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淺談智能照明控制系統(tǒng)的組成及在軌道交通中的應(yīng)用

更新時(shí)間：2023-03-14

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摘要：介紹了軌道交通照明系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過對(duì)比研究了智能照明控制系統(tǒng)在軌道交通中應(yīng)用的必要性和可行性。結(jié)合智能照明控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)，給出了智能照明控制系統(tǒng)在軌道交通中的推薦應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞：智能照明軌道交通BAS系統(tǒng)模式控制

軌道交通系統(tǒng)的照明，是一個(gè)能耗大戶。一個(gè)中等規(guī)模的地下車站，照明系統(tǒng)的功率約為 200~300kW,日耗電量超過4000kWh?

軌道交通照明系統(tǒng)直接關(guān)系到廣大乘客乘車舒服性及辦公人員的管理方便性。如何通過各種新技術(shù)來改善照明控制方法，以達(dá)到節(jié)能增效及人性化管理的目的，是人們長期思考的問題。

對(duì)軌道交通設(shè)施的照明控制應(yīng)達(dá)到以下要求:

（1）給廣大乘客提供恰到好處的照明環(huán)境，使照明具有人性化，成為享受。

（2）通過合理的管理,在需要的時(shí)間、區(qū)域把燈點(diǎn)亮，優(yōu)化能源利用率。

（3）照明控制系統(tǒng)還要具備便于操作和管理、靈活多變、維護(hù)成本低廉。

1 軌道交通實(shí)施智能照明控制的必要性、可行性

軌道交通設(shè)施的照明控制，早期的做法是采用原始的人工直接操作普通照明回路斷路器的方法，或者由上位系統(tǒng)來控制照明回路總電源的方法;后來又釆用了在自動(dòng)化領(lǐng)域里,被大量應(yīng)用的可編程控制器（又稱為PLC或BAS）,來對(duì)車站照明設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制，控制手段大大地前進(jìn)了一步。

目前，國內(nèi)軌道交通的照明系統(tǒng)決大多數(shù)都是由BAS系統(tǒng)來完成控制的，其原理是在照明配電箱的每個(gè)回路出線斷路器的下方安裝接觸器（或繼電器），BAS系統(tǒng)通過控制接觸器（或繼電器）的開合,來達(dá)到控制照明燈具點(diǎn)亮或熄滅的目的。

隨著國內(nèi)軌道交通的發(fā)展，節(jié)能和環(huán)保的設(shè)計(jì)理念越來越多的在軌道交通中得以體現(xiàn)，同時(shí)，人們對(duì)軌道交通照明系統(tǒng)的控制靈活性和方便性的要求越來越高，對(duì)智能照明控制的需求越來越大。

智能照明控制系統(tǒng)是一種專業(yè)的照明控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于智能樓宇、廣場(chǎng)、車站等建筑，在上海地鐵人民廣場(chǎng)站、廣州地鐵魚珠車輛段和重慶輕軌3號(hào)線均有應(yīng)用。采用BAS系統(tǒng)進(jìn)行照明控制，或者釆用專門的智能照明控制系統(tǒng)，都可以對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，但兩者還是存在著很大的區(qū)別。

首先，從對(duì)照明設(shè)備的控制功能來看,BAS系統(tǒng)只能對(duì)照明設(shè)施進(jìn)行簡單的群組控制、時(shí)間控制。而專門的智能照明控制系統(tǒng)除可以達(dá)到上述的群組控制、時(shí)間控制外，還增加了對(duì)照明設(shè)施進(jìn)行場(chǎng) 景控制、調(diào)光控制、及傳感器控制等功能。智能照明控制系統(tǒng)中的場(chǎng)景控制是一種不可逆轉(zhuǎn)的控制，可有效防止由于誤操作引起的誤動(dòng)作。

