智能照明系统在广州地铁应用的可行性研究 贾景望 一概述 光控制，使该区域内的照度不会随日照等外界因素的变化而改 变，始终维持在照度预设值左右。 （３）区域场景控制 现阶段地铁照明普遍采用传统的照明控制方式，通过 ＢＡＳ方式简单地对灯光进行控制。而地铁中照明耗电量约占整 个地铁耗电量的３０％左右，所以这种粗犷的控制方式已经很难 通过每个调光模块和控制面板等电气元件，实现在正常 状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的场景切换 控制。 满足环保节能、灵活、易于管理维护、多种功能的控制要求。随 着科技的发展，智能照明系统越来越体现出较强的灵活、节能、 经济等优越性。 （４）动静探测控制 通过每个调光模块和动静探测器等电气元件。实现在正 二智能照明控制系统的可行性 地铁车站的正常照明分为公共区照明和附属房间照明。附 属房间照明一般采用跷板开关设置于房间门Ｉｑ控制。对于面积 常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动开 关控制。 （５）应急状态减量控制 较大的房间，灯具较多时，采用双联、三联、四联开关或多个开关 进行控制。由于地铁的附属房间只允许有权限的工作人员进入， 因此基本能做到人来开灯，人走灯灭的节电运行。但对于公共区 来说，为了既能保证一定照度和均匀度，又能控制长明灯的数量， 就不得不通过增加照明配电箱的数量、交叉布线等方式搭建复 杂的配电线路，在照明配电箱总进线上串入接触器，纳入ＢＡＳ的 监控。以电气触点来实现区域控制、定时通断、中央监控等功能。 通过每个对正常照明控制的调光模块等电气元件，实现在 应急状态下对各区内用于正常工作状态的照明灯具减免数量和 放弃调光等控制。 （６）手动遥控器控制 通过红外线遥控器，实现在正常状态下对各区域内用于正 常工作状态的照明灯具的手动控制和区域场景控制。 （７）应急照明的控制 以上地铁车站所采用的传统照明控制方式存在着诸多缺 陷，主要表现为： 这里的控制主要是指智能照明控制系统对特殊区域内的应 急照明所执行的控制，包含以下两项控制： （ａ）正常状态下的自动调节照度和区域场景控制同调节正 常工作照明灯具的控制方式相同。 （ｂ）应急状态下的自动解除调光控制，通过每个对应急照 明控制的调光模块等电气元件，实现在应急状态下对各区域内 功能过于简单。管理过于粗放 未能挖掘出照明控制的节能潜力 线路复杂、施工难度大、照明质量不高 大量研究证明，使用智能照明控制系统后可以解决以上传 统照明控制方式存在的缺陷，并实现多方面效应。 智能照明控制系统，是根据某一区域的功能、每天不同的时 间、室外光壳度或该区域的用途来控制灯光、插座及风机盘管等 用于应急工作状态的照明灯具放弃调光等控制，使处于事故状 态的应急照明达到１００％。 ２．地铁车站各个功能区智能照明的设置方案 设备。智能照明具有多种控制方式，比如：现场面板控制、单独／ 分组控制、分散集中控制、远程控制、延时控制、定时控制、光线感 测控制、红外线遥控、移动感测控制、气象控制、消防联动控制等， 地铁站中的功能区域主要划分为：出入口、站厅站台公共区、 设备区、区间隧道、地面站（或高架站）景观等不同需要的场所，且 这部分的灯具数量较多，长时间打开所有灯具不仅对灯具使用 其中最显著的控制方式就是可进行预设，即具有将照明亮度转 变为一系列设置的场景功能。 三智能照明控制系统的优越性 １控制内容名词释义 （１）时钟控制 寿命有影响而且极大的占用了能耗这就可以采用智能照明控制 系统依据人流量的减少或增多，通过场景控制、调光控制、时钟控 制，在不同时间段里关闭或打开相应回路灯具，从而延长灯具的 使用寿命并节省电费支出。 （１）出入口 出入口口部（包括地面照明、飞顶照明）设置亮度传感器 通过时钟管理器等电气元件，实现对各区域内用于正常工 实现开关模块控制控制灯具的开启方式和时间长短，有效的 节约能源。 （２）站厅站台公共区 作状态的照明灯具时间上的不同控制 （２）照度自动调节控制 通过每个调光模块和照度动态检测器等电气元件，实现在 正常状态下对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动调 一站厅、站台公共区照明通过模式实现，主要包括正常模式、节 能模式、停运模式、火灾模式，除火灾模式采用消防联动外，其它 ５８— 名称 放射式 树干式 链式 ／——＼、／——＼ 变压器干线式 主接线 —ｌ＿ ６ ６ － 模式主要根据时间表（结合运营功能、客流变化等）设置。 