軌道地鐵智能照明系統(tǒng)的能耗分析及節(jié)能優(yōu)化措施

地鐵智能照明系統(tǒng)對于當(dāng)前地鐵基本運(yùn)行技術(shù)的改造至關(guān)重要。地鐵智能照明系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，對此展開分析有助于進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)其優(yōu)點(diǎn)，提高節(jié)能效果。

1智能照明系統(tǒng)概述

我國照明控制系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了四個階段，即手動控制階段、定時控制階段、自動調(diào)光控制階段，以及EIB智能控制階段[1]。在地鐵發(fā)展初期，因為計算機(jī)技術(shù)才剛剛開始發(fā)展，人工控制基礎(chǔ)的應(yīng)用受到了比較多的限制，主要是結(jié)合現(xiàn)場情況及操作時間上的差異來配置照明管理人員，并由該人員完成照明參數(shù)的設(shè)定工作，這種控制方式缺乏合理性，可能會造成能源浪費(fèi)等問題。

目前，自動控制在通信技術(shù)的發(fā)展過程中得到了廣泛應(yīng)用，在交通領(lǐng)域，也開始關(guān)注智能照明控制技術(shù)，著手應(yīng)用智能照明系統(tǒng)。智能照明控制系統(tǒng)主要是指以智能化的方式完成照明管理工作，以科學(xué)的方式控制照明時間和光源群，使得調(diào)光、場景控制、傳感器控制等得以實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。在智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，應(yīng)該結(jié)合地鐵內(nèi)部的實(shí)際情況和環(huán)境需求，收集相關(guān)照明數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而更好地實(shí)現(xiàn)控制效果。

2我國地鐵車站能耗的基本情況

與其他城市交通方式相比，地鐵具有低能耗的優(yōu)勢。然而，由于地鐵系統(tǒng)的規(guī)模相對較大，其總能耗非常高。例如，2008年上海地鐵1號線的總成本接近3億元，其中電費(fèi)占總成本的40%，這進(jìn)一步說明在地鐵站改用智能照明系統(tǒng)的重要性與必要性。

在軌道交通運(yùn)行過程中，電力負(fù)荷是其中一項關(guān)鍵的能源消耗。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，人們越發(fā)關(guān)注節(jié)能問題，大多數(shù)的鐵路車站設(shè)備都會考慮節(jié)能控制的應(yīng)用。例如，當(dāng)溫度和空氣質(zhì)量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)時，空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)就會開始運(yùn)行。再如，大部分地鐵的自動扶梯都會應(yīng)用節(jié)能裝置，在有乘客搭乘時開始運(yùn)行，而沒有乘客時會停止運(yùn)行。雖然在地鐵運(yùn)行過程中，照明系統(tǒng)只是其中很小的一個分支，但是因為在設(shè)計與管理方面存在不足，使得地鐵照明系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。

3地鐵車站照明系統(tǒng)的能耗分析

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)地鐵站站臺和大廳的能源浪費(fèi)現(xiàn)象非常普遍，多數(shù)情況下，在地鐵車站結(jié)束一天的運(yùn)營之后，幾乎全部的站臺及大廳依舊燈火通明，這造成了能源浪費(fèi)。由于地鐵站的照明系統(tǒng)沒有儀表，因此無法記錄和監(jiān)測實(shí)際耗電量。此外，地鐵車站的用電量與工作人員的經(jīng)濟(jì)利益之間沒有相關(guān)性，他們很少積極主動地及時關(guān)燈。

在地鐵車站中有很多廣告燈箱，這些廣告燈箱會用到大量的電能，使得地鐵車站廣告照明的負(fù)荷能耗較高。目前，地鐵廣告燈箱在設(shè)計和安裝的過程中，都需要依靠無屏蔽門站臺來完成設(shè)計，通過豐富的色彩和有吸引力的畫面，以滿足燈箱廣告的需求。在完成了站臺屏蔽門的設(shè)置以后，屏蔽門廣告便難以引起乘客的注意，廣告無法達(dá)到預(yù)期效果。因此，廣告商為了達(dá)到廣告效果，采取了提高燈箱亮度及增加廣告色彩的措施，從而大大增加了能耗。另外，由于廣告燈箱的設(shè)計獨(dú)立于車站照明的設(shè)計，地鐵車站的設(shè)計只保留了廣告燈箱的電氣控制和位置，廣告燈箱的照明功能不能得到充分發(fā)揮，這也是造成地鐵車站照明系統(tǒng)能耗居高不下的原因之一。

