安科瑞 繆凱倫

摘要：近年來(lái)，地鐵建設(shè)在迅猛發(fā)展。在地鐵運(yùn)營(yíng)所需的各類(lèi)設(shè)備中，照明非常重要而且電量占有不小的比例，故提高照明質(zhì)量并且節(jié)約用電在地鐵項(xiàng)目中具有深遠(yuǎn)的意義。本文介紹了智能照明控制系統(tǒng)，并用實(shí)例講述了該系統(tǒng)在地鐵項(xiàng)目中的具體運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：地鐵照明；智能照明控制系統(tǒng)；照明節(jié)能

0.引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，很多城市都開(kāi)始大規(guī)模修建地鐵，這緩解了交通壓力。地鐵是用電的交通工具，也實(shí)實(shí)在在是個(gè)耗電大王。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年北京市軌道交通用電量達(dá)到16億kwh ，占地鐵整體運(yùn)營(yíng)成本的40% ，約相當(dāng)于83萬(wàn)戶(hù)三口之家一年的用電量。其中照明系統(tǒng)用電占地鐵的用電設(shè)備總能耗的13%。地鐵的照明負(fù)荷大多是長(zhǎng)期工作負(fù)荷，故會(huì)帶來(lái)大量且持續(xù)的電能損耗，用電量?jī)H次于環(huán)控設(shè)備系統(tǒng)、電扶梯設(shè)備系統(tǒng)的用電量。因此，在地鐵照明方面節(jié)能有非常大的環(huán)保意義和經(jīng)濟(jì)效益。采用智能照明合理控制調(diào)節(jié)，可以達(dá)到提高照明質(zhì)量同時(shí)節(jié)約用電量的效果。近年來(lái)，地鐵電氣設(shè)計(jì)中基本都會(huì)采用智能照明系統(tǒng)。

1.智能照明控制系統(tǒng)的概念和組成

智能照明控制系統(tǒng)是指利用計(jì)算機(jī)、無(wú)線通信數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算機(jī)智能化信息處理及節(jié)能型電器控制等技術(shù)組成的分布式無(wú)線遙測(cè)、遙控、通信控制系統(tǒng)，具有燈光亮度的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)、燈光軟啟動(dòng)、定時(shí)控制、場(chǎng)景設(shè)置等功能，并達(dá)到預(yù)定的節(jié)能效果。

智能照明控制系統(tǒng)突出的優(yōu)勢(shì)是管理優(yōu)勢(shì)，它更改了傳統(tǒng)的操作方式。智能照明系統(tǒng)可以借助各種預(yù)設(shè)置控制方式及控制元件，對(duì)不同條件下的照度進(jìn)行合理管理及設(shè)置來(lái)達(dá)到節(jié)能的效果。

智能照明控制系統(tǒng)一般采用集中控制，分散執(zhí)行的模式。集中控制一般設(shè)置在控制室，在其中設(shè)置控制面板、計(jì)算機(jī)等控制器設(shè)備，起到綜合管理的作用。

智能照明控制系統(tǒng)分硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。硬件系統(tǒng)主要包括：控制屏開(kāi)關(guān)控制器（電源模塊、時(shí)控模塊、繼電器模塊等）、光線傳感器、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信接口設(shè)備、相關(guān)線纜等。軟件系統(tǒng)主要包括：操作系統(tǒng)、系統(tǒng)編程軟件、圖形監(jiān)控軟件、接口協(xié)議等。

2.地鐵照明的分類(lèi)及配電控制

車(chē)站照明分為正常照明和應(yīng)急照明。正常照明包括公共區(qū)照明、附屬用房照明、安全特低電壓照明、區(qū)間照明、導(dǎo)向照明、廣告照明。應(yīng)急照明包括疏散照明、備用照明。考慮到供電半徑等因素，一般標(biāo)準(zhǔn)站在站臺(tái)層和站廳層的A、B兩端分別設(shè)置一個(gè)照明配電室。每個(gè)照明配電室都應(yīng)設(shè)兩個(gè)照明總配電箱，電源分別來(lái)自變電所不同400V母線段。

