【摘要】地鐵作為地下建筑，大量使用燈光照明，智能照明系統(tǒng)的應用有利于提高照明使用效率并兼顧照明舒服度。通過介紹智能照明系統(tǒng)的特點及地鐵中智能照明系統(tǒng)的系統(tǒng)構成和控制方案，并結(jié)合智能照明系統(tǒng)在南京地鐵中的設計與應用，闡述了智能照明系統(tǒng)在應用在地鐵建設中的*性及發(fā)展前景。

【關鍵詞】智能照明地鐵模式控制

　　1引言

　　隨著地鐵線路里程數(shù)的不斷增加，地鐵系統(tǒng)儼然己經(jīng)成為了城市中的能耗大戶。由于地鐵車站處于地下，自然采光難以實現(xiàn)，主要依靠人工照明來營造和保障內(nèi)部光環(huán)境，照明時間長、能耗大是其特點，據(jù)調(diào)査地鐵車站照明的用電量僅次于電梯和排風系統(tǒng)，占總用電量的30%左右，各照明系統(tǒng)中還存在大量低效率的光源、燈具等設備和低效的照明控制方式，所以照明系統(tǒng)在節(jié)能方面有很大的空間。

　　照明的基本功能是明視性，也就是我們一般常說的照明，它能幫助我們辨別周圍環(huán)境和識別眼前物體,滿足一般的社會活動需求。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對照明的需求不再局限于基本的明視功能，而是對光環(huán)境提岀了更高的要求，也就是心理照明。恰當?shù)恼彰鞣諊軌蜃屓梭w感舒服、心情愉悅。如果光環(huán)境處理的不好,也會影響人們的生活，如高架橋、高層辦公樓等公共建筑的晚間亮化照明，會影響附近居民樓內(nèi)人們睡眠的效率，進而影響之后的生活和工作;商業(yè)區(qū)建筑外立面上的大幅廣告照明，雖然比較奪人眼球，但是可能會影響交通安全。

　　因此，如何根據(jù)地鐵車站內(nèi)部環(huán)境特點、人群特點和交通行為特征以及視覺特點平衡兼顧照明舒服度水平和照明質(zhì)量要求，實現(xiàn)經(jīng)濟、節(jié)能的綠色照明是地下空間人工光環(huán)境控制追求的目標。

　　2智能照明系統(tǒng)簡介

　　在照明控制的進程中主要經(jīng)歷了三個階段，分別為人工控制階段、時序控制階段和自動調(diào)光控制階段。在地鐵建設發(fā)展初期，大多釆用人工控制的方式進行空間照明，因為在照明控制方面計算機技術還不成熟，所以只能根據(jù)不同時段和現(xiàn)場環(huán)境,由專人負責照明的控制和管理，區(qū)域照明亮度也是由專門人員主觀決定的。由于控制的不及時很容易造成能耗過大，產(chǎn)生浪費。

　　隨著計算機技術、網(wǎng)絡通訊技術的發(fā)展，以及智能型樓宇、住宅的廣泛推廣，智能照明控制技術得到眾多投資方、用戶及設計師的重視，智能照明控制產(chǎn)品市場也日益被各專業(yè)企業(yè)所關注。目前智能照明技術已廣泛應用于智能家居、賓館酒店、商業(yè)廣告、園林景觀、體育場館、汽車等諸多領域,在軌道交通領域也有部分應用，如上海、深圳、杭州地鐵等部分線路，但其系統(tǒng)只是作為車站BAS系統(tǒng)控制功能的一個衍伸，并未發(fā)揮其根據(jù)光環(huán)境達到智能調(diào)光的功效。

　　通俗地說,智能照明控制系統(tǒng)是利用計算機、嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡通信技術，將照明線路中的各種光源通過網(wǎng)絡連接到一起進行控制的平臺。利用照明智能化控制可以根據(jù)環(huán)境變化、客觀需要、用戶預定需求等條件而自動采集照明系統(tǒng)中的各種信息，對所釆集的信息進行相應的邏輯分析、推理、判斷，并對分析結(jié)果按照要求的形式存儲、顯示、傳輸，進行相應的工作狀態(tài)信息反饋，以達到預期的控制效果。

