韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：在城市的建設發(fā)展使市政管線(xiàn)數量不斷增多，而管廊的設計建造讓雜亂的市政管線(xiàn)得到集中管理和檢修，使市政管線(xiàn)的敷設和運行更加安全有序。市政管廊需要進(jìn)行長(cháng)期運營(yíng)維護，且具有一定的照明需求，同時(shí)管廊的長(cháng)度較長(cháng)，用到的燈具數量眾多，照明控制難度較大。常規的手動(dòng)開(kāi)關(guān)比較分散，受人為因素影響大，效率低，且不夠節能，隨著(zhù)技術(shù)發(fā)展，智能照明控制系統在市政管廊照明中的應用日漸增多，并且展現出優(yōu)勢。文章對市政管廊智能照明控制系統進(jìn)行研究，以期為管廊照明工程建設提供一定參考。

關(guān)鍵字：市政工程；管廊工程；智能照明控制系統

0引言

近年來(lái)我國城市建設速度不斷加快，城市中各種基礎設施日益完善，為人們生活、出行提供了許多便利。各種市政管線(xiàn)數量也不斷增多，大量占用地底空間，管線(xiàn)縱橫交錯，檢測維修的難度較大^[1]。為了更好地管理各種管線(xiàn)，相關(guān)部門(mén)越來(lái)越重視管廊建設，城市管廊數量越來(lái)越多。照明是市政管廊建設中的一環(huán)，影響著(zhù)各項工作的順利進(jìn)行，在進(jìn)行管廊照明系統設計時(shí)，不僅需要考慮各個(gè)區域的照明需求，還需要考慮照明的控制效率，并兼顧節能環(huán)保^[2]。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多市政管廊開(kāi)始應用智能照明控制系統，其節能和控制效用的特性能夠充分滿(mǎn)足市政管廊照明需求。

1市政管廊照明概述

1.1市政管廊照明需求

市政管廊屬于現代化城市設施，可將各種市政管線(xiàn)設置在管廊中進(jìn)行集中化管理，便于管線(xiàn)的安裝、檢修、監控等工作，確保管線(xiàn)正常運行，同時(shí)還可集中設置消防、通風(fēng)、排水等設施，提高市政管線(xiàn)的管理質(zhì)量、效率和規范性^[3]。

由于市政管廊通常建設在地底，光線(xiàn)比較昏暗，為了便于安裝、檢修等工作，需要建設照明系統，但安裝檢修工作并不是每天都會(huì )進(jìn)行，管廊中大部分時(shí)間無(wú)人，若持續照明則造成大量電力資源浪費，如何合理設置照明系統是市政管廊建設中的一個(gè)重要問(wèn)題。依據市政管廊照明的需求，照明系統的設計關(guān)鍵在于靈活控制和節能效用。在市政管廊運營(yíng)中，電費占全部運營(yíng)費用的 1/3，可見(jiàn)加強照明系統節能減排的重要性^[4]。市政管廊長(cháng)度可達到數千米，照明需要的燈具數量多，需要采取科學(xué)、效率又高的控制系統，在工人進(jìn)行安裝檢修時(shí)快速、便捷地開(kāi)啟照明，同時(shí)在工人離開(kāi)時(shí)方便、及時(shí)地關(guān)閉照明。

1.2市政管廊照明現狀

目前，大部分市政管廊照明系統缺乏智能控制和遠程控制功能，仍然采取傳統的現場(chǎng)控制方式。通常將照明開(kāi)關(guān)設置在各區域入口位置，便于工人手動(dòng)開(kāi)關(guān)。但由于管廊長(cháng)度長(cháng)、分區多，各種照明開(kāi)關(guān)設置得比較分散，開(kāi)關(guān)燈的效率較為低下。當安裝檢修人員進(jìn)入管廊時(shí)，需要尋找各區域照明開(kāi)關(guān)，并手動(dòng)打開(kāi)，耗費的時(shí)間較長(cháng)，并且很容易出現人為失誤。如出現人已經(jīng)離開(kāi)但是忘記關(guān)燈的情況，造成資源浪費，還容易加速燈具老化，導致燈具使用壽命縮短。

