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淺談地鐵車站智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計
發(fā)布日期：2019-01-01
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隨著生活水平的提高，人們的生活質(zhì)量越來越高，同時對環(huán)境的要求也越來越高。目前，軌道交通中車站照明系統(tǒng)直接關(guān)系到廣大乘客的乘車舒適性，以及如何減少運營成本，從而達(dá)到“節(jié)能減排”的最終目的。
1地鐵車站中照明分類及控制
根據(jù)區(qū)域的不同，地鐵車站的正常照明分為設(shè)備區(qū)照明和公共區(qū)照明(含出入口照明)。設(shè)備區(qū)照明一般采用蹺板開關(guān)設(shè)置于房間門口控制。
對于面積較大的房間，燈具較多時，采用雙聯(lián)、三聯(lián)、四聯(lián)開關(guān)或多個開關(guān)進(jìn)行控制。由于地鐵的設(shè)備房間只允許有權(quán)限的工作人員進(jìn)入，因此基本能夠做到人來開燈，人走滅燈的節(jié)電運行。
對于公共區(qū)來說，既要保證一定照度和均勻度等照明效果，又要控制長明燈的數(shù)量，就不得不通過增加照明配電箱的回路，并進(jìn)行交叉布線等方式來搭建復(fù)雜的配電線路，通過控制照明回路來實現(xiàn)節(jié)電的功能。
2地鐵車站公共區(qū)的照明要求
給廣大乘客提供舒適的照明環(huán)境，使照明具有人性化;
通過合理的管理，在需要的時間、區(qū)域打開燈具，優(yōu)化能源利用率;
設(shè)置便于操作和管理、靈活多變、維護(hù)成本低廉的照明控制系統(tǒng)。
3傳統(tǒng)地鐵車站的照明控制設(shè)計
站臺公共區(qū)照明主要包括正常照明和疏散照明，其中正常照明由基本照明和疊加照明兩部分構(gòu)成，各占整個正常照明容量的約50%;正常狀態(tài)下，疏散照明作為基本照明的一部分進(jìn)行設(shè)置。
在傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)中，車站公共區(qū)的照明通過兩種類型的照明配電箱(基本照明配電箱和疊加照明配電箱)進(jìn)行配電，并通過設(shè)備管理系統(tǒng)(簡稱BAS系統(tǒng))進(jìn)行控制：在運營高峰時，全部打開;在運營高峰過后可關(guān)閉疊加照明，由基本照明和疏散照明作為公共區(qū)照明;在運行結(jié)束后可根據(jù)需要關(guān)閉全部基本照明，由疏散照明作為公共區(qū)值班和保安照明。
車站公共區(qū)正常照明由照明配電室就地控制、通過設(shè)在車站綜合控制室的BAS系統(tǒng)集中控制、控制中心遠(yuǎn)程監(jiān)控。根據(jù)時段(客流的多少)分部控制燈具，進(jìn)行全亮、部分亮以及全不亮的控制，從而做到相對的節(jié)能控制。
4智能照明控制系統(tǒng)
4.1系統(tǒng)簡述
智能照明控制系統(tǒng)是一種由現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線構(gòu)成的分布式控制網(wǎng)絡(luò)照明管理系統(tǒng)。所有部件都內(nèi)置處理器，網(wǎng)上每個部件都有一個地址，通過總線將所有部件解裂組成一個控制網(wǎng)絡(luò)。
智能照明控制系統(tǒng)由控制部件、執(zhí)行部件、監(jiān)控部件和網(wǎng)絡(luò)部件等組成。控制部件包括控制面板、觸摸顯示屏、探測器、控制器、智能時鐘、用戶編輯器等;執(zhí)行部件含調(diào)光模塊、開關(guān)模塊等;監(jiān)控部件含通信電纜、網(wǎng)關(guān)等。智能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)需要，通過各控制器和面板進(jìn)行編程實現(xiàn)對各燈或回路的亮度控制，從而達(dá)到不同的燈光場景和系統(tǒng)控制的效果。智能照明控制系統(tǒng)圖如下圖所示。
4.2系統(tǒng)特點
智能照明控制系統(tǒng)具有以下幾個特點：
