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探讨市政管廊智能照明控制系统研究分析

发布时间: 2024-06-06  点击次数: 120次

安科瑞 陈聪

摘要:在城市的建设发展使市政管线数量不断增多,而管廊的设计建造让杂乱的市政管线得到集中管理和检修,使市政管线的敷设和运行更加安全有序。市政管廊需要进行长期运营维护,且具有一定的照明需求,同时管廊的长度较长,用到的灯具数量众多,照明控制难度较大。常规的手动开关比较分散,受人为因素影响大,效率低,且不够节能,随着技术发展,智能照明控制系统在市政管廊照明中的应用日渐增多,并且展现出优势。文章对市政管廊智能照明控制系统进行研究,以期为管廊照明工程建设提供一定参考。

关键字:市政工程;管廊工程;智能照明控制系统

0引言

近年来我国城市建设速度不断加快,城市中各种基础设施日益完善,为人们生活、出行提供了许多便利。各种市政管线数量也不断增多,大量占用地底空间,管线纵横交错,检测维修的难度较大[1]。为了更好地管理各种管线,相关部门越来越重视管廊建设,城市管廊数量越来越多。照明是市政管廊建设中不能缺少的一环,影响着各项工作的顺利进行,在进行管廊照明系统设计时,不仅需要考虑各个区域的照明需求,还需要考虑照明的控制效率,并兼顾节能环保[2]。随着技术的进步,越来越多市政管廊开始应用智能照明控制系统,其节能和控制效用的特性能够充分满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

市政管廊属于现代化城市设施,可将各种市政管线设置在管廊中进行集中化管理,便于管线的安装、检修、监控等工作,确保管线正常运行,同时还可集中设置消防、通风、排水等设施,提高市政管线的管理质量、效率和规范性[3]

由于市政管廊通常建设在地底,光线比较昏暗,为了便于安装、检修等工作,需要建设照明系统,但安装检修工作并不是每天都会进行,管廊中大部分时间无人,若持续照明则造成大量电力资源浪费,如何合理设置照明系统是市政管廊建设中的一个重要问题。依据市政管廊照明的需求,照明系统的设计关键在于灵活控制和节能效用。在市政管廊运营中,电费占全部运营费用的 1/3,可见加强照明系统节能减排的重要性[4]。市政管廊长度可达到数千米,照明需要的灯具数量多,需要采取科学、效率又高的控制系统,在工人进行安装检修时快速、便捷地开启照明,同时在工人离开时方便、及时地关闭照明。

1.2市政管廊照明现状

目前,大部分市政管廊照明系统缺乏智能控制和远程控制功能,仍然采取传统的现场控制方式。通常将照明开关设置在各区域入口位置,便于工人手动开关。但由于管廊长度长、分区多,各种照明开关设置得比较分散,开关灯的效率较为低下。当安装检修人员进入管廊时,需要寻找各区域照明开关,并手动打开,耗费的时间较长,并且很容易出现人为失误。如出现人已经离开但是忘记关灯的情况,造成资源浪费,还容易加速灯具老化,导致灯具使用寿命缩短。

智能照明控制系统是未来市政管廊建设的重要趋势,可更好地实现管廊内部“按需照明”,既满足照明需求,又兼顾节能减排,减少人为失误造成的资源浪费,降低运营过程中的电费成本[5]

2市政管廊智能照明控制系统介绍

智能照明控制系统综合了多种现代化技术,包括自动控制技术、通信技术、感应技术、照明调光技术等技术实现对系统中各个灯具的智能控制,可以依据外界环境需求合理调节光源,无须人为手动控制。系统通过电磁调压控制照明线路中的电压、电流变化,可对光源进行调节,并利用各种感应技术掌握外界环境,了解照明情况,智能调整照明,当环境中光线已经比较明亮时,可以调低灯具亮度,在构建明亮舒适的光环境的同时,减少照明系统的额外功耗。

与传统手动控制方式相比,智能照明控制具有显著优势,更加灵活、多元,可依据外部环境自行进行智能调节控制,也可进行人工调节控制;可在现场进行控制,也可远程控制,还具有定时功能,可设定在一定时间后自动关闭照明,能够满足工作人员的各种控制需求,为市政管廊检修人员提供良好的照明环境。智能照明控制系统具有较强适应性,可以满足不同场景的照明控制需求,可依据各个场景的功能特点合理设置传感器,利用传感器采集外界环境信息数据,调节照度,使照度符合场景照明需求。智能照明控制系统可智能调节灯光亮度、颜色等,营造舒适的照明环境,给人更好的照明体验,保护人的眼睛[6]

