不同智能照明系統(tǒng)在地鐵車(chē)站中的應(yīng)用分析

邢文軍

摘要：在城市的現(xiàn)代化發(fā)展中，地鐵作為重要的交通工具，不可或缺。智能照明系統(tǒng)是地鐵運(yùn)營(yíng)中必不可少的一部分，合適智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用可以在保障運(yùn)營(yíng)所需的照明功能前提下，實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約;可以更穩(wěn)定地工作，達(dá)到更長(zhǎng)久的使用壽命，實(shí)現(xiàn)成本降低。本文通過(guò)對(duì)地鐵車(chē)站中不同智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行對(duì)比分析，從初期建設(shè)成本、節(jié)能效果、故障維護(hù)等多方面綜合來(lái)看，無(wú)線智能照明系統(tǒng)有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)地鐵車(chē)站智能照明的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：智能照明系統(tǒng);地鐵車(chē)站;應(yīng)用

引言

在城市的現(xiàn)代化發(fā)展中，地鐵作為重要的交通工具，不可或缺。由于地鐵車(chē)站一般設(shè)置于地下，沒(méi)有自然采光，只能依靠照明來(lái)保證內(nèi)部光環(huán)境，因此智能照明系統(tǒng)是地鐵運(yùn)營(yíng)中必不可少的一部分。合適智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用可以在保障運(yùn)營(yíng)所需的照明功能前提下，實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約;可以更穩(wěn)定地工作，達(dá)到更長(zhǎng)久的使用壽命，實(shí)現(xiàn)成本降低。地鐵照明智能系統(tǒng)總體可分為傳統(tǒng)智能照明系統(tǒng)、有線智能照明系統(tǒng)和無(wú)線智能照明系統(tǒng)。目前，大部分地鐵車(chē)采用的還是傳統(tǒng)智能照明系統(tǒng)，但是，這種模式一般只能根據(jù)時(shí)間調(diào)整照明場(chǎng)景，成本較高。隨著科技的發(fā)展，考慮將更多形式的智能照明技術(shù)應(yīng)用于地鐵車(chē)站，具有重要意義。

1 概況

1.1 傳統(tǒng)智能照明系統(tǒng)

傳統(tǒng)智能照明系統(tǒng)由觸摸屏、控制器、控制模塊三部分組成。控制器、控制模塊設(shè)置在每個(gè)照明配電箱中，通過(guò)總線與設(shè)置在車(chē)控室的觸摸屏連接成網(wǎng)絡(luò)。工作人員可以通過(guò)觸摸屏對(duì)配電箱內(nèi)的照明回路進(jìn)行開(kāi)關(guān)和調(diào)光操作，也可根據(jù)時(shí)間、照度等在系統(tǒng)中預(yù)設(shè)不同照明場(chǎng)景。

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備成熟，接線簡(jiǎn)單可靠，成本較低。

缺點(diǎn)：只能針對(duì)回路進(jìn)行控制，分組不靈活，目前車(chē)站均采用雙回路交叉供電，增加配電線路;一般只能根據(jù)時(shí)間調(diào)整照明場(chǎng)景，如要在非高峰時(shí)段實(shí)現(xiàn)人來(lái)燈亮人走燈暗的效果，要增加大量人體感應(yīng)器及相應(yīng)總線，提高成本，故目前大部分采用傳統(tǒng)智能照明系統(tǒng)的車(chē)站不做調(diào)光。

1.2 有線智能照明系統(tǒng)

有線智能照明控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)（主機(jī)）、網(wǎng)關(guān)、控制器、紅外移動(dòng)傳感器和光線傳感器組成。主機(jī)及網(wǎng)關(guān)設(shè)置在車(chē)控室或照明配電室，控制器設(shè)置在每盞燈上，紅外移動(dòng)傳感器和光線傳感器根據(jù)分組情況可以每盞燈設(shè)置一個(gè)，也可以每組燈設(shè)置一個(gè)。上述系統(tǒng)通過(guò)總線結(jié)成網(wǎng)絡(luò)。

有線智能照明系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

1、燈具分組忽略配電回路，減少配電線路;

2、控制功能多樣，按實(shí)際需求隨意控制。開(kāi)關(guān)控制、調(diào)光控制（亮度、顏色）按需選擇;

3、單燈、分組、批量自由組合;

4、以燈為載體，每個(gè)燈具即想當(dāng)與一個(gè)感知和傳輸神經(jīng)單元。

5、可以漸進(jìn)調(diào)節(jié)亮度，延長(zhǎng)燈具使用壽命，節(jié)約能源等。

6、可利用手持設(shè)備直接控制單個(gè)燈具。

有線智能照明系統(tǒng)缺點(diǎn)：

1、需敷設(shè)大量總線，一次投資成本高;