智能照明控制系統是未來(lái)市政管廊建設的重要趨勢，可更好地實(shí)現管廊內部“按需照明"，既滿(mǎn)足照明需求，又兼顧節能減排，減少人為失誤造成的資源浪費，降低運營(yíng)過(guò)程中的電費成本^[5]。

2市政管廊智能照明控制系統介紹

智能照明控制系統綜合了多種現代化技術(shù)，包括自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、感應技術(shù)、照明調光技術(shù)等技術(shù)實(shí)現對系統中各個(gè)燈具的智能控制，可以依據外界環(huán)境需求合理調節光源，無(wú)須人為手動(dòng)控制。系統通過(guò)電磁調壓控制照明線(xiàn)路中的電壓、電流變化，可對光源進(jìn)行調節，并利用各種感應技術(shù)掌握外界環(huán)境，了解照明情況，智能調整照明，當環(huán)境中光線(xiàn)已經(jīng)比較明亮時(shí)，可以調低燈具亮度，在構建明亮舒適的光環(huán)境的同時(shí)，減少照明系統的額外功耗。

與傳統手動(dòng)控制方式相比，智能照明控制具有顯著(zhù)優(yōu)勢，更加靈活、多元，可依據外部環(huán)境自行進(jìn)行智能調節控制，也可進(jìn)行人工調節控制；可在現場(chǎng)進(jìn)行控制，也可遠程控制，還具有定時(shí)功能，可設定在一定時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉照明，能夠滿(mǎn)足工作人員的各種控制需求，為市政管廊檢修人員提供良好的照明環(huán)境。智能照明控制系統具有較強適應性，可以滿(mǎn)足不同場(chǎng)景的照明控制需求，可依據各個(gè)場(chǎng)景的功能特點(diǎn)合理設置傳感器，利用傳感器采集外界環(huán)境信息數據，調節照度，使照度符合場(chǎng)景照明需求。智能照明控制系統可智能調節燈光亮度、顏色等，營(yíng)造舒適的照明環(huán)境，給人更好的照明體驗，保護人的眼睛^[6]。

智能照明控制系統更便于安裝、維護，其線(xiàn)路敷設較為簡(jiǎn)單。傳統照明需要安裝大量開(kāi)關(guān)和線(xiàn)路，安裝比較復雜，后期維修或改換的難度較高。智能照明控制系統可進(jìn)行智能檢測，當系統中的線(xiàn)路、燈具出現問(wèn)題時(shí)，系統可自動(dòng)定位和報警，而無(wú)須維修人員去現場(chǎng)逐一檢修排查，有助于提高運營(yíng)維護效率。

此外，智能照明控制系統可進(jìn)行遠程監控，能夠在人員離開(kāi)之后及時(shí)熄滅燈光，避免忘關(guān)燈的現象，減少能源損耗。

3市政管廊智能照明控制系統設計

3.1系統組成

智能照明控制系統的組成比較復雜，按照功能的不同可分為三層結構。

（1）現場(chǎng)檢測系統：由定時(shí)器、傳感器等設備組成的現場(chǎng)檢測系統負責檢測周?chē)h(huán)境、收集外界信息數據、接收和反饋控制系統的信號。

（2）現場(chǎng)控制系統：利用各種分布式控制元件，依據控制系統傳遞的信號來(lái)執行各種照明調控動(dòng)作，從而實(shí)現對系統中各種燈具的靈活操控。

（3）控制系統：由通信網(wǎng)絡(luò )和集成控制、網(wǎng)關(guān)、調光、應用軟件等模塊組成的控制系統可接收現場(chǎng)檢測系統的各種信息數據，分析處理后發(fā)出相應的信號，從而實(shí)現對整個(gè)照明系統的智能控制。

3.2照明控制方式

智能照明控制系統的控制方式比較靈活多樣，采取人工控制與智能調控相結合的模式，充分考慮場(chǎng)景功能需求和外界光線(xiàn)、人物活動(dòng)等因素，具備現場(chǎng)手動(dòng)控制、人體感應控制、聯(lián)鎖控制、光感控制、場(chǎng)景控制、定時(shí)控制等多種控制方式。

