城市管廊照明控制設(shè)計

 

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0引言

  近年來，隨著城市快速發(fā)展，城市新區(qū)、各類園區(qū)、成片開發(fā)區(qū)域的新建道路根據(jù)功能需求同步建設(shè)地下綜合管廊；老城區(qū)結(jié)合舊城更新道路改造、河道治理、地下空間開發(fā)等，因地制宜統(tǒng)籌安排地下綜合管廊建設(shè)。為推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)工作國務(wù)院發(fā)布了“于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見”，明確到2020年建成一批地下綜合廊并投運營綜合管廊建設(shè)的意義在于充分地利用地下空間，節(jié)省投資，對拉動經(jīng)濟發(fā)展、改變城市面貌、保障城市安全都具有重要作用。照明系統(tǒng)作為城市綜合管廊設(shè)備系統(tǒng)中的一個重要組成部分，如何實現(xiàn)合理控制、節(jié)能環(huán)保等要求已經(jīng)成為重要課題。城市綜合管廊的照明有別于其他工程，其控制方式對管廊運行和節(jié)約電能起著非常重要的作用。因此，在全國城市地下綜合管廊建設(shè)大量興起的背景下，研究城市管廊照明控制設(shè)計具有重要意義。

1 城市綜合管廊照明特點

城市綜合管廊設(shè)置于地下，需要長期、穩(wěn)定合理的照明。城市綜合管廊照明具有以下特點：

（1）管廊區(qū)間長度較長，燈具數(shù)量較多，對控制、節(jié)能的需求較高。

（2）電費占城市綜合管廊運營費用的 1/3照明電費是管廊公司運營成本的重要部分。

（3）內(nèi)一只在作人員通行檢修維護(hù)時開啟。

2城市綜合管廊照明控制設(shè)計的基本原則

  城市綜合管廊照明控制設(shè)計的基本原則是應(yīng)保證功能按需開啟照明、節(jié)約電能保護(hù)環(huán)境，合理選擇照明控制方式。

3城市綜合管廊照明控制設(shè)計

3.1管廊明現(xiàn)場就地控制設(shè)計

  管廊照明現(xiàn)場就地控制是按照管廊防火分區(qū)的原則，每個防火分區(qū)在投料口、人員出入口、防火分區(qū)門處、逃生口處及設(shè)備用房均就地設(shè)置防水照明控制按鈕盒，當(dāng)按下防水照明控制按鈕盒，該區(qū)域的照明啟動。管廊由于只允許有權(quán)限的工作人員進(jìn)出，基本能做到“人來燈開，人走燈關(guān)”的管理控制，但因為管廊區(qū)間長度較長、防火分區(qū)較多、照明控制按鈕盒較多工作人員巡檢時很容易漏關(guān)，并因照明沒有遠(yuǎn)程的監(jiān)控，一旦漏關(guān)，造成照明電費長期的浪費。

3.2管廊照明人體感應(yīng)控制設(shè)計

  基于紅外線技術(shù)的自動控制產(chǎn)品，當(dāng)有人進(jìn)人開關(guān)感應(yīng)范圍時，傳感器探測到人體紅外光譜的變化，開關(guān)自動接通負(fù)載，人不離開感應(yīng)范圍，開關(guān)將持續(xù)接通；人離開后，開關(guān)延時自動關(guān)閉負(fù)載。在管廊人員出人口、防火分區(qū)門處和逃生口處采用移動傳感器，當(dāng)人進(jìn)人傳感器感應(yīng)區(qū)城后漸漸升光當(dāng)人走出感應(yīng)區(qū)域后燈光漸漸峰低或媳滅，方便管廊工作人員進(jìn)出，同時又避免“長明燈”達(dá)到節(jié)能的目的。人體感應(yīng)探測器通過干接點模塊接人總線，照明智能場景控制器也接人總線。