4地鐵智能照明系統(tǒng)在節(jié)能方面的不足

目前，智能控制技術(shù)已經(jīng)在地鐵運(yùn)營中得到了較為廣泛的應(yīng)用，這也推動了地鐵照明自動化技術(shù)的發(fā)展，但由于各種因素的影響，當(dāng)前的地鐵照明系統(tǒng)在節(jié)能方面仍然存在很大的不足。比如，當(dāng)前的智能控制技術(shù)雖然已經(jīng)結(jié)合了電子技術(shù)與通信技術(shù)，具有一定的優(yōu)勢，但是仍無法滿足個性化節(jié)能需求，在需要進(jìn)行大面積公共照明的區(qū)域，無法進(jìn)行自動運(yùn)行管理及節(jié)能管理，無法保障智能照明系統(tǒng)的良好運(yùn)行。同時，由于當(dāng)前的地鐵智能照明系統(tǒng)在調(diào)光功能方面還不夠完善，使得照明效果與照明質(zhì)量仍不盡如人意。雖然地鐵智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用可以進(jìn)一步提升管理效率，并提高節(jié)能水平，但由于當(dāng)前我國的智能照明系統(tǒng)還不完善，在節(jié)能方面仍有很大的進(jìn)步空間。

這要求相關(guān)從業(yè)人員重視地鐵智能照明系統(tǒng)在節(jié)能方面存在的不足，尋找有效的措施解決問題。在節(jié)能系統(tǒng)中，系統(tǒng)方案主要決定了資源的組成、配置和應(yīng)用。在對目前已有的系統(tǒng)功能方案進(jìn)行設(shè)計時，尚存在如下方面的問題。

第一，在設(shè)計過程中，尚未能研究清楚車輛的控制現(xiàn)狀，因而無法準(zhǔn)確地分析出控制網(wǎng)關(guān)在構(gòu)建過程中存在的問題，從而導(dǎo)致車站構(gòu)建好的開關(guān)模塊可能不能滿足系統(tǒng)的共建需求。

第二，在構(gòu)建節(jié)能系統(tǒng)的過程中，沒有充分分析技術(shù)應(yīng)用的功能和范圍，忽視了不同系統(tǒng)的不同功能價值，進(jìn)而導(dǎo)致地鐵的相關(guān)輔助設(shè)備在配置過程中無法匹配節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)，不同模塊節(jié)能技術(shù)的集成對接難于實(shí)現(xiàn)。

第三，在節(jié)能方案設(shè)計過程中，對照明小區(qū)管理措施的建設(shè)狀況重視度不夠，特別是對人員流動未能做到科學(xué)有效的管理，使得節(jié)能系統(tǒng)電力方案在設(shè)計階段未能兼顧照明服務(wù)質(zhì)量。

第四，在對節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新及相關(guān)的應(yīng)用策略進(jìn)行分析時，技術(shù)人員無法地分析出地鐵在高峰時段內(nèi)乘客對照明系統(tǒng)的需求，尤其是對各種列車運(yùn)輸工況的分析還不夠準(zhǔn)確，使得智能照明系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行的具體需求很難被準(zhǔn)確識別，也就無法提高高峰時段地鐵智能照明服務(wù)水平。

