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地鐵車(chē)站智能照明控制系統方案設計

更新時(shí)間: 2024-06-28   點(diǎn)擊次數: 105次

摘要:智能照明控制系統通過(guò)靈活的控制和管理手段實(shí)現節能的目的。簡(jiǎn)要介紹了智能照明控制系統的構成及特點(diǎn),有針對性地對地鐵車(chē)站智能照明控制系統設計2個(gè)應用方案進(jìn)行了比較。智能照明控制系統不但能進(jìn)行各種節能模式的控制,還可實(shí)現其簡(jiǎn)潔化、靈活化,并減輕維護負擔,適合在地鐵車(chē)站中應用。

關(guān)鍵字:地鐵車(chē)站;智能照明控制系統;節能設計

0引言

根據地鐵建設和運營(yíng)經(jīng)驗,車(chē)站照明系統占整個(gè)車(chē)站設備負荷的15%左右,并且具有長(cháng)期持續運行的特點(diǎn)。所以,照明系統是車(chē)站節能的關(guān)鍵領(lǐng)域。目前,地鐵車(chē)站使用的照明控制方式是在自動(dòng)化領(lǐng)域里被大量應用的可編程邏輯控制器(PLC)方式。這種簡(jiǎn)單的控制方式,不能滿(mǎn)足更高要求的照明節能控制。例如,照明調光節能手段被限制,使照明節能效果無(wú)法充分體現;照明控制的多樣化受限制;終端控制器件存在能耗問(wèn)題等。運營(yíng)部門(mén)對車(chē)站照明控制的需求是:通過(guò)合理的管理,在需要的時(shí)間、區域把燈點(diǎn)亮,以?xún)?yōu)化能源利用率;除了節能環(huán)保之外,還應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(shí)還要便于操作和管理,靈活多變,以節省維護成本。智能照明控制系統作為專(zhuān)業(yè)的照明控制系統能夠很好地實(shí)現這些需求。

1智能照明控制系統簡(jiǎn)介

1.1智能照明控制系統的構成

智能照明控制系統是一種由現場(chǎng)數據總線(xiàn)構成的分布式控制網(wǎng)絡(luò )照明管理系統,所有部件都內置微處理器,網(wǎng)上每個(gè)部件都賦有一個(gè)地址,通過(guò)總線(xiàn)將所有部件連接組成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò )。智能照明控制系統由控制部件、執行部件、監控部件和網(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(shí)鐘、用戶(hù)編程器等。執行部件包括調光模塊、開(kāi)關(guān)模塊等。監控部件包括軟件、PC機(或使用BAS(車(chē)站設備監控系統)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智能照明控制系統的特點(diǎn)

與傳統照明控制系統相比,智能照明控制系統具有以下特點(diǎn):

  1. 智能照明控制系統結構是分布式總線(xiàn)結構,系統內傳感器和驅動(dòng)器有獨立CPU,相互之間是對等關(guān)系。

  2. 系統中任何傳感器和驅動(dòng)器的損壞,不會(huì )影響到其它無(wú)程序關(guān)聯(lián)的系統元件的運行;維修、更換或升級系統內的元件、軟件時(shí),系統的其余部分可照常運行,維護保養方便;系統具有強大的可擴展性,對于功能的增加或控制回路的增加,只需掛接相應的元件,無(wú)需改動(dòng)系統內原有的元件和接線(xiàn)。

  3. 系統的控制回路為總線(xiàn)制,結構簡(jiǎn)單,沒(méi)有大量控制電纜的敷設和繁雜的控制設計;驅動(dòng)器及系統元件安裝在照明箱內;現場(chǎng)傳感器(智能面板、亮度傳感器等)之間及與照明箱內設備之間只需一條總線(xiàn)進(jìn)行連接,故操作方便。

  4. 功能和控制修改方便靈活,只需很少的程序調整,不需現場(chǎng)重新布線(xiàn)就可以實(shí)現。

  5. 帶電流檢測功能的開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器,可以監視回路電氣設備是否損壞并可報警。