　　(1)智能照明控制系統(tǒng)的特點

　　a.系統(tǒng)集成性，是集計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、自動控制技術、微電子技術、數(shù)據(jù)庫技術和系統(tǒng)集成技術于一體的現(xiàn)代控制系統(tǒng);

　　b.智能化，具有信息采集、傳輸、邏輯分析、智能分析推理及反饋控制等智能特征的控制系統(tǒng);

　　c.網(wǎng)絡化，傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)大都是獨立的、本地的、局部的系統(tǒng)，無專門的網(wǎng)絡連接，而智能照明控制系統(tǒng)可以是大范圍的控制系統(tǒng)，需要包括硬件技術和軟件技術的計算機網(wǎng)絡通信支持，進行必要的控制信息交換和通信，并納入物聯(lián)網(wǎng)技術，可實現(xiàn)通過移動終端進行控制;

　　d.使用方便，采用圖形化界面，顯示直觀，控制方便，可以通過編程的方法靈活改變照明效果，同時還能實時監(jiān)測末端負載的運行情況，為運營檢修提供了便利。

　　(2)智能照明控制系統(tǒng)的功能

　　a.回路電流、電壓、功率因數(shù)、電量檢測等;

　　b.單燈開關和調(diào)光;

　　c.單燈電流、電壓、功率因素、電量和溫度檢測等;

　　d.根據(jù)天氣情況和實際的光照強度，實現(xiàn)燈具的自動開、關和調(diào)光;

　　e.靈活的亮燈組合管理，控制每一盞燈;

　　f.現(xiàn)場管理功能;

　　g.預設管理功能;

　　h.每天可進行自動通、斷電操作，保證工作日、節(jié)假日按不同的時間自動通、斷電，可對用電設備進行分區(qū)、分線路管理或單獨管理;

　　i.集成無線抄表功能，為能耗管理打下基礎;

j.監(jiān)控燈具的開、關和亮度，從而顯著延長燈具的有效壽命，減少燈具更換次數(shù)，節(jié)約資源。

　　3智能照明系統(tǒng)設計方案

　　3.1系統(tǒng)構成

　　智能照明控制系統(tǒng)一般由四個單元構成:輸入設備、系統(tǒng)設備、輸出設備、負載。輸入設備包括終端控制器、照度傳感器等將所接收到的指令和信號發(fā)送給系統(tǒng)設備主機，主機把調(diào)整后的數(shù)據(jù)送給輸出設備開關模塊或調(diào)光控制模塊，控制模塊對負載光源進行開關與調(diào)光動作。

智能照明控制系統(tǒng)設備主要由一臺智能照明主機控制柜和多個智能照明配電箱以及被控設備(燈具)組成(圖1)。智能照明主機控制柜內(nèi)安放了智能照明系統(tǒng)的核心組成部分，包括主控制器、工控機及顯示器、遠程數(shù)據(jù)集中器等接口配件。智能照明配電箱則內(nèi)置了分控制器和控制模塊，分控制器和控制模塊通過現(xiàn)場總線連接成網(wǎng)絡，通過接口元件及軟件，可在控制室的智能照明主機控制柜內(nèi)的工控機上進行實時監(jiān)控及操作。還可根據(jù)用戶需求拓展，將現(xiàn)場控制器和照度控制器等組件連接至分控制器上,實現(xiàn)狀態(tài)控制功能。

圖1智能照明系統(tǒng)簡圖

　　3.2控制方案

　　以往地鐵車站的照明燈具釆用交叉配線，由車站BAS系統(tǒng)分回路通過硬線集中控制，在運營的高峰時段，站廳、站臺公共區(qū)的所有照明全部開啟。高峰過后，關掉其中一半照明以節(jié)約能源。列車正常停運后，將公共區(qū)的正常電照明全部關掉，只保留公共區(qū)的應急照明，供內(nèi)部人員通行和使用。

