在广州地铁新线中应用的可行性研究_图文

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智能照明系统在广州地铁新线中应用的可行性研究
贾景茎
(广州地铁设计研究院有限公司,

广东广州

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摘要:智能照明系统在地铁中的采用是为了更好的节约能源.最大限度的满足乘客的需求,通过具体多种方案比较、 预地 测铁 以照

黪及在其它场所运用的经验可得,该系统在地铁中运用是可行的。智能照明在提高照明质量管理,节约后期使用成本, 方优
明系统上有很大的发展前景。 关毽词:智能照明系统;多种控制;管理灵活;节约能源 中图分类号:U453.7 文献标识码‘A

文章编号:1眦9492但01叩5加100埘




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1概述
现阶段地铁照明普遍采用传统的照明控制方式,通过 BAS方式简单地对灯光进行控制。而地铁中照明耗电量约 占整个地铁耗电量的30%左右。所以这种粗犷的控制方式 已经很难满足环保节能、灵活、易于管理维护、多种功能 的控制要求。随着科技的发展,智能照明系统越来越体现 出较强的灵活、节能、经济等优越性。

智能照明控制系统。是根据某一区域的功能、每天不 同的时问、室外光亮度或该Ⅸ域的用途来控制灯光、插座 及风机盘管等设备。智能照明具有多种控制方式,比如: 现场面板控制、单独/分组控制、分散集中控制、远程控 制、延时控制、定时控制、光线感测控制、红外线遥控、 移动感测控制、气象控制、消防联动控制等,其中最显著 的控制方式就是可进行预设,即具有将照明亮度转变为一 系列设置的场景功能。

2智能照明控制系统的可行性
地铁车站的正常照明分为公共区照明和附属房间照 明。附属房间照明一般采用跷板开关设置于房『日】f J口控 制。对于面积较大的房间。灯具较多时,采用双联、三 联、四联开关或多个开关进行控制。由于地铁的附属房间 只允许有权限的工作人员进入。因此基本能做到人来开 灯,人走灯灭的节电运行。但对于公共区来说,为了既能 保证一定照度和均匀度.义能控制长明灯的数量,就不得 不通过增加照明配电箱的数量、交叉布线等方式搭建复杂 的配电线路,在照明配电箱总进线上串入接触器,纳入 BAS的监控.以电气触点来实现区域控制、定时通断、中 央监控等功能。 以上地铁车站所采用的传统照明控制方式存在着诸多 缺陷。主要表现为: 功能过于简单,管理过于粗放; 未能挖掘出照明控制的节能潜力; 线路复杂、施T难度大、照明质量不高。 大量研究证明,使用智能照明控制系统后可以解决以 上传统照明控制方式存在的缺陷,并实现多方面效应。
收稿日期:2010一Ol一07

3智能照明控制系统的优越性
3.1控制内容名词释义
(1)时钟控制 通过时钟管理器等电气元件,实现对各区域内用于正 常T作状态的照明灯具时间上的不同控制。 (2)照度自动调节控制 通过每个润光模块和照度动态检测器等电气元件,实 现在正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具 的自动调光控制,使该Ⅸ域内的照度小会随H照等外界因 素的变化而改变,始终维持在照度预设值左右。 (3)区域场景控制 通过每个调光模块和控制面板等电气元件,实现在正 常状态下对各I)(域内用于正常工作状态的照明灯具的场景 切换控制。 (4)动静探测控制 通过每个调光模块和动静探测器等电气元件,实现在 正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自 动开关控制。

万方数据

经验国
(5)应急状态减量控制 通过每个对正常照明控制的调光模块等电气元件,实 现在应急状态下对各区内用于正常t作状态的照明灯具减 免数量和放弃调光等控制。 (6)手动遥控器控制
方橐介绍 调光控制:戍急照明、J 开戈模块控制t应急照