2.1正常照明配電及控制

（1）公共區(qū)正常照明的兩回路電源（正常照明1和正常照明2）分別引自變電所的兩段400V母線，照明燈具采用交叉配線，各負(fù)責(zé)50%的照明負(fù)荷；設(shè)置在車(chē)站兩端照明配電室的照明配電箱配電范圍以車(chē)站的中心線為界。

（2）附屬用房正常照明采用就地控制。

（3）站臺(tái)板下、變電所夾層內(nèi)設(shè)24V安全特低電壓照明，其安全變壓器安裝在站臺(tái)層照明配電室。

（4）區(qū)間照明配電箱設(shè)在車(chē)站站臺(tái)照明配電室，其電源由變電所400V兩段母線引來(lái)，一用一備，在配電箱處自動(dòng)切換，由此照明箱直接配電至區(qū)間燈具。

（5）導(dǎo)向照明由公共區(qū)照明總配電柜專(zhuān)用回路供電。

（6）廣告照明在照明配電室就地控制。

2.2應(yīng)急照明配電及控制

（1）在車(chē)站站廳、站臺(tái)兩端配電室內(nèi)各設(shè)一組EPS(標(biāo)準(zhǔn)站為4套),負(fù)責(zé)車(chē)站及區(qū)間內(nèi)的應(yīng)急照明(包括疏散照明、備用照明)的供電。

（2）應(yīng)急照明采用蓄電池集中供電的應(yīng)急電源系統(tǒng)，正常時(shí)由車(chē)站變電所低壓柜提供2個(gè)交流電源給EPS電源柜，當(dāng)車(chē)站變電所兩個(gè)電源同時(shí)失電時(shí)，由EPS柜的蓄電池進(jìn)行供電。EPS柜蓄電池持續(xù)供電時(shí)間不應(yīng)小于90min。

（3）在車(chē)站站廳、站臺(tái)、出入口通道、樓梯、附屬用房區(qū)的通道等處設(shè)置疏散照明和疏散指示標(biāo)志燈。在車(chē)站綜控室、通信信號(hào)機(jī)房、消防泵房、變電所等重要房間設(shè)置備用照明。

（4）區(qū)間應(yīng)急照明燈的電源直接引自設(shè)在站臺(tái)配電室的EPS電源。

（5）公共區(qū)的疏散照明兼作值班照明，照度為正常照明的10%；根據(jù)不同的用途，附屬房間的備用照明占正常照明的10%、50%或100%。

3. 智能照明控制系統(tǒng)在地鐵中的具體運(yùn)用

在現(xiàn)代地鐵照明設(shè)計(jì)中，站廳、站臺(tái)、出入口的公共區(qū)照明、導(dǎo)向照明、地面廳照明等采用智能照明控制。智能照明控制系統(tǒng)主要由設(shè)在總配電箱內(nèi)的模塊、網(wǎng)關(guān)及設(shè)在車(chē)控室內(nèi)的終端設(shè)備（觸摸屏）等組成，智能照明控制系統(tǒng)與BAS(Building Automation System即環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)）的通信接口位置在智能照明網(wǎng)關(guān)處。由圖1可以看出，在A端站廳層照明配電總箱中設(shè)置了帶有12路開(kāi)關(guān)負(fù)載輸出模塊的智能照明模塊用于控制各回路的燈具，正常照明及應(yīng)急照明的燈具均納入智能照明的控制中。為保障照明系統(tǒng)安全性，在應(yīng)急照明EPS電源柜中采用帶有消防輸入接口的負(fù)載自鎖反饋模塊，萬(wàn)一發(fā)生事故時(shí)可以立刻啟動(dòng)所有的應(yīng)急照明。將公共區(qū)和應(yīng)急照明并入BAS系統(tǒng)，可以對(duì)整個(gè)照明系統(tǒng)進(jìn)行集中的監(jiān)控。同時(shí)負(fù)載自鎖反饋型模塊本身自帶電源，而且具備帶電流檢測(cè)功能，過(guò)零檢測(cè)滅弧、停電狀態(tài)下均可保持繼電器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)不變化。智能照明模塊還可以:①根據(jù)外界光線自動(dòng)調(diào)節(jié)照明燈具的亮度；②根據(jù)定義的作息時(shí)間、節(jié)假日自動(dòng)控制燈的開(kāi)關(guān)及亮度；③對(duì)燈具控制為軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)燈具壽命；④回路過(guò)載自動(dòng)保護(hù)功能，不影響、不損壞任何設(shè)備及燈具。

