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摘要:在城市的建設(shè)發(fā)展使市政管線數(shù)量不斷增多,而管廊的設(shè)計(jì)建造讓雜亂的市政管線得到集中管理和檢修,使市政管線的敷設(shè)和運(yùn)行更加安全有序。市政管廊需要進(jìn)行長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)維護(hù),且具有一定的照明需求,同時(shí)管廊的長(zhǎng)度較長(zhǎng),用到的燈具數(shù)量眾多,照明控制難度較大。常規(guī)的手動(dòng)開(kāi)關(guān)比較分散,受人為因素影響大,效率低,且不夠節(jié)能,隨著技術(shù)發(fā)展,智能照明控制系統(tǒng)在市政管廊照明中的應(yīng)用日漸增多,并且展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。文章對(duì)市政管廊智能照明控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,以期為管廊照明工程建設(shè)提供一定參考。
關(guān)鍵字:市政工程;管廊工程;智能照明控制系統(tǒng)
0引言
近年來(lái)我國(guó)城市建設(shè)速度不斷加快,城市中各種基礎(chǔ)設(shè)施日益完善,為人們生活、出行提供了許多便利。各種市政管線數(shù)量也不斷增多,大量占用地底空間,管線縱橫交錯(cuò),檢測(cè)維修的難度較大[1]。為了更好地管理各種管線,相關(guān)部門(mén)越來(lái)越重視管廊建設(shè),城市管廊數(shù)量越來(lái)越多。照明是市政管廊建設(shè)中的一環(huán),影響著各項(xiàng)工作的順利進(jìn)行,在進(jìn)行管廊照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),不僅需要考慮各個(gè)區(qū)域的照明需求,還需要考慮照明的控制效率,并兼顧節(jié)能環(huán)保[2]。隨著技術(shù)的進(jìn)步,越來(lái)越多市政管廊開(kāi)始應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng),其節(jié)能和控制效用的特性能夠充分滿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
市政管廊屬于現(xiàn)代化城市設(shè)施,可將各種市政管線設(shè)置在管廊中進(jìn)行集中化管理,便于管線的安裝、檢修、監(jiān)控等工作,確保管線正常運(yùn)行,同時(shí)還可集中設(shè)置消防、通風(fēng)、排水等設(shè)施,提高市政管線的管理質(zhì)量、效率和規(guī)范性[3]。
由于市政管廊通常建設(shè)在地底,光線比較昏暗,為了便于安裝、檢修等工作,需要建設(shè)照明系統(tǒng),但安裝檢修工作并不是每天都會(huì)進(jìn)行,管廊中大部分時(shí)間無(wú)人,若持續(xù)照明則造成大量電力資源浪費(fèi),如何合理設(shè)置照明系統(tǒng)是市政管廊建設(shè)中的一個(gè)重要問(wèn)題。依據(jù)市政管廊照明的需求,照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于靈活控制和節(jié)能效用。在市政管廊運(yùn)營(yíng)中,電費(fèi)占全部運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的 1/3,可見(jiàn)加強(qiáng)照明系統(tǒng)節(jié)能減排的重要性[4]。市政管廊長(zhǎng)度可達(dá)到數(shù)千米,照明需要的燈具數(shù)量多,需要采取科學(xué)、效率又高的控制系統(tǒng),在工人進(jìn)行安裝檢修時(shí)快速、便捷地開(kāi)啟照明,同時(shí)在工人離開(kāi)時(shí)方便、及時(shí)地關(guān)閉照明。
1.2市政管廊照明現(xiàn)狀
目前,大部分市政管廊照明系統(tǒng)缺乏智能控制和遠(yuǎn)程控制功能,仍然采取傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制方式。通常將照明開(kāi)關(guān)設(shè)置在各區(qū)域入口位置,便于工人手動(dòng)開(kāi)關(guān)。但由于管廊長(zhǎng)度長(zhǎng)、分區(qū)多,各種照明開(kāi)關(guān)設(shè)置得比較分散,開(kāi)關(guān)燈的效率較為低下。當(dāng)安裝檢修人員進(jìn)入管廊時(shí),需要尋找各區(qū)域照明開(kāi)關(guān),并手動(dòng)打開(kāi),耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng),并且很容易出現(xiàn)人為失誤。如出現(xiàn)人已經(jīng)離開(kāi)但是忘記關(guān)燈的情況,造成資源浪費(fèi),還容易加速燈具老化,導(dǎo)致燈具使用壽命縮短。
智能照明控制系統(tǒng)是未來(lái)市政管廊建設(shè)的重要趨勢(shì),可更好地實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)部“按需照明",既滿足照明需求,又兼顧節(jié)能減排,減少人為失誤造成的資源浪費(fèi),降低運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的電費(fèi)成本[5]。
2市政管廊智能照明控制系統(tǒng)介紹
智能照明控制系統(tǒng)綜合了多種現(xiàn)代化技術(shù),包括自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、感應(yīng)技術(shù)、照明調(diào)光技術(shù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)燈具的智能控制,可以依據(jù)外界環(huán)境需求合理調(diào)節(jié)光源,無(wú)須人為手動(dòng)控制。系統(tǒng)通過(guò)電磁調(diào)壓控制照明線路中的電壓、電流變化,可對(duì)光源進(jìn)行調(diào)節(jié),并利用各種感應(yīng)技術(shù)掌握外界環(huán)境,了解照明情況,智能調(diào)整照明,當(dāng)環(huán)境中光線已經(jīng)比較明亮?xí)r,可以調(diào)低燈具亮度,在構(gòu)建明亮舒適的光環(huán)境的同時(shí),減少照明系統(tǒng)的額外功耗。
