安科瑞 繆凱倫

摘要：近年來，地鐵建設(shè)在迅猛發(fā)展。在地鐵運營所需的各類設(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)約用電在地鐵項目中具有深遠的意義。本文介紹了智能照明控制系統(tǒng)，并用實例講述了該系統(tǒng)在地鐵項目中的具體運用。

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，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，很多城市都開始大規(guī)模修建地鐵，這緩解了交通壓力。地鐵是用電的交通工具，也實實在在是個耗電大王。據(jù)統(tǒng)計，2017年北京市軌道交通用電量達到16億kwh ，占地鐵整體運營成本的40% ，約相當于83萬戶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%。地鐵的照明負荷大多是長期工作負荷，故會帶來大量且持續(xù)的電能損耗，用電量僅次于環(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)濟效益。采用智能照明合理控制調(diào)節(jié)，可以達到提高照明質(zhì)量同時節(jié)約用電量的效果。近年來，地鐵電氣設(shè)計中基本都會采用智能照明系統(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)是指利用計算機、無線通信數(shù)據(jù)傳輸、計算機智能化信息處理及節(jié)能型電器控制等技術(shù)組成的分布式無線遙測、遙控、通信控制系統(tǒng)，具有燈光亮度的強弱調(diào)節(jié)、燈光軟啟動、定時控制、場景設(shè)置等功能，并達到預(yù)定的節(jié)能效果。

智能照明控制系統(tǒng)突出的優(yōu)勢是管理優(yōu)勢，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，對不同條件下的照度進行合理管理及設(shè)置來達到節(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、計算機等控制器設(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：控制屏開關(guān)控制器（電源模塊、時控模塊、繼電器模塊等）、光線傳感器、國際標準通信接口設(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.地鐵照明的分類及配電控制

車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，一般標準站在站臺層和站廳層的A、B兩端分別設(shè)置一個照明配電室。每個照明配電室都應(yīng)設(shè)兩個照明總配電箱，電源分別來自變電所不同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，各負責50%的照明負荷；設(shè)置在車站兩端照明配電室的照明配電箱配電范圍以車站的中心線為界。

（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層照明配電室。

（4）區(qū)間照明配電箱設(shè)在車站站臺照明配電室，其電源由變電所400V兩段母線引來，一用一備，在配電箱處自動切換，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）在車站站廳、站臺兩端配電室內(nèi)各設(shè)一組EPS(標準站為4套),負責車站及區(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)，正常時由車站變電所低壓柜提供2個交流電源給EPS電源柜，當車站變電所兩個電源同時失電時，由EPS柜的蓄電池進行供電。EPS柜蓄電池持續(xù)供電時間不應(yīng)小于90min。

（3）在車站站廳、站臺、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志燈。在車站綜控室、通信信號機房、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)在地鐵中的具體運用

在現(xiàn)代地鐵照明設(shè)計中，站廳、站臺、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路開關(guān)負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載自鎖反饋模塊，萬一發(fā)生事故時可以立刻啟動所有的應(yīng)急照明。將公共區(qū)和應(yīng)急照明并入BAS系統(tǒng)，可以對整個照明系統(tǒng)進行集中的監(jiān)控。同時負載自鎖反饋型模塊本身自帶電源，而且具備帶電流檢測功能，過零檢測滅弧、停電狀態(tài)下均可保持繼電器的開關(guān)狀態(tài)不變化。智能照明模塊還可以:①根據(jù)外界光線自動調(diào)節(jié)照明燈具的亮度；②根據(jù)定義的作息時間、節(jié)假日自動控制燈的開關(guān)及亮度；③對燈具控制為軟啟動，延長燈具壽命；④回路過載自動保護功能，不影響、不損壞任何設(shè)備及燈具。

圖１某標準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單元均由一對通信信號線連接成網(wǎng)絡(luò)，每個單元均設(shè)成固定地址并定義其功能，通過輸出單元及終端單元實行控制。在區(qū)間隧道設(shè)置可變方向的疏散指示標志燈，其指示方向由綜合監(jiān)控下達的區(qū)間火災(zāi)模式控制。區(qū)間正常照明平時由BAS控制，火災(zāi)時有FAS強制點亮、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)置在車站控制室內(nèi)。由于地鐵項目主體位于地下，故一般時間站廳層及站臺層公共區(qū)對亮度的控制主要是根據(jù)時鐘及乘客人流量來設(shè)定。在地鐵項目設(shè)計中，在每個出入口均設(shè)置照度檢測器。站廳層、站臺層及各出入口會將時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。

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

4.在地鐵中運用智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

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

4.1用戶體驗更好

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

4.2節(jié)約用電

智能照明控制系統(tǒng)通過對主控制器的時鐘管理，可以對單元調(diào)光器進行定時設(shè)置和控制。不僅可以滿足不同外部條件下燈具場景的效果，而且通過智能調(diào)節(jié)，可以在對照度等要求實際需求小的時候降低能耗，達到節(jié)能的效果。

4.3延長燈具使用壽命

智能照明控制系統(tǒng)還可以通過編程處理，實現(xiàn)燈具的逐級調(diào)光和軟啟動，采用各個回路逐一啟動的方式，具有減少來自電網(wǎng)的沖擊電壓及浪涌電壓帶來的損耗的功能，可以緩解燈具的損耗，延長燈具的使用壽命。

4.4提高維護效率

在地鐵站中采用智能照明之后，運營管理人員可以通過操作屏十分直觀地看到車站公共區(qū)照明的運行狀況，省去了在車站非運營時間內(nèi)去現(xiàn)場逐個檢查燈具的工作，從而大大提高了燈具維護工作的效率。

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)拓撲圖

間隔設(shè)備層主要為：開關(guān)驅(qū)動器，這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均通過現(xiàn)場KNX總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

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)場采集裝置集中控制，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場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)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。 以上開關(guān)模塊均采用KNX總線傳輸，一般都采用4根連線，接線簡單方便，傳輸距離可達1.2km。

5.2安科瑞智能照明系統(tǒng)組成

1.定時控制

通過時鐘管理器，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的有關(guān)區(qū)域照明的定時和自動管理功能，實現(xiàn)公共通道、景觀照明、泛光照明、車庫照明定時控制。如百葉窗定時升降、集中供熱定時調(diào)節(jié)、節(jié)假日照明定時關(guān)閉、定時通知等。

2.場景控制

智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)各個部門的需求，設(shè)定不同種類的場景模式，進行各種照明燈光的組合，達到美化工作環(huán)境的效果；結(jié)合人體感應(yīng)傳感器，當人員離開時，關(guān)閉所有該會議室照明。

3.實時監(jiān)控

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

4.報警處理

系統(tǒng)提供了警報處理能力，用戶可采用編程來完成不同的任務(wù)，當某種警報條件出現(xiàn)時應(yīng)做什么，可由用戶自行確定。

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

5.3設(shè)備選型

6.結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代地鐵中廣泛使用智能照明在多個方面都有明顯的優(yōu)勢。雖然增加智能照明控制系統(tǒng)在初期投入中，會比傳統(tǒng)照明多一些，但是帶來的利益顯然是值得的。智能照明控制系統(tǒng)既可以讓乘客體驗感覺更好，又可以為運營單位節(jié)省開支，還可以為國家節(jié)約能源。

因此智能照明控制系統(tǒng)的運用和發(fā)展具有重大意義。