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智能照明控制系统在城市综合管理的设计应用

发布时间:2022-08-15 08:21:54 来源:yobo体育官网登录入口 作者:yobo平台官网下载

  文章分析了城市综合管廊智能照明控制需求,并结合防火分区、功能分区的理念,对 照明系统系统集成、应用场景、探测方式、照明控制方式进行设计,以期提高综合管廊照明系统智能化、自动化控制水平,达到节能降耗的目的。

  城市综合管廊是一种新型的城市管线布置形式,通 过在城市地下设置隧道空间,实现城市电力、通信、燃 气、供热、给排水等多种工程管线的统一规划设计、集成化布置。基于综合管廊整体功能目标,综合管廊子系统可分为供电照明子系统、消防子系统、监控管廊子系统和通风子系统等,其中,照明子系统是综合管廊功能实现的基础性工程,其智能化、自动化水平直接影响照明系统使用寿命,影响综合管廊的能耗,因此,有必要深入研究和应用智能照明控制系统,提高综合管廊自动化、 智能化水平。

  当前,综合管廊照明系统主要依靠传统的照明控制方式,尚未形成较为完善的智能照明控制系统,难以实现“按需照明”。大部分城市管廊照明系统主要以手动控制为主,照明开关设置在各功能分区出入口位置,如设备房、区间防火分区等,由于综合管廊一般较长,多为几公里甚至几十公里,且考虑防火、通风需求,现场照明开关较为分散,容易出现人为遗漏关灯的现象,导致管廊内照明系统长期占用,造成大量电力浪费,且影响照明系统使用寿命,不利于城市综合管廊的可靠稳定运行。

  智能照明系统是借助计算机技术、电气自动化技术、网络通信技术、照明调光技术而实现特定照明需求的照明自动化控制系统,基于借助先进的电磁调压和电子感应技术,实现对照明系统电路电压和电流幅度的调整(如图1所示),改善照明系统中不平衡负荷所造成的额外功耗,改善综合管廊非工作状态下照明系统能耗,从而达到照明系统自动化、智能化控制的目的。

  在综合管廊中应用智能照明系统,能够优化照明系统调节方式,为各专业维护人员提供良好的工作环境, 提高照明控制系统的灵活性。同时,根据功能分区照明需求的不同,通过传感器数据采集和处理,能够实现不同工作模式的照度调节,从而提高种按摩控制系统的适应性。此外,通过智能照明控制系统应用,能够有效防止灯具遗漏长开的问题,有效降低综合管廊能耗。因此,在 综合管廊中的应用智能照明系统具有良好的社会效益和经济效益。

  根据系统功能和架构划分,可将智能照明控制系统分为三层,即现场数据采集、现场分布式控制、集成监测与控制。现场数据采集由控制面板、传感器、定时器等组成,主要用于环境监测和接收控制信号;现场控制主要为分布式现场控制元件,根据集成监测系统控制信号执行相应动作;中央控制系统由集成控制系统、通信网络、网关和智能控制模块、调光模块等组成。

  在城市综合管廊中,由于管廊内管线种类较多,集 成化程度高、覆盖区域广等特点,管廊长度较长,部分管廊可达数十公里,通信线路敷设难度大、施工成本较高。 同时,如果采用集中控制方式,当系统出现故障或通信中断情况下,可能会影响城市综合管理的维护检修工作,进而造成严重的经济损失。为解决该问题,应对智能照明系统进行分段、分布式控制,将城市综合管廊按防火分区划分为不同的照明系统控制区域,并设置分布式现场控制系统,通过总线与中央控制系统进行通信和数据处理。基于该思路,对综合管廊智能照明控制系统设计如下:

  (1)按综合管廊按功能分区、数据通信集成度、线路敷设难易程度等,将综合管廊按防火分区进行划分,各 防火分区包括人员出入口、投料口、通风口、变电所、消 防泵房等功能区,并结合各功能分区应用场景和照度要求,对智能照明控制进行优化;