(1)智能照明控制系統(tǒng)控制方式多樣化。現(xiàn)場面板手動控制、光感控制、移動感應(yīng)控制、紅外線遙控、定時控制、場景控制、中央控制。
(2)智能照明控制系統(tǒng)控制模塊的尺寸為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)化設(shè)計，體積小，不需要另外增加控制箱。
(3)全分散模塊化結(jié)構(gòu)，元件可分散放置，每個元件均內(nèi)置微處理器，每個元件可獨立工作，不需要主機(jī)控制，元件之間為對等關(guān)系，任何一個元件損壞不會影響其它元件的運行。
(4)在地下車站的出入口和地上站中可安裝光線感應(yīng)器，可根據(jù)自然光的照度，自動控制燈光的開關(guān)，在自然光線充足時，可自動將燈光關(guān)閉，以達(dá)到節(jié)能的目的。
(5)可與消防聯(lián)動，在消防報警時將廣告照明和正常照明切斷，并可設(shè)置消防報警控制的優(yōu)先級別為最高，在消防報警時，現(xiàn)場面板或定時控制將不起作用，提高了安全性。
(6)具有系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)視功能，能夠監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)分布于不同地點不同配電箱的設(shè)備通訊狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有設(shè)備不能正常通訊，立即在中控電腦上顯示，便于運營部門的維護(hù)。
4.3典型車站智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計
智能照明控制系統(tǒng)主要用于車站公共區(qū)(站廳層公共區(qū)、站臺層公共區(qū))及出入口走道的正常照明。智能照明控制系統(tǒng)的主機(jī)設(shè)置于車站控制室，通過通訊線與照明配電箱內(nèi)的控制模塊以及設(shè)置在現(xiàn)場的控制面板相連，進(jìn)行控制信號的傳遞。
站廳層公共區(qū)：站廳層公共區(qū)正常照明共設(shè)置4個照明配電箱(以車站中心里程為界，左右各設(shè)兩個照明配電箱)。每個照明配電箱內(nèi)各設(shè)置8個回路，并設(shè)置一個智能照明系統(tǒng)的控制模塊。在站廳的值班室內(nèi)設(shè)置智能控制面板，根據(jù)客流的多少可預(yù)置多種燈光場景，以適應(yīng)不同場合的燈光需求，供工作人員任意選擇，既方便管理又節(jié)約能源。預(yù)置控制模式主要有全開模式、省電模式、深夜模式和清掃模式。當(dāng)車站在每天的高峰期運營時，客流量相當(dāng)大，站廳層公共區(qū)照明進(jìn)入全開模式;當(dāng)車站在非高峰期運營時，站廳層公共區(qū)照明進(jìn)入省電模式，可以打開整個公共區(qū)20%~50%的燈具，這樣可以大大節(jié)省電能;車站每天停運前需要對公共區(qū)進(jìn)行清掃，此時公共區(qū)的照明進(jìn)入清掃模式，只需打開20%~30%的燈具;深夜期間，車站進(jìn)入停運狀態(tài)，可以關(guān)閉公共區(qū)所有的正常照明，僅留應(yīng)急照明。
站臺層公共區(qū)：設(shè)置4個照明配電箱(以車站中心里程為界，左右各設(shè)兩個照明配電箱)。每個照明配電箱內(nèi)各設(shè)置6個回路，并設(shè)置一個智能照明系統(tǒng)的控制模塊。在站廳的值班室內(nèi)設(shè)置智能控制面板，具體的控制模式與站廳層公共區(qū)的照明控制模式一樣。
出入口：以車站中心里程為界，左右各設(shè)置一個照明配電箱給出入口的燈具進(jìn)行配電，每個照明配電箱內(nèi)設(shè)置一個智能照明系統(tǒng)的控制模塊，并根據(jù)出入口的長度不同每個出入口可以設(shè)4~6條照明回路，通過時鐘控制模塊進(jìn)行定時控制，每天10：00—23：00定時打開所有照明回路;每天23：00—次日7：00的時段里，可設(shè)置定時關(guān)閉所有普通照明回路，打開應(yīng)急照明回路，從而達(dá)到節(jié)能的效果。