與傳統(tǒng)手動(dòng)控制方式相比,智能照明控制具有顯著優(yōu)勢(shì),更加靈活、多元,可依據(jù)外部環(huán)境自行進(jìn)行智能調(diào)節(jié)控制,也可進(jìn)行人工調(diào)節(jié)控制;可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制,也可遠(yuǎn)程控制,還具有定時(shí)功能,可設(shè)定在一定時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉照明,能夠滿足工作人員的各種控制需求,為市政管廊檢修人員提供良好的照明環(huán)境。智能照明控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)適應(yīng)性,可以滿足不同場(chǎng)景的照明控制需求,可依據(jù)各個(gè)場(chǎng)景的功能特點(diǎn)合理設(shè)置傳感器,利用傳感器采集外界環(huán)境信息數(shù)據(jù),調(diào)節(jié)照度,使照度符合場(chǎng)景照明需求。智能照明控制系統(tǒng)可智能調(diào)節(jié)燈光亮度、顏色等,營(yíng)造舒適的照明環(huán)境,給人更好的照明體驗(yàn),保護(hù)人的眼睛[6]。
智能照明控制系統(tǒng)更便于安裝、維護(hù),其線路敷設(shè)較為簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)照明需要安裝大量開(kāi)關(guān)和線路,安裝比較復(fù)雜,后期維修或改換的難度較高。智能照明控制系統(tǒng)可進(jìn)行智能檢測(cè),當(dāng)系統(tǒng)中的線路、燈具出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),系統(tǒng)可自動(dòng)定位和報(bào)警,而無(wú)須維修人員去現(xiàn)場(chǎng)逐一檢修排查,有助于提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)效率。
此外,智能照明控制系統(tǒng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,能夠在人員離開(kāi)之后及時(shí)熄滅燈光,避免忘關(guān)燈的現(xiàn)象,減少能源損耗。
3市政管廊智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1系統(tǒng)組成
智能照明控制系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜,按照功能的不同可分為三層結(jié)構(gòu)。
(1)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng):由定時(shí)器、傳感器等設(shè)備組成的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)檢測(cè)周?chē)h(huán)境、收集外界信息數(shù)據(jù)、接收和反饋控制系統(tǒng)的信號(hào)。
(2)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng):利用各種分布式控制元件,依據(jù)控制系統(tǒng)傳遞的信號(hào)來(lái)執(zhí)行各種照明調(diào)控動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中各種燈具的靈活操控。
(3)控制系統(tǒng):由通信網(wǎng)絡(luò)和集成控制、網(wǎng)關(guān)、調(diào)光、應(yīng)用軟件等模塊組成的控制系統(tǒng)可接收現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)的各種信息數(shù)據(jù),分析處理后發(fā)出相應(yīng)的信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)照明系統(tǒng)的智能控制。
3.2照明控制方式
智能照明控制系統(tǒng)的控制方式比較靈活多樣,采取人工控制與智能調(diào)控相結(jié)合的模式,充分考慮場(chǎng)景功能需求和外界光線、人物活動(dòng)等因素,具備現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、人體感應(yīng)控制、聯(lián)鎖控制、光感控制、場(chǎng)景控制、定時(shí)控制等多種控制方式。
3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制
現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制是指在管廊內(nèi)關(guān)鍵位置安裝照明控制開(kāi)關(guān),是以往市政管廊中常用的傳統(tǒng)手動(dòng)控制方法,但智能照明控制系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)控制開(kāi)關(guān)的設(shè)置更集中、分布更合理。當(dāng)智能照明控制無(wú)法滿足需求時(shí),可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制,使管廊照明的控制更加靈活、科學(xué)和人性化。
3.2.2 人體感應(yīng)控制
人體感應(yīng)控制是指借助紅外線傳感器探測(cè)環(huán)境中的光譜,當(dāng)人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域時(shí),傳感器感應(yīng)到人體紅外光譜的變化,自動(dòng)發(fā)出信號(hào),接通照明開(kāi)關(guān)。只要人處于探測(cè)區(qū)域,照明開(kāi)關(guān)就會(huì)持續(xù)連接,直到人走出探測(cè)區(qū)域,開(kāi)關(guān)才會(huì)慢慢斷開(kāi),燈光逐漸變暗直至熄滅。這種控制方式能夠方便工作人員日常進(jìn)出工作,也能節(jié)能,但需要科學(xué)布置現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng),合理安排傳感器安裝位置和數(shù)量,才能實(shí)現(xiàn)燈光的智能調(diào)控。
3.2.3 聯(lián)鎖控制