  6. 系統元件的巡檢功能可以監視系統內元件是否在線(xiàn),若有總線(xiàn)故障或元件故障、斷線(xiàn),則可及時(shí)上報。

2地鐵車(chē)站照明控制方案設計

根據實(shí)際使用情況,站廳層、站臺層的公共區域空間寬廣,照明效果要求多樣,也是照明用電量很大的場(chǎng)所,若加以適當管理,可以節省大量用電。GB50157-2003《地鐵設計規范》14.5.15規定,地下車(chē)站的站廳、站臺照明,應分組控制]。其目的也是為了提供靈活的控制,運營(yíng)過(guò)程中可根據需要只開(kāi)部分照明,以節約電能。

車(chē)站公共區照明包括公共區工作照明、節電照明、出入口照明、廣告照明、導向標志照明、應急照明等,除應急照明為長(cháng)明外,其它公共區照明納入智能照明控制系統。

2.1設計方案一的控制和管理功能

智能照明控制系統方案一實(shí)施對站臺層和站廳層公共區工作照明、節電照明、出人口照明、導向標志照明及廣告照明的分時(shí)段開(kāi)閉控制,如圖1所示。其具有如下控制和管理功能。

地鐵車(chē)站智能照明控制系統方案設計

2.1.1面板控制

面板為總線(xiàn)智能型,其功能和控制對象改變時(shí)只需通過(guò)軟件作設定而無(wú)需改變接線(xiàn)方式,可對單一回路或多回路的開(kāi)關(guān)、模式、總控等進(jìn)行操作。在車(chē)站車(chē)控室安裝控制面板,可對照明進(jìn)行多種方式的應急控制。

2.1.2模塊控制

根據地鐵運營(yíng)需要可將所控區域的燈光或其它電器設備等預先設定為各種場(chǎng)景,如正常工作場(chǎng)景、消防應急場(chǎng)景等。需要時(shí)可通過(guò)控制室和計算機房的監控觸摸屏和智能面板控制,也可設定時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)控制。地下車(chē)站可按照正常、節電、火災、停運四種模式運行(見(jiàn)表I)。

  1. 正常模式:用于正常運營(yíng)時(shí)的客流高峰期和節假日??土鞲叻迤诳筛鶕土黝A測確定,并可根據運營(yíng)的實(shí)際情況作調整??土鞲叻迤跒槊刻?:00一9:00,17:00一19:O0。

  2. 節電模式:用于正常運營(yíng)時(shí)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。

  3. 火災模式:智能照明控制系統對照明燈具只監視不控制(只顯示照明系統的工作狀態(tài)),可有選擇地手動(dòng)切斷有關(guān)非消防照明電源?;馂陌l(fā)生區域分為車(chē)站和區間隧道。車(chē)站又分為公共區(含車(chē)站站臺軌道區)和設備區?;馂哪J较?,廣告照明全部切斷,車(chē)站工作照明(公共區工作照明、公共區節電照明)延時(shí)切除。延時(shí)時(shí)間可調。

  4. 停運模式:用于停止運營(yíng)的時(shí)間段,為每天23:3()5:3()。停運模式隨地鐵運營(yíng)公司實(shí)際運營(yíng)時(shí)間表確定,時(shí)間可調。另外,出人口出地面的飛頂照明應單獨回路配電,并由亮度傳感器控制;高架車(chē)站的照明控制除具有以上模式外,還應具有照度模式。通過(guò)感知室內外環(huán)境照度值,來(lái)決定燈光回路開(kāi)閉的數量。照度模式可以設定多種照度判斷值,且只在非火災狀況下起作用。

2.1.3定時(shí)控制

時(shí)間控制器可將所控區內照明回路進(jìn)行預編程。根據實(shí)際景觀(guān)需要,可使一組、多組或某區域的照明燈具,在設定的時(shí)間內以設定 的間隔逐次點(diǎn)亮和關(guān)閉,并可循環(huán)設置。

