智能照明控制系統(tǒng)在地鐵車站的應(yīng)用分析

李官未，楊春宇，李娟潔，王燕尼

（重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院；山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400030）

中國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展使城市生活節(jié)奏不斷加快，人口大量增加給城市交通帶來巨大壓力。地鐵、輕軌的修建使城市交通擁堵得到緩解。地鐵作為市內(nèi)軌道交通的主要形式，已成為城市交通不可或缺的重要支柱。地鐵建設(shè)也逐漸成為現(xiàn)代化城市的一大標(biāo)志。目前，全國城市地鐵車站日均客運(yùn)量已超過百萬，其光環(huán)境主要依靠人工照明，對照明控制方式、照明質(zhì)量、節(jié)能提出了更高要求。

1 地鐵車站光環(huán)境簡析

地鐵車站的埋深一般為幾米到幾十米不等，由于引入天然光的成本較高，很難引入天然光，基本上以人工照明作為采光的主要手段。在建筑學(xué)中通常用照明質(zhì)量評判建筑內(nèi)部的光環(huán)境。CIE《室內(nèi)工作場所照明》指出，光環(huán)境要關(guān)注亮度分布、照度、眩光、光的方向、光和表面的顏色、閃爍、晝光等主要參數(shù)。由此可見，照明質(zhì)量與光環(huán)境質(zhì)量的研究范圍沒有本質(zhì)區(qū)別。

地鐵車站一般劃分為幾個區(qū)域，如進(jìn)出站口、售票處、安檢處、通道等，不同區(qū)域功能不同，國家對其規(guī)定照度值也不相同（表1）。地鐵車站一般建在地下，沒有天然光引入，只能依靠人工照明來保障地下光環(huán)境。視覺是人最重要的感覺，通過視覺可以感知外界物體的大小、明暗、顏色、動靜。視覺是物體的影像刺激視網(wǎng)膜所產(chǎn)生的感覺，80%的外界信息都通過視覺獲得。因此，地鐵站內(nèi)照明是影響乘客和工作人員視覺感受的最重要因素。照明效果很大程度上影響人體對環(huán)境的認(rèn)知和感受。目前，地鐵車站的進(jìn)出站口由于擁有天然光的照射，加上簡單的人工照明就能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)照度值，滿足最基本功能性照明的要求。經(jīng)過通道進(jìn)入地鐵站售票大廳、安檢處，最后到達(dá)站臺，由于地下空間有限，客流量一旦增大，地下空間就會擁擠不堪，人體感覺開始受到影響，進(jìn)而可能產(chǎn)生壓抑、緊張、安全感缺乏等不良反應(yīng)。目前，地鐵站照明一般都停留在滿足功能性照明階段，并未充分考慮是否有利于人們的生理和心理健康。

表1 交通建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值

2 照明控制系統(tǒng)簡述

照明控制技術(shù)的發(fā)展非常迅猛，如圖1所示。傳統(tǒng)方式是手動控制燈的亮滅，雖直接有效，但過多依賴人工，控制相對分散，不便于管理，不具有實(shí)時性和智能性。傳統(tǒng)控制方式下光源長時間處于工作狀態(tài)，能源浪費(fèi)較多。并且，也只有過壓、過流保護(hù)，溫度保護(hù)方面有所欠缺。最初的調(diào)光方式大多只適用于熱輻射光源的調(diào)光，主要是電阻器調(diào)光、電感器調(diào)光、變壓器調(diào)光等，控制方式單一。隨后出現(xiàn)的智能控制系統(tǒng)以 PLC（Programmable Logic Controller） 和 DCS（Distributed Control System）為代表。國內(nèi)外的照明智能控制網(wǎng)絡(luò)，大都是基于分布式控制總線DCS原理和現(xiàn)場控制總線FCS（Field Control System）原理的測控系統(tǒng)，并且后者在建筑照明領(lǐng)域應(yīng)用更為廣泛。FCS作為新一代數(shù)字通信系統(tǒng)，由微處理器的分布式智能控制模塊組成控制總線，可尋址、多點(diǎn)互聯(lián)、雙向通信。現(xiàn)場控制總線的照明智能系統(tǒng)還需要遵循ISO/OSI、TCP/IP通信協(xié)議和IEEE802局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)。其開放性可使之與各種不同通信協(xié)議的有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。因其靈活性、實(shí)時性、智能性而便于控制和管理。

傳統(tǒng)照明控制方式只有開關(guān)2種，無時序調(diào)光和亮、滅調(diào)光控制，也無法進(jìn)行不同亮度的場景設(shè)置。與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)相比，智能照明控制系統(tǒng)不僅具有調(diào)節(jié)燈光亮度、場景設(shè)置、定時控制等功能，還有安全、舒適、節(jié)能的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)和施工上，其布線方式簡單，在負(fù)載增大情況下不需要增加電纜和開關(guān)，提高了系統(tǒng)的可靠性和易用性，給日后的維護(hù)工作帶來便利。分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使智能照明系統(tǒng)管理更簡便，只需一臺計(jì)算機(jī)就能實(shí)現(xiàn)。智能照明系統(tǒng)的發(fā)展歷程逐步讓人類文明進(jìn)入了智能時代，把照明控制技術(shù)由電氣時代推向了智能時代，隨著“云”技術(shù)、大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，將會把照明推向“智慧”時代。

3 結(jié)論

智能照明控制技術(shù)應(yīng)用于地鐵車站具有較好的前景。地鐵車站通常在城市中心，與人類活動密切相關(guān)。智能照明控制系統(tǒng)已能滿足標(biāo)準(zhǔn)照度值，并給乘客和工作人員提供良好的光環(huán)境。但長時間的人工照明對人類工作和健康有很大的影響。現(xiàn)階段地鐵站照明一般只滿足建筑功能的需要，以后的照明系統(tǒng)應(yīng)以人為本，在滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的情況下，更多關(guān)注光對人體健康和工作效率的影響。相信在人工智能潮流的引領(lǐng)下，照明控制技術(shù)將與人類的高新技術(shù)并肩前行，人工照明能充分模擬天然光，契合人的生物節(jié)律，給予地鐵站乘客和工作人員更好的光環(huán)境體驗(yàn)。

圖1 照明控制技術(shù)發(fā)展歷程與趨勢

[1]劉煒.住宅人工照明光環(huán)境智能控制研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2003.

[2]詹慶旋.照明質(zhì)量評價——定量的和非定量的[C].海峽兩岸第六屆照明科技與營銷研討會論文集，1999.

[3]黃璐.城市地鐵車站光環(huán)境評價研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2013.

[4]劉蘊(yùn).LED智能照明控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].西安：陜西科技大學(xué),2013.

[5]劉蘊(yùn).LED智能照明控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].西安：陜西科技大學(xué),2013.

[6]梁人杰.智能照明控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望[D].南京：南京理工大學(xué)，2014.