轨道交通智能照明控制系统技术研究及其应用

发表时间:2020/7/3   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:薛艳
[导读] 摘要:如今城市轨道交通事业高速发展,环保节能已经深深地走入了我们的生活,并与我们的衣食住行紧密相关,不可分割。
        北京城市快轨建设管理有限公司  北京门头沟  102308
        摘要:如今城市轨道交通事业高速发展,环保节能已经深深地走入了我们的生活,并与我们的衣食住行紧密相关,不可分割。地铁车站目前普遍使用旧的照明控制方法,根据环控简单的方式对灯光进行控制,造成的结果就是它的照明过程中消耗电量在整个地铁耗电总量中占了较大比例。因此这种简单的控制方式难于满足保护环境、节约能源、控制灵活、方便管理和维护简单的控制要求。
        关键词:轨道交通;智能照明;控制系统;技术分析
        一、智能照明概述
        智能照明控制系统在地铁中被广泛应用,是利用计算机、总线通信技术、计算机智能化信息处理及节能控制技术组成的对照明系统进行的分布式无线遥测、遥控、遥信控制系统。车站可设置一套智能照明系统,通过智能网络控制系统实现对各区域的照明进行自动化管理,可按照运营初期、高峰、节假日等多模式进行控制照度的调整,并达到节能目的。车辆段中运用组合库、检修组合库照明控制以及室外照明等广阔空间,同样建议采用智能照明控制系统。
        二、智能照明控制系统主要技术要求
        1.安全性
        相较于传统照明控制系统,智能照明系统除应满足电气安全和电磁兼容的要求外,还需要重点考虑其网络安全性。随着越来越多的照明设备上网,可以在网上获得数据,这使网络安全性成为关系用户隐私的重要问题。这项技术不能为用户提供保护措施,将会置客户于危险境地,这对消费者信心也是一个严重威胁。因此,标准规定了智能照明控制系统的信息安全级别不应低于信息系统安全等级三级的要求,但对于有特殊安全需求的场所需要考虑更高安全级别的控制系统。
        2.性能要求
        根据智能照明控制系统架构,设备整体上可以划分为控制管理设备、输入设备和输出设备,对设备性能的要求也围绕这三个方面展开。其中对控制管理设备要求更侧重于其功能要求和对软件的友好性、兼容性、权限、数据库等方面的要求。输出设备主要针对控制器进行规定,特别是对调光控制器做出了具体要求,包括光通量、光色变化、频闪、设定值偏差以及调光函数曲线满足人体视觉感官需求等规定。输入设备主要针对传感器进行规定,从传感器类型划分,主要涉及光电传感器、存在感应传感器等;从指标规定来看,主要包括测量量程、电气参数、工作环境、准确度、功耗等方面。
        3.功能要求
        智能照明控制系统的功能为人服务,系统功能的设置应当以场所的活动类型、人员作息为基础,系统安全性、可靠性为保障,以空间的需求为核心。因此标准从分区分组控制、时钟控制、调光调色、天然光利用、场景变换、能耗监测、故障报警、参数设置等方面对控制系统的功能作出了规定。从管理和控制便利性的角度,控制系统还可以设置远程查询监控、空间利用情况分析、设备资产管理、在线升级等功能,并提供人性化管理软件。从整个智能化系统来看,照明可以与其他设备联动控制,并预留数据采集系统接口。
        三、轨道交通智能照明控制系统分析
        利用现代信息技术,物联网感知技术,结合车站业务数据,建设系统化、网络化、信息化智能照明控制系统。实现车站照明设备的智能化监控,并可支持突发情况下人工干预,以图形化方式展示照明回路的运行状态,为用户提供实时、高效、智能化服务,达到节能降耗、减员增效的目的。轨道佳通智能照明控制系统控制平台部署于车站指挥中心,设一名值班人员进行盯控。通过局域网链接到信息机房的服务控制器,服务控制器通过网线连接到PLC控制模块,距离较远时,设置网桥。网络模块把网络信号转换成电信号通过485线连接终端控制模块。终端控制模块主要实现信号接收,并根据信号调节其内置的继电器。从而达到远程控制。

