒng)產(chǎn)品推薦

3.1 開關(guān)驅(qū)動器

開關(guān)驅(qū)動器負(fù)責(zé)收集、處理和分發(fā)照明控制信息到ALIBUS總線上，用于翻譯和處理控制指令。在現(xiàn)場，它們以既定的可編程的規(guī)則來管理輸入信號和燈光輸出。通過使用ALIBUS通信協(xié)議，系統(tǒng)可以方便地進行增強和擴展，以適應(yīng)不同的照明應(yīng)用需求或建筑面積。主控制器之間和照明服務(wù)器多數(shù)使用以太網(wǎng)絡(luò)進行通信，跨系統(tǒng)的聯(lián)動由以太網(wǎng)對接進行數(shù)據(jù)交互。

3.2 智能面板

智能面板是用來接通和斷開照明線路電源的一種低壓電器。面板不僅是一種家居裝飾功能用品，更是照明用電的主要零部件，其產(chǎn)品質(zhì)量、性能材質(zhì)對于預(yù)防火災(zāi)、降低損耗都有至關(guān)重要的作用。在照明控制系統(tǒng)中，通過對回路的開關(guān)控制組合實現(xiàn)某種控制策略。

3.3 傳感器

輸入設(shè)備里，傳感器也是智能照明系統(tǒng)中*的器件。傳感器技術(shù)以信息的獲取與變換為核心，是拓展信息資源的源頭，具有將計算機、通信、自動控制技術(shù)銜接為一體的關(guān)鍵功能。

3.4 IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器（網(wǎng)關(guān)）

網(wǎng)關(guān)是一種適用于照明系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，又稱“ALIBUS系列智能照明IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器”。網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)層以上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，適用于兩個高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互連，也可以用于域網(wǎng)互連。在使用不同通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至體系結(jié)構(gòu)*不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)起到翻譯器的作用。

4 結(jié)束語

與傳統(tǒng)的地鐵照明相比，安科瑞以ALIBUS為總線技術(shù)的智能照明控制方案展現(xiàn)了節(jié)能、智能控制、高可靠性和系統(tǒng)兼容能力。

作者介紹：

安躍強，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為為智能電網(wǎng)供配電。