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浅谈智能照明控制系统的组成及在轨道交通中的应用

时间:2020-06-08 浏览次数:160

安科瑞  戴玥

摘要:介绍了轨道交通照明系统的特点,通过对比研究了智能照明控制系统在轨道交通中应用的必要性和可行性。结合智能照明控制系统的组成和特点,给 出了智能照明控制系统在轨道交通中的推荐应用方案。

 

关键词:智能照明轨道交通BAS系统模式控制

轨道交通系统的照明,是一个能耗大户。一个中等规模的地下车站,照明系统的功率约为 200~300kW,日耗电量超过4000kWh„

轨道交通照明系统直接关系到广大乘客乘车舒服性及办公人员的管理方便性。如何通过各种新技术来改善照明控制方法,以达到节能增效及人性化管理的目的,是人们长期思考的问题。

对轨道交通设施的照明控制应达到以下要求:

(1)给广大乘客提供恰到好处的照明环境,使照明具有人性化,成为享受。

(2)通过合理的管理,在需要的时间、区域把灯点亮,优化能源利用率。

(3)照明控制系统还要具备便于操作和管理、灵活多变、维护成本低廉。

 

1轨道交通实施智能照明控制的必要性、可行性

轨道交通设施的照明控制,早期的做法是采用 原始的人工直接操作普通照明回路断路器的方法, 或者由上位系统来控制照明回路总电源的方法;后 来又釆用了在自动化领域里,被大量应用的可编程 控制器(又称为PLC或BAS),来对车站照明设备 进行自动化控制,控制手段大大地前进了一步。

目前,国内轨道交通的照明系统决大多数都是 由BAS系统来完成控制的,其原理是在照明配电箱的每个回路出线断路器的下方安装接触器(或继 电器),BAS系统通过控制接触器(或继电器)的开 合,来达到控制照明灯具点亮或熄灭的目的。

随着国内轨道交通的发展,节能和环保的设计理念越来越多的在轨道交通中得以体现,同时,人们对轨道交通照明系统的控制灵活性和方便性的要求越来越高,对智能照明控制的需求越来越大。

智能照明控制系统是一种专业的照明控制系统,广泛应用于智能楼宇、广场、车站等建筑,在上海地铁人民广场站、广州地铁鱼珠车辆段和重庆轻 轨3号线均有应用。采用BAS系统进行照明控制,或者釆用专门的智能照明控制系统,都可以对照明 设备进行自动控制,但两者还是存在着很大的区别。

首先,从对照明设备的控制功能来看,BAS系 统只能对照明设施进行简单的群组控制、时间控制。 而专门的智能照明控制系统除可以达到上述的群 组控制、时间控制外,还增加了对照明设施进行场 景控制、调光控制、及传感器控制等功能。智能照 明控制系统中的场景控制是一种不可逆转的控制, 可有效防止由于误操作引起的误动作。

其次,从对照明设施的监视功能来看,BAS系统控制照明回路的终端控制器是交流接触器,釆集动作确认信号时还增加布线及相应I/O输入点。专门的智能照明控制系统,本身配备专用的照 明控制终端继电器,这种继电器,内置动作反馈电 路,通过信号总线,把继电器的状态信息送回控制中心,省去的中间环节。

第三,从照明回路的控制及控制界面来看, BAS系统的照明控制系统由PC机来实现自动控 制,或者由PC机的鼠标来手动控制。专业智能照 明控制系统除了可以由PC机来实现自动控制,或 者由PC机的鼠标来手动控制外,另外还可通过设置轻触开关或触摸屏来控制,多了一种便捷控制手 段,紧急状态下非常有效。

第四,对于一个已经安装完毕的照明系统,若要改变其控制方案,由BAS系统完成的控制必然会涉及到设备的增减和布线改变;由智能照明控制 系统完成的控制只需简单设定即可,不涉及到任何硬件的改变。

第五,智能照明控制系统本身可以是独立的控 制系统。也可以是某一个上位系统的子系统,它可 以向上位系统开放标准RS232通信协议,接收上位系统的监控指令。

此外,智能照明控制系统还具有如下特点:

(1)智能照明控制系统控制模块的尺寸为标准 模数化设计,体积小,不需增加控制箱。

(2)全分散模块化结构,元件可分散放置,每个 元件均内置微处理器,每个元件可独立工作,不需 主机控制,元件之间为对等关系,任何一个元件损 坏不影响其他元件的运行。

