隨著中國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展,城市基礎設施建設處于薄弱階段,經(jīng)常出現(xiàn)路面頻挖、管線事故等問題,因此,尋找新的管線建設管理方式迫在眉睫。借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗,解決城市各類問題的途徑是城市綜合管廊。近幾年,國家大力支持城市綜合管廊的建設,智能化、科技化、現(xiàn)代化的科技成果在綜合管廊廣泛應用。隨著綠色、環(huán)保的理念深入人心,如何實現(xiàn)綜合管廊的可持續(xù)發(fā)展成為一個重要的課題。
1城市綜合管廊現(xiàn)狀照明設計
隨著人們對照明的需求不斷提高,傳統(tǒng)照明由于電耗高、控制系統(tǒng)落后等缺點難以滿足智能化的發(fā)展,節(jié)能環(huán)保、高效、便捷的智能照明系統(tǒng)已在越來越多的行業(yè)中廣泛應用。照明系統(tǒng)是城市綜合管廊重要組成部分,也是整個管廊中電能消耗的,綜合管廊運營單位對于照明系統(tǒng)的控制和節(jié)能的需求越來越強烈図。綜合管廊照明系統(tǒng)包括普通照明和應急照明,應急照明在平常情況下兼做正常照明使用,普通照明和應急照明由各自防火分區(qū)的照明箱供電。目前,照明系統(tǒng)為“人來手開,人走手關"的管理模式。管廊的分區(qū)和節(jié)點繁多,容易造成人為漏關燈的情況,中控室無法遠程控制,造成電能的浪費。因此,智能照明系統(tǒng)對于綜合管廊的安全、節(jié)能運行十分重要。
2智能照明控制系統(tǒng)設計
2.1智能照明系統(tǒng)
智能照明控制系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術,主要由感知層、網(wǎng)絡層和應用層組成。其中,感知層由led智能燈具和智能照明網(wǎng)關構成,用來識別物體,采集信息來源;網(wǎng)絡層由局域網(wǎng)和中央服務器組成,負責處理傳遞和處理信息。智能照明控制系統(tǒng)如圖1所示。
圖1智能照明控制系統(tǒng)
智能照明控制系統(tǒng)主要利用LED智能燈具發(fā)出多普勒波來檢測人員運動,把收集的信號上傳至操作員站,操作員站發(fā)出信號對附近智能燈具進行點亮,再通過PWM調(diào)光技術對LED智能燈具進行調(diào)節(jié),真正實現(xiàn)“人來燈開,人走燈熄"的管理方式。
2.2感應原理
(1)多普勒效應原理。根據(jù)多普勒效應原理,當有物體移動的時候,傳感器檢測到微波,并產(chǎn)生多普勒信號,再對輸出信號進行放大及濾波處理,通過控制單元點亮該燈具內(nèi)的LED光源,并通過網(wǎng)關聯(lián)動控制其他LED燈點亮,通過PWM調(diào)光技術對LED燈的亮度進行調(diào)節(jié)閃。多普勒效應MD控制系統(tǒng)由傳感器單元、處理單元及控制單元組成。傳感器單元主要對多普勒信號和光照進行收集。處理單元的作用是,對已經(jīng)采集的多普勒信號和光照信號進行放大及整形處理,并產(chǎn)生中斷信號,通知控制器對信號進行分析??刂茊卧獙μ幚砗蟮男盘栠M行分析,并向LED智能燈具發(fā)出控制指令,點亮LED燈并對亮度進行調(diào)節(jié)。多普勒效應LED控制系統(tǒng)如圖2所示。
圖2多普勒效應LED控制系統(tǒng)
系統(tǒng)工作原理:傳感器單元接收自然光和物體的信號,傳感器不斷發(fā)射和接收微波,將微波的頻率信號轉換為電信號,當無物體的時候為高電平,當有物體通過時為低電平。在一段的時間內(nèi)產(chǎn)生幾個低脈沖信號時,判斷有人通過,再確定點亮LED燈,同時通知相鄰的控制單元點亮相近的LED燈。
. 多普勒效應的優(yōu)點。隨著技術和科技的發(fā)展,燈具市場也緊跟著時代發(fā)展的步伐,不管燈具還是控制方式都發(fā)生了天翻地覆的變化,具有節(jié)能環(huán)保、光效高、智能控制、響應快等一系列優(yōu)點,倍受大眾喜愛。燈具和控制方式也隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,從以前鑄燈手動控制發(fā)展為雷達感應自動開啟的智能控制方式。
2.2.1燈具的優(yōu)點
現(xiàn)階段市場主要為節(jié)能燈、普通的LED燈具和LED智能燈幾種。相比之下,LED智能燈具有很大的優(yōu)勢。各種燈具參數(shù)對比如表1所示。
經(jīng)過以上技術對比,LED智能燈具有以下優(yōu)點:(1)通過PWM調(diào)光技術控制,對燈具壽命
沒有影響;(2)反應速度靈敏,節(jié)能指標高,可按指令開啟任意一只或幾只燈具;(3)使用壽命長;(4)可按業(yè)務需求點亮,實現(xiàn)聯(lián)動控制設計需求;(5)自動調(diào)光,可以營造舒適的照明環(huán)境。
2.2.2工作原理
燈具的工作原理隨著科技發(fā)展也在與時俱進,主要有觸摸式、聲控式、紅外式及雷達式等。
不同的工作原理也有著各自的優(yōu)缺點。各種燈具工作原理對比如表2所示。
經(jīng)過以上技術對比,雷達式感應技術具有以下優(yōu)點:(1)更加靈活的控制方式;(2)受環(huán)境影響小,不受環(huán)境、溫度、灰塵等影響;(3)更加節(jié)能;(4)自動化管理,管理成本更低。采用多普勒效應原理的LED燈智能照明控制系統(tǒng)使綜合管廊的照明系統(tǒng)更加高效、節(jié)能,更容易控制。