表I

站厅、站台公共区照明方案比较

方案一

方案=

方案三 传统继电嚣接触嚣控 制:心急州明为长明灯. 并作为节电照明的一部 分.与工作}|l【明间隔设 置。

通过红外线遥控器。实现在正常状态下对各区域内用 于正常工作状态的照明灯具的手动控制和区域场景控制。 (7)应急照明的控制 这里的控制主要是指智能照明控制系统对特殊区域内 的应急照明所执行的控制.包含以下两项控制: 1)正常状态下的自动调节照度和区域场景控制同调 节正常丁作照明灯具的控制方式相同: 2)应急状态下的自动解除调光控制,通过每个对应 急照明控制的调光模块等电气元件.实现在应急状态下对 各区域内用于应急工作状态的照明灯具放弃调光等控制。 使处于事故状态的应急照明达到100%。
节能 控制灵活性 照明指标

作I!II明均采_}{j嘲光控制

明为枝明灯,T忭魁明 采埘开戈模块控制.

灯^厦附件

可调光电子镇流器(自身 损耗4■.寿命5年)

电千镇流器(白身损耗 4■,寿命5年)

竹能犁镇流器(自身损 耗5.W,寿命10年)

正常模式、竹能模式照度 均匀『皇不变。 引起乘客投i『;。 可以无级调光(0‘10帆)t 芹可以开工控制i1|钟川路 控制模式较多一般控制 刊分同i!{} 引起乘客投诉。 控制模式很少一般控制 剑j{({明箱总同路 灯『l:雎厦均匀度阡低. 灯只:照度均匀度降低.

节能模式由于关闭一半

谛能模式由于关闭一半

可以撤据照明蜜际馊聚鞲 能.照厦水平较高时,通 常町以调低lO%照度。钔能 约105。正常远营.照明系 统依据客流数据(对府时 间)进行控制.照度舟蹬 计值0‘100%可调。平均节 能约25%. 灯臂寿龠 延长I.5倍 延长1 5倍 器节能约15%拨灵活的 控制嵌式.节能约溉。 现}r的逗营模式均为在 收车后笑【lj一般灯具. 即无法节能。 电子比节能型屯椿镇流 一半灯具,节能50%.但

只有一种节能模式.理
论在客流较少时.关cII

3.2地铁车站各个功能区智能照明的设置方案
地铁站巾的功能Ⅸ域主要划分为:出人口、站厅站台 公共区、设备区、区间隧道、地面站(或高架站)景观等 不同需要的场所。且这部分的灯具数量较多。长时间打开 所有灯具不仅对灯具使用寿命有影响而且极大的占用了能 耗这就可以采用智能照明控制系统依据人流量的减少或增 多。通过场景控制、调光控制、时钟控制,在不同时间段 里关闭或打开相应回路灯具.从而延长灯具的使用寿命并 节省电费支出。
(1)出入口

3.3采用智能照明控制系统后的优点
(1)提高管理水平 将传统的开关控制照明灯具的通断.转变成智能化的 管理,使高素质的管理意识用于系统,以确保照明的质量。 车站控制室能够对站内所有公共区域的灯光实施监控 并根据环境随时改变当前照明的状态。且可以对全部灯光 进行图形化监控。图形界面上显示的开灯或关灯状态均为 各继电器或调光模块上报的真实反馈状态并且可以在软件 上直接控制所以同路的灯光。也可对每回路进行检测,某 回路出现灯具有异常,软件功能上即可显示,这样能及时 的找出异常灯具进行更换或维修。 (2)节约能源 对于高架车站和地下车站的出人口部照明利用智能传 感器感应室外亮度来自动调节灯光.以保持室内恒定照 度,既能使室内有最佳照明环境。又能达到节能的效果。 根据各区域的工作运行情况进行照度设定.并按时进行自 动开、关照明,使系统能最大限度地节约能源。 (3)延长灯具使用寿命 众所周知,照明灯具的使用寿命取决于电网电压,由 于电网过电压越高,灯具寿命将会成倍地降低,反之,则 灯具寿命将成倍地延长。因此防止过电压并适当降低工作 电压是延长灯具寿命的有效途径。 系统设置抑制电网冲击电压和浪涌电压装置.并人为 地限制电压以提高灯具寿命。采取软启动和软关断技术, 避免灯具灯丝的热冲击,以进一步使灯具寿命延长。 (4)减少配电箱数量,简化布线,简化与BAS控制系 统的接口。