3.3照明井蓋聯(lián)鎖控制設(shè)計

  管廊照明井蓋聯(lián)鎖控制是當(dāng)井蓋打開時，并蓋周圍兩側(cè)照明自動開啟；當(dāng)所有井蓋關(guān)閉時照明自動關(guān)閉。

3.4廊照明遠(yuǎn)程控制設(shè)計

  管廊照明遠(yuǎn)程控制是由監(jiān)控心 ACU 控制柜控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程啟/停照明系統(tǒng)，并監(jiān)測照明系統(tǒng)的運行狀態(tài)。自控系統(tǒng)模塊安放在低壓照明配電箱內(nèi)，直接對照明回路進(jìn)行控制。

  根據(jù)現(xiàn)場情況和自控合理性，建議對聯(lián)動邏輯做出以下設(shè)計：當(dāng)井蓋開啟和遠(yuǎn)程開啟兩種情況實現(xiàn)一種照明就開啟。當(dāng)并蓋關(guān)閉，同時遠(yuǎn)程關(guān)閉照明時，照明才能關(guān)閉。這樣可以避免井蓋關(guān)閉時遠(yuǎn)程無法開啟照明的情況，也保證井蓋開啟時，在監(jiān)控心沒人時照明自動開啟。

3.5管廊照明場景控制設(shè)計

  場景控制是智能照明控制系統(tǒng)中的一大亮點，是燈光控制的一種體現(xiàn)，在不同的地點需要的照明控制方式不同；而相同的地點根據(jù)客戶的需求也可以設(shè)置不同的場景，通過預(yù)先設(shè)置燈光場景模式，場景內(nèi)容可以是組合式燈光開與關(guān)，也可以對燈光的明亮度調(diào)節(jié)，每個場景受控設(shè)備數(shù)量無限制，場景存儲在網(wǎng)關(guān)模塊中，可以被任意控制終端所調(diào)用，如控制面板平板電腦、手機等。硬件方面，智能調(diào)光更切合用戶對發(fā)光度的需求，適時調(diào)暗光度，節(jié)能環(huán)保；軟件方面，實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，通過綁定開關(guān)聯(lián)動，可實我多個開關(guān)控制一路設(shè)備或一個開關(guān)控制多路設(shè)備的自由組合，在一個終端上控制所有燈具。根據(jù)城市綜合管廊需要可將所控區(qū)域照明預(yù)先設(shè)定各種場景，如無人場景、正常巡檢場景、消防應(yīng)急場景等需要時可通過控制心主機進(jìn)行控制。

3.6管廊照明照度控制、調(diào)光控制設(shè)計

  照度控制、調(diào)光控制是根據(jù)管廊內(nèi)照度傳感器的數(shù)據(jù)，判斷自然光導(dǎo)管系統(tǒng)是否能滿足照度要求，來決定是否開啟人工照明燈具以及是否需要調(diào)光控制。每個回路能單獨設(shè)置不同的光照度進(jìn)行開關(guān)燈；光控功能和時控功能可以同時使用。功能實現(xiàn)：裝上光照度傳感器能接收外接信號，并能將感應(yīng)的信息傳遞給其他設(shè)備裝置(如調(diào)光器，開關(guān)驅(qū)動器)以實現(xiàn)其功能。光感探潤器通過干接點模塊接入總線，照明智能場景控制器也接入總線。通過設(shè)置在控制心的主機，對綜合管廊內(nèi)各個區(qū)域的照度進(jìn)行檢測，合理控制各個區(qū)域燈具開關(guān)數(shù)量，并調(diào)光。

3.7管廊照明定時控制設(shè)計

  智能照明模塊每個回路能單獨設(shè)置開關(guān)燈時間(定時開關(guān)燈)；有些燈根據(jù)時間開關(guān)，啟用時控功能。定時功能是通過智能網(wǎng)關(guān)模塊和專化控制模塊來實現(xiàn)的，內(nèi)置的定時機制是傳統(tǒng)定時控制器所，支持每日方案、周案、節(jié)假日方案、特殊時間方案、天文鐘；支持多場景半夜燈定時；支持各種定時方案的邏輯組合；完善的定時機制能夠滿足照明管理者各種定時要求；對燈光需要較有規(guī)律的區(qū)域，可以實行燈光定時自動控制；具備天文時鐘功能根據(jù)項目所在地的經(jīng)緯度自行校對日出/日落時間有效區(qū)分工作時間與休息時間，實現(xiàn)定時控制，減輕管理人員工作量：依人流多少時段性的特征自動調(diào)節(jié)燈光明暗，達(dá)到節(jié)能效果。智能網(wǎng)關(guān)模塊支持預(yù)設(shè)并存儲多套包括定時機制和場景模式在內(nèi)的運行方案，照明管理者在需要時可一鍵調(diào)用。結(jié)合日常運營維護(hù)計劃，通過時鐘控制器設(shè)置任意時間內(nèi)自動打開或關(guān)閉相應(yīng)回路或區(qū)城內(nèi)照明燈具，在減少運營人員工作量的同時達(dá)到節(jié)能目的。

