探讨地铁车站智能照明控制系统方案设计

关键字：地铁车站；智能照明控制系统；节能设计

0引言

根据地铁建设和运营经验，车站照明系统占整个车站设备负荷的15％左右，并且具有持续运行的特点。所以，照明系统是车站节能的关键域。目，地铁车站使用的照明控制方式是在自动化域里被大量应用的可编程逻辑控制器(PLC)方式。这种简单的控制方式，不能满足更高要求的照明节能控制。例如，照明调光节能手段被限制，使照明节能效果无法充分体现；照明控制的多样化受限制；终端控制器件存在能耗问题等。运营部门对车站照明控制的需求是：通过合理的管理，在需要的时间、区域把灯点亮，以优化能源利用率；除了节能环保之外，还应该给人们提供恰到好处的照明环境，使照明成为享受；同时还要便于操作和管理，灵活多变，以节省维护成本。智能照明控制系统作为业的照明控制系统能够很好地实现这些需求。

1智能照明控制系统简介

1.1智能照明控制系统的构成

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，所有部件都内置微处理器，网上每个部件都赋有一个地址，通过总线将所有部件连接组成一个控制网络。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组成。控制部件包括控制面板、触摸显示屏、传感器、控制器、智能时钟、用户编程器等。执行部件包括调光模块、开关模块等。监控部件包括软件、PC机(或使用BAS(车站设备监控系统)主机)。网络部件包括通信电缆、网关、各种模块的智能接口等一。

1.2智能照明控制系统的特点

与传统照明控制系统相比，智能照明控制系统具有以下特点：

1. 智能照明控制系统结构是分布式总线结构，系统内传感器和驱动器有独立CPU，相互之间是对等关系。
2. 系统中任何传感器和驱动器的损坏，不会影响到其它无程序关联的系统元件的运行；维修、更换或升系统内的元件、软件时，系统的其余部分可照常运行，维护保养方便；系统具有强大的可扩展性，对于功能的增加或控制回路的增加，只需挂接相应的元件，无需改动系统内原有的元件和接线。
3. 系统的控制回路为总线制，结构简单，没有大量控制电缆的敷设和繁杂的控制设计；驱动器及系统元件安装在照明箱内；现场传感器(智能面板、亮度传感器等)之间及与照明箱内设备之间只需一条总线进行连接，故操作方便。
4. 功能和控制修改方便灵活，只需很少的程序调整，不需现场重新布线就可以实现。
5. 带电流检测功能的开关驱动器，可以监视回路电气设备是否损坏并可报警。
6. 系统元件的巡检功能可以监视系统内元件是否在线，若有总线故障或元件故障、断线，则可及时上报。

2地铁车站照明控制方案设计

根据实际使用情况，站厅层、站台层的公共区域空间宽广，照明效果要求多样，也是照明用电量很大的场所，若加以适当管理，可以节省大量用电。GB50157-2003《地铁设计规范》14．5．15规定，地下车站的站厅、站台照明，应分组控制]。其目的也是为了提供灵活的控制，运营过程中可根据需要只开部分照明，以节约电能。

车站公共区照明包括公共区工作照明、节电照明、出入口照明、广告照明、导向标志照明、应急照明等，除应急照明为长明外，其它公共区照明纳入智能照明控制系统。

2.1设计方案一的控制和管理功能

智能照明控制系统方案一实施对站台层和站厅层公共区工作照明、节电照明、出人口照明、导向标志照明及广告照明的分时段开闭控制，如图1所示。其具有如下控制和管理功能。

2.1.1面板控制

面板为总线智能型，其功能和控制对象改变时只需通过软件作设定而无需改变接线方式，可对单一回路或多回路的开关、模式、总控等进行操作。在车站车控室安装控制面板，可对照明进行多种方式的应急控制。

2.1.2模块控制

根据地铁运营需要可将所控区域的灯光或其它电器设备等预先设定为各种场景，如正常工作场景、消防应急场景等。需要时可通过控制室和计算机房的监控触摸屏和智能面板控制，也可设定时间进行自动控制。地下车站可按照正常、节电、火灾、停运四种模式运行(见表I)。

1. 正常模式：用于正常运营时的客流高峰期和节假日。客流高峰期可根据客流预测确定，并可根据运营的实际情况作调整。客流高峰期为每天7：00一9：00，17：00一19：O0。
2. 节电模式：用于正常运营时的非客流高峰期。非客流高峰期为每天5：30一7：O0、9：0017：00，19：00一23：30。
3. 火灾模式：智能照明控制系统对照明灯具只监视不控制(只显示照明系统的工作状态)，可有选择地手动切断有关非消防照明电源。火灾发生区域分为车站和区间隧道。车站又分为公共区(含车站站台轨道区)和设备区。火灾模式下，广告照明全部切断，车站工作照明(公共区工作照明、公共区节电照明)延时切除。延时时间可调。
4. 停运模式：用于停止运营的时间段，为每天23：3()5：3()。停运模式随地铁运营公司实际运营时间表确定，时间可调。另外，出人口出地面的飞顶照明应单独回路配电，并由亮度传感器控制；高架车站的照明控制除具有以上模式外，还应具有照度模式。通过感知室内外环境照度值，来决定灯光回路开闭的数量。照度模式可以设定多种照度判断值，且只在非火灾状况下起作用。