一ｏ ０ ｏ ｌ●● ｌＩ Ｉ ｌ 四智能照明控制系统构成及功能简介 一站厅、站台公共区照明方案比较 方案一投资较大，节能也最大，且方案可以无级地实现调光 而并不降低系统的照度均匀度，为站厅、站台公共区照明推荐方 案。 个智能照明控制系统的基本组成有输入单元（包括输入 开关、场景开关、液晶显示触摸屏、智能传感器等），输出单元（包 括智能继电器、智能调光模块），系统单元（包括系统电源、系统时 （３）景观照明 钟、网络通信线）。通过计算机主机或ＰＣ监控器编程设计出各种 不同的照明方案，如需集中管理可在控制室中设置一台主机。每 泛光照明的使用可以烘托整个地铁建筑的宏伟气派，增加 城市形象。而泛光灯在傍晚、深夜、节假日等需要不同的灯光效 果。 个输入输出单元设置唯一的地址并用软件设定其功能。输入单 元一般为安全电压。输入信号在通信网络上传送，所有的输出单 以上灯光效果均可以通过自动化操作。场景及调光控制基 元接受并作出判断，控制相应的输出回路。系统中的每个单元均 内设微处理器（ＣＰＵ）和数据存储器，所有的参数被分散存储在 各个单元中，即使系统断电或某～单元损坏，也不影响其他单元 的正常使用。系统通过总线连接成网 智能照明控制系统按网络的拓扑结构，大致有以下两种型 式，总线式和以星形结构为主的混合式。它们各有特色，前者灵活 性较强，易于扩展，控制相对独立，成本较低。后者可靠性较高，故 本通过三种方式： （ａ）通过车站控制室的软件进行控制； （ｂ）当火灾等紧急情况或者网络中断时可以通过现场可编 程面板进行控制； （ｃ）也可以通过继电器模块直接控制现场灯光。 ３．采用智能照明控制系统后的优点 （１）提高管理水平 将传统的开关控制照明灯具的通断，转变成智能化的管理， 使高素质的管理意识用于系统，以确保照明的质量。 车站控制室能够对站内所有公共区域的灯光实施监控并根 障诊断和排除简单，存取协议简单，传输速度较高。 一般智能照明控制系统都为数字式照明管理系统，它由系 统单元，输入单元和输出单元三部分组成。除电源设备外，每一单 元设置唯一的单元地址，并用软件设定其功能。通过输出单元来 控制各负载回路，各种形式的单元简述如下： １系统单元： 用于提供工作电源，源系统时钟及各种系统的接口，包括系 统电源、各种接口（ＰＣ、以太网、电话等），网络桥。主系统对各区 域实施相同的控制和信号采样的网络；子系统则对各分区实施 不同具体控制的网络。主系统和子系统之间通过信息等元件连 接，实现数据传输。 ２．输入单元： 用于将外部控制信号变换成网络上传输的信号；如可编程 的多功能（开／关、调光、定时、软启动／软关断等）输入开关、红外 线接收开关及红外线遥控器（实现灯光调光或开／关功能）。各种 型式及多功能的控制板，（如有的提供ＬＣＤ页面显示和控制方 式，并以图形、文字、图片来做软按键，可进行多点控制、时序控 制、存储多种亮模式等），各种功能传感器（如红外线传感器可感 知人的活动以控制灯具或其他负载的开关，亮度传感器），通过对 周围环境的亮度的检测，调整光源的亮度，使周围环境保持适宜 的照度，以达到有效利用自然光，节约电能。 ３．输出单元： 据环境随时改变当前照明的状态，且可以对全部灯光进行图形 化监控，图形界面上显示的开灯或关灯状态均为各继电器或调 光模块上报的真实反馈状态并且可以在软件上直接控制所以回 路的灯光，也可对每回路进行检测，某回路出现灯具有异常，软件 功能上即可显示，这样能及时的找出异常灯具进行更换或维修。 （２）节约能源 对于高架车站和地下车站的出入口部照明利用智能传感器 感应室外亮度来自动调节灯光，以保持室内恒定照度，既能使室 内有最佳照明环境，又能达到节能的效果。根据各区域的工作运 行情况进行照度设定，并按时进行自动开、关照明，使系统能最大 限度地节约能源。 （３）延长灯具使用寿命 众所周知，照明灯具的使用寿命取决于电网电压，由于电网 过电压越高，灯具寿命将会成倍地降低。反之，则灯具寿命将成倍 地延长，因此防止过电压并适当降低工作电压是延长灯具寿命 的有效途径。 系统设置抑制电网冲击电压和浪涌电压装置，并人为地限 制电压以提高灯具寿命。