浅谈地铁车站中的智能照明控制系统
2021-04-08 浏览次数：48次
朱鹍
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：简要分析了传统照明控制方式的缺陷，介绍了智能照明系统的构成、功能及其优势，详述了智能照明控制系统在宁波地铁中的具体应用方案，有效提高了地铁车站的照明质量、管理效率和能效。
关键词：智能照明；地铁；节能；管理效率
地铁车站一般设置于地下，没有自然采光，只能依靠灯具 照明来**内部光环境。设备房、办公用房等在门旁安装跷板 开关实现照明控制。当房间面积比较大、灯具数量比较多时，一般安装多联开关或多组开关实现集中控制。按照地铁运营管理规范，能够出入设备房、办公用房等房间的是运营工作人员，基本上可以实现人走灯灭。但是，对于站厅、站台等公共区，既要照度要求，又要根据运营时段、天气变化调整灯具照明情况。传统的做法是采取冗杂的配电线路，加装照明配电箱，而且需要在总进线处装设接触器，通过电气触点来实现分区控制、集中监控、定时开关等。传统照明控制模式元器件比较多，布线复杂，工程难度比较大，照明质量受到限制，仅适用于工况简单的地方，而且其管理模式较为低端，不能很好地实现节能降耗。目前，大部分地铁站采用的还是传统照明控制方式，但是，这种模式已经很难满足节能降耗的要求。随着科技的发展，将智能控制技术应用于照明系统，既能弥补传统照明控制方式的缺陷，又能提高综合能效。
1、智能照明系统简介
照明控制主要经历了3个阶段，即人工控制阶段、时序控制阶段和自动调光控制阶段。在地铁发展初期，大多采用人工控制的方式，因为计算机技术还不成熟，只能根据不同运营时段和现场照明环境设置人员负责照明管理，各个区域的照度也是由人主观决定的。如果控制不及时，会造成很大能耗，引起 浪费。随着 PC 技术、通讯技术的发展，以及楼宇自动化的广泛推广，各方开始重视智能照明控制技术，智能照明控制市场 也逐渐被各个企业所关注。目前，智能照明技术已经广泛应用于大型公共建筑、广告、写字楼、博物馆等领域，在地铁领域也有部分应用，但仅作为 BAS 系统的一个衍伸，并没有发挥其全部功能。
智能照明控制系统是对照明进行智能化管理，实现光源的群组控制和时间控制，同时，还能进行传感器控制、场景控制 和调光控制等。其结构如图1所示。
利用智能照明控制系统，可以根据实际情况、自然环境、用户需求等采集各种照明信息，对采集的信息进行逻辑分析、推理、判断，并按照要求的形式储存、显示、传输分析结果，反馈相应的工作状态信息，达到预想的效果。
图1 智能照明控制系统结构
2、智能照明控制系统的应用
智能照明控制系统的应用地铁智能照明控制系统主要用于车站公共区（站台层、站 厅层）和出入口的正常照明。智能照明控制系统根据地铁车站 照明设计中所确定的区域、不同时段的客流量，自动控制各个区域的照度，从而达到地铁车站的视觉要求，并有效节约能源。
2.1 宁波地铁智能照明系统的构成
智能照明系统硬件包括控制计算机、驱动器，电源供应器，触摸屏、智能面板、定时器、光线感应器、故障元件监视单元、网关和支线耦合器等元件。这些模块利用**电缆连接起来，形成一个系统，通过网关连接至车站的环境与设备监控系统（BAS），实现系统的集成。
软件部分主要包括监控软件和编程软件。系统采用模块编程，每个光源设一个地址，每一个回路设一个组地址，每个模 块设一个物理地址，将对应的模块、回路地址组合到一个组地址进行有效的控制，使系统使用起来便捷。在实际使用时，可以将编程接口插入任一总线耦合器中，计算机和总线的连接通过接口实现，可以设置或改总线元件的参数，还可以修改程序或编程。
2.2 宁波地铁智能照明系统控制方案
智能照明控制系统根据运营时段和太阳光照度对出入口、站厅层和站台层3 个区域进行统一模式的自动控制。地铁宁波智能照明系统拓扑结构如图2所示。
图 2 宁波地铁智能照明系统拓扑结构图
在每天高峰运营时段，车站的客流量比较大，站厅层、站台公共区照明全部开启，如图3 所示；在一般运营时段，公共区照明进入省电模式，打开 60%～80%的灯具；在每天停运前，需要清扫公共区，进入清扫模式后打开30%的灯具，如图4所示；在深夜，车站进入停运状态，公共区所有的正常照明、广告照明全部关闭，仅开启应急照明。
地铁车站出入口不太影响乘客出行的舒适度和出行安全，所以，照明控制根据地下空间过渡照明要求设置，采用自然光。当自然光达不到要求时，利用灯具照明补偿，比较照度传感器传输的数据与系统预设值——现场照度值低（高）于预设值时自动开启（关闭）部分区域部分灯光，以达到合适的程度。另外，要将控制用触摸屏安装在车站控制室中内，设置多种灯光模式，以适应不同场合、不同时段的运营需求，以供运营人员选取。这样做既方便管理，又节约能源。控制界面见图5.