控制平台主要实现开关命令的执行,包括定时开关命令,自定义场景开关命令;接收现场安装的照度传感器、人体红外感应传感器的信号,并结合车站旅服系统到发信息按配置模板生成分区域开关灯计划,自动调节灯的开关和数量。通过照度传感器感光控制,靠近窗户的照明回路,根据外界自然光的亮度自动开关控制,当外界亮度很强时,靠近室外的回路关闭,当外界照度不够时,系统自动开启靠近室外的照明回路,补充照度。人体红外感应传感器,在有人活动的场景下,灯自动开启,人离开一定时间后,灯自动熄灭。结合车站旅服业务,为不同类型车。比如轨道交通的始发、途径、终到应设置开灯提前量和后置量,定时实现不同区域照明的控制。
        四、智能照明控制系统应用
        一直以来我国都高度关注各类资源的节约与自然生态环境保护,提出了很多和资源节约及环保有关的政策。如今LED技术快速发展,不同的控制技术都越来越成熟,以其为基础的智能控制正在多个地区日益铺开。此外,各类传感设备具有的功能越来越成熟,且价格不断降低,可为互动感知层等的构建提供便利。构建以智能照明为目标的一体化平台,把包含公共服务、电力、通信与应用发布等在内的多种功能都集成于新产品当中,从而为智能照明与智慧城市构建及发展奠定良好基础。在轨道交通、隧道、道路及停车场等部分引入路灯的智能控制系统,借助PLC、Lora、Wi-Fi、蓝牙等技术对所有照明系统的实际状态进行监控,并根据监控结果调整亮度,以此达到车辆来时灯亮和车辆走时灯灭的良好控制效果,实现资源节约。另外,在不同的季节调节路灯的色温,使灯光照射更为舒适。例如,在气温较低的冬季,应使用温暖色温,按照2700-3000K的范围严格控制;而在气温较高的夏季,应使用与日光相接近的色温,按照4500-5000K的范围严格控制。利用集成于照明智能控制系统的其它多媒体设备,能及时且准确地为广大群众提供包含实时通讯、无线网络等在内的多种服务设施。另外采用了智慧照明监控系统,可以根据每天的日出日落时间、光照强度来实现对路灯的统一开关,真正实现精确开关灯。通过单灯调光控制技术,根据人流、车流来实现按需照明减少过度照明,从而实现节能减排,减少资源浪费。
        五、智能照明控制系统在轨道交通工程中建议探讨
        通过对智能照明控制的分析,针对轨道交通提出如下工程设计方案:
        ①地下车站出入口,按照广义范围可以看作是车站公共区的一部分,统一纳入DALI调光控制当中,但是出入口位置因受室外光照影响,在设计中建议加入光控模块。②地下车站站厅、站台层公共区宜采用调光控制控制模式,一方面,可根据车站运行时段控制车站整体的明暗度,达到节能的效果,并且不影响整体的光照均匀度,对车站灯光效果不造成影响。另一方面,根据LED灯具的工作特性,其光衰与温度、LED灯具亮度等均有直接关系,故通过调光控制,适当降低LED灯具照度可延长LED灯具寿命。通过上述对比分析,建议采用DALI调控控制模式。③车站区间照明,目前国内地铁广泛采用常亮设计,并且考虑后期运行与节能需要,建议将区间照明一并纳入智能照明系统当中。因区间照明无照度调节需要,故可采用开关型智能照明控制模式。④车辆段内大库照明,车辆段内大库等广阔空间设置智能照明系统。车辆段的控制较为简单,采用开关控制便能满足要求。便于统一控制和管理。大库灯具后期维护较为繁琐,在设计当中考虑可升降式灯具,并建议能通过智能照明系统一并控制。
        结束语
        对轨道交通照明灯具的分布进行研究,并结合车站到发业务和环境参数对车站智能照明控制系统进行了设计,并依据时间段、到发业务、环境参数对车站不同区域的照明回路进行研究,达到节能效果且能减少客运作业人员岗位,缩短作业时间。在车站应用过程中能够灵活、高效地对照明灯具进行控制,经济效益可观。下一步需要深入研究开关次数与灯具寿命的关系及照明眩光等参数对旅客舒适度的影响,以提供舒适的乘车环境。
        参考文献
        [1]穆广友,李晓龙,尹力明,等.地铁车站照明系统能耗分析及节能对策[J].城市轨道交通研究,2019(8):35-39.
        [2]宋伟光.地铁车站动力及照明设计实例分析[J].城市建设理论研究(电子版),2019(21):26.
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