2.1.4觸摸屏可視化集中監控

在車(chē)站控制室,安裝有彩色可視化觸摸屏,通過(guò)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(shí)際位置以圖形顯示于各區域平面上。各照明燈具及回路的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)及報警狀態(tài)顯示于圖形上,以方便觀(guān)察。通過(guò)點(diǎn)擊各回路圖形開(kāi)關(guān)或場(chǎng)景開(kāi)關(guān)即可開(kāi)啟或關(guān)閉各區域的照明,同時(shí)其狀態(tài)也在屏上清楚地顯示。在觸摸屏上還可任意設定時(shí)間控制回路。

2.1.5管理功能

通過(guò)點(diǎn)擊各回路圖形開(kāi)關(guān)或場(chǎng)景開(kāi)關(guān)即可開(kāi)啟或關(guān)閉各區域的照明,同時(shí)其狀態(tài)也在屏上清楚地顯示。在觸摸屏上還可任意設定時(shí)間控制回路通過(guò)對各 回路電流值 的檢測 ,自動(dòng)判斷當前某 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(shí)時(shí)返回車(chē)站中控。

2.2設計方案二的控制和管理功能

設計方案二實(shí)施對站臺層和站廳層公共區工作照明、節電照明、出入口照明、導向標志照明的調光控制及廣告照明的分時(shí)段開(kāi)閉控制。智能照明控制系統設計方案二與圖1設計方案一的區別僅在于將照明箱(除了廣告照明箱)內的開(kāi)關(guān)模塊改為調光模塊。其具有如下控制和管理功能。

2.2.1調光控制

采用標準0-10V調光控制器或LED燈進(jìn)行調光節能控制,可以實(shí)現10%-100%范圍內的無(wú)級調光確保室內光線(xiàn)柔和穩定,既保證了良好的視覺(jué)效果,又兼顧了節能減排的目的。而且0-10V接口的可調光LED燈具,成本低廉,工作穩定可靠,兼容性高,降低了項目后期維護保養的成本與難度。

2.2.2場(chǎng)景控制

可根據要求預定多種場(chǎng)景。系統中的每個(gè)照明回路有其獨立的地址,因此可以實(shí)現對每個(gè)照明回路的獨立監控;通過(guò)程序重新設定,可容易地改變照明的場(chǎng)景、功能,而不需改變任何硬件及布線(xiàn)。

由于可對每一個(gè)照明回路進(jìn)行獨立控制,因此類(lèi)似售票機、扶梯 、屏蔽門(mén)等處對亮度有特殊要求的場(chǎng)合,可在調試時(shí)根據實(shí)際使用情況做亮度調節。

2.2.3時(shí)間控制

根據白天、晚上以及列車(chē)進(jìn)出站的時(shí)刻,可以設置照明工作時(shí)間表,實(shí)現照明亮度根據時(shí)間表自動(dòng)調節。

2.2.4集中控制

在車(chē)站中控安裝照明系統可視化軟件,各只照明燈具均按實(shí)際位置以圖形顯示于監控平面上。燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、亮度值及故障信息都將實(shí)時(shí)地傳送到控制室,在可視化管理個(gè)人電腦上圖形化地顯示,使得控制更直觀(guān)、管理更方便、維護更簡(jiǎn)單。

2.2.5與其它系統聯(lián)動(dòng)控制

通過(guò)與上位BAS連接,具有在圖形畫(huà)面上集中監視、控制所有設備的功能,并設有用戶(hù)安全及使用權限管理?;蛘咄ㄟ^(guò)信號輸入硬件模塊,和其它可提供干接點(diǎn)信號或電壓信號的系統連接,可用于地鐵項目中其它需要燈光場(chǎng)景配合的系統,并通過(guò)場(chǎng)景調用的方式對燈光進(jìn)行配合控制。