2、維保難度大，需要專(zhuān)業(yè)工程師長(zhǎng)時(shí)間的售后服務(wù)。

1.3 無(wú)線智能照明系統(tǒng)

無(wú)線智能照明控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)（主機(jī)）、無(wú)線網(wǎng)關(guān)、控制器、微波/紅外人體移動(dòng)傳感器和光線傳感器組成。主機(jī)及網(wǎng)關(guān)設(shè)置在車(chē)控室或照明配電室，控制器、傳感器設(shè)置在每盞燈上，傳感器根據(jù)分組情況可以每盞燈設(shè)置一個(gè)，也可以多盞燈設(shè)置一個(gè)。無(wú)線網(wǎng)關(guān)目前有無(wú)線、WiFi、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等形式。上述系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)關(guān)結(jié)成網(wǎng)絡(luò)。

目前無(wú)線智能照明系統(tǒng)通過(guò)技術(shù)改造的方式在南京地鐵3號(hào)線全線，南京4號(hào)線的部分車(chē)站已經(jīng)應(yīng)用，效果非常明顯。

無(wú)線智能照明系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

1、燈具分組忽略配電回路，控制信號(hào)采用無(wú)線網(wǎng)傳輸，無(wú)需總線，敷設(shè)管線最少。

2、控制功能多樣，按實(shí)際需求隨意控制。開(kāi)關(guān)控制、調(diào)光控制（亮度、顏色）按需選擇;

3、單燈、分組、批量自由組合;

4、以燈為載體，采用最新去中心化的多路徑傳輸無(wú)線通訊連接技術(shù)，達(dá)到每個(gè)燈具即想當(dāng)與一個(gè)感知和傳輸神經(jīng)單元。

5、可以漸進(jìn)調(diào)節(jié)亮度，延長(zhǎng)燈具使用壽命，節(jié)約能源等。

6、可利用手持設(shè)備直接控制單個(gè)燈具。

7、升級(jí)改造簡(jiǎn)單，人體移動(dòng)、光照度、溫濕度、環(huán)境、氣象傳感器隨意接入或退出組網(wǎng)。

8、擴(kuò)展性強(qiáng)，傳感器可作為智慧車(chē)站物聯(lián)網(wǎng)的信息采集終端，無(wú)線網(wǎng)關(guān)可兼作物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)。

無(wú)線智能照明系統(tǒng)缺點(diǎn)：

1、復(fù)雜電磁環(huán)境可能造成掉線。

2、信號(hào)受建筑布局影響，有墻壁阻擋會(huì)減少無(wú)線網(wǎng)關(guān)輻射范圍。

組網(wǎng)下的運(yùn)維拓展功能：

1、在組網(wǎng)下，軟件算法結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備終端可以根據(jù)需求設(shè)立電子圍欄，對(duì)于未佩戴電子標(biāo)簽（亦可植入腕表、工牌）的外來(lái)入侵者，將會(huì)觸發(fā)告警信息，以保證管理人員能及時(shí)了解報(bào)警區(qū)域的情況，快速的作出處理。

2、在組網(wǎng)下，通過(guò)算法可精確計(jì)算移動(dòng)終端與固定位置物聯(lián)網(wǎng)終端的距離，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)室內(nèi)定位。巡邏或安檢人員佩戴電子標(biāo)簽（亦可植入腕表、工牌）即可獲取實(shí)時(shí)位置及歷史軌跡。

3、可作為智能物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)備，方便車(chē)站運(yùn)行以后升級(jí)智慧車(chē)站智能物聯(lián)網(wǎng)。

2 對(duì)比分析

2.1 使用功能及性能對(duì)比

2.2 節(jié)能對(duì)比

（1）照明場(chǎng)景

地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)間：6：15-23：00，按照6點(diǎn)開(kāi)始乘客進(jìn)入共計(jì)17h，分類(lèi)如下：

高峰時(shí)段：早上3h，下午3h;非高峰時(shí)段：11h;地鐵公共區(qū)運(yùn)營(yíng)準(zhǔn)備時(shí)間：早上5：00-6：00 ，下午11：00-12：00。

（2）車(chē)站分類(lèi)

根據(jù)客流預(yù)測(cè)車(chē)站分為3類(lèi)，按南京3號(hào)線無(wú)線智能照明運(yùn)營(yíng)2年的數(shù)據(jù)，不同類(lèi)車(chē)站在不同時(shí)段相比節(jié)能效果如下表：