2.3綜合管廊的綜合設計
綜合管廊要求以每個防火分區(qū)作為單獨控制區(qū)域,一個防火分區(qū)由配電間、通風口、逃生口、投料口和管廊標準段等區(qū)域組成。其中一些區(qū)域帶有百葉窗,有自然光可以輔助照明,可通過優(yōu)化照度來節(jié)能。所以又將綜合管廊的區(qū)域分為有光區(qū)域和無光區(qū)域。綜合管廊設計方案如表3所示。
3與其他系統(tǒng)相結合
城市綜合管廊的子系統(tǒng)繁多而復雜,實現(xiàn)子系統(tǒng)有機統(tǒng)一使得統(tǒng)一管理平臺變得更加集成化。智能照明系統(tǒng)的LED智能燈具可以擁有自己的地址,可以在中控室顯示自己的狀態(tài),實現(xiàn)人員定位,形成人員巡檢路徑。在非正常進入的情況下,ULD智能燈具把信號上傳至中控室,中控室發(fā)出報警,并聯(lián)動安防系統(tǒng)進行取證。
智能照明控制系統(tǒng)與管廊中的人員定位系統(tǒng)、紅外入侵系統(tǒng)可以相結合。智能照明系統(tǒng)加強前端設備和數(shù)據(jù)采集功能,弱化巡檢的需求。通過安裝接近傳感器和人員定位系統(tǒng),檢測入侵和非正常事件。實現(xiàn)準確定位人員位置和精確報警入侵檢測,提供具體入侵位置,并自動上傳報警位置視頻信息。
4.安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
4.1概述
ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術,技術成熟可靠,安全穩(wěn)定。開關驅動器具備獨立工作的能力,適用于一些中小型的項目;模塊化設計,可以任意拼接擴展,同時預留I/O口以及Modbus接口,還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。
4.2應用場所
適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。
4.3系統(tǒng)結構
4.4系統(tǒng)功能
1)實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài),反饋現(xiàn)場受控回路的開關狀態(tài),監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。
2)當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關設備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警,并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。
3)可以對單個照明回路實現(xiàn)開關控制;每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關,也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關控制。
4)開關驅動器支持過零觸發(fā)功能,負載(燈具)的分合操作僅在交流電過零時進行;可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊,延長燈具與控制裝置的壽命。
5)對每個照明回路可以預設掉電狀態(tài),當照明電源掉電時,開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態(tài);確保重新上電時燈具的開關狀態(tài)是確定與可控的。
6)拖動調(diào)光控件,照明設備從0%到100%進行調(diào)光,可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關的狀態(tài)。
7)點擊場景控件,打開或者關閉對應場景設置,軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能,通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態(tài)是打開還是關閉。
8)設置定時時間,確認時間點后,對該事件點執(zhí)行的動作進行設置,設置燈在設定的時間點亮或者滅。
9)系統(tǒng)可以通過預設的當?shù)亟?jīng)緯度信息,自動計算每天的日升日落時間;根據(jù)天文時鐘控制照明開關,實現(xiàn)日落開燈、日出關燈的功能。
10)所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅動模塊;當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時,驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行,不影響日常的照明控制效果。
11)系統(tǒng)結構是分布式總線結構;系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作;系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設定實現(xiàn)功能的多樣性。