其次，從對(duì)照明設(shè)施的監(jiān)視功能來看,BAS系統(tǒng)控制照明回路的終端控制器是交流接觸器，釆集動(dòng)作確認(rèn)信號(hào)時(shí)還增加布線及相應(yīng)I/O輸入點(diǎn)。專門的智能照明控制系統(tǒng)，本身配備專用的照明控制終端繼電器，這種繼電器，內(nèi)置動(dòng)作反饋電路，通過信號(hào)總線，把繼電器的狀態(tài)信息送回控制，省去的中間環(huán)節(jié)。

第三，從照明回路的控制及控制界面來看， BAS系統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)由PC機(jī)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，或者由PC機(jī)的鼠標(biāo)來手動(dòng)控制。專業(yè)智能照明控制系統(tǒng)除了可以由PC機(jī)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，或者由PC機(jī)的鼠標(biāo)來手動(dòng)控制外，另外還可通過設(shè)置輕觸開關(guān)或觸摸屏來控制，多了一種便捷控制手段，緊急狀態(tài)下非常有效。

第四，對(duì)于一個(gè)已經(jīng)安裝完畢的照明系統(tǒng)，若要改變其控制方案，由BAS系統(tǒng)完成的控制必然會(huì)涉及到設(shè)備的增減和布線改變;由智能照明控制系統(tǒng)完成的控制只需簡單設(shè)定即可，不涉及到任何硬件的改變。

第五，智能照明控制系統(tǒng)本身可以是獨(dú)立的控制系統(tǒng)。也可以是某一個(gè)上位系統(tǒng)的子系統(tǒng)，它可以向上位系統(tǒng)開放標(biāo)準(zhǔn)RS232通信協(xié)議，接收上位系統(tǒng)的監(jiān)控指令。

此外，智能照明控制系統(tǒng)還具有如下特點(diǎn):

（1）智能照明控制系統(tǒng)控制模塊的尺寸為標(biāo)準(zhǔn) 模數(shù)化設(shè)計(jì),體積小，不需增加控制箱。

（2）全分散模塊化結(jié)構(gòu)，元件可分散放置，每個(gè) 元件均內(nèi)置微處理器，每個(gè)元件可獨(dú)立工作，不需主機(jī)控制，元件之間為對(duì)等關(guān)系，任何一個(gè)元件損壞不影響其他元件的運(yùn)行。

（3）智能照明控制系統(tǒng)控制方式多樣化：現(xiàn)場(chǎng) 面板手動(dòng)控制、光感控制、移動(dòng)感應(yīng)控制、紅外線遙控、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、控制。

（4）具有系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)視功能，能夠監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi) 分布于不同地點(diǎn)不同配電箱的設(shè)備通訊狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有設(shè)備不能正常通訊，立即在中控電腦上顯示, 便于運(yùn)營部門的維護(hù)。

（5）在每個(gè)車站的控制室中可安裝中控電腦和現(xiàn)場(chǎng)智能控制面板，在電腦出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)智能控制面板可作為備用進(jìn)行控制，提供了系統(tǒng)的可靠性。

（6）在地下車站的出入口和地上站中可安裝光線感應(yīng)器，可根據(jù)自然光的照度，自動(dòng)控制燈光的開關(guān)，在自然光線充足時(shí)，可自動(dòng)將燈光關(guān)閉，以達(dá)到節(jié)能的目的。

（7）監(jiān)視各模塊工作狀態(tài)，當(dāng)工作電流異常時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，便于及時(shí)更換或維修。

（8）燈光開閉控制模塊可對(duì)燈光的開關(guān)時(shí)間及次數(shù)進(jìn)行計(jì)時(shí)、計(jì)次，便于燈光及系統(tǒng)的維護(hù)。

（9）可與消防聯(lián)動(dòng)，在消防報(bào)警時(shí)，將廣告照明和正常照明切斷，并可設(shè)置防報(bào)警控制的優(yōu)先級(jí)別為高，在消防報(bào)警時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)面板或定時(shí)控制將不起作用，提高了安全性。