聯(lián)鎖控制是指將照明系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相連,依據(jù) 其他系統(tǒng)的變化而產(chǎn)生聯(lián)鎖反應(yīng),如市政管廊中的井 蓋聯(lián)鎖控制、監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)鎖控制等。聯(lián)鎖控制的優(yōu)勢(shì) 在于簡(jiǎn)化工作流程,節(jié)省時(shí)間,如打開(kāi)井蓋時(shí)周?chē)?明燈具自動(dòng)開(kāi)啟,當(dāng)所有井蓋全部關(guān)閉后照明燈具自動(dòng)關(guān)閉;當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警時(shí),區(qū)域的照明燈具也自動(dòng)打開(kāi),從而為工作人員提供便利。
3.2.4 光感控制
光感控制是指智能照明控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷自然光是否能夠滿足照明需求,依據(jù)環(huán)境中自然光線的強(qiáng)度變化調(diào)整照度。當(dāng)光線充足時(shí)保持燈具關(guān)閉狀態(tài);當(dāng)光線昏暗時(shí)打開(kāi)燈具補(bǔ)充光源,調(diào)整至較弱的照度,使室內(nèi)光環(huán)境舒適;當(dāng)環(huán)境黑暗時(shí),則調(diào)高照度,以滿足室內(nèi)照明需求。這種控制方式比較適用于受外界自然光影響較大的區(qū)域,可防止能源浪費(fèi),實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。光感控制需要在合適的位置安裝光照度傳感器,以感應(yīng)外部光線信號(hào),并傳遞至開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器、調(diào)光器等裝置。與人體感應(yīng)控制一樣,光感控制也需要合理設(shè)置傳感器數(shù)量和位置,才能達(dá)到良好效果。
3.2.5 場(chǎng)景控制
場(chǎng)景控制是指在同一區(qū)域內(nèi)不同工作場(chǎng)景下采取不同的照明方案,充分滿足各種場(chǎng)景的工作需求。該控制方式需要提前在中控預(yù)設(shè)場(chǎng)景模式,充分考慮不同工作場(chǎng)景對(duì)于燈光的需求,調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)各種照明燈具的開(kāi)關(guān)、亮度。在實(shí)際工作時(shí),可依據(jù)工作需求合理選擇和切換場(chǎng)景模式,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的調(diào)節(jié)。
3.2.6 定時(shí)控制
在智能照明控制系統(tǒng)中可對(duì)每個(gè)回路進(jìn)行定時(shí)控制,借助智能網(wǎng)關(guān)和專(zhuān)業(yè)化定時(shí)控制模塊,可實(shí)現(xiàn)每日定時(shí)開(kāi)關(guān)、每周定時(shí)開(kāi)關(guān)、每月定時(shí)開(kāi)關(guān)和其他特殊時(shí)間開(kāi)關(guān)等功能,常用于照明需求具有一定規(guī)律性的區(qū)域。
3.3控制方案
依據(jù)市政管廊的工作特點(diǎn)和照明需求,在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)時(shí)通常設(shè)置普通照明系統(tǒng)和應(yīng)急照明系統(tǒng),分別采用不同的配電箱配電,并且應(yīng)急照明系統(tǒng)配備蓄電池,當(dāng)普通照明系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),可開(kāi)啟應(yīng)急照明。在智能控制方面,也需要考慮不同場(chǎng)景的特點(diǎn)和照明需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì),適當(dāng)增加或減少智能控制功能,并提前在系統(tǒng)中設(shè)定好各種場(chǎng)景的照明方案,如無(wú)人場(chǎng)景、消防應(yīng)急場(chǎng)景、正常巡檢場(chǎng)景等,可依據(jù)需求在中控進(jìn)行靈活切換,從而在滿足需求的同時(shí)降低能耗。
管廊中人員活動(dòng)少,絕大多數(shù)時(shí)間空無(wú)一人,并且處于地底,能夠接觸到外界自然光線的區(qū)域有限,需合理設(shè)置調(diào)光控制模塊,依據(jù)管廊長(zhǎng)度和不同的功能區(qū)域采取分區(qū)控制,并且將各區(qū)域照明系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)相連,當(dāng)出現(xiàn)安防警報(bào)時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟燈光,便于各項(xiàng)緊急處理操作的快速執(zhí)行。市政管廊的各防火分區(qū)通常包含出入口、投料口、通風(fēng)口、變電所等不同區(qū)域,其具體功能特點(diǎn)、光環(huán)境、照明需求有所不同,需要進(jìn)行合理的照明控制設(shè)計(jì)。
3.3.1出入口和投料口的照明控制方案
在出入口區(qū)域,人員通常不會(huì)長(zhǎng)久停留,可利用人體感應(yīng)技術(shù)來(lái)控制照明燈具的開(kāi)關(guān)。當(dāng)人員進(jìn)入感應(yīng)區(qū)域時(shí),檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出信號(hào),打開(kāi)燈具,為人員照明;當(dāng)人員離開(kāi)感應(yīng)區(qū)域時(shí),燈光自動(dòng)熄滅。為了更好地滿足需求,在現(xiàn)場(chǎng)也需設(shè)置手動(dòng)控制開(kāi)關(guān),當(dāng)人員打開(kāi)手動(dòng)開(kāi)關(guān)后自動(dòng)斷開(kāi)智能控制功能。
投料口區(qū)域通常設(shè)有天窗,并且鄰近地面,可獲得自然光照射,在設(shè)計(jì)照明控制方案時(shí),可應(yīng)用光感技術(shù)對(duì)照度進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。當(dāng)處于天氣晴朗的白天,區(qū)域內(nèi)光線比較充足時(shí),可以降低照度,將管廊內(nèi)部光線維持在舒適范圍內(nèi),以節(jié)省能源。
3.3.2 其他區(qū)域的照明控制方案
