智能照明控制系統(tǒng)在城市軌道交通的應(yīng)用

安科瑞 耿敏花

摘要：在傳統(tǒng)的城市軌道交通設(shè)計(jì)方面，照明設(shè)計(jì)方案具有一定的弊端。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能化技術(shù)漸漸步入人們的生活并成為主流，故在城市軌道交通中應(yīng)用新型的照明控制設(shè)計(jì)，即智能控制系統(tǒng)。本文主要對(duì)智能照明的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，并據(jù)此得出該設(shè)計(jì)具有的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：智能照明；軌道交通；應(yīng)用研究

在我國城市軌道交通系統(tǒng)已經(jīng)存在多年，其高運(yùn)載量是作為公共的交通運(yùn)輸系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一。城市軌道交通系統(tǒng)在發(fā)展初期只能提供居民生活所需的交通出行需求，如今不僅能滿足居民的日常生活出行，還能滿足居民的休閑娛樂以及旅游購物等多個(gè)方面，該系統(tǒng)的完善與發(fā)展速度之快可見一斑。在滿足居民的日常出行等硬性要求之后，能否給乘客提供適宜的“軟性服務(wù)”就成了城市交通軌道系統(tǒng)完善中的重要目標(biāo)。

1、傳統(tǒng)照明設(shè)計(jì)方案

1.1 傳統(tǒng)照明方案的分區(qū)配電特點(diǎn)

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)的照明設(shè)計(jì)方案主要適用于同時(shí)、同效的大面積區(qū)域供電，而地鐵作為一個(gè)新興的城市軌道交通運(yùn)載工具，其面向乘客使用的車站部分位于地下，照明控制設(shè)計(jì)不能等同于傳統(tǒng)的城市軌道交通運(yùn)載工具，然而由于其位于地下、日光無法照射，給采光造成了難度，地鐵車站內(nèi)的照明只能依靠人工照明設(shè)備。如何在節(jié)約能源的同時(shí)給地鐵車站提供合適亮度的照明服務(wù)？這是現(xiàn)代城軌交通人應(yīng)該思考的一大問題。

在傳統(tǒng)的照明設(shè)計(jì)方案中，將地鐵車站主要分為兩大區(qū)域：一大區(qū)域是主要供乘客使用的公共區(qū)域，這一區(qū)域囊括了進(jìn)站前的準(zhǔn)備大廳、站臺(tái)前的候車區(qū)域、安檢區(qū)域以及出站口和入站口等區(qū)域；另一區(qū)域則是由地鐵主要運(yùn)行設(shè)備占用，和地鐵日常運(yùn)維人員所使用的工作和休息區(qū)域構(gòu)成。不同區(qū)域的用處不同，所需要的照明形式也不盡相同。例如：面向乘客使用的公共區(qū)，由于乘客人來人往，在運(yùn)營時(shí)間需要一直提供照明服務(wù)；而對(duì)于面向工作人員使用的日常運(yùn)營維護(hù)的工作區(qū)域來說，只需在地鐵設(shè)備進(jìn)行管理和檢查的時(shí)候提供照明服務(wù)。

1.2 傳統(tǒng)照明方案的配電方式

傳統(tǒng)配電方式適用于大面積廣泛用電區(qū)域，其供電特點(diǎn)是同時(shí)、同效。因此在傳統(tǒng)的城軌交通系統(tǒng)的照明方案設(shè)計(jì)中，考慮到了地鐵照明的負(fù)荷程度，對(duì)地鐵照明進(jìn)行了負(fù)荷等級(jí)的劃分，為了避免突然停電造成的地鐵運(yùn)營出現(xiàn)問題，乘客恐慌，列車運(yùn)行不正常等情況，傳統(tǒng)的城軌照明方式，是將面對(duì)乘客開放的公共區(qū)域采用劃分更小的區(qū)域來分配用電進(jìn)行照明服務(wù)的方式，一般將公共區(qū)域劃分成兩個(gè)區(qū)域，屬于同一區(qū)域的照明服務(wù)由變電所提供，通常使用兩條母線進(jìn)行配電工作。

對(duì)于面向工作人員使用的工作區(qū)域，照明服務(wù)通常使用放射式配電，由設(shè)備區(qū)照明供電總電箱提供，分散至若干條回路到達(dá)各個(gè)設(shè)備和不同的工作區(qū)域。每個(gè)設(shè)備和工作區(qū)域設(shè)置照明開關(guān)，進(jìn)行單獨(dú)的照明控制，提高了人工成本。在傳統(tǒng)的城軌照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式中，為了達(dá)到節(jié)約能源降低運(yùn)行成本的需求，又將面向乘客使用的地鐵公共區(qū)域分為工作照明區(qū)域和節(jié)能照明區(qū)域。照明總電箱再將電量供給各個(gè)分電箱，以便于達(dá)到日常所需，然而這種程度的節(jié)能效果遠(yuǎn)不如智能照明控制操作系統(tǒng)。

