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安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:智能照明控制系統(tǒng)通過靈活的控制和管理手段實現(xiàn)節(jié)能的目的。簡要介紹了智能照明控制系統(tǒng)的構(gòu)成及特點,有針對性地對地鐵車站智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計2個應(yīng)用方案進(jìn)行了比較。智能照明控制系統(tǒng)不但能進(jìn)行各種節(jié)能模式的控制,還可實現(xiàn)其簡潔化、靈活化,并減輕維護(hù)負(fù)擔(dān),適合在地鐵車站中應(yīng)用。
關(guān)鍵字:地鐵車站;智能照明控制系統(tǒng);節(jié)能設(shè)計
0引言
根據(jù)地鐵建設(shè)和運營經(jīng)驗,車站照明系統(tǒng)占整個車站設(shè)備負(fù)荷的15%左右,并且具有長期持續(xù)運行的特點。所以,照明系統(tǒng)是車站節(jié)能的關(guān)鍵領(lǐng)域。目前,地鐵車站使用的照明控制方式是在自動化領(lǐng)域里被大量應(yīng)用的可編程邏輯控制器(PLC)方式。這種簡單的控制方式,不能滿足更高要求的照明節(jié)能控制。例如,照明調(diào)光節(jié)能手段被限制,使照明節(jié)能效果無法充分體現(xiàn);照明控制的多樣化受限制;終端控制器件存在能耗問題等。運營部門對車站照明控制的需求是:通過合理的管理,在需要的時間、區(qū)域把燈點亮,以優(yōu)化能源利用率;除了節(jié)能環(huán)保之外,還應(yīng)該給人們提供恰到好處的照明環(huán)境,使照明成為享受;同時還要便于操作和管理,靈活多變,以節(jié)省維護(hù)成本。智能照明控制系統(tǒng)作為專業(yè)的照明控制系統(tǒng)能夠很好地實現(xiàn)這些需求。
1智能照明控制系統(tǒng)簡介
1.1智能照明控制系統(tǒng)的構(gòu)成
智能照明控制系統(tǒng)是一種由現(xiàn)場數(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)置微處理器,網(wǎng)上每個部件都賦有一個地址,通過總線將所有部件連接組成一個控制網(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)部件組成??刂撇考刂泼姘?、觸摸顯示屏、傳感器、控制器、智能時鐘、用戶編程器等。執(zhí)行部件包括調(diào)光模塊、開關(guān)模塊等。監(jiān)控部件包括軟件、PC機(或使用BAS(車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng))主機)。網(wǎng)絡(luò)部件包括通信電纜、網(wǎng)關(guān)、各種模塊的智能接口等一。
1.2智能照明控制系統(tǒng)的特點
與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)相比,智能照明控制系統(tǒng)具有以下特點:
智能照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu),系統(tǒng)內(nèi)傳感器和驅(qū)動器有獨立CPU,相互之間是對等關(guān)系。
系統(tǒng)中任何傳感器和驅(qū)動器的損壞,不會影響到其它無程序關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)元件的運行;維修、更換或升級系統(tǒng)內(nèi)的元件、軟件時,系統(tǒng)的其余部分可照常運行,維護(hù)保養(yǎng)方便;系統(tǒng)具有強大的可擴展性,對于功能的增加或控制回路的增加,只需掛接相應(yīng)的元件,無需改動系統(tǒng)內(nèi)原有的元件和接線。
系統(tǒng)的控制回路為總線制,結(jié)構(gòu)簡單,沒有大量控制電纜的敷設(shè)和繁雜的控制設(shè)計;驅(qū)動器及系統(tǒng)元件安裝在照明箱內(nèi);現(xiàn)場傳感器(智能面板、亮度傳感器等)之間及與照明箱內(nèi)設(shè)備之間只需一條總線進(jìn)行連接,故操作方便。
功能和控制修改方便靈活,只需很少的程序調(diào)整,不需現(xiàn)場重新布線就可以實現(xiàn)。
帶電流檢測功能的開關(guān)驅(qū)動器,可以監(jiān)視回路電氣設(shè)備是否損壞并可報警。
系統(tǒng)元件的巡檢功能可以監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)元件是否在線,若有總線故障或元件故障、斷線,則可及時上報。
2地鐵車站照明控制方案設(shè)計
根據(jù)實際使用情況,站廳層、站臺層的公共區(qū)域空間寬廣,照明效果要求多樣,也是照明用電量很大的場所,若加以適當(dāng)管理,可以節(jié)省大量用電。GB50157-2003《地鐵設(shè)計規(guī)范》14.5.15規(guī)定,地下車站的站廳、站臺照明,應(yīng)分組控制]。其目的也是為了提供靈活的控制,運營過程中可根據(jù)需要只開部分照明,以節(jié)約電能。
車站公共區(qū)照明包括公共區(qū)工作照明、節(jié)電照明、出入口照明、廣告照明、導(dǎo)向標(biāo)志照明、應(yīng)急照明等,除應(yīng)急照明為長明外,其它公共區(qū)照明納入智能照明控制系統(tǒng)。
2.1設(shè)計方案一的控制和管理功能
智能照明控制系統(tǒng)方案一實施對站臺層和站廳層公共區(qū)工作照明、節(jié)電照明、出人口照明、導(dǎo)向標(biāo)志照明及廣告照明的分時段開閉控制,如圖1所示。其具有如下控制和管理功能。
