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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)展使市政管線數(shù)量不斷增多,而管廊的設計建造讓雜亂的市政管線得到集中管理和檢修,使市政管線的敷設和運行更加安全有序。市政管廊需要進行長期運營維護,且具有一定的照明需求,同時管廊的長度較長,用到的燈具數(shù)量眾多,照明控制難度較大。常規(guī)的手動開關(guān)比較分散,受人為因素影響大,效率低,且不夠節(jié)能,隨著技術(shù)發(fā)展,智能照明控制系統(tǒng)在市政管廊照明中的應用日漸增多,并且展現(xiàn)出優(yōu)勢。文章對市政管廊智能照明控制系統(tǒng)進行研究,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(tǒng)
0引言
近年來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。各種市政管線數(shù)量也不斷增多,大量占用地底空間,管線縱橫交錯,檢測維修的難度較大[1]。為了更好地管理各種管線,相關(guān)部門越來越重視管廊建設,城市管廊數(shù)量越來越多。照明是市政管廊建設中的一環(huán),影響著各項工作的順利進行,在進行管廊照明系統(tǒng)設計時,不僅需要考慮各個區(qū)域的照明需求,還需要考慮照明的控制效率,并兼顧節(jié)能環(huán)保[2]。隨著技術(shù)的進步,越來越多市政管廊開始應用智能照明控制系統(tǒng),其節(jié)能和控制效用的特性能夠充分滿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(xiàn)代化城市設施,可將各種市政管線設置在管廊中進行集中化管理,便于管線的安裝、檢修、監(jiān)控等工作,確保管線正常運行,同時還可集中設置消防、通風、排水等設施,提高市政管線的管理質(zhì)量、效率和規(guī)范性[3]。
由于市政管廊通常建設在地底,光線比較昏暗,為了便于安裝、檢修等工作,需要建設照明系統(tǒng),但安裝檢修工作并不是每天都會進行,管廊中大部分時間無人,若持續(xù)照明則造成大量電力資源浪費,如何合理設置照明系統(tǒng)是市政管廊建設中的一個重要問題。依據(jù)市政管廊照明的需求,照明系統(tǒng)的設計關(guān)鍵在于靈活控制和節(jié)能效用。在市政管廊運營中,電費占全部運營費用的 1/3,可見加強照明系統(tǒng)節(jié)能減排的重要性[4]。市政管廊長度可達到數(shù)千米,照明需要的燈具數(shù)量多,需要采取科學、效率又高的控制系統(tǒng),在工人進行安裝檢修時快速、便捷地開啟照明,同時在工人離開時方便、及時地關(guān)閉照明。
1.2市政管廊照明現(xiàn)狀
目前,大部分市政管廊照明系統(tǒng)缺乏智能控制和遠程控制功能,仍然采取傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制方式。通常將照明開關(guān)設置在各區(qū)域入口位置,便于工人手動開關(guān)。但由于管廊長度長、分區(qū)多,各種照明開關(guān)設置得比較分散,開關(guān)燈的效率較為低下。當安裝檢修人員進入管廊時,需要尋找各區(qū)域照明開關(guān),并手動打開,耗費的時間較長,并且很容易出現(xiàn)人為失誤。如出現(xiàn)人已經(jīng)離開但是忘記關(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(tǒng)是未來市政管廊建設的重要趨勢,可更好地實現(xiàn)管廊內(nèi)部“按需照明",既滿足照明需求,又兼顧節(jié)能減排,減少人為失誤造成的資源浪費,降低運營過程中的電費成本[5]。
2市政管廊智能照明控制系統(tǒng)介紹
智能照明控制系統(tǒng)綜合了多種現(xiàn)代化技術(shù),包括自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、感應技術(shù)、照明調(diào)光技術(shù)等技術(shù)實現(xiàn)對系統(tǒng)中各個燈具的智能控制,可以依據(jù)外界環(huán)境需求合理調(diào)節(jié)光源,無須人為手動控制。系統(tǒng)通過電磁調(diào)壓控制照明線路中的電壓、電流變化,可對光源進行調(diào)節(jié),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(diào)整照明,當環(huán)境中光線已經(jīng)比較明亮時,可以調(diào)低燈具亮度,在構(gòu)建明亮舒適的光環(huán)境的同時,減少照明系統(tǒng)的額外功耗。
與傳統(tǒng)手動控制方式相比,智能照明控制具有顯著優(yōu)勢,更加靈活、多元,可依據(jù)外部環(huán)境自行進行智能調(diào)節(jié)控制,也可進行人工調(diào)節(jié)控制;可在現(xiàn)場進行控制,也可遠程控制,還具有定時功能,可設定在一定時間后自動關(guān)閉照明,能夠滿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(tǒng)具有較強適應性,可以滿足不同場景的照明控制需求,可依據(jù)各個場景的功能特點合理設置傳感器,利用傳感器采集外界環(huán)境信息數(shù)據(jù),調(diào)節(jié)照度,使照度符合場景照明需求。智能照明控制系統(tǒng)可智能調(diào)節(jié)燈光亮度、顏色等,營造舒適的照明環(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(tǒng)更便于安裝、維護,其線路敷設較為簡單。傳統(tǒng)照明需要安裝大量開關(guān)和線路,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(tǒng)可進行智能檢測,當系統(tǒng)中的線路、燈具出現(xiàn)問題時,系統(tǒng)可自動定位和報警,而無須維修人員去現(xiàn)場逐一檢修排查,有助于提高運營維護效率。
