韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：研究了城市綜合管廊的智能照明系統，實(shí)現綜合管廊節能減排和綠色運行。闡述分析了綜合管廊照明的特點(diǎn),提出一種利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與多普勒原理相結合的智能照明控制統。該智能照明系統可有效地減少綜合管廊的能耗，進(jìn)而實(shí)現綜合管廊的低碳運行。

關(guān)鍵詞：城市綜合管廊；智能照明系統；物聯(lián)網(wǎng)；低碳

0引言

隨著(zhù)中國城鎮化快速發(fā)展,城市基礎設施建設處于薄弱階段，經(jīng)常出現路面頻挖、管線(xiàn)事故等問(wèn)題，因此，尋找新的管線(xiàn)建設管理方式迫在眉睫。借鑒國內外經(jīng)驗，解決城市各類(lèi)問(wèn)題的途徑是城市綜合管廊。近幾年，國家大力支持城市綜合管廊的建設,智能化、科技化、現代化的科技成果在綜合管廊廣泛應用。隨著(zhù)綠色、環(huán)保的理念深入人心,如何實(shí)現綜合管廊的可持續發(fā)展成為一個(gè)重要的課題。

1城市綜合管廊現狀照明設計

隨著(zhù)人們對照明的需求不斷提高，傳統照明由于電耗高、控制系統落后等缺點(diǎn)難以滿(mǎn)足智能化的發(fā)展，節能環(huán)保、高效、便捷的智能照明系統已在越來(lái)越多的行業(yè)中廣泛應用。照明系統是城市綜合管廊重要組成部分，也是整個(gè)管廊中電能消耗的，綜合管廊運營(yíng)單位對于照明系統的控制和節能的需求越來(lái)越強烈図。綜合管廊照明系統包括普通照明和應急照明，應急照明在平常情況下兼做正常照明使用，普通照明和應急照明由各自防火分區的照明箱供電。目前，照明系統為“人來(lái)手開(kāi)，人走手關(guān)"的管理模式。管廊的分區和節點(diǎn)繁多，容易造成人為漏關(guān)燈的情況,中控室無(wú)法遠程控制，造成電能的浪費。因此，智能照明系統對于綜合管廊的安全、節能運行十分重要。

2智能照明控制系統設計

2.1智能照明系統

智能照明控制系統利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層組成。其中，感知層由led智能燈具和智能照明網(wǎng)關(guān)構成，用來(lái)識別物體，采集信息來(lái)源；網(wǎng)絡(luò )層由局域網(wǎng)和中央服務(wù)器組成，負責處理傳遞和處理信息。智能照明控制系統如圖1所示。

圖1智能照明控制系統

智能照明控制系統主要利用LED智能燈具發(fā)出多普勒波來(lái)檢測人員運動(dòng)，把收集的信號上傳至操作員站，操作員站發(fā)出信號對附近智能燈具進(jìn)行點(diǎn)亮,再通過(guò)PWM調光技術(shù)對LED智能燈具進(jìn)行調節，真正實(shí)現“人來(lái)燈開(kāi),人走燈熄"的管理方式。

2.2感應原理

(1)多普勒效應原理。根據多普勒效應原理,當有物體移動(dòng)的時(shí)候，傳感器檢測到微波，并產(chǎn)生多普勒信號，再對輸出信號進(jìn)行放大及濾波處理，通過(guò)控制單元點(diǎn)亮該燈具內的LED光源，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)聯(lián)動(dòng)控制其他LED燈點(diǎn)亮，通過(guò)PWM調光技術(shù)對LED燈的亮度進(jìn)行調節閃。多普勒效應MD控制系統由傳感器單元、處理單元及控制單元組成。傳感器單元主要對多普勒信號和光照進(jìn)行收集。處理單元的作用是，對已經(jīng)采集的多普勒信號和光照信號進(jìn)行放大及整形處理，并產(chǎn)生中斷信號，通知控制器對信號進(jìn)行分析?？刂茊卧獙μ幚砗蟮男盘栠M(jìn)行分析，并向LED智能燈具發(fā)出控制指令，點(diǎn)亮LED燈并對亮度進(jìn)行調節。多普勒效應LED控制系統如圖2所示。

圖2多普勒效應LED控制系統

系統工作原理:傳感器單元接收自然光和物體的信號，傳感器不斷發(fā)射和接收微波,將微波的頻率信號轉換為電信號,當無(wú)物體的時(shí)候為高電平,當有物體通過(guò)時(shí)為低電平。在一段的時(shí)間內產(chǎn)生幾個(gè)低脈沖信號時(shí),判斷有人通過(guò)，再確定點(diǎn)亮LED燈，同時(shí)通知相鄰的控制單元點(diǎn)亮相近的LED燈。