也可通過智能面板就地控制，在站廳的值班室安裝一個智能控制面板，可參考站廳層公共區(qū)的照明控制模式確定開燈的回路數(shù)量。
5智能照明控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的比較
5.1控制形式的比較
傳統(tǒng)的照明控制方案是基于BAS系統(tǒng)進(jìn)行的，只能對照明設(shè)施進(jìn)行簡單的群組控制、時間控制，智能照明控制系統(tǒng)能夠?qū)囌镜恼彰鬟M(jìn)行智能化的管理，達(dá)到根據(jù)用戶的需求對每一路照明回路進(jìn)行控制群組控制、時間控制，還增加了對照明設(shè)施進(jìn)行場景控制、調(diào)光控制及傳感器控制等功能。
如果利用BAS系統(tǒng)對每一路照明回路進(jìn)行控制，需要增加照明箱的體積，同時BAS系統(tǒng)的I/O模塊也需相應(yīng)的增加;智能照明控制系統(tǒng)采用模塊化，不需要增加照明箱體積的基礎(chǔ)上就可以達(dá)到上述的群組控制、時間控制。
5.2與車站BAS接口的比較
傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)通過接觸器與二次控制元件實現(xiàn)BAS系統(tǒng)的自動控制，根據(jù)二次控制元器件放置的位置不同，可采用集中式和分散式，分散式即控制元器件放置在每一個配電箱內(nèi);集中式即在某一房間(值班室或配電室)集中設(shè)置一個控制箱，每個照明的二次控制元件集中放置在該控制箱，通過控制電纜將控制信號連接到現(xiàn)場配電箱的接觸器。傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)與BAS系統(tǒng)的接口界面在照明控制箱的二次端子，接口形式是無源干接點。
智能照明控制系統(tǒng)為內(nèi)部獨立的系統(tǒng)，內(nèi)部接線通過總線形式，與BAS系統(tǒng)接口界面在智能照明控制系統(tǒng)的主機(jī)，接口形式為通訊接口。這樣BAS系統(tǒng)可以節(jié)省很多的連接線。
5.3投資比較
傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)可通過BAS系統(tǒng)對照明進(jìn)行簡單的節(jié)能的控制。當(dāng)采用智能照明系統(tǒng)后，可以將照明回路劃分的更加詳細(xì)，控制方式也更加多樣化，因此就更加節(jié)能。
對于一個典型地鐵車站采用智能照明系統(tǒng)比傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)需要增加投資約15萬。按前文所述智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，對車站72路照明回路進(jìn)行控制。假設(shè)每路使用電流為3A，可比傳統(tǒng)的控制可以節(jié)省20%～30%的電量，每天車站照明時間為14個小時，則每天可以節(jié)省166kWh電量。按每度電0.8元計費，每年可以節(jié)省電費4.86萬元，運營三年多即可收回一次性投資。
此外，采用智能照明控制系統(tǒng)還可以保護(hù)延長燈具的運營壽命，減少車站的檢修維護(hù)費用，減少安裝布線的開支。
6結(jié)束語
通過與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)相比，智能照明控制系統(tǒng)因有靈活、人性化的特點越來越被人們所認(rèn)識，在實際運用中也越來越廣泛。智能照明控制系統(tǒng)在城市地鐵車站中也有所應(yīng)用，雖然單個地鐵車站的面積不大，燈具數(shù)量也不是很多，但是作為整條地鐵線，乃至整個地鐵網(wǎng)絡(luò)，其規(guī)模及數(shù)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大型建筑物，因此，智能照明控制系統(tǒng)對“節(jié)能減排”的貢獻(xiàn)也將舉足輕重。為此，智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)在地鐵車站中予以推廣采用。
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