3.8管廊智能照明控制系統(tǒng)方案設(shè)計

  城市綜合管廊智能照明控制系統(tǒng)主要由智能照明主機、通信網(wǎng)絡(luò)繼電器開關(guān)模塊調(diào)光模塊、控制面板、網(wǎng)關(guān)、照度傳感器、應(yīng)用軟件以及其他功能模塊等組成。管廊各防火分區(qū)配電箱內(nèi)設(shè)置繼電器開關(guān)模塊就地設(shè)置控制面板，并通過總線串接至設(shè)備室網(wǎng)關(guān)由網(wǎng)關(guān)上傳 BAS實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。城市綜合管廊智能照明控制系統(tǒng)一般都是與城市綜合管廊整體控制系統(tǒng)一并考慮的。城市綜合管廊整體控制系統(tǒng)一般都采用ACU控制柜控制系統(tǒng)實現(xiàn)對綜合管廊內(nèi)設(shè)備的智能控制需求和監(jiān)控需求。ACU控制柜控制系統(tǒng)對管廊內(nèi)照明狀態(tài)信息進(jìn)行采集，包括液壓井蓋狀態(tài)、照明系統(tǒng)運行工況、火災(zāi)報警信號等。

  ACU 控制柜控制系統(tǒng)對照明運行控制管理原則如下：

（1）當(dāng)某區(qū)域的紅外對射裝置發(fā)生人侵報警時，ACU控制柜控制系統(tǒng)自動打開相關(guān)區(qū)域的照明及相應(yīng)部位照明設(shè)備。

（2）通過以太網(wǎng)交換機與監(jiān)控心進(jìn)行通信，將采集的信號顯示到監(jiān)控主機。

4 城市綜合管廊智能照明控制系統(tǒng)的特點、優(yōu)勢和發(fā)展方向智能照明控制系統(tǒng)特點

4.1與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)相比，城市綜合管廊智能照明控制系統(tǒng)具有以下特點：

（1）智能照明控制系統(tǒng)為總線系統(tǒng)，設(shè)計較為簡單，施工安裝方便且便于維護(hù)保養(yǎng)可擴展性好。傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)需涵蓋大量控制電續(xù)及開關(guān)控制的設(shè)計，線纜敷設(shè)十分繁雜，后期維護(hù)保養(yǎng)困難，改線、換線難。

（2）具有多級控制的能就地設(shè)置制面板，遠(yuǎn)端可由智能照明主機及中級系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)只能通過就地開關(guān)實現(xiàn)就地控制。

（3）根據(jù)需求對燈具實現(xiàn)多種方式的開/關(guān)，并能設(shè)置場景模式。傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)只能實現(xiàn)本地的一對一開/關(guān)功能。

（4）具有時控功能根據(jù)項設(shè)置常運維模式，在設(shè)定時間內(nèi)打開或關(guān)閉照明燈具傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)只能就地手動操作。

（5）具有調(diào)光功能對具進(jìn)行光以滿足不同的照明要求，并有節(jié)能。傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)沒有調(diào)光功能。

（6）與其他系統(tǒng)聯(lián)動控制。

（7）具有自巡檢功能有提高運營維護(hù)效率。傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，需逐一排查、檢修。

4.2智能照明控制系統(tǒng)優(yōu)勢

  城市綜合管廊智能照明控制系統(tǒng)具有4大優(yōu)：

（1）智能化控制更簡單。使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)，系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定的照明模式進(jìn)行工作，這些照明模式會按預(yù)先設(shè)定的時間自動切換。