智能照明控制系统更便于安装、维护,其线路敷设较为简单。传统照明需要安装大量开关和线路,安装比较复杂,后期维修或改换的难度较高。智能照明控制系统可进行智能检测,当系统中的线路、灯具出现问题时,系统可自动定位和报警,而无须维修人员去现场逐一检修排查,有助于提高运营维护效率。

此外,智能照明控制系统可进行远程监控,能够在人员离开之后及时熄灭灯光,避免忘关灯的现象,减少能源损耗。

3市政管廊智能照明控制系统设计

3.1系统组成

智能照明控制系统的组成比较复杂,按照功能的不同可分为三层结构。

(1)现场检测系统:由定时器、传感器等设备组成的现场检测系统负责检测周围环境、收集外界信息数据、接收和反馈控制系统的信号。

(2)现场控制系统:利用各种分布式控制元件,依据控制系统传递的信号来执行各种照明调控动作,从而实现对系统中各种灯具的灵活操控。

(3)控制系统:由通信网络和集成控制、网关、调光、应用软件等模块组成的控制系统可接收现场检测系统的各种信息数据,分析处理后发出相应的信号,从而实现对整个照明系统的智能控制。

3.2照明控制方式

智能照明控制系统的控制方式比较灵活多样,采取人工控制与智能调控相结合的模式,充分考虑场景功能需求和外界光线、人物活动等因素,具备现场手动控制、人体感应控制、联锁控制、光感控制、场景控制、定时控制等多种控制方式。

3.2.1 现场手动控制

现场手动控制是指在管廊内关键位置安装照明控制开关,是以往市政管廊中常用的传统手动控制方法,但智能照明控制系统中现场控制开关的设置更集中、分布更合理。当智能照明控制无法满足需求时,可进行现场手动控制,使管廊照明的控制更加灵活、科学和人性化。

3.2.2 人体感应控制

人体感应控制是指借助红外线传感器探测环境中的光谱,当人进入探测区域时,传感器感应到人体红外光谱的变化,自动发出信号,接通照明开关。只要人处于探测区域,照明开关就会持续连接,直到人走出探测区域,开关才会慢慢断开,灯光逐渐变暗直至熄灭。这种控制方式能够方便工作人员日常进出工作,也能节能,但需要科学布置现场检测系统,合理安排传感器安装位置和数量,才能实现灯光的智能调控。

3.2.3 联锁控制

联锁控制是指将照明系统与其他系统相连,依据 其他系统的变化而产生联锁反应,如市政管廊中的井 盖联锁控制、监控系统联锁控制等。联锁控制的优势 在于简化工作流程,节省时间,如打开井盖时周围照 明灯具自动开启,当所有井盖全部关闭后照明灯具自动关闭;当监控系统报警时,区域的照明灯具也自动打开,从而为工作人员提供便利。

3.2.4 光感控制

光感控制是指智能照明控制系统会自动判断自然光是否能够满足照明需求,依据环境中自然光线的强度变化调整照度。当光线充足时保持灯具关闭状态;当光线昏暗时打开灯具补充光源,调整至较弱的照度,使室内光环境舒适;当环境黑暗时,则调高照度,以满足室内照明需求。这种控制方式比较适用于受外界自然光影响较大的区域,可防止能源浪费,实现节能环保。光感控制需要在合适的位置安装光照度传感器,以感应外部光线信号,并传递至开关驱动器、调光器等装置。与人体感应控制一样,光感控制也需要合理设置传感器数量和位置,才能达到良好效果。

3.2.5 场景控制

场景控制是指在同一区域内不同工作场景下采取不同的照明方案,充分满足各种场景的工作需求。该控制方式需要提前在中控预设场景模式,充分考虑不同工作场景对于灯光的需求,调节区域内各种照明灯具的开关、亮度。在实际工作时,可依据工作需求合理选择和切换场景模式,从而实现对灯光的调节。

