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，隨著城市快速發展，城市新區、各類園區、成片開發區域的新建道路根據功能需求同步建設地下綜合管廊；老城區結合舊城更新道路改造、河道治理、地下空間開發等，因地制宜統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，節省投資，對拉動經濟發展、改變城市面貌、保障城市安全都具有重要作用。照明系統作為城市綜合管廊設備系統中的一個重要組成部分，如何實現合理控制、節能環保等要求已經成為重要課題。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、穩定合理的照明。城市綜合管廊照明具有以下特點：

（1）管廊區間長度較長，燈具數量較多，對控制、節能的需求較高。

（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、節約電能保護環境，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管廊明現場就地控制設計

  管廊照明現場就地控制是按照管廊防火分區的原則，每個防火分區在投料口、人員出入口、防火分區門處、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，但因為管廊區間長度較長、防火分區較多、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、防火分區門處和逃生口處采用移動傳感器，當人進人傳感器感應區城后漸漸升光當人走出感應區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照明井蓋聯鎖控制設計

  管廊照明井蓋聯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控心 ACU 控制柜控制系統遠程啟/停照明系統，并監測照明系統的運行狀態。自控系統模塊安放在低壓照明配電箱內，直接對照明回路進行控制。

  根據現場情況和自控合理性，建議對聯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中的一大亮點，是燈光控制的一種體現，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，場景內容可以是組合式燈光開與關，也可以對燈光的明亮度調節，每個場景受控設備數量無限制，場景存儲在網關模塊中，可以被任意控制終端所調用，如控制面板平板電腦、手機等。硬件方面，智能調光更切合用戶對發光度的需求，適時調暗光度，節能環保；軟件方面，實現遠程遙控，通過綁定開關聯動，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。根據城市綜合管廊需要可將所控區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、調光控制設計

  照度控制、調光控制是根據管廊內照度傳感器的數據，判斷自然光導管系統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：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(如調光器，開關驅動器)以實現其功能。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，對綜合管廊內各個區域的照度進行檢測，合理控制各個區域燈具開關數量，并調光。

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)；有些燈根據時間開關，啟用時控功能。定時功能是通過智能網關模塊和專化控制模塊來實現的，內置的定時機制是傳統定時控制器所，支持每日方案、周案、節假日方案、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；對燈光需要較有規律的區域，可以實行燈光定時自動控制；具備天文時鐘功能根據項目所在地的經緯度自行校對日出/日落時間有效區分工作時間與休息時間，實現定時控制，減輕管理人員工作量：依人流多少時段性的特征自動調節燈光明暗，達到節能效果。智能網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的運行方案，照明管理者在需要時可一鍵調用。結合日常運營維護計劃，通過時鐘控制器設置任意時間內自動打開或關閉相應回路或區城內照明燈具，在減少運營人員工作量的同時達到節能目的。

3.8管廊智能照明控制系統方案設計

  城市綜合管廊智能照明控制系統主要由智能照明主機、通信網絡繼電器開關模塊調光模塊、控制面板、網關、照度傳感器、應用軟件以及其他功能模塊等組成。管廊各防火分區配電箱內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關由網關上傳 BAS實現遠程監控。城市綜合管廊智能照明控制系統一般都是與城市綜合管廊整體控制系統一并考慮的。城市綜合管廊整體控制系統一般都采用ACU控制柜控制系統實現對綜合管廊內設備的智能控制需求和監控需求。ACU控制柜控制系統對管廊內照明狀態信息進行采集，包括液壓井蓋狀態、照明系統運行工況、火災報警信號等。

  ACU 控制柜控制系統對照明運行控制管理原則如下：

（1）當某區域的紅外對射裝置發生人侵報警時，ACU控制柜控制系統自動打開相關區域的照明及相應部位照明設備。

（2）通過以太網交換機與監控心進行通信，將采集的信號顯示到監控主機。

4 城市綜合管廊智能照明控制系統的特點、優勢和發展方向智能照明控制系統特點

4.1與傳統照明控制系統相比，城市綜合管廊智能照明控制系統具有以下特點：

（1）智能照明控制系統為總線系統，設計較為簡單，施工安裝方便且便于維護保養可擴展性好。傳統照明控制系統需涵蓋大量控制電續及開關控制的設計，線纜敷設十分繁雜，后期維護保養困難，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實現遠程監控。傳統照明控制系統只能通過就地開關實現就地控制。

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

（4）具有時控功能根據項設置常運維模式，在設定時間內打開或關閉照明燈具傳統照明控制系統只能就地手動操作。

（5）具有調光功能對具進行光以滿足不同的照明要求，并有節能。傳統照明控制系統沒有調光功能。

（6）與其他系統聯動控制。

（7）具有自巡檢功能有提高運營維護效率。傳統照明控制系統出現故障時，需逐一排查、檢修。

4.2智能照明控制系統優勢

  城市綜合管廊智能照明控制系統具有4大優：

（1）智能化控制更簡單。使照明系統工作在全自動狀態，系統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）可觀的節能效。使用電力電子技術，能對控制區域內的燈具進行智能調光當室外光較強時光導管系統可以滿足照度標準要求，管廊室內人工照明自動調暗，室外光較弱時光導管系統不滿足照度標準要求，管廊室內人工照明則自動調亮，使室內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節能。此外，智能照明管理系統設置照明工作狀態等方式，避免照明區域“長明燈”等現象根據照明的使用規律啟動不同的燈光場景通過進行調光，使燈具無需滿負荷運行，達到照度效果，并節約用電。

（4）保護燈具延長壽命。保護實際上也是節能的一種方式，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。智能照明控制系統能成功地抑電網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）有降低照明系統的運行費用。

  智能照明控制系統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經濟效的照明控制，其良好的控制、節能性能十分適用于城市綜合管廊照明系統。城市綜合管廊智能照明控制系統不但可以節約人力成本還具有良好的經濟效益和社會效應。

4.3能控制統發方向

  目前，智能照明控制尚處于比較簡單的聯動階段，與實際場景的融*度還需加強，而且需提高普通器件、傳感器、控制器質量，降低成本在產品和解決方案上實現實質性的突破，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控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監測于一體，為建立可靠、安全、效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環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變電站電力監控系統、變電所環境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，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控、統一管理、統一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、效、有序的要求。

5.3平臺拓撲圖

5.4平臺子系統

電力監控

電力監控主要針對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和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

環境監測

環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環境綜合監控。

馬達監控

馬達監控實現對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監測和報警。在需要的情況下可以設置聯動控制。

電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統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、防火門狀態傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

智能照明控制

防火分區單獨控制，分區內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，接收消防報警信息，強制打開驅動器回路。

廊內上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內自動開啟燈具，在管廊內停留燈具保持常亮，離開后燈具關閉。

除了現場的控制方式外，還可用電腦端實現集中控制，實時遠程監控當前區域的照明情況，必要時可遠程控制該區域的照明。

考慮現場模塊分布較廣，距離過長，除了現場的控制方式外，還可用電腦端實現集中控制，實時遠程監控當前區域的照明情況，必要時可遠程控制該區域的照明。

系統支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調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造成沖擊。模塊不依賴系統，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能。

6相關平臺部署硬件選型清單

6.1電力監控及配電室環境監控系統

 

 

 

6.2智能照明系統

 

 

 

6.3電氣火災監控系統

 

6.4消防設備電源監控系統

6.5防火門監控系統

6.6消防應急照明和疏散指示系統

 

 

 

 

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。