智能照明控制系統(tǒng)在軌道交通中的研究與應(yīng)用

摘要：軌道交通智能照明系統(tǒng)通過(guò)預(yù)設(shè)運(yùn)營(yíng)模式與場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，減輕工作人員負(fù)擔(dān)，達(dá)成節(jié)能目標(biāo)。借助時(shí)鐘控制器、照度傳感器等智能元件進(jìn)行邏輯運(yùn)算和判斷，可減少燈具亮度時(shí)長(zhǎng)與使用頻率，延長(zhǎng)其使用壽命，降低成本。同時(shí)，能及時(shí)處理各模塊反饋信息，實(shí)時(shí)辨別回路及燈具運(yùn)行狀態(tài)，便于照度管理和設(shè)備維護(hù)。

關(guān)鍵詞：智能照明；控制系統(tǒng)；軌道交通

1、引言

當(dāng)前，城市軌道交通迅猛發(fā)展，環(huán)保節(jié)能理念已融入日常生活的方方面面。地鐵車(chē)站現(xiàn)多采用舊的照明控制方法，依據(jù)環(huán)控簡(jiǎn)單方式操控?zé)艄?，?dǎo)致照明耗電量在地鐵總耗電量中占比較大，難以滿(mǎn)足環(huán)保節(jié)能、控制靈活、管理方便和維護(hù)簡(jiǎn)易等控制要求。

2、智能照明系統(tǒng)構(gòu)成及其功能

系統(tǒng)構(gòu)成

智能照明控制系統(tǒng)可控范圍廣，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將各系統(tǒng)部件連接成一個(gè)整體，每個(gè)系統(tǒng)都具備獨(dú)立的 CPU 用于處理運(yùn)算和存儲(chǔ)信息。各部件既能獨(dú)立完成工作，也能按需搭配，實(shí)現(xiàn)分散控制與集中控制的有機(jī)結(jié)合。該系統(tǒng)可劃分為以下三個(gè)部分：

系統(tǒng)模塊

為整個(gè)系統(tǒng)提供工作電源、時(shí)鐘控制源以及其他系統(tǒng)的接口元件，包括系統(tǒng)工作電源、總線(xiàn)耦合器、網(wǎng)關(guān)等。主控制網(wǎng)絡(luò)用于對(duì)各部分設(shè)備實(shí)施統(tǒng)一控制和信號(hào)采樣，子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)則針對(duì)各分區(qū)實(shí)施差異化控制邏輯和算法。主系統(tǒng)與子系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相連，保障系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

輸入模塊

作為信息接收設(shè)備，可將外部控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)可傳輸?shù)男盘?hào)。多功能控制面板通過(guò) LCD 界面，以圖形、文字、圖片形式作為軟按鍵進(jìn)行顯示和控制，能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制、多種模式存儲(chǔ)、時(shí)序控制等功能。亮度傳感器可檢測(cè)周?chē)h(huán)境亮度，調(diào)節(jié)光源亮度，使環(huán)境照度適宜，充分利用自然光以節(jié)能。

輸出模塊

用于接收輸入模塊的信號(hào)，并根據(jù)需求控制相應(yīng)回路輸出，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。輸出模塊包含各種類(lèi)型的繼電器，可快速?gòu)?qiáng)制開(kāi)啟或關(guān)閉回路、存儲(chǔ)效果模式，每個(gè)回路都能進(jìn)行電流偵測(cè)，并將數(shù)據(jù)反饋至 PC 控制軟件和控制監(jiān)控設(shè)備。可設(shè)定繼電器間隔開(kāi)啟時(shí)間，防止電流沖擊；計(jì)算回路開(kāi)閉時(shí)間；設(shè)定特殊燈具（如金鹵燈）關(guān)閉后再次啟動(dòng)的時(shí)間間隔。調(diào)光器模擬量輸出模塊和紅外等輸出模塊以負(fù)載電流為調(diào)節(jié)對(duì)象，除調(diào)光外還可實(shí)現(xiàn)燈具的軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉。