3.2.1 現場(chǎng)手動(dòng)控制

現場(chǎng)手動(dòng)控制是指在管廊內關(guān)鍵位置安裝照明控制開(kāi)關(guān)，是以往市政管廊中常用的傳統手動(dòng)控制方法，但智能照明控制系統中現場(chǎng)控制開(kāi)關(guān)的設置更集中、分布更合理。當智能照明控制無(wú)法滿(mǎn)足需求時(shí)，可進(jìn)行現場(chǎng)手動(dòng)控制，使管廊照明的控制更加靈活、科學(xué)和人性化。

3.2.2 人體感應控制

人體感應控制是指借助紅外線(xiàn)傳感器探測環(huán)境中的光譜，當人進(jìn)入探測區域時(shí)，傳感器感應到人體紅外光譜的變化，自動(dòng)發(fā)出信號，接通照明開(kāi)關(guān)。只要人處于探測區域，照明開(kāi)關(guān)就會(huì )持續連接，直到人走出探測區域，開(kāi)關(guān)才會(huì )慢慢斷開(kāi)，燈光逐漸變暗直至熄滅。這種控制方式能夠方便工作人員日常進(jìn)出工作，也能節能，但需要科學(xué)布置現場(chǎng)檢測系統，合理安排傳感器安裝位置和數量，才能實(shí)現燈光的智能調控。

3.2.3 聯(lián)鎖控制

聯(lián)鎖控制是指將照明系統與其他系統相連，依據 其他系統的變化而產(chǎn)生聯(lián)鎖反應，如市政管廊中的井 蓋聯(lián)鎖控制、監控系統聯(lián)鎖控制等。聯(lián)鎖控制的優(yōu)勢 在于簡(jiǎn)化工作流程，節省時(shí)間，如打開(kāi)井蓋時(shí)周?chē)?明燈具自動(dòng)開(kāi)啟，當所有井蓋全部關(guān)閉后照明燈具自動(dòng)關(guān)閉；當監控系統報警時(shí)，區域的照明燈具也自動(dòng)打開(kāi)，從而為工作人員提供便利。

3.2.4 光感控制

光感控制是指智能照明控制系統會(huì )自動(dòng)判斷自然光是否能夠滿(mǎn)足照明需求，依據環(huán)境中自然光線(xiàn)的強度變化調整照度。當光線(xiàn)充足時(shí)保持燈具關(guān)閉狀態(tài)；當光線(xiàn)昏暗時(shí)打開(kāi)燈具補充光源，調整至較弱的照度，使室內光環(huán)境舒適；當環(huán)境黑暗時(shí)，則調高照度，以滿(mǎn)足室內照明需求。這種控制方式比較適用于受外界自然光影響較大的區域，可防止能源浪費，實(shí)現節能環(huán)保。光感控制需要在合適的位置安裝光照度傳感器，以感應外部光線(xiàn)信號，并傳遞至開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、調光器等裝置。與人體感應控制一樣，光感控制也需要合理設置傳感器數量和位置，才能達到良好效果。

3.2.5 場(chǎng)景控制

場(chǎng)景控制是指在同一區域內不同工作場(chǎng)景下采取不同的照明方案，充分滿(mǎn)足各種場(chǎng)景的工作需求。該控制方式需要提前在中控預設場(chǎng)景模式，充分考慮不同工作場(chǎng)景對于燈光的需求，調節區域內各種照明燈具的開(kāi)關(guān)、亮度。在實(shí)際工作時(shí)，可依據工作需求合理選擇和切換場(chǎng)景模式，從而實(shí)現對燈光的調節。

3.2.6 定時(shí)控制

在智能照明控制系統中可對每個(gè)回路進(jìn)行定時(shí)控制，借助智能網(wǎng)關(guān)和專(zhuān)業(yè)化定時(shí)控制模塊，可實(shí)現每日定時(shí)開(kāi)關(guān)、每周定時(shí)開(kāi)關(guān)、每月定時(shí)開(kāi)關(guān)和其他特殊時(shí)間開(kāi)關(guān)等功能，常用于照明需求具有一定規律性的區域。