采取软启动和软关断技术，避免灯具灯 丝的热；中击，以进一步使灯具寿命延长。 （４）减少配电箱数量，简化布线，简化与ＢＡＳ控制系统的 接口 智能控制系统的输出单元是用于接受来自网络传输的信 号，控制相应回路的输出以实现实时控制。输出单元有各种型式 的继电器。调光器（以负载电流为调节对象，除调光功能外，还可 用作灯具的软启动，软关闭）模拟量输出单元，照明灯具调光接 一５９— 旦忘电Ｉ膏】纠咽 口，红外输出模块等。 系统一般采用集中控制和管理、分散执行的方式，亦即配置 中央监控中心和智能控制照明柜，前者有控制计算机、主通信控 智能照明有独立的控制协议，这样系统相对简单，在满足 照明控制要求的同时，价格也较为经济。目前的智能控制系统 大多采用现场总线技术，具有分布式智能控制的特点和开放 性。且系统和软件也能较为方便的集成 据估算，一个标准地下车站采用智能照明控制系统的造 价约为３Ｏ～４０万元。从运营了解到，现阶段一个地下站平均一 个月使用６万度电，一年电费５４万元左右，使用智能照明系 统节能后至少每年可节省电费１３ｌ５万元，光源以飞利浦灯具 制器等设备，用于对整个系统进行控制和管理工作，通过网络将 控制命令与各智能控制柜的可编程控制器进行通信联络，同时 接收来自智能控制柜内可编程控制器的有关自动及手动工作状 态、灯具开／关状态等，并在异常情况下采取处理措施。 目前智能控制系统具有以下功能： １．智能系统设有中央监控装置，对整个系统实施中央监控， 为例，一根３６Ｗ荧光灯管１１０元，使用寿命８０００小时左右即 一以便随时调节照明的现场效果，例如系统设置开灯方案模式，并 在计算机屏幕上仿真照明灯具的布置情况，显示各灯组的开灯 模式和开／关状态。 ２．具有灯具异常启动和自动保护的功能； 年半需更换，使用智能照明系统延长使用１．５倍寿命，节省 维修投资及运营维护人工成本每个站平均每年１．５万。以此 推算２年半即可完全收回投资造价。 六智能照明控制系统的应用和前景 目前国内外有许多优秀的厂商在进行智能照明设备的开 ３．具有灯具启动时间，累计记录，和灯具使用寿命的统计功 能； ４，系统设有自动／手动转换开关，以便必要时对各灯组的 开、关进行手动操作。 发和研制，它们包括：ＬＵＴＲＯＮ（美国路创）、ＳＥＧＴ（上海亿光数 码科技有限公司）、Ｄｙｎａｌｉｔｅ（澳洲邦奇）、ＣＬＩＰＳＡＬ（奇胜电器）、 ５．系统设置与其他系统连接的接口。如建筑楼宇自控系统 （ＢＡ系统），以提高综合管理水平。 ６．具有场景预设、亮度调节、定时、时序控制及软启动、软关 断的功能。 ＡＢＢ、ＭＲＥＮＧ（韩国爱默尔）等。 目前智能照明控制系统已被广泛地应用在各类场所，主 要包括：一类是大型公共建筑，如会展中心、航站楼、客运站、 体育场馆、大型商场等，这类建筑具有公共活动场所照明灯具 随着智能系统的进一步开发与完善，其功能将进一步得到 增强。 多、能耗比例高、管理维护工作量大等特点；第二类是博物馆、 美术馆、图书馆等文化建筑和教学建筑；第三类是星级酒店和 高档写字楼的宴会厅、多功能厅、会议室、大堂、走道等场所。 但是迄今为止，智能照明控制系统在其它城市的地铁车 站中有所应用，如北京地铁、深圳地铁，但在广州地铁车站中 的应用仍是空白。虽然单个地铁车站的面积不大，灯具数量也 不是很多，但作为整条地铁线，乃至整个地铁线网。已具备了 蜂 黼一 五智能照明控制系统与ＢＡＳ系统对比 目前ＢＡＳ系统应用于照明的控制系统一般是在某些照明 回路中串联交流接触器，通过控制这些触点实现区域控制、定时 开关、中央控制等。但是，这种控制方式具有很大的局限性： １控制回路的数量一般较少，只是大面积区域控制。若将回 路划分较细、较小则必然增加造价，且造价相对昂贵； ２．现场通常不设置开关，所有照明回路通过ＢＡＳ集中控制， 现场无法干预照明状态，使用不便ｌ 和大型公建相似的特点，它对照明质量、照明管理以及节能提 出了相当高的要求。因此我们认为在地铁车站中采用智能照 明控制系统是值得探讨和考虑的。 ３．控制功能简单，只能实现定时、开关的功能，若要实现场景 预设、亮度调节、软启动关断等复杂功能，技术难度较大； ４．由于照明系统在ＢＡＳ内不是独立系统，所以ＢＡＳ系统出 （作者单位：广州市地下铁道设计研究院；２００９．１２） 现故障时，照明系统也必然受到影响 一６Ｏ一