系統(tǒng)功能

開(kāi)關(guān)模塊功能

開(kāi)關(guān)模塊可智能控制回路燈具的開(kāi)啟與閉合。可根據(jù)需求預(yù)先設(shè)置場(chǎng)景模式，或依據(jù)時(shí)鐘控制任一回路燈具，實(shí)現(xiàn)所需照明亮度，滿(mǎn)足特定場(chǎng)合要求。開(kāi)啟開(kāi)關(guān)模塊的分回路功能能避免浪涌電流沖擊燈具，延長(zhǎng)其使用壽命。自反饋型開(kāi)關(guān)模塊可實(shí)時(shí)檢測(cè)回路電流值，并記錄和存儲(chǔ)燈具運(yùn)行時(shí)間。

場(chǎng)景控制功能

通過(guò)操作智能化觸摸屏和場(chǎng)景控制面板，可控制區(qū)域燈具場(chǎng)景，滿(mǎn)足不同層次需求，還能根據(jù)觸摸屏進(jìn)行更多場(chǎng)景定義和亮度調(diào)節(jié)。車(chē)站運(yùn)營(yíng)人員可針對(duì)不同時(shí)間段預(yù)設(shè)場(chǎng)景模式，調(diào)控光照亮度，提升環(huán)境舒適性和服務(wù)水平，同時(shí)可通過(guò)調(diào)試軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)燈具、回路或整體的多種操作模式。

其他智能化功能

借助上位機(jī)軟件，可在主機(jī)上獲取和設(shè)置場(chǎng)景模式、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等，雙擊圖像化操作界面還能設(shè)置單個(gè)燈具或回路參數(shù)，有利于調(diào)整光線(xiàn)和維護(hù)燈具壽命。場(chǎng)景模式一次預(yù)設(shè)即可全年使用，可減少操作步驟，提高系統(tǒng)工作效率。智能預(yù)警功能不可或缺，能檢測(cè)燈具或回路狀況，回路數(shù)據(jù)異常時(shí)在主界面發(fā)出警示，及時(shí)通知運(yùn)營(yíng)人員，若規(guī)定時(shí)間內(nèi)未人工復(fù)位，系統(tǒng)將主動(dòng)切斷故障電路，防止故障范圍擴(kuò)大。

3、智能照明控制系統(tǒng)在地鐵的應(yīng)用

地鐵車(chē)站正常照明包括公共區(qū)照明、設(shè)備用房照明和管理房間照明。設(shè)備房間和管理用房照明一般在房間門(mén)口用蹺板開(kāi)關(guān)控制，大面積多燈具房間則采用雙聯(lián)、三聯(lián)或多個(gè)開(kāi)關(guān)控制。因這些區(qū)域只有特定權(quán)限人員進(jìn)出，基本能實(shí)現(xiàn)“人來(lái)開(kāi)燈，人走燈滅”的節(jié)電運(yùn)行。

智能照明控制系統(tǒng)依靠計(jì)算機(jī)、擴(kuò)頻電力載波通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)智能化信息處理及節(jié)能型電器控制技術(shù)，可對(duì)燈光亮度進(jìn)行強(qiáng)弱調(diào)節(jié)、場(chǎng)景設(shè)定等，實(shí)現(xiàn)安全節(jié)能。使用該系統(tǒng)后，可去除照明總箱下的工作照明箱和節(jié)能照明箱部件，指令回路均由總箱發(fā)出，利用智能化模塊減少照明和工作照明的電能消耗。

4、新型LED節(jié)能燈具的使用

地鐵車(chē)站多位于地下，為保證良好照明效果、提升服務(wù)質(zhì)量、方便乘客出行，需大量燈具照明。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)多采用節(jié)能型熒光燈，隨著科技發(fā)展，新型 LED 照明燈具逐漸取代熒光燈。LED 照明燈是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，通過(guò)發(fā)光二極管照明，具有高節(jié)能、環(huán)保和調(diào)光功能。為實(shí)現(xiàn)燈具智能開(kāi)關(guān)，需運(yùn)用智能化模塊控制照明回路，還可通過(guò)智能調(diào)光模塊控制地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)燈帶，列車(chē)進(jìn)站時(shí)提高亮度，出站后降低亮度。