(3)智能照明控制系统控制方式多样化:现场 面板手动控制、光感控制、移动感应控制、红外线遥 控、定时控制、场景控制、控制。

(4)具有系统设备监视功能,能够监视系统内 分布于不同地点不同配电箱的设备通讯状态,一旦 发现有设备不能正常通讯,立即在中控电脑上显示, 便于运营部门的维护。

(5)在每个车站的控制室中可安装中控电脑和现场智能控制面板,在电脑出现故障时,现场智能 控制面板可作为备用进行控制,提供了系统的可靠 性。

(6)在地下车站的出入口和地上站中可安装光 线感应器,可根据自然光的照度,自动控制灯光的 开关,在自然光线充足时,可自动将灯光关闭,以达到节能的目的。

(7)监视各模块工作状态,当工作电流异常时产生报警信号,便于及时更换或维修。

(8)灯光开闭控制模块可对灯光的开关时间及 次数进行计时、计次,便于灯光及系统的维护。

(9)可与消防联动,在消防报警时,将广告照明和正常照明切断,并可设置防报警控制的优先级别 为高,在消防报警时,现场面板或定时控制将不 起作用,提高了安全性。

轨道交通的照明系统是一个相对独立的系统, 在釆用智能照明控制系统后,BAS系统对照明系统的监控则可以大大简化,只需要通过通信接口对智能监控系统进行监控即可,对其它系统不产生任何影响。

 

2智能照明控制系统的组成

智能照明控制系统是一种由现场数据总线构成的分布式控制网络照明管理系统。所有部件都内置处理器,网上每个部件都有一个地址,通过总线将所有部件裂解组成一个控制网络。智能照明 控制系统由控制部件、执行部件、监控部件和网络 部件等组成。控制部件:控制面板、触摸显示屏、探测器、控制器、智能时钟、用户编程器等。执行部件: 调光模块、开关模块等。监控部件:通信电缆、网关等(图1)。

 

图1智能照明控制系统组成示意图

 

3轨道交通智能照明控制系统应用方案

3.1地下站系统配置

在车站各配电室工作照明配电箱、节电照明配电箱、出入口照明配电箱和广告照明配电箱的各回路 出线断路器电下端安装驱动器,在车控室安装智能场 景控制面板或触摸屏,在各出入口安装光线感应器。

3.2地下车站照明控制方式

(1)公共区釆用模式控制,可分为节电模式、正 常模式、火灾模式、停运模式,车控室智能场景控制 面板或触摸屏可以对公共区的灯光模式进行控制

a、节电模式用于运营时的非客流高峰;

b、正常模式用于正常运营时的客流高峰和节假日;

c、火灾模式用于车站或相邻区间火灾。车站 控制室确认火灾后,由BAS系统向智能照明控制系统下达火灾模式指令,智能照明控制系统接收到 火灾模式指令后瞬时切除广告照明,工作照明、节电照明和出入口照明延时切除。

d、停运模式用于停止运营时间段。

(2)设备区照明釆用手动翘板开关控制(非智 能照明控制)。

(3)出入口釆用照度控制。利用光线感应器实 现照度控制,外界光线强时,系统自动关闭部分灯 光。比较长的出入口实行分段控制,靠近公共区部 分同公共区控制,靠近地面部分实行照度控制。

3.3高架车站系统配置

在车站各配电室工作照明配电箱、节电照明配 电箱、出入口照明配电箱和广告照明配电箱的各回 路出线断路器的下端安装驱动器,在车控室安装智 能场景控制面板或触摸屏,高架车站公共区和出入 口安装光线感应器。

3.4高架车站照明控制方式

(1)公共区釆用模式控制。可以分为节电模式、 正常模式、照度模式、火灾模式、停运模式,车控室 智能场景控制面板或触摸屏可以对公共区的灯光 模式进行控制。

在照度模式下,系统利用光线感应器实现照度 控制,外界光线强时,系统自动关闭部分灯光。照 度模式仅在非火灾状况下起作用,其它各模式的定 义同地下站。

(2)设备区照明釆用手动翘板开关控制。

(3)岀入口采用照度控制。利用光线感应器实 现照度控制,外界光线强时,系统自动关闭部分灯光。

3.5设计接口功能划分

智能照明控制系统通过网关与BAS系统相连, 网关完成协议的转换。照明控制系统以简单的连接方式将控制网络通过RS485通讯口或TCP/IP (传输控制协议/网际协议)、DCOM (分布式对象模型)、OPC (对象链接嵌入用于过程控制)等高层协 议接口接入BASo网关设备壁挂在照明配电室内。

