智能照明控制系統(tǒng)在軌道交通中的研究及其應(yīng)用

安科瑞 陳聰

摘要：軌道交通智能照明系統(tǒng)通過預(yù)先設(shè)置運(yùn)營(yíng)模式和運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，完成了系統(tǒng)的自動(dòng)控制，并減少工作人員工作量，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)約能源的目的。通過利用時(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，縮短了燈具的亮度時(shí)間和使用頻次，延長(zhǎng)了燈具的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本；對(duì)各模塊反饋得到信息的及時(shí)處理，回路及燈具的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)辨別， 方便快捷地進(jìn)行照度管理，并且使設(shè)備維護(hù)起來更加簡(jiǎn)單。

關(guān)鍵詞：智能照明；控制系統(tǒng)；軌道交通

1、概述

現(xiàn)如今城市軌道交通事業(yè)高速發(fā)展，環(huán)保節(jié)能已經(jīng)深入了我們的生活，并與我們的衣食住行緊密相關(guān)，不可分割。地鐵車站目前普遍使用舊的照明控制方法，根據(jù)環(huán)控簡(jiǎn)單的方式對(duì)燈光進(jìn)行控制，造成的結(jié)果就是它的照明過程中消耗電量在整個(gè)地鐵耗電總量中占了較大比例，因此，這種簡(jiǎn)單的控制方式難于滿足保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、控制靈活、方便管理和維護(hù)簡(jiǎn)單的控制要求。

2、智能照明系統(tǒng)構(gòu)成及其功能

智能照明控制系統(tǒng)可控區(qū)域較廣，通過現(xiàn)場(chǎng)總線，將所有系統(tǒng)部件連成一體，每個(gè)系統(tǒng)都有獨(dú)立的CPU處理運(yùn)算和信息存儲(chǔ)功能。系統(tǒng)各部件既可以獨(dú)自完成所屬工作，也可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行不同的搭配，達(dá)到分散控制和集中控制的融合。智能照明系統(tǒng)可以劃分為3個(gè)部分：

a.系統(tǒng)模塊

用于給整個(gè)系統(tǒng)提供工作電源、時(shí)鐘控制源及其他系統(tǒng)的接口元件，包括系統(tǒng)工作電源、總線耦合器、網(wǎng)關(guān)。系統(tǒng)主控制網(wǎng)絡(luò)主要用來對(duì)各部分設(shè)備實(shí)施同樣的控制和對(duì)信號(hào)的采樣， 子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要對(duì)各分區(qū)實(shí)施差異的控制邏輯及算法。主系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間通過工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線連接，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

b.輸入模塊

輸入信息為信息接受設(shè)備，用于將外部控制信號(hào)變換成網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男盘?hào)。不同類型的多功能控制面板進(jìn)行LCD界面顯示和控制，以圖形、文字、圖片作為操作的軟按鍵，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制、存儲(chǔ)多種模式、時(shí)序控制等。亮度傳感器，對(duì)周圍環(huán)境物理因素亮度的檢測(cè)，可以調(diào)節(jié)本身光源的亮度，使周圍環(huán)境處于一個(gè)適當(dāng)?shù)恼斩?，從而?shí)現(xiàn)充分利用自然光，節(jié)省能源的目的。

c.輸出模塊

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)回路的輸出，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的目的。輸出模塊有各種型式的繼電器，模塊可快速?gòu)?qiáng)制開啟關(guān)閉回路，存儲(chǔ)效果模式，每個(gè)回路都可以進(jìn)行電流偵測(cè)，并將偵測(cè)的電流值回送到到PC控制軟件和控制監(jiān)控設(shè)備中；設(shè)定不同的繼電器間隔開啟時(shí)間值，防止因?yàn)橥瑫r(shí)間啟動(dòng)而造成電流沖擊；計(jì)算回路開閉時(shí)間；設(shè)定關(guān)閉后再次啟動(dòng)的時(shí)間間隔，主要用于如金鹵燈等特殊燈具上；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)光功能外還可用作燈具的軟啟動(dòng)、軟關(guān)閉。系統(tǒng)各模塊主要功能如下：

a.開關(guān)模塊可以智能的對(duì)回路燈具實(shí)現(xiàn)打開閉合。根據(jù)自己需要可以先行設(shè)置一定的場(chǎng)合模式，或者不加控制下的時(shí)鐘對(duì)任一回路燈具進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)想要的照明亮度值，滿足特別的場(chǎng)合需求；為避免浪涌電流對(duì)燈具的沖擊，以延長(zhǎng)燈具的使用壽命，將開啟開關(guān)模塊的分回路功能。自反饋型的開關(guān)模塊能夠?qū)芈冯娏髦档倪M(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并記錄和儲(chǔ)存燈具運(yùn)行時(shí)間。

b.通過對(duì)智能化觸摸屏和場(chǎng)景控制面板操作，可以控制區(qū)域燈具的場(chǎng)景?？梢詽M足不同層次需求根據(jù)觸摸屏進(jìn)行更多的場(chǎng)景定義并進(jìn)行亮度的調(diào)節(jié)。

c.車站運(yùn)營(yíng)人員可以對(duì)差異時(shí)間段的場(chǎng)景預(yù)先設(shè)置相應(yīng)的模式，對(duì)光照亮度調(diào)控用來改進(jìn)所處環(huán)境的舒適性，提高服務(wù)人員服務(wù)水平。同時(shí)還可以解決和調(diào)試軟件對(duì)一個(gè)燈具、一個(gè)回路和整體控制等多種操作模式。