5地鐵智能照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化策略

5.1?制訂科學(xué)合理的節(jié)能系統(tǒng)功能方案

相關(guān)人員需要進(jìn)一步強(qiáng)化對地鐵智能照明系統(tǒng)相關(guān)方案的調(diào)查與分析，特別是要研究清楚車輛控制的現(xiàn)狀，從控制機(jī)構(gòu)和控制入口兩個層面上做好智能照明系統(tǒng)功能特點(diǎn)的分析工作，從而保證地鐵照明管理系統(tǒng)的建設(shè)可以得到滿足。另外，還應(yīng)該根據(jù)地鐵在高峰時段和普通時段的不同特點(diǎn)，對系統(tǒng)功能進(jìn)行個性化設(shè)計，確保平時至少有20%～50%的照明燈具處于節(jié)能狀態(tài)；夜間客流量較少時，只需要打開20%～30%的燈具；地鐵車站關(guān)閉以后，僅保留應(yīng)急照明。同時，還要重視分析傳感器在智能照明系統(tǒng)中的性能應(yīng)用，特別是總結(jié)傳感器系統(tǒng)的覆蓋范圍和功能特點(diǎn)，確保節(jié)能系統(tǒng)的功能方案更加匹配智能照明系統(tǒng)，進(jìn)一步完善系統(tǒng)功能方案，使得照明系統(tǒng)的綜合能耗控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

從地鐵照明區(qū)域的實(shí)際情況看，應(yīng)該關(guān)注不同功能區(qū)照明系統(tǒng)的特點(diǎn)，尤其是要準(zhǔn)確地分析系統(tǒng)功能方案中的各個組成部分，從而確保地鐵車站的照明服務(wù)可以同時滿足使用和節(jié)能環(huán)保的需求。另外，在設(shè)計系統(tǒng)功能方案時，還應(yīng)該關(guān)注人員的流動情況，尤其是對于一些人流量比較少的區(qū)域，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況對車站內(nèi)的燈光亮度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，保證地鐵智能照明系統(tǒng)的節(jié)能性。

5.2?提高地鐵智能照明系統(tǒng)控制方式的設(shè)計質(zhì)量

在對智能照明系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時，應(yīng)該考慮時間因素及空間因素，確保智能照明系統(tǒng)可以滿足地鐵工程建設(shè)與運(yùn)行的實(shí)際需求。在設(shè)計過程中，可以應(yīng)用BAS系統(tǒng)來對地鐵內(nèi)部的照明回路進(jìn)行控制，從而使BAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不錯的使用效果。隨著智能照明系統(tǒng)的發(fā)展，還需要進(jìn)一步提高光模塊的利用率，使智能照明系統(tǒng)能夠在不增加光模塊數(shù)量的情況下，以模塊化的方式優(yōu)化控制，構(gòu)建組控模式。針對不同時段地鐵運(yùn)營的特點(diǎn)，應(yīng)合理調(diào)整地鐵各區(qū)域的亮度，進(jìn)一步優(yōu)化并完善地鐵車站的照明系統(tǒng)，使優(yōu)化后的控制方案可以滿足地鐵智能照明的實(shí)際需求。在構(gòu)建控制模式的過程中，應(yīng)更多地關(guān)注列車運(yùn)行的實(shí)際情況，特別是地鐵運(yùn)行高峰時段智能照明系統(tǒng)的詳細(xì)情況，使得各種供電模式可以實(shí)現(xiàn)靈活且智能的切換，有效地適應(yīng)地鐵智能照明系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用要求。另外，還應(yīng)該對智能照明系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行進(jìn)一步的研究，助推我國地鐵行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

6 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應(yīng)用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺結(jié)構(gòu)

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

◆充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個充電樁進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實(shí)現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠(yuǎn)程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

◆安全用電

安全用電采用剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)及時的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然"的目的。

◆智慧消防

通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。彌補(bǔ)了原先針對“九小場所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細(xì)化"的實(shí)際需求。

（5）系統(tǒng)硬件配置

7結(jié)語

綜上所述，人們的出行離不開地鐵車站，而要想保證地鐵的安全運(yùn)行，照明管理非常重要，需要在保證照明質(zhì)量的前提條件下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能照明，避免不必要的能源消耗。在地鐵運(yùn)行過程中，確保地鐵智能照明系統(tǒng)的節(jié)能效果，有利于節(jié)約地鐵的成本支出。建設(shè)并應(yīng)用智能照明系統(tǒng)，有利于優(yōu)化地鐵的整體節(jié)能效果。因此，分析地鐵照明系統(tǒng)的節(jié)能效果，并制定出科學(xué)合理的節(jié)能控制方案，可以進(jìn)一步提高地鐵智能照明系統(tǒng)的綜合應(yīng)用質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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