 

 

4 安科瑞智能照明控制系统

安科瑞智能照明控制产品种类齐全,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化控制,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。

产品选型方案

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。

4.1系统工作原理示意图

 

4.2开关驱动器

用于对设备进行开关控制的驱动器,具有延时、预设、逻辑控制、场景、阈值开关等功能,电气参数如下:

设备供电电压

21~30V   DC 12mA(max)

功率  <360mW

        操作指示

红色和绿色 LED 以及按键

输出参数

110—250V   AC 50/60Hz

输出电流 16A

每路功率损耗 1.5W

防护等级

IP  20 EN  60529

温度范围

正常运行 -5--45℃

储存温度 -25--55℃

运输温度 -25--75℃

安装方式

标准 35mm 轨道安装

 

4.3调光驱动器

2路0-10V调光器,可对每路进行回路开关控制并输出 0-10V 调光信号对具有 0-10V 调光接口的灯具进行调光,具有开关、场景、状态反馈等功能,电气参数如下:

 

设备供电电压

21~30V   DC 12mA(max)

功率  <360mW

操作指示

红色和绿色 LED 以及按键

 

 

输出参数

110—250V   AC 50/60Hz

输出电流 16A

0-10V DC 调光信号

防护等级

IP  20 EN  60529

温度范围

正常运行 -5--45℃

储存温度 -25--55℃

运输温度 -25--75℃

安装方式

标准 35mm 轨道安装

 

4.4传感器

传感器是一种能感受外界信号、物理条件(如光、移动)的设备装置,并将感应的信息传递给其它设备装置(如调光器、开关驱动器),电气参数如下:

设电电压

21~30V   DC   12mA(max)

功率  <360mW

操作指示

红色和绿色 LED 以及按键

防护等级

IP20 EN  60529

温度范围

正常运行 -5--45℃

储存温度 -25--55℃

运输温度 -25--75℃

安装方式

嵌入式安装

 

4.5总线电源

KNX/EIB 系统标准供电电源,为总线提供电压640mA 输出电流,最多可以为 64 个设备供电,带总线复位、 过流指示和短路保护。标准导轨安装,电气参数如下:

输入

85~260V   AC 50/60Hz

输出

标称电压 21—30V   DC

辅助电压 30V   DC

ASL100-P640/30 640mA

功率  <360mW

操作指示

红色和绿色 LED 以及按键

防护等级

IP20 EN  60529

温度范围

正常运行 -5--45℃

储存温度 -25--55℃

运输温度 -25--75℃

安装方式

       标准 35mm 轨道安装

 

4.6智能面板

用于接受按键触动信号,可通过区分短按与长按并结合不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能,电气参数如下:

设备供电电压

21~30V  DC  12mA(max)

功率  <360mW

操作指示

红色和绿色 LED 以及按键

输入参数

外接输入 20V  DC

防护等级

IP20 EN  60529

 

 

温度范围

正常运行 -5--45℃

储存温度 -25--55℃

运输温度 -25--75℃

安装方式

标准 86 盒安装

 

4.7干接点输入模块

用于接受外部干接点信号输入,可通过不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能,电气参数如下:

 

设备供电电压

21~30V  DC  12mA(max)

功率  <360mW

操作指示

红色和绿色 LED 以及按键

输入参数

外接输入 20V  DC

防护等级

IP20 EN  60529

 

 

 

 

温度范围

正常运行 -5--45℃

储存温度 -25--55℃

运输温度 -25--75℃

安装方式

标准 35mm 轨道安装

 

4.8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;

 

5结语

智能照明控制系统已日趋完善、成熟,作为专 业的照明控制系统,具有灵活、人性化的特点。目 前,上海地铁、广州地铁的个别站点及重庆轻轨3 号线已开始应用智能照明控制系统。

虽然智能照明控制系统的造价较BAS控制系统高,但智能照明采用集中自动监控,减少了运营管 理的人员配备,减少了操作和维护的工作量,而且可以做到节能。因此,在轨道交通中釆用智能照明控制系统应该是未来的一种发展趋势。

 

参考文献:

[1]王德发 .智能照明控制系统在轨道交通中的应用研究

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版

 

作者简介:

戴玥,女,现任职于江苏安科瑞电器制造有限公司,主要从事智能照明控制系统的研发与应用。

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