2.2.6高架車(chē)站控制

針對高架車(chē)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,這樣可以更好地節約能源。

2.2.7廣告照明控制

廣告照明回路可采用開(kāi)閉控制、定時(shí)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(kāi)關(guān)時(shí)間及開(kāi)關(guān)次數進(jìn)行計數,通過(guò)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前,能夠對燈具更換的時(shí)問(wèn)進(jìn)行預判,以有利于設備的采購和維護工作。

2.3兩種設計方案的比較

設計方案一與設計方案二的比較如表2所示

地鐵車(chē)站智能照明控制系統方案設計

地下車(chē)站受外界自然光的影響較小,除了在車(chē)站出人口設置亮度傳感器進(jìn)行照明控制外,其余公共區照明可采用開(kāi)閉控制,所以適合采用設計方案一的控制方式。高架車(chē)站受外界光照影響較大,更適合采用設計方案二的調光控制方式。

3安科瑞智能照明控制系統

3.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線(xiàn)技術(shù),技術(shù)成熟可靠,安全穩定。開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具備獨立工作的能力,適用于一些中小型的項目;模塊化設計,可以任意拼接擴展,同時(shí)預留I/O口以及Modbus接口,還可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數據交換。

3.2應用場(chǎng)所

適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店,以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明控制需求。

3.3系統結構

地鐵車(chē)站智能照明控制系統方案設計

3.4系統功能

1)實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線(xiàn)狀態(tài),反饋現場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài),監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

2)當發(fā)生模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設備掉線(xiàn)或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì )發(fā)生故障報警,并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3)可以對單個(gè)照明回路實(shí)現開(kāi)關(guān)控制;每個(gè)模塊、樓層都有相應的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān),也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現開(kāi)關(guān)控制。

4)開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能,負載(燈具)的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行;可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊,延長(cháng)燈具與控制裝置的壽命。

5)對每個(gè)照明回路可以預設掉電狀態(tài),當照明電源掉電時(shí),開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器會(huì )自動(dòng)切換到預設的掉電狀態(tài);確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6)拖動(dòng)調光控件,照明設備從0%到100%進(jìn)行調光,可以對單個(gè)照明回路實(shí)現調光控制,調光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現調光控制,也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現調光控制,通過(guò)圖標的亮滅狀態(tài)反饋現場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7)點(diǎn)擊場(chǎng)景控件,打開(kāi)或者關(guān)閉對應場(chǎng)景設置,軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能,通過(guò)圖標的亮滅顯示對應的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8)設置定時(shí)時(shí)間,確認時(shí)間點(diǎn)后,對該事件點(diǎn)執行的動(dòng)作進(jìn)行設置,設置燈在設定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9)系統可以通過(guò)預設的當地經(jīng)緯度信息,自動(dòng)計算每天的日升日落時(shí)間;根據天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān),實(shí)現日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10)所有定時(shí)控制計劃均可下發(fā)保存至驅動(dòng)模塊;當上位機系統故障或模塊離線(xiàn)時(shí),驅動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計劃的正常執行,不影響日常的照明控制效果。

11)系統結構是分布式總線(xiàn)結構;系統內各元件不依賴(lài)于其他元件而能夠獨立工作;系統內各元件可以通過(guò)程序的設定實(shí)現功能的多樣性。

12)預留BA或三方集成平臺接口,采用modbus、opc等方式。

4結束語(yǔ)

在地鐵車(chē)站站臺及站廳層的公共照明控制中采用效用高、靈活而且節能的智能照明控制系統,通過(guò)邏輯控制、場(chǎng)景控制、時(shí)間及事件控制等多種控制方式,并結合可視化軟件的集中管理,可以實(shí)現節能優(yōu)化的照明控制。車(chē)站智能照明控制系統不但可以為地鐵的車(chē)站管理節省人力,而且通過(guò)能源管理也為地鐵項目節省了可觀(guān)的電力費用,并產(chǎn)生良好的社會(huì )效益。



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