3.3控制方案

依據市政管廊的工作特點(diǎn)和照明需求，在設計照明系統時(shí)通常設置普通照明系統和應急照明系統，分別采用不同的配電箱配電，并且應急照明系統配備蓄電池，當普通照明系統出現問(wèn)題時(shí)，可開(kāi)啟應急照明。在智能控制方面，也需要考慮不同場(chǎng)景的特點(diǎn)和照明需求進(jìn)行合理設計，適當增加或減少智能控制功能，并提前在系統中設定好各種場(chǎng)景的照明方案，如無(wú)人場(chǎng)景、消防應急場(chǎng)景、正常巡檢場(chǎng)景等，可依據需求在中控進(jìn)行靈活切換，從而在滿(mǎn)足需求的同時(shí)降低能耗。

管廊中人員活動(dòng)少，絕大多數時(shí)間空無(wú)一人，并且處于地底，能夠接觸到外界自然光線(xiàn)的區域有限，需合理設置調光控制模塊，依據管廊長(cháng)度和不同的功能區域采取分區控制，并且將各區域照明系統與監控系統相連，當出現安防警報時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟燈光，便于各項緊急處理操作的快速執行。市政管廊的各防火分區通常包含出入口、投料口、通風(fēng)口、變電所等不同區域，其具體功能特點(diǎn)、光環(huán)境、照明需求有所不同，需要進(jìn)行合理的照明控制設計。

3.3.1出入口和投料口的照明控制方案

在出入口區域，人員通常不會(huì )長(cháng)久停留，可利用人體感應技術(shù)來(lái)控制照明燈具的開(kāi)關(guān)。當人員進(jìn)入感應區域時(shí)，檢測系統自動(dòng)發(fā)出信號，打開(kāi)燈具，為人員照明；當人員離開(kāi)感應區域時(shí)，燈光自動(dòng)熄滅。為了更好地滿(mǎn)足需求，在現場(chǎng)也需設置手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，當人員打開(kāi)手動(dòng)開(kāi)關(guān)后自動(dòng)斷開(kāi)智能控制功能。

投料口區域通常設有天窗，并且鄰近地面，可獲得自然光照射，在設計照明控制方案時(shí)，可應用光感技術(shù)對照度進(jìn)行智能調節。當處于天氣晴朗的白天，區域內光線(xiàn)比較充足時(shí)，可以降低照度，將管廊內部光線(xiàn)維持在舒適范圍內，以節省能源。

3.3.2 其他區域的照明控制方案

管廊中其他區域通常接觸不到外界光線(xiàn)，受到的干擾較少。在日常運營(yíng)過(guò)程中，通常需要安排人員定期進(jìn)行巡檢，可依據運營(yíng)巡檢的方案和計劃，利用智能照明控制系統中的定時(shí)功能，結合人體感應技術(shù)來(lái)調節照明系統中的各個(gè)回路和燈具開(kāi)關(guān)。例如，工作人員需要定期進(jìn)入管廊進(jìn)行例行檢查和維護，可在智能照明控制系統中設置在該時(shí)間段內自動(dòng)打開(kāi)相應區域的回路和照明燈具，并在規定時(shí)間內自動(dòng)關(guān)閉?；蚨〞r(shí)打開(kāi)相應區域回路，感應到人體進(jìn)入區域內時(shí)打開(kāi)燈具，人員離開(kāi)時(shí)自動(dòng)關(guān)燈，從而降低人工控制頻次，減少人工操作的工作量，獲得良好節能效果。在這些區域同樣需要在現場(chǎng)設置手動(dòng)開(kāi)關(guān)，與智能照明切換使用，使照明控制更加靈活。

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。

4.5設備選型

5結束語(yǔ)

總而言之，市政管廊的照明需求和照明場(chǎng)景比較特殊，采用智能照明控制系統可獲得更好的照明效果，使照明系統的控制更加簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化工作流程，減少工 作人員的工作量，也能實(shí)現節能減排，減少能源浪費。智能照明控制系統已經(jīng)成為市政管廊照明發(fā)展的主要趨勢，在實(shí)際應用時(shí)，需要充分考慮管廊的場(chǎng)景特點(diǎn)展開(kāi)分區控制，靈活設置人體感應控制、光感控制、定時(shí)控制、聯(lián)鎖控制等各種智能控制方式，構建科學(xué)、照明控制系統，實(shí)現各種照明燈具的自動(dòng)化、智能化管理，降低管廊運營(yíng)中的電費成本。

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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。