管廊中其他區(qū)域通常接觸不到外界光線,受到的干擾較少。在日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,通常需要安排人員定期進(jìn)行巡檢,可依據(jù)運(yùn)營(yíng)巡檢的方案和計(jì)劃,利用智能照明控制系統(tǒng)中的定時(shí)功能,結(jié)合人體感應(yīng)技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)中的各個(gè)回路和燈具開(kāi)關(guān)。例如,工作人員需要定期進(jìn)入管廊進(jìn)行例行檢查和維護(hù),可在智能照明控制系統(tǒng)中設(shè)置在該時(shí)間段內(nèi)自動(dòng)打開(kāi)相應(yīng)區(qū)域的回路和照明燈具,并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉?;蚨〞r(shí)打開(kāi)相應(yīng)區(qū)域回路,感應(yīng)到人體進(jìn)入?yún)^(qū)域內(nèi)時(shí)打開(kāi)燈具,人員離開(kāi)時(shí)自動(dòng)關(guān)燈,從而降低人工控制頻次,減少人工操作的工作量,獲得良好節(jié)能效果。在這些區(qū)域同樣需要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置手動(dòng)開(kāi)關(guān),與智能照明切換使用,使照明控制更加靈活。
4安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
4.1概述
ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù),技術(shù)成熟可靠,安全穩(wěn)定。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力,適用于一些中小型的項(xiàng)目;模塊化設(shè)計(jì),可以任意拼接擴(kuò)展,同時(shí)預(yù)留I/O口以及Modbus接口,還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所
適合于各類(lèi)智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店,以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能
1)實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài),反饋現(xiàn)場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài),監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來(lái)瀏覽。
2)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。
3)可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制;每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān),也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制。
4)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能,負(fù)載(燈具)的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行;可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊,延長(zhǎng)燈具與控制裝置的壽命。
5)對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài),當(dāng)照明電源掉電時(shí),開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài);確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。
6)拖動(dòng)調(diào)光控件,照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光,可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,通過(guò)圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。
7)點(diǎn)擊場(chǎng)景控件,打開(kāi)或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場(chǎng)景設(shè)置,軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能,通過(guò)圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。
8)設(shè)置定時(shí)時(shí)間,確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后,對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。
9)系統(tǒng)可以通過(guò)預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息,自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間;根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。
10)所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊;當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí),驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)劃的正常執(zhí)行,不影響日常的照明控制效果。
11)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu);系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作;系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過(guò)程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。
12)預(yù)留BA或三方集成平臺(tái)接口,采用modbus、opc等方式。