此外,智能照明控制系統(tǒng)可進行遠程監(jiān)控,能夠在人員離開之后及時熄滅燈光,避免忘關(guān)燈的現(xiàn)象,減少能源損耗。
3市政管廊智能照明控制系統(tǒng)設計
3.1系統(tǒng)組成
智能照明控制系統(tǒng)的組成比較復雜,按照功能的不同可分為三層結(jié)構(gòu)。
(1)現(xiàn)場檢測系統(tǒng):由定時器、傳感器等設備組成的現(xiàn)場檢測系統(tǒng)負責檢測周圍環(huán)境、收集外界信息數(shù)據(jù)、接收和反饋控制系統(tǒng)的信號。
(2)現(xiàn)場控制系統(tǒng):利用各種分布式控制元件,依據(jù)控制系統(tǒng)傳遞的信號來執(zhí)行各種照明調(diào)控動作,從而實現(xiàn)對系統(tǒng)中各種燈具的靈活操控。
(3)控制系統(tǒng):由通信網(wǎng)絡和集成控制、網(wǎng)關(guān)、調(diào)光、應用軟件等模塊組成的控制系統(tǒng)可接收現(xiàn)場檢測系統(tǒng)的各種信息數(shù)據(jù),分析處理后發(fā)出相應的信號,從而實現(xiàn)對整個照明系統(tǒng)的智能控制。
3.2照明控制方式
智能照明控制系統(tǒng)的控制方式比較靈活多樣,采取人工控制與智能調(diào)控相結(jié)合的模式,充分考慮場景功能需求和外界光線、人物活動等因素,具備現(xiàn)場手動控制、人體感應控制、聯(lián)鎖控制、光感控制、場景控制、定時控制等多種控制方式。
3.2.1 現(xiàn)場手動控制
現(xiàn)場手動控制是指在管廊內(nèi)關(guān)鍵位置安裝照明控制開關(guān),是以往市政管廊中常用的傳統(tǒng)手動控制方法,但智能照明控制系統(tǒng)中現(xiàn)場控制開關(guān)的設置更集中、分布更合理。當智能照明控制無法滿足需求時,可進行現(xiàn)場手動控制,使管廊照明的控制更加靈活、科學和人性化。
3.2.2 人體感應控制
人體感應控制是指借助紅外線傳感器探測環(huán)境中的光譜,當人進入探測區(qū)域時,傳感器感應到人體紅外光譜的變化,自動發(fā)出信號,接通照明開關(guān)。只要人處于探測區(qū)域,照明開關(guān)就會持續(xù)連接,直到人走出探測區(qū)域,開關(guān)才會慢慢斷開,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出工作,也能節(jié)能,但需要科學布置現(xiàn)場檢測系統(tǒng),合理安排傳感器安裝位置和數(shù)量,才能實現(xiàn)燈光的智能調(diào)控。
3.2.3 聯(lián)鎖控制
聯(lián)鎖控制是指將照明系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相連,依據(jù) 其他系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)鎖控制等。聯(lián)鎖控制的優(yōu)勢 在于簡化工作流程,節(jié)省時間,如打開井蓋時周圍照 明燈具自動開啟,當所有井蓋全部關(guān)閉后照明燈具自動關(guān)閉;當監(jiān)控系統(tǒng)報警時,區(qū)域的照明燈具也自動打開,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(tǒng)會自動判斷自然光是否能夠滿足照明需求,依據(jù)環(huán)境中自然光線的強度變化調(diào)整照度。當光線充足時保持燈具關(guān)閉狀態(tài);當光線昏暗時打開燈具補充光源,調(diào)整至較弱的照度,使室內(nèi)光環(huán)境舒適;當環(huán)境黑暗時,則調(diào)高照度,以滿足室內(nèi)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(qū)域,可防止能源浪費,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。光感控制需要在合適的位置安裝光照度傳感器,以感應外部光線信號,并傳遞至開關(guān)驅(qū)動器、調(diào)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(shù)量和位置,才能達到良好效果。
3.2.5 場景控制
場景控制是指在同一區(qū)域內(nèi)不同工作場景下采取不同的照明方案,充分滿足各種場景的工作需求。該控制方式需要提前在中控預設場景模式,充分考慮不同工作場景對于燈光的需求,調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)各種照明燈具的開關(guān)、亮度。在實際工作時,可依據(jù)工作需求合理選擇和切換場景模式,從而實現(xiàn)對燈光的調(diào)節(jié)。
3.2.6 定時控制
在智能照明控制系統(tǒng)中可對每個回路進行定時控制,借助智能網(wǎng)關(guān)和專業(yè)化定時控制模塊,可實現(xiàn)每日定時開關(guān)、每周定時開關(guān)、每月定時開關(guān)和其他特殊時間開關(guān)等功能,常用于照明需求具有一定規(guī)律性的區(qū)域。
3.3控制方案
依據(jù)市政管廊的工作特點和照明需求,在設計照明系統(tǒng)時通常設置普通照明系統(tǒng)和應急照明系統(tǒng),分別采用不同的配電箱配電,并且應急照明系統(tǒng)配備蓄電池,當普通照明系統(tǒng)出現(xiàn)問題時,可開啟應急照明。在智能控制方面,也需要考慮不同場景的特點和照明需求進行合理設計,適當增加或減少智能控制功能,并提前在系統(tǒng)中設定好各種場景的照明方案,如無人場景、消防應急場景、正常巡檢場景等,可依據(jù)需求在中控進行靈活切換,從而在滿足需求的同時降低能耗。
