城市管廊照明控制設計

 

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)功能需求同步建設地下綜合管廊；老城區(qū)結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。為推進城市地下綜合管廊建設工作國務院發(fā)布了“于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見”，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大量興起的背景下，研究城市管廊照明控制設計具有重要意義。

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時開啟。

2城市綜合管廊照明控制設計的基本原則

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

3城市綜合管廊照明控制設計

3.1管廊明現(xiàn)場就地控制設計

  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、逃生口處及設備用房均就地設置防水照明控制按鈕盒，當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限的工作人員進出，基本能做到“人來燈開，人走燈關”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，并因照明沒有遠程的監(jiān)控，一旦漏關，造成照明電費長期的浪費。

3.2管廊照明人體感應控制設計

  基于紅外線技術的自動控制產(chǎn)品，當有人進人開關感應范圍時，傳感器探測到人體紅外光譜的變化，開關自動接通負載，人不離開感應范圍，開關將持續(xù)接通；人離開后，開關延時自動關閉負載。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，當人進人傳感器感應區(qū)城后漸漸升光當人走出感應區(qū)域后燈光漸漸峰低或媳滅，方便管廊工作人員進出，同時又避免“長明燈”達到節(jié)能的目的。人體感應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)鎖控制設計

  管廊照明井蓋聯(lián)鎖控制是當井蓋打開時，并蓋周圍兩側照明自動開啟；當所有井蓋關閉時照明自動關閉。

3.4廊照明遠程控制設計

  管廊照明遠程控制是由監(jiān)控心 ACU 控制柜控制系統(tǒng)遠程啟/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)動邏輯做出以下設計：當井蓋開啟和遠程開啟兩種情況實現(xiàn)一種照明就開啟。當并蓋關閉，同時遠程關閉照明時，照明才能關閉。這樣可以避免井蓋關閉時遠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置不同的場景，通過預先設置燈光場景模式，場景內(nèi)容可以是組合式燈光開與關，也可以對燈光的明亮度調(diào)節(jié)，每個場景受控設備數(shù)量無限制，場景存儲在網(wǎng)關模塊中，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)遠程遙控，通過綁定開關聯(lián)動，可實我多個開關控制一路設備或一個開關控制多路設備的自由組合，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)域照明預先設定各種場景，如無人場景、正常巡檢場景、消防應急場景等需要時可通過控制心主機進行控制。

3.6管廊照明照度控制、調(diào)光控制設計

  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。每個回路能單獨設置不同的光照度進行開關燈；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，并能將感應的信息傳遞給其他設備裝置(如調(diào)光器，開關驅動器)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。通過設置在控制心的主機，對綜合管廊內(nèi)各個區(qū)域的照度進行檢測，合理控制各個區(qū)域燈具開關數(shù)量，并調(diào)光。

3.7管廊照明定時控制設計

  智能照明模塊每個回路能單獨設置開關燈時間(定時開關燈)；有些燈根據(jù)時間開關，啟用時控功能。定時功能是通過智能網(wǎng)關模塊和?；刂颇K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，達到節(jié)能效果。智能網(wǎng)關模塊支持預設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。結合日常運營維護計劃，通過時鐘控制器設置任意時間內(nèi)自動打開或關閉相應回路或區(qū)城內(nèi)照明燈具，在減少運營人員工作量的同時達到節(jié)能目的。

3.8管廊智能照明控制系統(tǒng)方案設計

  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)絡繼電器開關模塊調(diào)光模塊、控制面板、網(wǎng)關、照度傳感器、應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)設置繼電器開關模塊就地設置控制面板，并通過總線串接至設備室網(wǎng)關由網(wǎng)關上傳 BAS實現(xiàn)遠程監(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)信息進行采集，包括液壓井蓋狀態(tài)、照明系統(tǒng)運行工況、火災報警信號等。

  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)自動打開相關區(qū)域的照明及相應部位照明設備。

（2）通過以太網(wǎng)交換機與監(jiān)控心進行通信，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)，設計較為簡單，施工安裝方便且便于維護保養(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)及開關控制的設計，線纜敷設十分繁雜，后期維護保養(yǎng)困難，改線、換線難。

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

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

（4）具有時控功能根據(jù)項設置常運維模式，在設定時間內(nèi)打開或關閉照明燈具傳統(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)按預先設定的照明模式進行工作，這些照明模式會按預先設定的時間自動切換。

（2）提高管理水平，減少維護費用。城市綜合管廊一般較長，人工維護繁瑣，智能照明控制系統(tǒng)將普通照明人為的開與關轉換成智能化管理，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費用。

（3）可觀的節(jié)能效。使用電力電子技術，能對控制區(qū)域內(nèi)的燈具進行智能調(diào)光當室外光較強時光導管系統(tǒng)可以滿足照度標準要求，管廊室內(nèi)人工照明自動調(diào)暗，室外光較弱時光導管系統(tǒng)不滿足照度標準要求，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行調(diào)光，使燈具無需滿負荷運行，達到照度效果，并節(jié)約用電。

（4）保護燈具延長壽命。保護實際上也是節(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斷技術避免燈絲的熱沖擊，進一步延長燈具壽命（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。

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、系統(tǒng)架構、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，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，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

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)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(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行進行集中監(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平臺拓撲圖

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裝置及多功能儀表進行保護和監(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)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、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、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

馬達監(jiān)控

馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、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、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設置聯(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的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、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)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

智能照明控制

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

廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內(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，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(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，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(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電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

 

6.4消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)

6.5防火門監(jiān)控系統(tǒng)

6.6消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)

 

 

 

 

7結語

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