智能照明系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)很多智能化功能，可以利用很多方法達(dá)到靈活的控制。通過上位機(jī)軟件，可以在主機(jī)上對(duì)場(chǎng)景模式、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等進(jìn)行調(diào)取和設(shè)置，尤其是雙擊圖像化操作界面，可以對(duì)一個(gè)燈具的參數(shù)、一個(gè)回路的參數(shù)等功能進(jìn)行設(shè)置，這有利于燈具光線的調(diào)整和燈具使用壽命周期的維護(hù)。

在場(chǎng)景模式中可以進(jìn)行一次預(yù)先設(shè)定，就能全年使用這種模式運(yùn)營(yíng)，這將減少操作步驟，顯著提高系統(tǒng)的工作效率。智能預(yù)警功能是系統(tǒng)不可少的一部分，可以檢測(cè)燈具或者回路的狀況，當(dāng)回路數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常值時(shí)，就會(huì)在系統(tǒng)主界面發(fā)出警示標(biāo)志，可以及時(shí)通知運(yùn)營(yíng)人員，若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有人工復(fù)位，操作系統(tǒng)為避免故障范圍擴(kuò)大，將對(duì)發(fā)生故障的電路進(jìn)行主動(dòng)切斷。

3、智能照明控制系統(tǒng)在地鐵的應(yīng)用

地鐵車站的正常照明分為公共區(qū)照明、設(shè)備用房照明和管理房間照明。設(shè)備房間照明和管理用房一般采用蹺板開關(guān)設(shè)置于房間門口控制。對(duì)于較大面積擁有燈具較多的房間，采用雙聯(lián)、三聯(lián)或多個(gè)開關(guān)進(jìn)行控制。為了達(dá)到地鐵運(yùn)營(yíng)管理的需要，設(shè)備區(qū)域和管理用房只允許有特定權(quán)限的工作人員進(jìn)出，基本能做到“人來開燈，人走燈滅”的節(jié)電運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備的智能化控制，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)能型電器控制等技術(shù)，能夠?qū)艄饬炼冗M(jìn)行強(qiáng)弱調(diào)節(jié)、場(chǎng)景設(shè)定等，從而實(shí)現(xiàn)安全、節(jié)約能源的目的。

使用智能照明系統(tǒng)后，可以將所屬于照明總箱的工作照明箱和節(jié)能照明箱部件進(jìn)行去除，所有的指令回路均有總箱發(fā)射出，利用智能化模塊，從而減少了照明和工作照明的電能消耗。

4、新型LED節(jié)能燈具的使用

由于地鐵車站大多位于地下，為達(dá)到良好照亮要求，提高服務(wù)，便于廣大群眾的出行，需使用大量燈具照明，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中，地鐵內(nèi)大多采用節(jié)能型熒光燈。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的節(jié)能熒光燈將退出歷史舞臺(tái)，取而代之的是新型LED照明燈具。LED照明燈簡(jiǎn)單來講是是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，通過發(fā)光二極管照明。LED照明具有高節(jié)能、利環(huán)保等特點(diǎn)，還具備調(diào)光功能。為了實(shí)現(xiàn)燈具智能的開關(guān)，需要運(yùn)用智能化模塊對(duì)整個(gè)照明回路進(jìn)行控制。還可以通過智能調(diào)光模塊對(duì)地鐵站臺(tái)屏蔽門燈帶進(jìn)行控制，當(dāng)列車駛?cè)胲囌緯r(shí)，系統(tǒng)各個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，提高屏蔽門燈帶亮度，當(dāng)列車駛出車站后，降低屏蔽門燈帶亮度。

5、應(yīng)用場(chǎng)景

系統(tǒng)功能：

1、開關(guān)控制：對(duì)通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會(huì)議室按照單個(gè)照明回路、區(qū)域、樓層等實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)照明的開關(guān)燈控制，監(jiān)視受控回路的開關(guān)狀態(tài)。

2、調(diào)光控制：滿足區(qū)域照度和亮度調(diào)節(jié)要求，支持在通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會(huì)議室等場(chǎng)所監(jiān)測(cè)照度或亮度，并根據(jù)需要自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)節(jié)開燈數(shù)量和燈光亮度，充分利用自然光源，滿足節(jié)約了能源，營(yíng)造了舒適的生活工作環(huán)境。

3、場(chǎng)景控制：支持不同的場(chǎng)景模式控制，根據(jù)不同區(qū)域的功能需求，設(shè)定場(chǎng)景，完成相關(guān)照明燈具的控制組合，滿足美化工作環(huán)境、提高舒適度需求。

4、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、開關(guān)狀態(tài)，并自動(dòng)分析回路是否有故障狀態(tài)并預(yù)警。

5、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)，并根據(jù)需要進(jìn)行分區(qū)、分層、分樓棟按需要分區(qū)控制、總控制。

6、實(shí)時(shí)報(bào)警：當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)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中，提示內(nèi)容為故障時(shí)間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢：查詢?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”方式查詢歷史事件。

6、現(xiàn)場(chǎng)圖片

7、產(chǎn)品選型

8、結(jié)束語

城市軌道交通作為大運(yùn)量公共交通運(yùn)輸系統(tǒng)，從早期的只能滿足廣大乘客的交通需求至今拓展到乘客的出行、生活、購(gòu)物、等各個(gè)方面。城市軌道交通的人員服務(wù)水平已逐步提高。所以，為提升乘客對(duì)軌道交通人性化和舒適化的感受，直接接觸的軌道交通設(shè)施處于一個(gè)很重要的地位。

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