管廊中人員活動少,絕大多數(shù)時間空無一人,并且處于地底,能夠接觸到外界自然光線的區(qū)域有限,需合理設置調(diào)光控制模塊,依據(jù)管廊長度和不同的功能區(qū)域采取分區(qū)控制,并且將各區(qū)域照明系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)相連,當出現(xiàn)安防警報時自動開啟燈光,便于各項緊急處理操作的快速執(zhí)行。市政管廊的各防火分區(qū)通常包含出入口、投料口、通風口、變電所等不同區(qū)域,其具體功能特點、光環(huán)境、照明需求有所不同,需要進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(qū)域,人員通常不會長久停留,可利用人體感應技術(shù)來控制照明燈具的開關(guān)。當人員進入感應區(qū)域時,檢測系統(tǒng)自動發(fā)出信號,打開燈具,為人員照明;當人員離開感應區(qū)域時,燈光自動熄滅。為了更好地滿足需求,在現(xiàn)場也需設置手動控制開關(guān),當人員打開手動開關(guān)后自動斷開智能控制功能。
投料口區(qū)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,可應用光感技術(shù)對照度進行智能調(diào)節(jié)。當處于天氣晴朗的白天,區(qū)域內(nèi)光線比較充足時,可以降低照度,將管廊內(nèi)部光線維持在舒適范圍內(nèi),以節(jié)省能源。
3.3.2 其他區(qū)域的照明控制方案
管廊中其他區(qū)域通常接觸不到外界光線,受到的干擾較少。在日常運營過程中,通常需要安排人員定期進行巡檢,可依據(jù)運營巡檢的方案和計劃,利用智能照明控制系統(tǒng)中的定時功能,結(jié)合人體感應技術(shù)來調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)中的各個回路和燈具開關(guān)。例如,工作人員需要定期進入管廊進行例行檢查和維護,可在智能照明控制系統(tǒng)中設置在該時間段內(nèi)自動打開相應區(qū)域的回路和照明燈具,并在規(guī)定時間內(nèi)自動關(guān)閉?;蚨〞r打開相應區(qū)域回路,感應到人體進入?yún)^(qū)域內(nèi)時打開燈具,人員離開時自動關(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(jié)能效果。在這些區(qū)域同樣需要在現(xiàn)場設置手動開關(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(tǒng)
4.1概述
ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù),技術(shù)成熟可靠,安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動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,同時預留I/O口以及Modbus接口,還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。
4.2應用場所
適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能
1)實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài),反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài),監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。
2)當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警,并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。
3)可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制;每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān),也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。
4)開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能,負載(燈具)的分合操作僅在交流電過零時進行;可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊,延長燈具與控制裝置的壽命。
5)對每個照明回路可以預設掉電狀態(tài),當照明電源掉電時,開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預設的掉電狀態(tài);確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。
6)拖動調(diào)光控件,照明設備從0%到100%進行調(diào)光,可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。
7)點擊場景控件,打開或者關(guān)閉對應場景設置,軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能,通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。
8)設置定時時間,確認時間點后,對該事件點執(zhí)行的動作進行設置,設置燈在設定的時間點亮或者滅。
9)系統(tǒng)可以通過預設的當?shù)亟?jīng)緯度信息,自動計算每天的日升日落時間;根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān),實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。