  (2)投料口、出入口等区域一般临近外部环境,且设有天窗,在照度设置上课适当考虑自然光因素,借助感光元件和人体感应方式控制照明灯具的开闭。当人员临近时开启,离开时关闭;照度根据感光元件检测数据与预设值进行对比,并调整灯具照度;现场设有手动控制开关,可采用手动方式开启,电子元件自动回传相应的状态数据,如现场照度、灯具开关状态灯。此外,现场灯具与消防系统联动,当发生火灾事故时闭合开关,帮助人员疏散。

  (3)通风口、变电所、消防泵房等区域,需要定期进行 巡检,采用智能照明系统可有效减少人工控制的频次。在此类巡检区域,可采取定时开启和人体感应开启结合的方式进行控制。首先,设置巡检时间范围,以巡检前后5分钟为区间,定时开启灯具;其次,采用人体感应方式,当人员进入区域时自动开启,人员离开时自动关闭; 现场应设置手动控制开关,以便于突发情况下备用;该区域灯具应与消防系统联锁,一旦发生火灾事故应全部开启。

  (4)标准段场景设计与通风口、变电所消防泵房等巡 检区域设计思路一致,采用定时开启和人体感应相结合的方式。

  智能照明系统的基础和关键在于现场环境的监测。 相较于地上构建物而言,城市综合管廊位于地下,其自然光照不足,大部分区域处于黑暗无光照的状态,因此, 除投料口、出入口等临近自然环境的区域外,多数区域无法采用照度控制方式。同时,城市综合管廊长度一般为几公里至几十公里,如采用普通的人体探测器装置, 其探测区域在 10m 以内,需要布设大量的感应装置,造成管廊智能照明系统投入增加,结合城市综合管廊实际情况,应根据具体环境要求合理选择现场检测系统。

  (1)针对投料口、出入库等区域,由于临近自然环境, 且该区域长度较短,可采用感光传感器与人体传感器方式进行控制。当人员进入区域内,人体感应元件上传数据,并将现场照度实际数据与标准值进行对比,实现现场照度的调节和启闭。

  (2)通风口、变电所和消防泵房等区域,一般作为设备间,照明主要用于巡检和检修,因此,为满足现场检修研究,可在设计上适当提高照度。同时,由于该部分区域巡检和检修大多位于固定区域,可采用人体感应元件进行现场检测。

  结合综合管理防火分区和智能照明系统设计思路, 可将防火分区视为一级照明控制分区,并配置一处照明配电控制箱;在一级配电箱下,根据照明系统功能分区, 将通风口、投料口等设为二级分区,各分区相互独立控制,避免出现部分区域照明系统供电线路故障影响其他区域。

  当前,常用的照明控制方式包括脉宽调制、DALI总线总线控制和KNX总线) 脉宽调制控制

  该方式是利用占空比对输出电流进行调节,从而实现对灯具照度的控制。该方式具有经济性高、安装简单等特点,但存在回路调光的缺点,无法实现对单一灯具亮度的准确控制。

  该控制方式是借助DALI电源进行控制,每个灯具对应1个DALI电源,可通过电源编码地址与上位机进行通信,从而实现单一灯具的准确调光。该控制方式较为成熟,应用范围较广,但需要应用大量的DALI电源,造成施工成本增加。

  该方式原理与DALI电源控制类似,且RS-485总线通信方式较为成熟,接口相对丰富,价格相对较低,传输速率高。但RS-485总线控制要求敷设相应的通信线路,导致智能照明控制系数实施难度加大。

  KNX是全球性的住宅和楼宇控制标准。在KNX系统中,总线接法是区域总线下接主干线条区域总线,每条区域总线或者主干线条总线,而每条总线台设备,这主要取决于电源供应和设备功耗。每一条区域总线、主干线或总线,都需要一个变压器来供电,每一条总线之间通过隔离器来区分。在整个系统中,所有的传感器都通过数据线与制动器连接,而制动器则通过控制电源电路来控制电器。所有器件都通过同一条总线进行数据通信,传感器发送命令数据,相应地址上的制动器就执行相应的功能。