（3）采用傳統(tǒng)智能照明時(shí)，車(chē)站公共區(qū)照明用電成本測(cè)算

2.3 成本對(duì)比

無(wú)線智能照明系統(tǒng)設(shè)備成本有所增加，但其減少了配電回路和控制總線支出，總體來(lái)說(shuō)對(duì)于新建項(xiàng)目成本沒(méi)有大幅度增長(zhǎng)。無(wú)線智能照明系統(tǒng)因?yàn)榭梢詽u進(jìn)調(diào)節(jié)亮度，延長(zhǎng)燈具使用壽命，其維護(hù)成本也降低了。

3 典型故障維修

3.1傳統(tǒng)智能照明系統(tǒng)

2017年6月21日南京地鐵10號(hào)線龍華路站早高峰期間站臺(tái)一半照明失電。經(jīng)過(guò)排查，故障由站臺(tái)上行車(chē)頭站臺(tái)照明配電箱內(nèi)的PLC輸出模塊損壞導(dǎo)致。 站臺(tái)A端的供電回路全部斷電，因控制分組不靈活，未能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)設(shè)備，對(duì)運(yùn)營(yíng)服務(wù)造成了一定影響。因?yàn)閭鹘y(tǒng)智能照明系統(tǒng)只監(jiān)控到回路的總開(kāi)關(guān)，維護(hù)工人仍需要對(duì)車(chē)站每個(gè)角落的燈具逐個(gè)巡檢，勢(shì)必花費(fèi)巨大的時(shí)間和人工成本。

3.2有線智能照明系統(tǒng)

2019年8月5日南京地鐵城西路基地組合廠房?jī)?nèi)17-31道車(chē)庫(kù)照明發(fā)生故障，無(wú)法按照既有模式進(jìn)行開(kāi)關(guān)。經(jīng)過(guò)排查，故障由庫(kù)內(nèi)的控制總線短路造成。通過(guò)搭設(shè)腳手架，對(duì)控制管線進(jìn)行逐段排查，花費(fèi)了大量的人工最終將故障排除。有線智能照明系統(tǒng)受到單回路控制總線的局限，一旦近端的控制總線發(fā)生故障，遠(yuǎn)端的照明設(shè)備將全部失控，這對(duì)照明的穩(wěn)定性帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。

3.3無(wú)線智能照明系統(tǒng)

2019年南京地鐵3號(hào)線未發(fā)生大面積照明故障，也沒(méi)有重大疑難故障。個(gè)別故障僅是燈珠自身?yè)p壞，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)未造成影響。通過(guò)對(duì)每一盞燈的內(nèi)置編碼和實(shí)際物理地址進(jìn)行一一編程對(duì)應(yīng)，維護(hù)工人可以實(shí)現(xiàn)在電腦端或者手機(jī)端對(duì)全線的所有燈具進(jìn)行監(jiān)控，極大節(jié)省了人工和時(shí)間成本。同時(shí)無(wú)線控制系統(tǒng)的兼容性能相對(duì)來(lái)說(shuō)更加突出，給日后的備件采購(gòu)降低了門(mén)檻。無(wú)線智能照明系統(tǒng)在有效保障車(chē)站運(yùn)營(yíng)的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)大幅度的節(jié)能，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)智能照明系統(tǒng)、有線智能照明系統(tǒng)和無(wú)線智能照明系統(tǒng)三種地鐵車(chē)站智能照明系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，研究表明：從建設(shè)成本、使用功能和性能、節(jié)能效果和故障維護(hù)等多方面綜合來(lái)看，無(wú)線智能照明系統(tǒng)有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于有線控制，無(wú)線智能照明靈活性高、新建項(xiàng)目綜合成本低、后期運(yùn)營(yíng)成本低等特點(diǎn)。正如十幾年前家里上網(wǎng)使用有線網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在使用無(wú)線Wi-Fi一樣，燈與燈之間的控制方式，無(wú)線替代有線，地鐵車(chē)站采用無(wú)線智能照明系統(tǒng)將是必然的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]詹崇業(yè). 淺析地鐵區(qū)間低壓配電系統(tǒng)施工技術(shù)[J]. 安裝，2020（9）：69-71.

[2]陳超. 地鐵動(dòng)力照明智能化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 區(qū)域治理，2018（32）：192.

[3]肖凡. 基于的客流預(yù)測(cè)的地鐵站照明系統(tǒng)節(jié)能控制研究[D]. 西安建筑科技大學(xué)， 2019.

[4]元 錕. 地鐵車(chē)站照明系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能對(duì)策探析[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2018， 000（021）：3659.