5、應(yīng)用場(chǎng)景

系統(tǒng)功能

開(kāi)關(guān)控制：對(duì)通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會(huì)議室等，按單個(gè)照明回路、區(qū)域或樓層實(shí)現(xiàn)照明的開(kāi)關(guān)控制，并監(jiān)視受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

調(diào)光控制：滿(mǎn)足區(qū)域照度和亮度調(diào)節(jié)需求，在通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會(huì)議室等場(chǎng)所可監(jiān)測(cè)照度或亮度，根據(jù)需要自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)燈數(shù)量和燈光亮度，充分利用自然光，營(yíng)造舒適環(huán)境，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

場(chǎng)景控制：支持不同場(chǎng)景模式控制，依據(jù)不同區(qū)域功能需求設(shè)定場(chǎng)景，完成相關(guān)照明燈具的控制組合，滿(mǎn)足美化工作環(huán)境、提高舒適度的要求。

照明回路電路監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)視各照明支路/回路的運(yùn)行電流、開(kāi)關(guān)狀態(tài)，自動(dòng)分析回路是否故障并預(yù)警。

分區(qū)、總控：支持運(yùn)行管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)視各區(qū)域、樓層、樓棟的照明狀態(tài)，并按需進(jìn)行分區(qū)、分層、分樓棟控制或總控制。

實(shí)時(shí)報(bào)警：當(dāng)模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線(xiàn)或狀態(tài)反饋與下發(fā)控制命令不一致時(shí)，發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面，包括故障時(shí)間、模塊位置和故障說(shuō)明。

歷史記錄查詢(xún)：可查詢(xún)?nèi)我鈺r(shí)段內(nèi)的事件記錄，支持“當(dāng)日”“近 7 天”“自定義時(shí)段”等查詢(xún)方式。

現(xiàn)場(chǎng)圖片

7、產(chǎn)品選型

	無(wú)	ASL220-F3/6智能照明開(kāi)關(guān)面板	無(wú)
二合一傳感器		無(wú)	ASL220-PM/T只能照明紅外于照度二合一傳感器	無(wú)
	無(wú)	ASL220-RM/T智能照明微波宇照度二合一傳感器	無(wú)
	無(wú)	ASL220-RP/T智能照明微動(dòng)與照度二合一傳感器	無(wú)
戶(hù)外照度傳感器		無(wú)	ASL220-L/O智能照明戶(hù)外照度傳感器	無(wú)
3.5寸智能觸摸屏		無(wú)	ASL220-TP-35智能照明觸摸屏	無(wú)
IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器		無(wú)	ASL200-485-IP智能照明IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器	無(wú)
輔助電源		無(wú)	ASL200-P20智能照明輔助電源	無(wú)

8、結(jié)束語(yǔ)

城市軌道交通作為大運(yùn)量公共交通運(yùn)輸系統(tǒng)，已從單純滿(mǎn)足乘客交通需求，拓展到涵蓋出行、生活、購(gòu)物等多個(gè)方面，人員服務(wù)水平逐步提高。因此，為提升乘客對(duì)軌道交通人性化和舒適化的體驗(yàn)，與乘客直接接觸的軌道交通設(shè)施至關(guān)重要。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王多,王琪,軌道交通智能照明控制系統(tǒng)技術(shù)研究及其應(yīng)用。

[2]林珊,廣州軌道交通照明節(jié)能設(shè)計(jì)探討[J],建筑電氣,2014,33(8):40-45。

[3]施情天,智能照明系統(tǒng)在軌道交通下的運(yùn)用探析[J],電子世界,2014(10):492。

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版。

審核編輯 黃宇