出入口口部(包括地而照明、飞顶照明)设置亮度传 感器实现开关模块控制控制灯具的开启方式和时间长短。 有效的节约能源。 (2)站厅站台公共区 站厅、站台公共区照明通过模式实现。主要包括正常 模式、节能模式、停运模式、火灾模式,除火灾模式采用 消防联动外。其它模式主要根据时间表(结合运营功能、 客流变化等)设置。 方案一投资较大,节能也最大,且方案可以无级地实 现调光而并不降低系统的照度均匀度。为站厅、站台公共 区照明推荐方案。
(3)景观照明

泛光照明的使用可以烘托整个地铁建筑的宏伟气派。 增加城市形象。而泛光灯在傍晚、深夜、节假日等需要不 同的灯光效果. 以上灯光效果均可以通过自动化操作。场景及调光控 制基本通过三种方式: 1)通过车站控制室的软件进行控制; 2)当火灾等紧急情况或者网络中断时可以通过现场 可编程面板进行控制; 3)也可以通过继电器模块直接控制现场灯光。

万方数据

[二]互Ⅱ]

4智能照明控制系统构成及功能简介
一个智能照明控制系统的基本组成有输入单元(包括 输入开关、场景开关、液晶硅示触摸屏、智能传感器等), 输出单元(包括智能继电器、智能调光模块),系统单元 (包括系统电源、系统时钟、网络通信线)。通过计算机主 机或PC监控器编程设计出各种不同的照明方案,如需集 中管理可在控制室中设置一台主机。每个输入输出单元设 置唯一的地址并用软件设定其功能。输入单元一般为安全 电压。输入信号在通信网络上传送,所有的输m单元接受 并作出判断。控制相应的输出同路。系统中的每个单元均 内设微处理器(CPU)和数据存储器,所有的参数被分散 存储在各个单元中,即使系统断电或某一单元损坏,也不 影响其它单元的正常使用。系统通过总线连接成网 智能照明控制系统按网络的拓扑结构,大致有以下两 种型式,总线式和以星形结构为主的混合式。它们各有特 色,前者灵活性较强,易于扩展,控制相对独立,成本较 低。后者可靠性较高,故障诊断和排除简单,存取侨议简 单.传输速度较高。 一般智能照明控制系统都为数字式照明管理系统,它 由系统单元.输入单元和输出单元三部分组成。除电源设 备外.每一单元设置唯?的单元地址,并用软件设定其功 能。通过输出单元来控制各负载同路,各种形式的单元简
述如F。

即配置中央监控中心和智能控制照明柜。前者有控制计算 机、主通信控制器等设备,用于对整个系统进行控制和管 理工作。通过网络将控制命令与各智能控制柜的可编程控 制器进行通信联络。同时接收来自智能控制柜内可编程控 制器的有关自动及手动工作状态、灯具开/关状态等,并 在异常情况下采取处理措施。 目前智能控制系统具有以下功能: (1)智能系统设有中央监控装置,对整个系统实施中 央监控,以便随时调节照明的现场效果,例如系统设置开 灯方案模式,并在计算机屏幕上仿真照明灯具的布置情 况.显示各灯组的开灯模式和开/关状态。 (2)具有灯具异常启动和自动保护的功能; (3)具有灯具启动时间,累计记录,和灯具使用寿命 的统计功能: (4)系统设有自动/手动转换开关,以便必要时对各 灯组的开、关进行手动操作; (5)系统设置与其它系统连接的接口,如建筑楼宇自 控系统(BA系统),以提高综合管理水平; (6)具有场景预设、亮度调节、定时、时序控制及软 启动、软关断的功能。 随着智能系统的进一步开发与完善,其功能将进一步
得到增强。

