智能照明控制系統在軌道交通中的研究及其應用

更新時間：2024-11-06

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胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定

摘要：軌道交通智能照明系統通過預先設置運營模式和運營場景，完成了系統的自動控制，并減少工作人員工作量，從而實現了節約能源的目的。通過利用時鐘控制器、照度傳感器等智能元件進行邏輯運算和判斷，縮短了燈具的亮度時間和使用頻次，延長了燈具的使用壽命，降低了生產成本；對各模塊反饋得到信息的及時處理，回路及燈具的運行狀態進行實時辨別，方便快捷地進行照度管理，并且使設備維護起來更加簡單。

關鍵詞：智能照明；控制系統；軌道交通

1、概述

現如今城市軌道交通事業高速發展，環保節能已經深入了我們的生活，并與我們的衣食住行緊密相關，不可分割。地鐵車站目前普遍使用舊的照明控制方法，根據環控簡單的方式對燈光進行控制，造成的結果就是它的照明過程中消耗電量在整個地鐵耗電總量中占了較大比例，因此，這種簡單的控制方式難于滿足保護環境、節約能源、控制靈活、方便管理和維護簡單的控制要求。

2、智能照明系統構成及其功能

智能照明控制系統可控區域較廣，通過現場總線，將所有系統部件連成一體，每個系統都有獨立的CPU處理運算和信息存儲功能。系統各部件既可以獨自完成所屬工作，也可以根據實際需求進行不同的搭配，達到分散控制和集中控制的融合。智能照明系統可以劃分為3個部分：

a.系統模塊

用于給整個系統提供工作電源、時鐘控制源及其他系統的接口元件，包括系統工作電源、總線耦合器、網關。系統主控制網絡主要用來對各部分設備實施同樣的控制和對信號的采樣，子系統網絡主要對各分區實施差異的控制邏輯及算法。主系統和子系統之間通過工業現場總線連接，確保系統運行的穩定性，實現系統網絡數據的實時傳輸。

b.輸入模塊

輸入信息為信息接受設備，用于將外部控制信號變換成網絡上傳輸的信號。不同類型的多功能控制面板進行LCD界面顯示和控制，以圖形、文字、圖片作為操作的軟按鍵，可以實現多點控制、存儲多種模式、時序控制等。亮度傳感器，對周圍環境物理因素亮度的檢測，可以調節本身光源的亮度，使周圍環境處于一個適當的照度，從而實現充分利用自然光，節省能源的目的。

c.輸出模塊

輸出模塊用于接收輸入模塊的信號，并根據需求控制相應回路的輸出，從而實現實時控制的目的。輸出模塊有各種型式的繼電器，模塊可快速強制開啟關閉回路，存儲效果模式，每個回路都可以進行電流偵測，并將偵測的電流值回送到到PC控制軟件和控制監控設備中；設定不同的繼電器間隔開啟時間值，防止因為同時間啟動而造成電流沖擊；計算回路開閉時間；設定關閉后再次啟動的時間間隔，主要用于如金鹵燈等特殊燈具上；調光器模擬量輸出模塊和紅外等輸出模塊以負載電流為調節對象，除調光功能外還可用作燈具的軟啟動、軟關閉。系統各模塊主要功能如下：

a.開關模塊可以智能的對回路燈具實現打開閉合。根據自己需要可以先行設置一定的場合模式，或者不加控制下的時鐘對任一回路燈具進行控制，從而實現想要的照明亮度值，滿足特別的場合需求；為避免浪涌電流對燈具的沖擊，以延長燈具的使用壽命，將開啟開關模塊的分回路功能。自反饋型的開關模塊能夠對回路電流值的進行實時檢測，并記錄和儲存燈具運行時間。

b.通過對智能化觸摸屏和場景控制面板操作，可以控制區域燈具的場景。可以滿足不同層次需求根據觸摸屏進行更多的場景定義并進行亮度的調節。

c.車站運營人員可以對差異時間段的場景預先設置相應的模式，對光照亮度調控用來改進所處環境的舒適性，提高服務人員服務水平。同時還可以解決和調試軟件對一個燈具、一個回路和整體控制等多種操作模式。

智能照明系統可以實現很多智能化功能，可以利用很多方法達到靈活的控制。通過上位機軟件，可以在主機上對場景模式、數據統計等進行調取和設置，尤其是雙擊圖像化操作界面，可以對一個燈具的參數、一個回路的參數等功能進行設置，這有利于燈具光線的調整和燈具使用壽命周期的維護。

在場景模式中可以進行一次預先設定，就能全年使用這種模式運營，這將減少操作步驟，顯著提高系統的工作效率。智能預警功能是系統不可少的一部分，可以檢測燈具或者回路的狀況，當回路數據出現異常值時，就會在系統主界面發出警示標志，可以及時通知運營人員，若在規定時間內沒有人工復位，操作系統為避免故障范圍擴大，將對發生故障的電路進行主動切斷。

3、智能照明控制系統在地鐵的應用

地鐵車站的正常照明分為公共區照明、設備用房照明和管理房間照明。設備房間照明和管理用房一般采用蹺板開關設置于房間門口控制。對于較大面積擁有燈具較多的房間，采用雙聯、三聯或多個開關進行控制。為了達到地鐵運營管理的需要，設備區域和管理用房只允許有特定權限的工作人員進出，基本能做到“人來開燈，人走燈滅"的節電運行。

為實現照明設備的智能化控制，智能照明控制系統依靠計算機、擴頻電力載波通訊技術、計算機智能化信息處理及節能型電器控制等技術，能夠對燈光亮度進行強弱調節、場景設定等，從而實現安全、節約能源的目的。

使用智能照明系統后，可以將所屬于照明總箱的工作照明箱和節能照明箱部件進行去除，所有的指令回路均有總箱發射出，利用智能化模塊，從而減少了照明和工作照明的電能消耗。

4、新型LED節能燈具的使用

由于地鐵車站大多位于地下，為達到良好照亮要求，提高服務，便于廣大群眾的出行，需使用大量燈具照明，傳統的設計方案中，地鐵內大多采用節能型熒光燈。隨著科學技術的進步，傳統的節能熒光燈將退出歷史舞臺，取而代之的是新型LED照明燈具。LED照明燈簡單來講是是一種半導體固體發光器件，通過發光二極管照明。LED照明具有高節能、利環保等特點，還具備調光功能。為了實現燈具智能的開關，需要運用智能化模塊對整個照明回路進行控制。還可以通過智能調光模塊對地鐵站臺屏蔽門燈帶進行控制，當列車駛入車站時，系統各個控制系統進行聯動控制，提高屏蔽門燈帶亮度，當列車駛出車站后，降低屏蔽門燈帶亮度。

5、應用場景

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