（2）提高管理水平，減少維護(hù)費用。城市綜合管廊一般較長，人工維護(hù)繁瑣，智能照明控制系統(tǒng)將普通照明人為的開與關(guān)轉(zhuǎn)換成智能化管理，使管理者能將其管理意識運用于照明控制系統(tǒng)中，同時大大減少城市綜合管廊的運行維護(hù)費用。

（3）可觀的節(jié)能效。使用電力電子技術(shù)，能對控制區(qū)域內(nèi)的燈具進(jìn)行智能調(diào)光當(dāng)室外光較強時光導(dǎo)管系統(tǒng)可以滿足照度標(biāo)準(zhǔn)要求，管廊室內(nèi)人工照明自動調(diào)暗，室外光較弱時光導(dǎo)管系統(tǒng)不滿足照度標(biāo)準(zhǔn)要求，管廊室內(nèi)人工照明則自動調(diào)亮，使室內(nèi)的照度始終保持在恒定值左右，從而能夠充分利用自然光實現(xiàn)節(jié)能。此外，智能照明管理系統(tǒng)設(shè)置照明工作狀態(tài)等方式，避免照明區(qū)域“長明燈”等現(xiàn)象根據(jù)照明的使用規(guī)律啟動不同的燈光場景通過進(jìn)行調(diào)光，使燈具無需滿負(fù)荷運行，達(dá)到照度效果，并節(jié)約用電。

（4）保護(hù)燈具延長壽命。保護(hù)實際上也是節(jié)能的一種方式，燈具損壞的致命原因主要是電壓過高，工作電壓越高其壽命則成倍降低因此適當(dāng)降低燈具工作電壓是延長燈具壽命的有途徑。智能照明控制系統(tǒng)能成功地抑電網(wǎng)的沖擊電壓和電涌電壓，使燈具不會因上述原因而過早損壞，并且采用軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)避免燈絲的熱沖擊，進(jìn)一步延長燈具壽命（延長2-4倍）有降低照明系統(tǒng)的運行費用。

  智能照明控制系統(tǒng)結(jié)合中級可視化軟件的集中管理，通過多級控制、時鐘控制、照度控制場景模式控制等多種控制方式實現(xiàn)經(jīng)濟效的照明控制，其良好的控制、節(jié)能性能十分適用于城市綜合管廊照明系統(tǒng)。城市綜合管廊智能照明控制系統(tǒng)不但可以節(jié)約人力成本還具有良好的經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)。

4.3能控制統(tǒng)發(fā)方向

  目前，智能照明控制尚處于比較簡單的聯(lián)動階段，與實際場景的融*度還需加強，而且需提高普通器件、傳感器、控制器質(zhì)量，降低成本在產(chǎn)品和解決方案上實現(xiàn)實質(zhì)性的突破，如遙控手機APP控制語音控制等。因此城市綜合管廊智能照明控制行業(yè)的未來還有很長的路要走。

5 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

5.1平臺概述

  AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全、效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

5.2平臺組成

  安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、效、有序的要求。

5.3平臺拓?fù)鋱D

5.4平臺子系統(tǒng)

電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機保護(hù)測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃?xì)怏w濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

馬達(dá)監(jiān)控

馬達(dá)監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護(hù)、遙測、遙信、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護(hù)、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動控制。

電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器，消防設(shè)備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預(yù)警。

智能照明控制

防火分區(qū)單獨控制，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動器；開關(guān)驅(qū)動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅(qū)動器回路。

廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進(jìn)入管廊內(nèi)自動開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關(guān)閉。

除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負(fù)荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

6相關(guān)平臺部署硬件選型清單

6.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

 

 

 

6.2智能照明系統(tǒng)

 

 

 

6.3電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

 

6.4消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

6.5防火門監(jiān)控系統(tǒng)

6.6消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

 

 

 

 

7結(jié)語

  針對城市綜合管廊照明控制設(shè)計，提出了管廊照明控制設(shè)計的原則，并給出了多種照明控制設(shè)計的方法，可為電氣設(shè)計人員提供參考。