軌道交通的照明系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng), 在釆用智能照明控制系統(tǒng)后,BAS系統(tǒng)對(duì)照明系統(tǒng) 的監(jiān)控則可以大大簡化，只需要通過通信接口對(duì)智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控即可，對(duì)其它系統(tǒng)不產(chǎn)生任何影響。

2 智能照明控制系統(tǒng)的組成

智能照明控制系統(tǒng)是一種由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)總線構(gòu)成的分布式控制網(wǎng)絡(luò)照明管理系統(tǒng)。所有部件都內(nèi)置處理器，網(wǎng)上每個(gè)部件都有一個(gè)地址，通過總線將所有部件裂解組成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。智能照明控制系統(tǒng)由控制部件、執(zhí)行部件、監(jiān)控部件和網(wǎng)絡(luò) 部件等組成。控制部件:控制面板、觸摸顯示屏、探測(cè)器、控制器、智能時(shí)鐘、用戶編程器等。執(zhí)行部件: 調(diào)光模塊、開關(guān)模塊等。監(jiān)控部件:通信電纜、網(wǎng)關(guān)等（圖1）。

圖1智能照明控制系統(tǒng)組成示意圖

3 軌道交通智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用方案

3.1地下站系統(tǒng)配置

在車站各配電室工作照明配電箱、節(jié)電照明配電箱、出入口照明配電箱和廣告照明配電箱的各回路出線斷路器電下端安裝驅(qū)動(dòng)器,在車控室安裝智能場(chǎng) 景控制面板或觸摸屏，在各出入口安裝光線感應(yīng)器。

3.2地下車站照明控制方式

（1）公共區(qū)釆用模式控制，可分為節(jié)電模式、正常模式、火災(zāi)模式、停運(yùn)模式,車控室智能場(chǎng)景控制面板或觸摸屏可以對(duì)公共區(qū)的燈光模式進(jìn)行控制

a、節(jié)電模式用于運(yùn)營時(shí)的非客流高峰；

b、正常模式用于正常運(yùn)營時(shí)的客流高峰和節(jié)假日；

c、火災(zāi)模式用于車站或相鄰區(qū)間火災(zāi)。車站控制室確認(rèn)火災(zāi)后，由BAS系統(tǒng)向智能照明控制系統(tǒng)下達(dá)火災(zāi)模式指令，智能照明控制系統(tǒng)接收到火災(zāi)模式指令后瞬時(shí)切除廣告照明，工作照明、節(jié)電照明和出入口照明延時(shí)切除。

d、停運(yùn)模式用于停止運(yùn)營時(shí)間段。

（2）設(shè)備區(qū)照明釆用手動(dòng)翹板開關(guān)控制（非智能照明控制）。

（3）出入口釆用照度控制。利用光線感應(yīng)器實(shí) 現(xiàn)照度控制，外界光線強(qiáng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉部分燈光。比較長的出入口實(shí)行分段控制,靠近公共區(qū)部分同公共區(qū)控制，靠近地面部分實(shí)行照度控制。

3.3高架車站系統(tǒng)配置

在車站各配電室工作照明配電箱、節(jié)電照明配電箱、出入口照明配電箱和廣告照明配電箱的各回路出線斷路器的下端安裝驅(qū)動(dòng)器，在車控室安裝智能場(chǎng)景控制面板或觸摸屏，高架車站公共區(qū)和出入口安裝光線感應(yīng)器。

3.4高架車站照明控制方式

（1）公共區(qū)釆用模式控制。可以分為節(jié)電模式、正常模式、照度模式、火災(zāi)模式、停運(yùn)模式,車控室智能場(chǎng)景控制面板或觸摸屏可以對(duì)公共區(qū)的燈光模式進(jìn)行控制。

在照度模式下，系統(tǒng)利用光線感應(yīng)器實(shí)現(xiàn)照度控制，外界光線強(qiáng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉部分燈光。照度模式僅在非火災(zāi)狀況下起作用,其它各模式的定義同地下站。