1. 多普勒效應的優(yōu)點(diǎn)。隨著(zhù)技術(shù)和科技的發(fā)展，燈具市場(chǎng)也緊跟著(zhù)時(shí)代發(fā)展的步伐，不管燈具還是控制方式都發(fā)生了天翻地覆的變化,具有節能環(huán)保、光效高、智能控制、響應快等一系列優(yōu)點(diǎn)，倍受大眾喜愛(ài)。燈具和控制方式也隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,從以前鑄燈手動(dòng)控制發(fā)展為雷達感應自動(dòng)開(kāi)啟的智能控制方式。

2.2.1燈具的優(yōu)點(diǎn)

現階段市場(chǎng)主要為節能燈、普通的LED燈具和LED智能燈幾種。相比之下,LED智能燈具有很大的優(yōu)勢。各種燈具參數對比如表1所示。

經(jīng)過(guò)以上技術(shù)對比,LED智能燈具有以下優(yōu)點(diǎn):（1）通過(guò)PWM調光技術(shù)控制,對燈具壽命

沒(méi)有影響;（2）反應速度靈敏，節能指標高，可按指令開(kāi)啟任意一只或幾只燈具;（3）使用壽命長(cháng);（4）可按業(yè)務(wù)需求點(diǎn)亮，實(shí)現聯(lián)動(dòng)控制設計需求;（5）自動(dòng)調光，可以營(yíng)造舒適的照明環(huán)境。

2.2.2工作原理

燈具的工作原理隨著(zhù)科技發(fā)展也在與時(shí)俱進(jìn),主要有觸摸式、聲控式、紅外式及雷達式等。

不同的工作原理也有著(zhù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)。各種燈具工作原理對比如表2所示。

經(jīng)過(guò)以上技術(shù)對比,雷達式感應技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）更加靈活的控制方式；（2）受環(huán)境影響小，不受環(huán)境、溫度、灰塵等影響；（3）更加節能;（4）自動(dòng)化管理，管理成本更低。采用多普勒效應原理的LED燈智能照明控制系統使綜合管廊的照明系統更加高效、節能,更容易控制。

2.3綜合管廊的綜合設計

綜合管廊要求以每個(gè)防火分區作為單獨控制區域，一個(gè)防火分區由配電間、通風(fēng)口、逃生口、投料口和管廊標準段等區域組成。其中一些區域帶有百葉窗，有自然光可以輔助照明，可通過(guò)優(yōu)化照度來(lái)節能。所以又將綜合管廊的區域分為有光區域和無(wú)光區域。綜合管廊設計方案如表3所示。

3與其他系統相結合

城市綜合管廊的子系統繁多而復雜，實(shí)現子系統有機統一使得統一管理平臺變得更加集成化。智能照明系統的LED智能燈具可以擁有自己的地址，可以在中控室顯示自己的狀態(tài)，實(shí)現人員定位,形成人員巡檢路徑。在非正常進(jìn)入的情況下,ULD智能燈具把信號上傳至中控室，中控室發(fā)出報警，并聯(lián)動(dòng)安防系統進(jìn)行取證。

智能照明控制系統與管廊中的人員定位系統、紅外入侵系統可以相結合。智能照明系統加強前端設備和數據采集功能，弱化巡檢的需求。通過(guò)安裝接近傳感器和人員定位系統，檢測入侵和非正常事件。實(shí)現準確定位人員位置和精確報警入侵檢測,提供具體入侵位置,并自動(dòng)上傳報警位置視頻信息。

4.安科瑞智能照明控制系統

4.1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。

4.2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。

4.3系統結構

4.4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95%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或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5結語(yǔ)

城市綜合管廊智能照明系統可以實(shí)現“人來(lái)燈開(kāi)，人走燈熄"的管理模式，通過(guò)集中管理的方式，達到經(jīng)濟、高效的照明控制模式，節約人力成本和節能，可以為企業(yè)帶來(lái)良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益，是市政工程響應國家綠色照明號召的典型，也是建設綠色節能管廊的必然需求。

參考文獻：

[1]羅剛.城市綜合管廊智能照明設計

[2]上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，同濟大學(xué).城市綜合管廊工程技術(shù)規范:GB50838—2015[S].北京：中國計劃出版社,2015.

[3]孟子雄.智能照明控制系統在城市綜合管廊中的應用研究[J].城市建筑,2017（8）：400,

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.06版

作者簡(jiǎn)介

韓歡慶，女，現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領(lǐng)域。