在日常的工作服務(wù)狀態(tài)下，節(jié)能照明電箱和專門分配給工作使用的電箱全部運(yùn)行，而在乘車低峰期，為了滿足照明服務(wù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的需求，只打開兩個(gè)照明電箱中的任意一個(gè)，這樣的設(shè)計(jì)操作進(jìn)一步體現(xiàn)了設(shè)計(jì)上的靈活性。但是在實(shí)際的運(yùn)營過程中，往往不會(huì)采用這樣的操作，因?yàn)樵摬僮鞯目刂茝?fù)雜而且需要人為干涉，看似節(jié)約能源實(shí)際卻增加了運(yùn)營工作負(fù)擔(dān)。

2、在城軌交通中應(yīng)用智能照明系統(tǒng)

2.1 在地鐵運(yùn)營中應(yīng)用智能照明設(shè)計(jì)

在新型信息技術(shù)和科技創(chuàng)新水平均逐漸提高的現(xiàn)在，在城軌交通內(nèi)部，智能照明系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在了地鐵車站照明系統(tǒng)中。該控制系統(tǒng)由移動(dòng)終端、互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸、互聯(lián)網(wǎng)智能信息分析、智能電氣控制以及分布式藍(lán)牙等無線終端遙感操控系統(tǒng)等智能操作系統(tǒng)組成，以此滿足智能化、節(jié)能化的控制照明需求。智能照明控制系統(tǒng)不僅具有節(jié)約能源、節(jié)約人力等特點(diǎn)，還可以根據(jù)實(shí)際情況和客運(yùn)人流量以及不同的區(qū)域智能地增強(qiáng)或者減弱燈光，還新增了定時(shí)系統(tǒng)等功能，實(shí)用性和適用性都非常高。

智能化調(diào)節(jié)燈光系統(tǒng)由智能化板塊構(gòu)成，不僅可以達(dá)到對(duì)照明工具用電控制的目的，還可以配合照明工具使用，以達(dá)到智能化調(diào)節(jié)光線亮度的目的。采用該系統(tǒng)對(duì)地鐵車站進(jìn)行照明控制后，就可以取代總照明電箱下的分照明電箱，只需要將照明所需的總電箱中電量全部輸出，再交由下面的智能控制模塊管理輸出全部電量，達(dá)到取代傳統(tǒng)照明分電箱的目的，在實(shí)際使用時(shí)再針對(duì)實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)可知智能操控系統(tǒng)在城軌交通中的地鐵運(yùn)營中具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

2.2 在隧道照明中采用智能照明技術(shù)

在某些位于地下的特殊公共城軌交通區(qū)域，例如隧道，不同于地鐵無法采光，照明全部依靠人工照明設(shè)備提供，其受外界采光影響但采光強(qiáng)度不夠滿足日常運(yùn)營需求的特殊性，應(yīng)用智能照明技術(shù)是上乘之選。

現(xiàn)如今，我國大小城市的隧道中的照明方面普遍存在一些問題，或是照明強(qiáng)度不夠大，或是照明強(qiáng)度太弱，外界光線的強(qiáng)弱對(duì)內(nèi)部光線也會(huì)有一定的影響。傳統(tǒng)的照明設(shè)計(jì)系統(tǒng)在實(shí)施方面存在諸多問題，人工實(shí)施起來也十分的復(fù)雜，且十分容易出現(xiàn)安全問題，稍有不慎就會(huì)埋下安全隱患，給公共城軌交通設(shè)備的安全性造成威脅。而采用智能照明控制操作系統(tǒng)就能夠很大程度上避免這些問題，其內(nèi)設(shè)的感光系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際的外界采光情況改變照明設(shè)備的亮度，給隧道運(yùn)營減輕了負(fù)擔(dān)，降低了人工成本的同時(shí)大大消除了安全隱患，提高了駕駛員和乘客的安全性。

3、智能照明操控的應(yīng)用前景

數(shù)據(jù)顯示，各大照明設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)都對(duì)智能照明操控技術(shù)表示關(guān)注，智能操控的照明技術(shù)將會(huì)更加成熟，更節(jié)能且造價(jià)低廉的智能照明操控系統(tǒng)的出現(xiàn)指日可待。