10)所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊;當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時,驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行,不影響日常的照明控制效果。
11)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu);系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作;系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設定實現(xiàn)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
名稱 | 型號 | 功能 | 備注 | ||
安科瑞智能照明控制系統(tǒng) | ALIBUS | 可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能化控制 | |||
名稱 | 型號 | 上行 | 下行 | 外形尺寸 | 備注 |
智能通信管理機 | Anet-1E1S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 | |
智能通信管理機 | Anet-1E2S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 | |
智能通信管理機 | Anet-2E4S1 | 2路以太網(wǎng) | 4路RS485 | 168*113*54 | |
智能通信管理機 | Anet-2E8S1 | 2路以太網(wǎng) | 8路RS485 | 168*113*54 |
名稱 | 型號 | 負載電流 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
4路開關(guān)驅(qū)動器 | ASL220Z-S4/16 | 16A | 導軌式 | 144*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
8路開關(guān)驅(qū)動器 | AS220Z-S8/16 | 16A | 導軌式 | 216*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
12路開關(guān)驅(qū)動器 | ASL220Z-S12/16 | 16A | 導軌式 | 288*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
16路開關(guān)驅(qū)動器 | ASL220Z-S16/16 | 16A | 導軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
8路調(diào)光驅(qū)動器 | ASL220Z-SD8/16 | 16A | 導軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.0-10V調(diào)光 |
名稱 | 型號 | 性能 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
紅外感應傳感器 | ASL220-PM/T | 3-5m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微波感應傳感器 | ASL220-RM/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微動感應傳感器 | ASL220-PR/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
IP網(wǎng)關(guān) | ASL200-485-IP | ALIBUSnet/IP | 導軌式 | 14*28*39 | 系統(tǒng)組網(wǎng)元件 監(jiān)控軟件接口設備 |
1聯(lián)2鍵智能面板 | ASL220-F1/2 | 2組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | 開關(guān) 調(diào)光 場景 |
2聯(lián)4鍵智能面板 | ASL220-F2/4 | 4組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
3聯(lián)6鍵智能面板 | ASL220-F3/6 | 6組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
4聯(lián)8鍵智能 | ASL220-F4/8 | 8組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 |
5結(jié)束語
總而言之,市政管廊的照明需求和照明場景比較特殊,采用智能照明控制系統(tǒng)可獲得更好的照明效果,使照明系統(tǒng)的控制更加簡單,簡化工作流程,減少工 作人員的工作量,也能實現(xiàn)節(jié)能減排,減少能源浪費。智能照明控制系統(tǒng)已經(jīng)成為市政管廊照明發(fā)展的主要趨勢,在實際應用時,需要充分考慮管廊的場景特點展開分區(qū)控制,靈活設置人體感應控制、光感控制、定時控制、聯(lián)鎖控制等各種智能控制方式,構(gòu)建科學、照明控制系統(tǒng),實現(xiàn)各種照明燈具的自動化、智能化管理,降低管廊運營中的電費成本。
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[8]單丹.馬建河 市政管廊智能照明控制系統(tǒng)研究.
作者簡介:韓歡慶,女,現(xiàn)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(tǒng)領(lǐng)域。