　　這種控制方式雖然在一定程度上達到了節(jié)電的效果，但是在照明梯度上變化明顯，工況單一，無法做到在亮度上線性實時控制，會讓人心理上產(chǎn)生一定的不適應，也無法做到分區(qū)域單燈控制。同時，傳統(tǒng)的熒光燈管反復的開關會影響燈管的使用壽命，對于出現(xiàn)故障的燈具無法在控制室査看，只能通過運營維護人員到現(xiàn)場逐個排查，如檢查疏漏、更換不及時，不但影響照明效果，還可能會收到乘客的投訴，擴大了影響范圍，浪費了人力物力財力。同時，熒光燈/節(jié)能燈的特性決定其無法實現(xiàn)單燈調(diào)光控制。

　　因此,基于以上原因，選用更加綠色環(huán)保的光源LEDoLED除了有著節(jié)能、環(huán)保、壽命長的特點，更重要的是LED有著不可比擬的調(diào)光優(yōu)勢，體現(xiàn)在可通過調(diào)整電流的大小或通過LED顆粒分組控制從而達到調(diào)整光照強度的目的，非常適合配合智能照明控制器實現(xiàn)分時、分組、分區(qū)域控制，每套燈具還可以內(nèi)嵌地址，實現(xiàn)單燈調(diào)光控制，實時上傳工作狀態(tài)。

　　南京地鐵工程釆用的智能照明控制系統(tǒng)是一個二線制的智能控制系統(tǒng)，由智能照明主機、智能控制模塊、被控設備(燈具)和相關通訊網(wǎng)絡組成。系統(tǒng)內(nèi)所有的控制模塊均內(nèi)置微處理器和存儲單元，由一對信號線連接成網(wǎng)絡?？偩€上所有控制模塊通過系統(tǒng)編程使控制開關與輸出回路建立邏輯對應關系。智能照明控制系統(tǒng)在控制的同時，監(jiān)控各回路燈具的運行情況，并將數(shù)據(jù)反饋至主機顯示屏，同時上傳至車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

　　(1)分時、分區(qū)、分組控制

　　在主機中根據(jù)日客流、節(jié)假日、重大節(jié)日、大型集會或慶典等不同情況下的客流大小分別設定模式，實現(xiàn)分時、分區(qū)、分組調(diào)光控制。

　　(2)自然光補償控制

南京地處長江下游中部富庶地區(qū)，屬亞熱帶季風氣候，雨量充沛，四季分明,年平均雷暴日為32.6d/a。因此其自然光的光照強度受氣候、天氣變化的影響較大。利用自然光釆光的出入口及淺埋式開天窗車站的公共區(qū)設置照度傳感器，根據(jù)季節(jié)、天氣、日照的變化單獨對有自然光引入范圍內(nèi)的燈具進行自動調(diào)光，給乘客提供舒服的視覺感受?？刂七^程無需人工干預,運營管理方便，同時節(jié)約電能。

　　(3)事件控制

根據(jù)特殊事件采用預編程或手動控制,管理照明。特殊情況下,打開特定區(qū)域內(nèi)的局部照明光源，以滿足各種情況下的照明需求。

　　4智能照明系統(tǒng)在南京地鐵中的應用

　　4.1南京地鐵工程車輛段及停車場

　　南京地鐵3號線工程秣周車輛段、林場停車場及南京地鐵4號線工程青龍車輛段在檢修大庫內(nèi)設置了車輛段的智能照明系統(tǒng)。通過將照明系統(tǒng)與檢修列車列位、列車檢修工藝以及列車運行計劃相協(xié)調(diào)，達到對大庫照明系統(tǒng)的智能控制。智能照明控制裝置按行車計劃實時調(diào)用列位燈具控制模式,要求白天庫頂照明工作區(qū)域開啟部分燈光照明，晚間等待地鐵車輛入庫的時間段開啟全部庫頂照明燈具，地鐵車輛入庫開始檢修時自動開啟全部檢修坑內(nèi)及檢修平臺照明燈具。工作結(jié)束時間時自動關閉全部燈具，只保留部分庫頂長明燈至早晨天亮。當現(xiàn)場需要加班或其他臨時需要時，可通過現(xiàn)場控制器開啟或關閉燈具。