12)預留BA或第三方集成平臺接口,采用modbus、opc等方式。
4.5設備選型
名稱 | 型號 | 功能 | 備注 | ||
安科瑞智能照明控制系統(tǒng) | ALIBUS | 可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能化控制 |
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名稱 | 型號 | 上行 | 下行 | 外形尺寸 | 備注 |
智能通信管理機 | Anet-1E1S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 |
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智能通信管理機 | Anet-1E2S1 | 1路以太網(wǎng) | 1路RS485 | 140*90*50 |
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智能通信管理機 | Anet-2E4S1 | 2路以太網(wǎng) | 4路RS485 | 168*113*54 |
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智能通信管理機 | Anet-2E8S1 | 2路以太網(wǎng) | 8路RS485 | 168*113*54 |
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名稱 | 型號 | 負載電流 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
4路開關驅動器 | ASL220Z-S4/16 | 16A | 導軌式 | 144*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
8路開關驅動器 | AS220Z-S8/16 | 16A | 導軌式 | 216*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
12路開關驅動器 | ASL220Z-S12/16 | 16A | 導軌式 | 288*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
16路開關驅動器 | ASL220Z-S16/16 | 16A | 導軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.電流檢測 6.定時控制 |
8路調(diào)光驅動器 | ASL220Z-SD8/16 | 16A | 導軌式 | 360*90*70 | 1.控制火線 2.每回路額定電流16A 3.磁保持繼電器 4.延時控制 5.0-10V調(diào)光 |
名稱 | 型號 | 性能 | 安裝方式 | 外形尺寸 | 備注 |
紅外感應傳感器 | ASL220-PM/T | 3-5m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微波感應傳感器 | ASL220-RM/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
微動感應傳感器 | ASL220-PR/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸頂 | φ80 | 開孔55mm |
IP網(wǎng)關 | ASL200-485-IP | ALIBUSnet/IP | 導軌式 | 14*28*39 | 系統(tǒng)組網(wǎng)元件 監(jiān)控軟件接口設備 |
1聯(lián)2鍵智能面板 | ASL220-F1/2 | 2組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | 開關 調(diào)光 場景 |
2聯(lián)4鍵智能面板 | ASL220-F2/4 | 4組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
3聯(lián)6鍵智能面板 | ASL220-F3/6 | 6組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
4聯(lián)8鍵智能面板 | ASL220-F4/8 | 8組控制指令 | 86盒 | 86*24*86 |
5結語
城市綜合管廊智能照明系統(tǒng)可以實現(xiàn)“人來燈開,人走燈熄"的管理模式,通過集中管理的方式,達到經(jīng)濟、高效的照明控制模式,節(jié)約人力成本和節(jié)能,可以為企業(yè)帶來良好的社會效益和經(jīng)濟效益,是市政工程響應國家綠色照明號召的典型,也是建設綠色節(jié)能管廊的必然需求。
參考文獻:
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[3]孟子雄.智能照明控制系統(tǒng)在城市綜合管廊中的應用研究[J].城市建筑,2017(8):400,
[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.06版
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