3.2.6 定时控制

在智能照明控制系统中可对每个回路进行定时控制,借助智能网关和专业化定时控制模块,可实现每日定时开关、每周定时开关、每月定时开关和其他特殊时间开关等功能,常用于照明需求具有一定规律性的区域。

3.3控制方案

依据市政管廊的工作特点和照明需求,在设计照明系统时通常设置普通照明系统和应急照明系统,分别采用不同的配电箱配电,并且应急照明系统配备蓄电池,当普通照明系统出现问题时,可开启应急照明。在智能控制方面,也需要考虑不同场景的特点和照明需求进行合理设计,适当增加或减少智能控制功能,并提前在系统中设定好各种场景的照明方案,如无人场景、消防应急场景、正常巡检场景等,可依据需求在中控进行灵活切换,从而在满足需求的同时降低能耗。

管廊中人员活动少,绝大多数时间空无一人,并且处于地底,能够接触到外界自然光线的区域有限,需合理设置调光控制模块,依据管廊长度和不同的功能区域采取分区控制,并且将各区域照明系统与监控系统相连,当出现安防警报时自动开启灯光,便于各项紧急处理操作的快速执行。市政管廊的各防火分区通常包含出入口、投料口、通风口、变电所等不同区域,其具体功能特点、光环境、照明需求有所不同,需要进行合理的照明控制设计。

3.3.1出入口和投料口的照明控制方案

在出入口区域,人员通常不会长久停留,可利用人体感应技术来控制照明灯具的开关。当人员进入感应区域时,检测系统自动发出信号,打开灯具,为人员照明;当人员离开感应区域时,灯光自动熄灭。为了更好地满足需求,在现场也需设置手动控制开关,当人员打开手动开关后自动断开智能控制功能。

投料口区域通常设有天窗,并且邻近地面,可获得自然光照射,在设计照明控制方案时,可应用光感技术对照度进行智能调节。当处于天气晴朗的白天,区域内光线比较充足时,可以降低照度,将管廊内部光线维持在舒适范围内,以节省能源。

3.3.2 其他区域的照明控制方案

管廊中其他区域通常接触不到外界光线,受到的干扰较少。在日常运营过程中,通常需要安排人员定期进行巡检,可依据运营巡检的方案和计划,利用智能照明控制系统中的定时功能,结合人体感应技术来调节照明系统中的各个回路和灯具开关。例如,工作人员需要定期进入管廊进行例行检查和维护,可在智能照明控制系统中设置在该时间段内自动打开相应区域的回路和照明灯具,并在规定时间内自动关闭。或定时打开相应区域回路,感应到人体进入区域内时打开灯具,人员离开时自动关灯,从而降低人工控制频次,减少人工操作的工作量,获得良好节能效果。在这些区域同样需要在现场设置手动开关,与智能照明切换使用,使照明控制更加灵活。

4安科瑞智能照明控制系统

4.1概述

ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术,技术成熟可靠,安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力,适用于一些中小型的项目;模块化设计,可以任意拼接扩展,同时预留I/O口以及Modbus接口,还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。

4.2应用场所

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控制需求。

4.3系统结构

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4.4系统功能

1)实时检测并显示各个模块的在线状态,反馈现场受控回路的开关状态,监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。

2)当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警,并将故障报警信息记录并显示在界面中。

3)可以对单个照明回路实现开关控制;每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关,也可以一个模块或者整个楼层实现开关控制。

4)开关驱动器支持过零触发功能,负载(灯具)的分合操作仅在交流电过零时进行;可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击,延长灯具与控制装置的寿命。

5)对每个照明回路可以预设掉电状态,当照明电源掉电时,开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态;确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。

6)拖动调光控件,照明设备从0%到100%进行调光,可以对单个照明回路实现调光控制,调光总控可以对一个模块的照明回路实现调光控制,也可以对多个照明回路实现调光控制,通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。

7)点击场景控件,打开或者关闭对应场景设置,软件界面上显示不同的场景模式和场景功能,通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。

8)设置定时时间,确认时间点后,对该事件点执行的动作进行设置,设置灯在设定的时间点亮或者灭。

9)系统可以通过预设的当地经纬度信息,自动计算每天的日升日落时间;根据天文时钟控制照明开关,实现日落开灯、日出关灯的功能。

10)所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块;当上位机系统故障或模块离线时,驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行,不影响日常的照明控制效果。