圖１某標(biāo)準(zhǔn)地鐵站照明配電總箱系統(tǒng)圖

區(qū)間智能應(yīng)急疏散指示采用了ELS-32N，所有的ELS單元均由一對(duì)通信信號(hào)線連接成網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)單元均設(shè)成固定地址并定義其功能，通過(guò)輸出單元及終端單元實(shí)行控制。在區(qū)間隧道設(shè)置可變方向的疏散指示標(biāo)志燈，其指示方向由綜合監(jiān)控下達(dá)的區(qū)間火災(zāi)模式控制。區(qū)間正常照明平時(shí)由BAS控制，火災(zāi)時(shí)有FAS強(qiáng)制點(diǎn)亮、應(yīng)急照明常亮。

智能照明系統(tǒng)控制模塊安裝在各照明配電總箱內(nèi)，箱內(nèi)模塊與模塊之間是手拉手的方式連接。智能照明控制系統(tǒng)中的時(shí)鐘控制模塊、照明控制終端、數(shù)據(jù)傳送單元及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元均設(shè)置在車(chē)站控制室內(nèi)。由于地鐵項(xiàng)目主體位于地下，故一般時(shí)間站廳層及站臺(tái)層公共區(qū)對(duì)亮度的控制主要是根據(jù)時(shí)鐘及乘客人流量來(lái)設(shè)定。在地鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，在每個(gè)出入口均設(shè)置照度檢測(cè)器。站廳層、站臺(tái)層及各出入口會(huì)將時(shí)鐘控制情況和照度水平傳輸?shù)皆O(shè)置在照明配電 總箱內(nèi)部的模塊中。

車(chē)站公共區(qū)照明、出入口上蓋照明、站名標(biāo)志柱照明、地面泛光燈、地面草坪燈、地面風(fēng)亭景觀照明均可設(shè)置智能照明系統(tǒng)，由BAS控制。

4.在地鐵中運(yùn)用智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

地鐵項(xiàng)目中的智能照明控制系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)功能主要體現(xiàn)在以下幾方面。

4.1用戶(hù)體驗(yàn)更好

采用智能照明控制系統(tǒng)之后，可以根據(jù)人流量和時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)燈光，可以使乘客在光照滿(mǎn)足需求的同時(shí)又不會(huì)因過(guò)亮的燈光造成不適。

4.2節(jié)約用電

智能照明控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)主控制器的時(shí)鐘管理，可以對(duì)單元調(diào)光器進(jìn)行定時(shí)設(shè)置和控制。不僅可以滿(mǎn)足不同外部條件下燈具場(chǎng)景的效果，而且通過(guò)智能調(diào)節(jié)，可以在對(duì)照度等要求實(shí)際需求小的時(shí)候降低能耗，達(dá)到節(jié)能的效果。

4.3延長(zhǎng)燈具使用壽命

智能照明控制系統(tǒng)還可以通過(guò)編程處理，實(shí)現(xiàn)燈具的逐級(jí)調(diào)光和軟啟動(dòng)，采用各個(gè)回路逐一啟動(dòng)的方式，具有減少來(lái)自電網(wǎng)的沖擊電壓及浪涌電壓帶來(lái)的損耗的功能，可以緩解燈具的損耗，延長(zhǎng)燈具的使用壽命。