  基于综合管廊数据采集和现场控制设计思路,智能控制集成平台可实现管廊内灯具亮度的实时控制,并获取相关状态信息等。基于此,为提高智能控制系统应用的便利性,可开发相应的 App,用于维护维修人员进行控制和检查,以达到节能降耗的目的。

  Acrel-BUS智能照明控制系统,是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲,是在EIB,Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的,其中EIB(European Installation Bus,欧洲安装总线)是该总线技术的主体。

  Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIB BUS总线(即KNX总线)作为总线线缆,将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统,既可实现照明灯具的远程集中控制,又可实现就近控制功能。该系统理论可连接控制模块数量达580000多个。

  安科瑞智能照明产品种类齐全,方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制,特别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系统。

  2路0-10V调光器,可对每路进行回路开关控制并输出0-10V调光信号对具有0-10V调光接口的灯具进行调光,具有开关、场景、状态反馈等功能,电气参数如下:

  传感器是一种能感受外界信号、物理条件(如光、移动)的设备装置,并将感应的信息传递给其它设备装置(如调光器、开关驱动器),电气参数如下:

  KNX/EIB系统标准供电电源,为总线mA 输出电流,至多可以为 64 个设备供电,带总线复位、 过流指示和短路保护。标准导轨安装,电气参数如下:

  用于接受按键触动信号,可通过区分短按与长按并结合不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能,电气参数如下:

  用于接受外部干接点信号输入,可通过不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能,电气参数如下:

  (1)光照度(需要配照度传感器)监测,对利用自然光照明区域,根据自然光照度变化,进行照明控制和调节,满足照明和节能要求;

  (2)公共区域、走廊、通道、门厅、电梯厅等的照明,应设置红外或微波类人体感应器,并结合智能控制面板,实现各种场景照明控制,尽可能较少灯具点亮时间;

  (1)系统可通过、触摸屏、电脑对现场的灯光、空调及窗帘等进行远程集中控制,使得控制更加方便智能,用户体验更好;

  (2)系统中控制模块均工作在直流30V安全电压下,用户操作更加安全、舒适;

  (3)系统在实施过程中,充分结合自然光及人员的活动规律来自动控制灯光,减少能源消耗,达到很好的节能效果;

  (4)系统采用分布分布式KNX总线结构,搭建简单灵活,系统内各模块互不影响,可独立工作,可靠性更高;

  (5)多种控制方式可供选择,如本地控制,自动感应控制,定时控制,场景控制和集中控制等,控制方式更灵活;

  (6)系统的自动控制、远程集中控制等功能,在实现自动化的同时,大量减少了值班人员,提高了管理水平和工作效果;

  (7)升级系统内控制模块或更改系统功能时,无需增加连接线,不需关闭整个系统,只需更改设备参数即可实现,维护方便,操作简单;

  (8)系统可与消防系统联动,在出现消防报警时,强制打开应急回路,方便人员疏散,从而降低了人员伤亡的风险,提高了建筑的安全性。

  智能照明控制系统组网方式灵活,扩展方便,当系统模块数量较少、距离较近、范围较小时,各设备以树形枝状延伸,构成支路系统智能照明控制系统;当系统模块数量较多、距离较远、范围较大时,用支线耦合器组成多条支路,构成区域智能照明控制系统;当系统模块数量很多、距离很远、范围很大时,用支线耦合器、区域耦合器等构成楼群智能照明控制系统。

  新时期背景下,综合管廊日益成为城市建设的重要组成部分,照明系统控制的精细度直接影响综合管廊的能耗,因此,应加强对智能照明控制系统的研究与开发,并加强推广与应用,在实现综合管廊照明的基础功能的前提下,实现综合管廊照明系统的智能化、自动化管廊。

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