車輛段采用智能照明控制系統(tǒng),根據(jù)車輛基地行車組織計劃，結(jié)合車輛檢修工藝要求對停車列位上方一般照明燈具進行分區(qū)、分時控制，控制方便,節(jié)電*。根據(jù)分析結(jié)果，南京地鐵3號線工程車輛場段釆用智能照明系統(tǒng),可節(jié)省50%的照明電能損耗。預計一年可節(jié)省54萬kWho圖2為檢修大庫智能照明方案圖。

　　4.2靈山控制中心

南京地鐵4號線工程還在靈山控制中心大樓設置了智能照明控制系統(tǒng)，對控制中心地下停車場及運營辦公用房普通照明、室外照明、景觀照明進行智能化控制，以節(jié)約電能。智能照明系統(tǒng)控制地下停車場燈具開斷,做到車來燈亮、車走(停)燈熄,亮燈區(qū)域為有車行徑的區(qū)域。控制中心運營辦公用房由智能照明系統(tǒng)根據(jù)照度自動控制室內(nèi)燈具,且室內(nèi)無人時自動熄燈;走廊及電梯廳照明做到有人燈亮、無人燈熄。室外照明由智能照明系統(tǒng)根據(jù)室外照度情況，自動開燈、熄燈，在凌晨之后，根據(jù)需要可將室外照明全部熄滅。景觀照明由智能照明系統(tǒng)設置模式控制，平日為節(jié)能景觀模式，可只開啟部分景觀照明，有慶祝活動或節(jié)假日為節(jié)假景觀模式，開啟全部景觀照明，在凌晨之后，根據(jù)需要可將景觀照明全部熄滅,節(jié)能效果非常明顯。

5、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

5.1系統(tǒng)簡介

Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)，是基于KNX總線技術設計的控制系統(tǒng)。KNX總線技術起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術上發(fā)展起來的，其中EIB是該總線技術的主體。

Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)采用標準的2*2*0.8EIBBUS總線（即KNX總線）作為總線線纜，將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統(tǒng)，既可實現(xiàn)照明燈具的遠程集中控制，又可實現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論可連接控制模塊數(shù)量達580000多個。

安科瑞智能照明產(chǎn)品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能控制，特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統(tǒng)。

5.2系統(tǒng)結(jié)構

系統(tǒng)一般采用分層結(jié)構，搭建項目時，劃分成域、支線、域－支線這種分布式總線結(jié)構。一方面其布局清晰，布線簡單，容量大，對各種類型的項目尤其是大型公建項目特別適用，另一方面有效提高了系統(tǒng)的可靠性。由于每個域和每條支路分別分配了總線電源，這種電氣的隔離使得系統(tǒng)的某個部分出現(xiàn)故障時，其他部分仍能繼續(xù)工作，一條線路或一個域內(nèi)的數(shù)據(jù)通信不會影響到其它范圍的數(shù)據(jù)通信。

5.3產(chǎn)品介紹及選型 

6 結(jié)語

智能照明隨著地鐵的建設，不斷得以應用。通過在南京地鐵中的應用經(jīng)驗，智能照明不僅能營造較好的光環(huán)境，還可以提高照明使用效率，有效節(jié)約能源和降低運行費用。在“十三五”推行綠色發(fā)展理念的今天，智能照明控制系統(tǒng)在地鐵建設中的應用有發(fā)展前景，也是大勢所趨。

參考文獻

【1】陳世棟.地鐵車站人工照明智能控制與節(jié)能研究［D].西安建筑科技大學.2013.　

【2】王德發(fā).智能照明控制系統(tǒng)在軌道交通中的應用研究 E.鐵道勘測與設計2009年第2期.

【3】陳新怡.智能照明在昆明地鐵中的應用卩】.鐵道勘測與設計2013年第2期.

【4】王志強.地鐵車站智能照明控制系統(tǒng)方案設計[J].城市軌道交通研究.2013年第6期.

【5】葛業(yè)斌.智能照明系統(tǒng)在南京地鐵中的設計與應用

【6】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版