4.4提高維護(hù)效率

在地鐵站中采用智能照明之后，運(yùn)營(yíng)管理人員可以通過(guò)操作屏十分直觀地看到車(chē)站公共區(qū)照明的運(yùn)行狀況，省去了在車(chē)站非運(yùn)營(yíng)時(shí)間內(nèi)去現(xiàn)場(chǎng)逐個(gè)檢查燈具的工作，從而大大提高了燈具維護(hù)工作的效率。

5.安科瑞為家庭智能照明控制系統(tǒng)提供解決方案

5.1安科瑞智能照明監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層； 如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

間隔設(shè)備層主要為：開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，這些裝置分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)KNX總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：智能照明網(wǎng)關(guān)，其主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)采集裝置集中控制，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶(hù)。 以上開(kāi)關(guān)模塊均采用KNX總線傳輸，一般都采用4根連線，接線簡(jiǎn)單方便，傳輸距離可達(dá)1.2km。

5.2安科瑞智能照明系統(tǒng)組成

1.定時(shí)控制

通過(guò)時(shí)鐘管理器，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的有關(guān)區(qū)域照明的定時(shí)和自動(dòng)管理功能，實(shí)現(xiàn)公共通道、景觀照明、泛光照明、車(chē)庫(kù)照明定時(shí)控制。如百葉窗定時(shí)升降、集中供熱定時(shí)調(diào)節(jié)、節(jié)假日照明定時(shí)關(guān)閉、定時(shí)通知等。

2.場(chǎng)景控制

智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)部門(mén)的需求，設(shè)定不同種類(lèi)的場(chǎng)景模式，進(jìn)行各種照明燈光的組合，達(dá)到美化工作環(huán)境的效果；結(jié)合人體感應(yīng)傳感器，當(dāng)人員離開(kāi)時(shí)，關(guān)閉所有該會(huì)議室照明。

3.實(shí)時(shí)監(jiān)控

中心控制室，配置一臺(tái)中控主機(jī)，所有照明控制設(shè)備，通過(guò)KNX網(wǎng)關(guān)，接入監(jiān)控系統(tǒng)，操作管理人員，可以通過(guò)中控電腦，實(shí)時(shí)監(jiān)視總線、區(qū)域、樓層、樓棟等照明狀態(tài)，并可根據(jù)需求進(jìn)行控制調(diào)整。系統(tǒng)繪圖工具支持向量圖和多層頁(yè)面，圖形頁(yè)面縮放方便，切換簡(jiǎn)單，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等圖形對(duì)象的嵌入、支持二維、三維圖元的繪制，增加可視化的空間效果。

4.報(bào)警處理

系統(tǒng)提供了警報(bào)處理能力，用戶(hù)可采用編程來(lái)完成不同的任務(wù)，當(dāng)某種警報(bào)條件出現(xiàn)時(shí)應(yīng)做什么，可由用戶(hù)自行確定。

5.事件通報(bào) 系統(tǒng)提供了事件通報(bào)功能，支持郵件通報(bào)、文本輸出以及事件驅(qū)動(dòng)打印，可按照用戶(hù)預(yù)先設(shè)置的條件，觸發(fā)事件通報(bào)功能。

5.3設(shè)備選型

6.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代地鐵中廣泛使用智能照明在多個(gè)方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。雖然增加智能照明控制系統(tǒng)在初期投入中，會(huì)比傳統(tǒng)照明多一些，但是帶來(lái)的利益顯然是值得的。智能照明控制系統(tǒng)既可以讓乘客體驗(yàn)感覺(jué)更好，又可以為運(yùn)營(yíng)單位節(jié)省開(kāi)支，還可以為國(guó)家節(jié)約能源。

因此智能照明控制系統(tǒng)的運(yùn)用和發(fā)展具有重大意義。