2.1.1面板控制
面板為總線智能型,其功能和控制對象改變時只需通過軟件作設(shè)定而無需改變接線方式,可對單一回路或多回路的開關(guān)、模式、總控等進(jìn)行操作。在車站車控室安裝控制面板,可對照明進(jìn)行多種方式的應(yīng)急控制。
2.1.2模塊控制
根據(jù)地鐵運營需要可將所控區(qū)域的燈光或其它電器設(shè)備等預(yù)先設(shè)定為各種場景,如正常工作場景、消防應(yīng)急場景等。需要時可通過控制室和計算機房的監(jiān)控觸摸屏和智能面板控制,也可設(shè)定時間進(jìn)行自動控制。地下車站可按照正常、節(jié)電、火災(zāi)、停運四種模式運行(見表I)。
正常模式:用于正常運營時的客流高峰期和節(jié)假日??土鞲叻迤诳筛鶕?jù)客流預(yù)測確定,并可根據(jù)運營的實際情況作調(diào)整??土鞲叻迤跒槊刻?:00一9:00,17:00一19:O0。
節(jié)電模式:用于正常運營時的非客流高峰期。非客流高峰期為每天5:30一7:O0、9:0017:00,19:00一23:30。
火災(zāi)模式:智能照明控制系統(tǒng)對照明燈具只監(jiān)視不控制(只顯示照明系統(tǒng)的工作狀態(tài)),可有選擇地手動切斷有關(guān)非消防照明電源?;馂?zāi)發(fā)生區(qū)域分為車站和區(qū)間隧道。車站又分為公共區(qū)(含車站站臺軌道區(qū))和設(shè)備區(qū)?;馂?zāi)模式下,廣告照明全部切斷,車站工作照明(公共區(qū)工作照明、公共區(qū)節(jié)電照明)延時切除。延時時間可調(diào)。
停運模式:用于停止運營的時間段,為每天23:3()5:3()。停運模式隨地鐵運營公司實際運營時間表確定,時間可調(diào)。另外,出人口出地面的飛頂照明應(yīng)單獨回路配電,并由亮度傳感器控制;高架車站的照明控制除具有以上模式外,還應(yīng)具有照度模式。通過感知室內(nèi)外環(huán)境照度值,來決定燈光回路開閉的數(shù)量。照度模式可以設(shè)定多種照度判斷值,且只在非火災(zāi)狀況下起作用。
2.1.3定時控制
時間控制器可將所控區(qū)內(nèi)照明回路進(jìn)行預(yù)編程。根據(jù)實際景觀需要,可使一組、多組或某區(qū)域的照明燈具,在設(shè)定的時間內(nèi)以設(shè)定 的間隔逐次點亮和關(guān)閉,并可循環(huán)設(shè)置。
2.1.4觸摸屏可視化集中監(jiān)控
在車站控制室,安裝有彩色可視化觸摸屏,通過友好界面將所有控制對象顯示于屏幕。各照明回路及燈具均按實際位置以圖形顯示于各區(qū)域平面上。各照明燈具及回路的實時運行狀態(tài)及報警狀態(tài)顯示于圖形上,以方便觀察。通過點擊各回路圖形開關(guān)或場景開關(guān)即可開啟或關(guān)閉各區(qū)域的照明,同時其狀態(tài)也在屏上清楚地顯示。在觸摸屏上還可任意設(shè)定時間控制回路。
2.1.5管理功能
通過點擊各回路圖形開關(guān)或場景開關(guān)即可開啟或關(guān)閉各區(qū)域的照明,同時其狀態(tài)也在屏上清楚地顯示。在觸摸屏上還可任意設(shè)定時間控制回路通過對各 回路電流值 的檢測 ,自動判斷當(dāng)前某 照明回路是否存在短路、斷路或燈具損壞等信息。 故障信息將實時返回車站中控。
2.2設(shè)計方案二的控制和管理功能
設(shè)計方案二實施對站臺層和站廳層公共區(qū)工作照明、節(jié)電照明、出入口照明、導(dǎo)向標(biāo)志照明的調(diào)光控制及廣告照明的分時段開閉控制。智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計方案二與圖1設(shè)計方案一的區(qū)別僅在于將照明箱(除了廣告照明箱)內(nèi)的開關(guān)模塊改為調(diào)光模塊。其具有如下控制和管理功能。
2.2.1調(diào)光控制
采用標(biāo)準(zhǔn)0-10V調(diào)光控制器或LED燈進(jìn)行調(diào)光節(jié)能控制,可以實現(xiàn)10%-100%范圍內(nèi)的無級調(diào)光確保室內(nèi)光線柔和穩(wěn)定,既保證了良好的視覺效果,又兼顧了節(jié)能減排的目的。而且0-10V接口的可調(diào)光LED燈具,成本低廉,工作穩(wěn)定可靠,兼容性高,降低了項目后期維護(hù)保養(yǎng)的成本與難度。
2.2.2場景控制
可根據(jù)要求預(yù)定多種場景。系統(tǒng)中的每個照明回路有其獨立的地址,因此可以實現(xiàn)對每個照明回路的獨立監(jiān)控;通過程序重新設(shè)定,可容易地改變照明的場景、功能,而不需改變?nèi)魏斡布安季€。
由于可對每一個照明回路進(jìn)行獨立控制,因此類似售票機、扶梯 、屏蔽門等處對亮度有特殊要求的場合,可在調(diào)試時根據(jù)實際使用情況做亮度調(diào)節(jié)。
2.2.3時間控制
根據(jù)白天、晚上以及列車進(jìn)出站的時刻,可以設(shè)置照明工作時間表,實現(xiàn)照明亮度根據(jù)時間表自動調(diào)節(jié)。
2.2.4集中控制
在車站中控安裝照明系統(tǒng)可視化軟件,各只照明燈具均按實際位置以圖形顯示于監(jiān)控平面上。燈的開關(guān)狀態(tài)、亮度值及故障信息都將實時地傳送到控制室,在可視化管理個人電腦上圖形化地顯示,使得控制更直觀、管理更方便、維護(hù)更簡單。
2.2.5與其它系統(tǒng)聯(lián)動控制
通過與上位BAS連接,具有在圖形畫面上集中監(jiān)視、控制所有設(shè)備的功能,并設(shè)有用戶安全及使用權(quán)限管理。或者通過信號輸入硬件模塊,和其它可提供干接點信號或電壓信號的系統(tǒng)連接,可用于地鐵項目中其它需要燈光場景配合的系統(tǒng),并通過場景調(diào)用的方式對燈光進(jìn)行配合控制。