11)系统结构是分布式总线结构;系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作;系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。

12)预留BA或三方集成平台接口,采用modbus、opc等方式。

4.5设备选型

名称

型号

功能

备注

安科瑞智能照明控制系统

ALIBUS

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

 

名称

型号

上行

下行

外形尺寸

备注

智能通信管理机

Anet-1E1S1

1路以太网

1路RS485

140*90*50

 

智能通信管理机

Anet-1E2S1

1路以太网

1路RS485

140*90*50

 

智能通信管理机

Anet-2E4S1

2路以太网

4路RS485

168*113*54

 

智能通信管理机

Anet-2E8S1

2路以太网

8路RS485

168*113*54

 

名称

型号

负载电流

安装方式

外形尺寸

备注

4路开关驱动器

ASL220Z-S4/16

16A

导轨式

144*90*70

1.控制火线

2.每回路额定电流16A

3.磁保持继电器

4.延时控制

5.电流检测

6.定时控制

8路开关驱动器

AS220Z-S8/16

16A

导轨式

216*90*70

1.控制火线

2.每回路额定电流16A

3.磁保持继电器

4.延时控制

5.电流检测

6.定时控制

12路开关驱动器

ASL220Z-S12/16

16A

导轨式

288*90*70

1.控制火线

2.每回路额定电流16A

3.磁保持继电器

4.延时控制

5.电流检测

6.定时控制

16路开关驱动器

ASL220Z-S16/16

16A

导轨式

360*90*70

1.控制火线

2.每回路额定电流16A

3.磁保持继电器

4.延时控制

5.电流检测

6.定时控制

8路调光驱动器

ASL220Z-SD8/16

16A

导轨式

360*90*70

1.控制火线

2.每回路额定电流16A

3.磁保持继电器

4.延时控制

5.0-10V调光

名称

型号

性能

安装方式

外形尺寸

备注

红外感应传感器

ASL220-PM/T

3-5m

120°

嵌入式吸顶

φ80

开孔55mm

微波感应传感器

ASL220-RM/T

5-7m

120°

嵌入式吸顶

φ80

开孔55mm

微动感应传感器

ASL220-PR/T

5-7m

120°

嵌入式吸顶

φ80

开孔55mm

IP网关

ASL200-485-IP

ALIBUSnet/IP

导轨式

14*28*39

系统组网元件

监控软件接口设备

1联2键智能面板

ASL220-F1/2

2组控制指令

86盒

86*24*86

开关

调光

场景

2联4键智能面板

ASL220-F2/4

4组控制指令

86盒

86*24*86

3联6键智能面板

ASL220-F3/6

6组控制指令

86盒

86*24*86

4联8键智能

ASL220-F4/8

8组控制指令

86盒

86*24*86

5结束语

总而言之,市政管廊的照明需求和照明场景比较特殊,采用智能照明控制系统可获得更好的照明效果,使照明系统的控制更加简单,简化工作流程,减少工 作人员的工作量,也能实现节能减排,减少能源浪费。智能照明控制系统已经成为市政管廊照明发展的主要趋势,在实际应用时,需要充分考虑管廊的场景特点展开分区控制,灵活设置人体感应控制、光感控制、定时控制、联锁控制等各种智能控制方式,构建科学、照明控制系统,实现各种照明灯具的自动化、智能化管理,降低管廊运营中的电费成本。

参考文献

[1].林勇. 城市综合管廊的智能照明控制系统分析[J]. 广东建材.

[2].苏山, 袁继纲. 浅谈城市综合管廊照明控制设计[J]. 现代建筑电气

[3].张煜奇. 市政照明工程中的网络化集中控制照明系统设计[J]. 光源与照明

[4].周昉, 毋安晨炜, 李斌. 高填海区某校园地下综合管廊的设计实践[J]. 给水排水

[5].郭韬, 王瑜, 李保泽, 等. 地下污水处理厂照明系统设计探讨[J]. 中国给水排水

[6].高银宝,谭少华,谭大江小城镇地下综合管廊规划建设与管理[J]. 地下空间与工程学报

[7].安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版

[8]单丹.马建河 市政管廊智能照明控制系统研究.

 




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