5智能照明控制系统与BAS系统对比
目前BAS系统应用于照明的控制系统一般是在某些照 明叫路中串联交流接触器,通过控制这些触点实现区域控 制、定时开关、中央控制等。但是,这种控制方式具有很 大的局限性: (1)控制同路的数量一般较少,只是大面积区域控 制。若将同路划分较细、较小则必然增加造价,且造价相 对昂贵; (2)现场通常不设置开关,所有照明同路通过BAS集 中控制,现场无法干预照明状态,使用不便; (3)控制功能简单。只能实现定时、开关的功能,若 要实现场景预设、亮度调节、软启动关断等复杂功能,技
术难度较大:

(1)系统单元 用于提供T作电源.源系统时钟及各种系统的接口, 包括系统电源、各种接口(PC、以太网、电话等),网络 桥。主系统对各Ⅸ域实施相同的控制和信号采样的网络; 子系统则对各分区实施不同具体控制的网络。主系统和子 系统之间通过信息等元件连接。实现数据传输。 (2)输入单元 用于将外部控制信号变换成网络上传输的信号;如可 编程的多功能(开/关、调光、定时、软启动/软关断等) 输入开关、红外线接收开关及红外线遥控器(实现灯光调 光或开/关功能)。各种型式及多功能的控制板, (如有的

提供LCD页耐显示和控制方式,并以图形、文字、图片来 做软按键。可进行多点控制、时序控制、存储多种亮模式 等)。各种功能传感器(如红外线传感器可感知人的活动 以控制灯具或其他负载的开关,亮度传感器)。通过对周 围环境的亮度的检测,调整光源的亮度,使周罔环境保持 适宜的照度。以达到有效利用自然光,节约电能。 (3)输出单元 智能控制系统的输出单元是用于接受来A网络传输的 信号.控制相应回路的输出以实现实时控制。输出单元有 各种型式的继电器。调光器(以负载电流为调节对象,除 调光功能外。还可用作灯具的软启动,软关闭)模拟量输 出单元、照明灯具调光接口和红外输f{j模块等。 系统一般采用集Ifl控制和管理、分散执行的方式,亦

(4)由于照明系统在BAS内不是独立系统,所以BAS 系统出现故障时,照明系统也必然受到影响。 智能照明有独立的控制协议,这样系统相对简单,在 满足照明控制要求的同时,价格也较为经济。目前的智能 控制系统大多采用现场总线技术,具有分布式智能控制的 特点和开放性,且系统和软件也能较为方便的集成。 智能照明控制系统与BAS系统对比如表2所示。 据估箅。一个标准地下车站采用智能照明控制系统的 造价约为30万元~40万元。从运营了解到.现阶段一个地 下站平均一个月使用6万度电,一年电费54万元左右, 使用智能照明系统节能后至少每年可节省电费13.5万元, 光源以飞利浦灯具为例。一根36W荧光灯管110元,使用

万方数据

墨墨I冒口宙墨l圆圈E警重盈昼E团
表2
比较项 控


丝墅奎渺

开发和研制,它们包括:LUTRON(美国路创)、SEGT
智能照明控制系统与BAS系统对比

(上海亿光数码科技有限公司)、Dynalite(澳洲邦奇)、
智能照明控制系统 可根据环境的使_【}j功能果}}j多种控制方式: 1.定时开关控制 2.传感器感应控制 3.多种模式场景控制 4.减光控制 5.应用软件针对照明控制开发.软州功能丰 富,控制戒活方便,管理维护方便快捷 从软件、控制器到现场控制面板、遥控器、触 摸屏究铭配套 平均单,‘造价约为BAS的6吗 由1:采Hj r各种控制方式.其节能是实时的, 节能效果
可∞能约30% B^S