2.2.6高架車站控制
針對高架車站可以充分利用自然采光,對站廳、站臺照明進(jìn)行恒照度控制,這樣可以更好地節(jié)約能源。
2.2.7廣告照明控制
廣告照明回路可采用開閉控制、定時控制及控制方式進(jìn)行控制。
2.2.8管理功能
可以對燈具的開關(guān)時間及開關(guān)次數(shù)進(jìn)行計數(shù),通過與事先得知的燈具使用壽命資料作比較,做到在其使用壽命到達(dá)前,能夠?qū)艟吒鼡Q的時問進(jìn)行預(yù)判,以有利于設(shè)備的采購和維護(hù)工作。
2.3兩種設(shè)計方案的比較
設(shè)計方案一與設(shè)計方案二的比較如表2所示
地下車站受外界自然光的影響較小,除了在車站出人口設(shè)置亮度傳感器進(jìn)行照明控制外,其余公共區(qū)照明可采用開閉控制,所以適合采用設(shè)計方案一的控制方式。高架車站受外界光照影響較大,更適合采用設(shè)計方案二的調(diào)光控制方式。
3安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
3.1概述
ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù),技術(shù)成熟可靠,安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動器具備獨立工作的能力,適用于一些中小型的項目;模塊化設(shè)計,可以任意拼接擴展,同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口,還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.2應(yīng)用場所
適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。
3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.4系統(tǒng)功能
1)實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài),反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài),監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。
2)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)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警,并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。
3)可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制;每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān),也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。
4)開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能,負(fù)載(燈具)的分合操作僅在交流電過零時進(jìn)行;可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊,延長燈具與控制裝置的壽命。
5)對每個照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài),當(dāng)照明電源掉電時,開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài);確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。
6)拖動調(diào)光控件,照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光,可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。
7)點擊場景控件,打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置,軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能,通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。
8)設(shè)置定時時間,確認(rèn)時間點后,對該事件點執(zhí)行的動作進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置燈在設(shè)定的時間點亮或者滅。
9)系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息,自動計算每天的日升日落時間;根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān),實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。
10)所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊;當(dāng)上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時,驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行,不影響日常的照明控制效果。