以下將對(duì)在照明設(shè)計(jì)方面，傳統(tǒng)方案和智能操控方案的利弊方面做出詳細(xì)的介紹。根據(jù)對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)的分析得出，智能操控系統(tǒng)在城軌交通中地鐵和隧道的應(yīng)用中略勝。地鐵和隧道都位于地下或者山中，無法采光或者采光較差，均需要使用大量的 LED 燈來提供照明服務(wù)。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)策劃中。地鐵的內(nèi)部站臺(tái)公共區(qū)域都采用節(jié)能型的普通燈具來提供照明服務(wù)。

現(xiàn)如今，照明設(shè)備行業(yè)廣泛發(fā)展，新型的LED燈具已經(jīng)廣泛取代普通燈具來提供照明服務(wù)。LED 照明技術(shù)是使用一種特殊的照明設(shè)備，即LED燈，LED的內(nèi)部由半導(dǎo)體材料作為核心，在半導(dǎo)體設(shè)備中通過載流子復(fù)合發(fā)出大量的能量來提供光源，又稱為半導(dǎo)體照明。半導(dǎo)體照明技術(shù)具有節(jié)約能源，提高燈具壽命和綠色照明等多方面優(yōu)勢(shì)。且由于其不同于傳統(tǒng)燈具的接電要求，可以配合智能照明操作系統(tǒng)使用。根據(jù)智能化操控模塊對(duì)照明設(shè)備通電的控制，可以調(diào)節(jié) LED燈的燈光強(qiáng)弱，也可以結(jié)合自動(dòng)感光設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。例如在地鐵的出站口和入站口頂部安裝感光傳感器，當(dāng)?shù)罔F運(yùn)行列車進(jìn)站的時(shí)候，通過自動(dòng)感光器的連感技術(shù)，增強(qiáng)屏蔽門門燈亮度，結(jié)束進(jìn)站后，再通過聯(lián)動(dòng)設(shè)置降低屏蔽門門燈亮度。

4、應(yīng)用場(chǎng)景

系統(tǒng)功能：

1、開關(guān)控制：對(duì)通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會(huì)議室按照單個(gè)照明回路、區(qū)域、樓層等實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)照明的開關(guān)燈控制，監(jiān)視受控回路的開關(guān)狀態(tài)。

2、調(diào)光控制：滿足區(qū)域照度和亮度調(diào)節(jié)要求，支持在通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會(huì)議室等場(chǎng)所監(jiān)測(cè)照度或亮度，并根據(jù)需要自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)節(jié)開燈數(shù)量和燈光亮度，充分利用自然光源，滿足節(jié)約了能源，營造了舒適的生活工作環(huán)境。

3、場(chǎng)景控制：支持不同的場(chǎng)景模式控制，根據(jù)不同區(qū)域的功能需求，設(shè)定場(chǎng)景，完成相關(guān)照明燈具的控制組合，滿足美化工作環(huán)境、提高舒適度需求。

4、照明回路電路監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)視各照明支路/回路的運(yùn)行電流、開關(guān)狀態(tài)，并自動(dòng)分析回路是否有故障狀態(tài)并預(yù)警。

5、分區(qū)、總控：支持運(yùn)行管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)視各區(qū)域、樓層、樓棟的照明狀態(tài)，并根據(jù)需要進(jìn)行分區(qū)、分層、分樓棟按需要分區(qū)控制、總控制。

6、實(shí)時(shí)報(bào)警：當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中，提示內(nèi)容為故障時(shí)間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢：查詢?nèi)我鈺r(shí)段內(nèi)的事件記錄，支持“當(dāng)日”“最近7天”“自定義時(shí)段”方式查詢歷史事件。

5、現(xiàn)場(chǎng)圖片

7、產(chǎn)品選型

6、結(jié)束語

根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)得出，傳統(tǒng)的照明操作設(shè)計(jì)使用于同時(shí)、同步的區(qū)域性照明，在地鐵和隧道等無法采光或采光能力弱且受外界環(huán)境影響的城軌交通設(shè)備的應(yīng)用上，存在著大量的問題，而采用智能照明操作設(shè)計(jì)，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)照明工具的照明情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，智能操控技術(shù)的應(yīng)用利端非常明顯，故智能照明技術(shù)應(yīng)用于照明服務(wù)的前景十分可觀。

【參考文獻(xiàn)】

[1]毛萌,智能照明控制系統(tǒng)在城市軌道交通的應(yīng)用。

[2]呂永宏,劉紅燕,三種城市軌道交通照明控制系統(tǒng)[J],甘肅科技,2016(11.044):2-4。

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版。