2.1.3定时控制

时间控制器可将所控区内照明回路进行预编程。根据实际景观需要，可使一组、多组或某区域的照明灯具，在设定的时间内以设定 的间隔逐次点亮和关闭，并可循环设置。

2.1.4触摸屏可视化集中监控

在车站控制室，安装有彩色可视化触摸屏，通过友好界面将所有控制对象显示于屏幕。各照明回路及灯具均按实际位置以图形显示于各区域平面上。各照明灯具及回路的实时运行状态及报警状态显示于图形上，以方便观察。通过点击各回路图形开关或场景开关即可开启或关闭各区域的照明，同时其状态也在屏上清楚地显示。在触摸屏上还可任意设定时间控制回路。

2.1.5管理功能

通过点击各回路图形开关或场景开关即可开启或关闭各区域的照明，同时其状态也在屏上清楚地显示。在触摸屏上还可任意设定时间控制回路通过对各 回路电流值 的检测 ，自动判断当某 照明回路是否存在短路、断路或灯具损坏等信息。 故障信息将实时返回车站中控。

2.2设计方案二的控制和管理功能

设计方案二实施对站台层和站厅层公共区工作照明、节电照明、出入口照明、导向标志照明的调光控制及广告照明的分时段开闭控制。智能照明控制系统设计方案二与图1设计方案一的区别仅在于将照明箱(除了广告照明箱)内的开关模块改为调光模块。其具有如下控制和管理功能。

2.2.1调光控制

采用标准0-10V调光控制器或LED灯进行调光节能控制，可以实现10%-100%范围内的无调光确保室内光线柔和稳定，既了良好的视觉效果，又兼顾了节能减排的目的。而且0-10V接口的可调光LED灯具，成本低廉，工作稳定可靠，兼容性高，降低了项目后期维护保养的成本与难度。

2.2.2场景控制

可根据要求预定多种场景。系统中的每个照明回路有其独立的地址，因此可以实现对每个照明回路的独立监控；通过程序重新设定，可容易地改变照明的场景、功能，而不需改变任何硬件及布线。

由于可对每一个照明回路进行独立控制，因此类似售票机、扶梯 、屏蔽门等处对亮度有特殊要求的场合，可在调试时根据实际使用情况做亮度调节。

2．2．3时间控制

根据白天、晚上以及列车进出站的时刻，可以设置照明工作时间表，实现照明亮度根据时间表自动调节。

2．2．4集中控制

在车站中控安装照明系统可视化软件，各只照明灯具均按实际位置以图形显示于监控平面上。灯的开关状态、亮度值及故障信息都将实时地传送到控制室，在可视化管理个人电脑上图形化地显示，使得控制更直观、管理更方便、维护更简单。

2．2．5与其它系统联动控制

通过与上位BAS连接，具有在图形画面上集中监视、控制所有设备的功能，并设有用户安全及使用权限管理。或者通过信号输入硬件模块，和其它可提供干接点信号或电压信号的系统连接，可用于地铁项目中其它需要灯光场景配合的系统，并通过场景调用的方式对灯光进行配合控制。

2．2．6高架车站控制

针对高架车站可以充分利用自然采光，对站厅、站台照明进行恒照度控制，这样可以更好地节约能源。

2．2．7广告照明控制

广告照明回路可采用开闭控制、定时控制及控制方式进行控制。

2．2．8管理功能

可以对灯具的开关时间及开关次数进行计数，通过与事先得知的灯具使用寿命资料作比较，做到在其使用寿命到达，能够对灯具更换的时问进行预判，以有利于设备的采购和维护工作。

2．3两种设计方案的比较

设计方案一与设计方案二的比较如表2所示

地下车站受外界自然光的影响较小,除了在车站出人口设置亮度传感器进行照明控制外，其余公共区照明可采用开闭控制，所以适合采用设计方案一的控制方式。高架车站受外界光照影响较大，更适合采用设计方案二的调光控制方式。

3安科瑞智能照明控制系统

3.1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。

3.2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。

3.3系统结构

3.4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。

3.5设备选型

4结束语

在地铁车站站台及站厅层的公共照明控制中采用效用高、灵活而且节能的智能照明控制系统,通过逻辑控制、场景控制、时间及事件控制等多种控制方式，并结合可视化软件的集中管理,可以实现节能优化的照明控制。车站智能照明控制系统不但可以为地铁的车站管理节省人力,而且通过能源管理也为地铁项目节省了可观的电力费用,并产生良好的社会效益。

参考文献

[1].王志强，探讨地铁车站智能照明控制系统方案设计

[2].穆广友,李晓龙,尹力明,等,地铁车站照明系统能耗分析及节能对策[J].城市轨道交通研究,2010(8):35.

[3].向东.广州地铁四号线照明控制系统研究[1.建筑电气

[4].贾景堃.智能照明系统在广州地铁新线中应用的可行性研究[J].机电工程技术.

[5].李汉国.ABBi us@智能建筑控制系统在办公楼照明中的应用，电气应用

[6].安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版

[7].ABB智能照明系统在智能建筑中的应用

原创作者：安科瑞电子商务（上海）有限公司