11)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu);系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作;系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。
12)預(yù)留BA或三方集成平臺接口,采用modbus、opc等方式。
3.5設(shè)備選型
名稱 | 型號 | 功能 | 備注 | ||
安科瑞智能照明控制系統(tǒng) | ALIBUS | 可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能化控制 | |||
名稱 | 型號 | 上行 | 下行 | 外形尺寸 | 備注 |
智能通信管理機 | Anet-1E1S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 | |
智能通信管理機 | Anet-1E2S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 | |
智能通信管理機 | Anet-2E4S1 | 2路以太網(wǎng) | 4路RS485 | 168*113*54 | |
智能通信管理機 | Anet-2E8S1 | 2路以太網(wǎng) | 8路RS485 | 168*113*54 |
名稱 | 型號 | 負(fù)載電流 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
4路開關(guān)驅(qū)動器 | ASL220Z-S4/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 144*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
8路開關(guān)驅(qū)動器 | AS220Z-S8/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 216*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
12路開關(guān)驅(qū)動器 | ASL220Z-S12/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 288*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
16路開關(guān)驅(qū)動器 | ASL220Z-S16/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
8路調(diào)光驅(qū)動器 | ASL220Z-SD8/16 | 16A | 導(dǎo)軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.0-10V調(diào)光 |
名稱 | 型號 | 性能 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
紅外感應(yīng)傳感器 | ASL220-PM/T | 3-5m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微波感應(yīng)傳感器 | ASL220-RM/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微動感應(yīng)傳感器 | ASL220-PR/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
IP網(wǎng)關(guān) | ASL200-485-IP | ALIBUSnet/IP | 導(dǎo)軌式 | 14*28*39 | 系統(tǒng)組網(wǎng)元件 監(jiān)控軟件接口設(shè)備 |
1聯(lián)2鍵智能面板 | ASL220-F1/2 | 2組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | 開關(guān) 調(diào)光 場景 |
2聯(lián)4鍵智能面板 | ASL220-F2/4 | 4組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
3聯(lián)6鍵智能面板 | ASL220-F3/6 | 6組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
4聯(lián)8鍵智能 | ASL220-F4/8 | 8組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 |
4結(jié)束語
在地鐵車站站臺及站廳層的公共照明控制中采用效用高、靈活而且節(jié)能的智能照明控制系統(tǒng),通過邏輯控制、場景控制、時間及事件控制等多種控制方式,并結(jié)合可視化軟件的集中管理,可以實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化的照明控制。車站智能照明控制系統(tǒng)不但可以為地鐵的車站管理節(jié)省人力,而且通過能源管理也為地鐵項目節(jié)省了可觀的電力費用,并產(chǎn)生良好的社會效益。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介:劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為智能照明控制系統(tǒng)領(lǐng)域。