CLIPSAI,(奇胜电器)、ABB、MRENG(韩国爱默尔)等。 目前智能照明控制系统已被广泛地应用枉各类场所, 主要包括:一类足大型公共建筑,如会展中心、航站楼、 客运站、体育场馆、大型商场等,这类建筑具有公共活动 场所照明灯具多、能耗比例高、管理维护工作量大等特 点:第_二类是博物馆、美术馆、图书馆等文化建筑和教学 建筑;第三类是星级酒店和高档写字楼的宴会厅、多功能 厅、会议室、大堂、走道等场所。 但足迄今为止。智能照明控制系统在其它城市的地铁 车站中有所应用。如北京地铁、深圳地铁。但在广州地铁 车站中的应用仍是空白。虽然单个地铁车站的面积不大. 灯具数量也不是很多.但作为整条地铁线.乃至整个地铁 线网,已具备r和大型公建相似的特点.它对照明质量、

1.可采用定时开关控制或 传感器感应控制 2.不可现场控制 3.应J}j软件针对空调设备
的控制开发.照明控制只






系统产晶 配套 造价

是Ⅳ}带功能.只能软件控 制.不能l觉场控制或遥控
器控制。挡制方式小灵活 只是利用DI)(=的DI/DO点来控


高,性价比芹

定时开天控制,暂时运营模式 为了满足服务水平几乎无法 节能 土要针对空调系统的监控系 统

结论

具有节能效果显著、控制灵活、管理维护方便、 美化照明环境.造价低等土要优点

寿命8000小时左右即一年半需更换,使用智能照明系统 延长使用1.5倍寿命.节省维修投资及运营维护人工成本 每个站平均每年1.5万。以此推算2年半即可完全收同投 资造价。

照明管理以及节能提出了相当高的要求。因此存地铁车站 中采用智能照明控制系统是值得探讨和考虑的。

作者简介:贾景堑。女,1983年生。山西人,大学本科,助理工 程师。研究领域:电气。

6智能照明控制系统的应用和前景
目前国内外有许多优秀的厂商在进行智能照明设备的

(编辑:王智圣)

乏潞琴g事雾墙虱笞譬雾凌孓苔警雾嗡风容啦雾荡风苔曳雾苍乳雾迎孓苔V雾连孓苔啦雾透潞牙譬雾嘘孓g譬葶氧零乏孓
(上接第20页) 使界面更加友好美观,在程序运行过程中.人机界面不仅 记录显尔误差信息,同时还将用户设定的指令信息、试验 进行状态、电机运动状态、变频器和接触器开断/闭合、 编码器失效次数等信息显示出来,以便检测人员对检测过 程进行监视。同时.人机界而上还有一个帮助按钮,点击 帮助按钮时.程序会将该检测系统的检测原理以及该检测 软件的使用方法等相关文档以Web浏览器的形式显示出 来。 (3)数据管理模块。该模块有两个功能,一个是对检 测结果与被检编码器的精度要求做误差分析,判断被测编 码器合格与否,生成试验报告。并实现数据的保存与打印 等功能:另一个功能是用户可以通过公司名称、编码器类 型和检验时间(可以复选)三种方式来查询数据,并根据 需要打印试验报告。系统运行界面如图3所示。
参考文献: [1]戴新教,陆荣.旋转编码器的应用[J].科技资讯,2009,
ll(23):2-3.

图3

系统运行界面

5结论
本文采用工控机一PLC混合网络结构.利用运动控制 技术。以20位轴角编码器为基准元件.设计了旋转编码 器性能自动检测系统。实现r对14位以下的旋转轴角编 码器性能的检测。该自动检测系统可以完成编码器测试点 的自动定位,采样数据的自动获取,以及数据自动处理分 析等功能,具有简易百f靠、扩展性好等特点,有一定的应 用价值。

[2]赵柱,续志军。王显军.基于运动控制技术的编码器自动检 测系统【J].中国光学与应用光学,2009(2):134-139. [3]雷桥兵,张祺,何永胜.OPt:技术在电梯控制柜型式试验中 的应用【J].机电工程技术,2009,38(3):92—94.

第一作者简介:郑广勇,男,1984年生。广东阳江人。硕士研究 生。研究领域:智能控制。已发表论文2篇。

(编辑:吴智恒)

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