图 3 运营高峰模式
图 4 清洁模式
图 5 触摸屏控制界面
宁波地铁智能照明控制系统将车站的照明分为上述几种模式，也可以根据后期运营需求通过计算机进一步减少或细化照明模式。此外，智能照明控制系统通过网关与BAS系统连接，实现对照明系统的集中控制。智能照明控制系统将运营模式、支路状态、故障等信息上传给BAS系统，并在 BAS系统的屏幕上显示。这时，运营工作人员就可以通过BAS系统查看照明系统的相关信息，且能够在需要时调整照明系统的运营模式。
3、安科瑞智能照明控制系统介绍
3.1系统简介
Acrel-BUS智能照明控制系统，是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲，是在EIB，Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的，其中EIB（European Installation Bus,欧洲安装总线）是该总线技术的主体。
Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIB BUS总线（即KNX总线）作为总线线缆，将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统，既可实现照明灯具的远程集中控制，又可实现就近控制功能。该系统理论连接控制模块数量达580000多个。
安科瑞智能照明产品种类齐全，方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制，特别适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明系统。
3.2系统工作原理示意图（见图6）
3.3产品选型
3.3.1开关驱动器
3.3.2调光驱动器
3.3.3可控硅调光模块
3.3.4传感器
3.3.5总线电源
3.3.6智能面板
3.3.7干接点、湿接点输入模块
3.4系统功能
1）光照度（需要配照度传感器）监测，对利用自然光照明区域，根据自然光照度变化，进行照明控制和调节，满足照明和节能要求；
2）公共区域、走廊、通道、门厅、电梯厅等的照明，应设置红外或微波类人体感应器，并结合智能控制面板，实现各种场景照明控制，尽可能较少灯具点亮时间；
3）楼梯间照明采用人体感应探测控制；
4）设备房、设备房走道采用分组就地控制；
5）室外路灯、景观等照明采用光照度控制结合时控的集中控制方式；
6）监控系统界面友好，画面美观,实时显示各区照明工作状态；
7）应具有完善的用户权限管理功能，避免越权操作；
3.5系统的控制优势
1）系统可通过、触摸屏、电脑对现场的灯光、空调及窗帘等进行远程集中控制，使得控制加方便智能，用户体验舒服；
2）系统中控制模块均工作在直流30V可靠电压下，用户操作加可靠、舒服；
3）系统在实施过程中，充分结合自然光及人员的活动规律来自动控制灯光，减少能源消耗，达到很好的节能效果；
4）系统采用分布分布式KNX总线结构，搭建简单灵活，系统内各模块互不影响，可立工作，可靠性高；
5)多种控制方式可供选择，如本地控制，自动感应控制，定时控制，场景控制和集中控制等，控制方式灵活；
6)系统的自动控制、远程集中控制等功能，在实现自动化的同时，大量减少了值班人员，提高了管理水平和工作效果；
7)升级系统内控制模块或改系统功能时，增加连接线，不需关闭整个系统，只需改设备参数即可实现，维护方便，操作简单；
8)系统可与消防系统联动，在出现消防报警时，强制打开应急回路，方便人员疏散，从而降低了人员伤亡的风险，提高了建筑的可靠性。
3.6安科瑞组网方案
智能照明控制系统组网方式灵活，扩展方便，当系统模块数量较少、距离较近、范围较小时，各设备以树形枝状延伸，构成支路系统智能照明控制系统；当系统模块数量较多、距离较远、范围较大时，用支线耦合器组成多条支路，构成区域智能照明控制系统；当系统模块数量很多、距离很远、范围很大时，用支线耦合器、区域耦合器等构成楼群智能照明控制系统。（见图7）
图7 组网方案
4、结束语
地铁车站作为大型公共建筑，对照明质量、照明管理和节能降耗提出了相当高的要求。地铁智能照明系统可预先设置运营模式和运营场景，实现对车站不同区域、不同季节、不同时段照明灯具的自动开关，从而减少运营人员的工作量，达到节约能源的目的。同时，时钟控制器、照度传感器等智能设备的运行，能够有效缩短灯具的开启时间，延长灯具的使用寿命，提高照明质量，节省人力成本，降低运营费用。随着科技的不断进步，智能照明系统的使用也会越来越便捷、、节能。 在不久的将来，智能照明系统必将在地铁车站中被广泛使用。
【参考文献】
[1]侯红磊，黄建霞.智能照明系统在宁波地铁车站中的应用
[2]朱姝伟.基于地铁站的电气照明节能研究［J］.西安：长安大学，2015.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
作者简介：朱鹍，女，就职于安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为企业能源管控
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