（2）設(shè)備區(qū)照明釆用手動(dòng)翹板開關(guān)控制。

（3）岀入口采用照度控制。利用光線感應(yīng)器實(shí) 現(xiàn)照度控制,外界光線強(qiáng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉部分燈光。

3.5設(shè)計(jì)接口功能劃分

智能照明控制系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)與BAS系統(tǒng)相連，網(wǎng)關(guān)完成協(xié)議的轉(zhuǎn)換。照明控制系統(tǒng)以簡單的連接方式將控制網(wǎng)絡(luò)通過RS485通訊口或TCP/IP （傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）、DCOM （分布式對(duì)象模型）、OPC （對(duì)象鏈接嵌入用于過程控制）等高層協(xié) 議接口接入BASo網(wǎng)關(guān)設(shè)備壁掛在照明配電室內(nèi)。

4 安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

安科瑞智能照明控制產(chǎn)品種類齊全，方案*。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(jī)系統(tǒng)、觸摸屏、手機(jī)、平板端等多種控制終端實(shí)現(xiàn)靈活多樣的智能化控制，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(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明系統(tǒng)。

產(chǎn)品選型方案

安科瑞智能照明產(chǎn)品種類齊全，方案*。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(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、車站等大型公建項(xiàng)目的照明系統(tǒng)。

4.1系統(tǒng)工作原理示意圖

4.2開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制的驅(qū)動(dòng)器，具有延時(shí)、預(yù)設(shè)、邏輯控制、場(chǎng)景、閾值開關(guān)等功能，電氣參數(shù)如下：

4.3調(diào)光驅(qū)動(dòng)器

2路0-10V調(diào)光器，可對(duì)每路進(jìn)行回路開關(guān)控制并輸出 0-10V 調(diào)光信號(hào)對(duì)具有 0-10V 調(diào)光接口的燈具進(jìn)行調(diào)光,具有開關(guān)、場(chǎng)景、狀態(tài)反饋等功能，電氣參數(shù)如下：

4.4傳感器

傳感器是一種能感受外界信號(hào)、物理?xiàng)l件（如光、移動(dòng)）的設(shè)備裝置，并將感應(yīng)的信息傳遞給其它設(shè)備裝置（如調(diào)光器、開關(guān)驅(qū)動(dòng)器），電氣參數(shù)如下：

4.5總線電源

KNX/EIB 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)供電電源，為總線提供電壓640mA 輸出電流，可以為 64 個(gè)設(shè)備供電，帶總線復(fù)位、過流指示和短路保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，電氣參數(shù)如下：

4.6智能面板

用于接受按鍵觸動(dòng)信號(hào)，可通過區(qū)分短按與長按并結(jié)合不同參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場(chǎng)景、窗簾控制、調(diào)溫、報(bào)警等功能，電氣參數(shù)如下：

4.7干接點(diǎn)輸入模塊

用于接受外部干接點(diǎn)信號(hào)輸入，可通過不同參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場(chǎng)景、窗簾控制、調(diào)溫、報(bào)警等功能，電氣參數(shù)如下：

4.8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(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，畫面美觀,實(shí)時(shí)顯示各區(qū)照明工作狀態(tài)；

7）應(yīng)具有*的用戶權(quán)限管理功能，避免越權(quán)操作；

5結(jié)語

智能照明控制系統(tǒng)已日趨*、成熟，作為專業(yè)的照明控制系統(tǒng)，具有靈活、人性化的特點(diǎn)。目前，上海地鐵、廣州地鐵的個(gè)別站點(diǎn)及重慶輕軌3 號(hào)線已開始應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng)。

雖然智能照明控制系統(tǒng)的造價(jià)較BAS控制系統(tǒng)高,但智能照明采用集中自動(dòng)監(jiān)控，減少了運(yùn)營管理的人員配備，減少了操作和維護(hù)的工作量,而且可以做到節(jié)能。因此，在軌道交通中釆用智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)該是未來的一種發(fā)展趨勢(shì)。