淺析城市綜合管廊智能照明設計應用

淺析城市綜合管廊智能照明設計應用

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：研究了城市綜合管廊的智能照明系統，實現綜合管廊節能減排和綠色運行。闡述分析了綜合管廊照明的特點,提出一種利用物聯網技術與多普勒原理相結合的智能照明控制統。該智能照明系統可有效地減少綜合管廊的能耗，進而實現綜合管廊的低碳運行。

關鍵詞：城市綜合管廊；智能照明系統；物聯網；低碳

0引言

隨著中國城鎮化快速發展,城市基礎設施建設處于薄弱階段，經常出現路面頻挖、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。借鑒國內外經驗，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、現代化的科技成果在綜合管廊廣泛應用。隨著綠色、環保的理念深入人心,如何實現綜合管廊的可持續發展成為一個重要的課題。

1城市綜合管廊現狀照明設計

隨著人們對照明的需求不斷提高，傳統照明由于電耗高、控制系統落后等缺點難以滿足智能化的發展，節能環保、高效、便捷的智能照明系統已在越來越多的行業中廣泛應用。照明系統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的控制和節能的需求越來越強烈図。綜合管廊照明系統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的照明箱供電。目前，照明系統為“人來手開，人走手關”的管理模式。管廊的分區和節點繁多，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，智能照明系統對于綜合管廊的安全、節能運行十分重要。

2智能照明控制系統設計

2.1智能照明系統

智能照明控制系統利用物聯網技術，主要由感知層、網絡層和應用層組成。其中，感知層由led智能燈具和智能照明網關構成，用來識別物體，采集信息來源；網絡層由局域網和中央服務器組成，負責處理傳遞和處理信息。智能照明控制系統如圖1所示。

圖1智能照明控制系統

智能照明控制系統主要利用LED智能燈具發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，操作員站發出信號對附近智能燈具進行點亮,再通過PWM調光技術對LED智能燈具進行調節，真正實現“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的LED光源，并通過網關聯動控制其他LED燈點亮，通過PWM調光技術對LED燈的亮度進行調節閃。多普勒效應MD控制系統由傳感器單元、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，對已經采集的多普勒信號和光照信號進行放大及整形處理，并產生中斷信號，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智能燈具發出控制指令，點亮LED燈并對亮度進行調節。多普勒效應LED控制系統如圖2所示。

圖2多普勒效應LED控制系統

系統工作原理: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。在一段的時間內產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。

多普勒效應的優點。隨著技術和科技的發展，燈具市場也緊跟著時代發展的步伐，不管燈具還是控制方式都發生了天翻地覆的變化,具有節能環保、光效高、智能控制、響應快等一系列優點，倍受大眾喜愛。燈具和控制方式也隨著物聯網的快速發展,從以前鑄燈手動控制發展為雷達感應自動開啟的智能控制方式。

2.2.1燈具的優點

現階段市場主要為節能燈、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勢。各種燈具參數對比如表1所示。

經過以上技術對比,LED智能燈具有以下優點:（1）通過PWM調光技術控制,對燈具壽命

沒有影響;（2）反應速度靈敏，節能指標高，可按指令開啟任意一只或幾只燈具;（3）使用壽命長;（4）可按業務需求點亮，實現聯動控制設計需求;（5）自動調光，可以營造舒適的照明環境。

2.2.2工作原理

燈具的工作原理隨著科技發展也在與時俱進,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缺點。各種燈具工作原理對比如表2所示。

經過以上技術對比,雷達式感應技術具有以下優點：（1）更加靈活的控制方式；（2）受環境影響小，不受環境、溫度、灰塵等影響；（3）更加節能;（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使綜合管廊的照明系統更加高效、節能,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作為單獨控制區域，一個防火分區由配電間、通風口、逃生口、投料口和管廊標準段等區域組成。其中一些區域帶有百葉窗，有自然光可以輔助照明，可通過優化照度來節能。所以又將綜合管廊的區域分為有光區域和無光區域。綜合管廊設計方案如表3所示。

3與其他系統相結合

城市綜合管廊的子系統繁多而復雜，實現子系統有機統一使得統一管理平臺變得更加集成化。智能照明系統的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，實現人員定位,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，中控室發出報警，并聯動安防系統進行取證。

智能照明控制系統與管廊中的人員定位系統、紅外入侵系統可以相結合。智能照明系統加強前端設備和數據采集功能，弱化巡檢的需求。通過安裝接近傳感器和人員定位系統，檢測入侵和非正常事件。實現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

4.1概述

ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。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企業微電網管理云平臺進行數據交換。

4.2應用場所

適合于各類智能小區、醫院、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系統結構

4.4系統功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關狀態，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，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開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發功能，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，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；確保重新上電時燈具的開關狀態是確定與可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

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）系統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，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行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線結構；系統內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

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

5結語

城市綜合管廊智能照明系統可以實現“人來燈開，人走燈熄”的管理模式，通過集中管理的方式，達到經濟、高效的照明控制模式，節約人力成本和節能，可以為企業帶來良好的社會效益和經濟效益，是市政工程響應國家綠色照明號召的典型，也是建設綠色節能管廊的必然需求。

參考文獻：

[1]羅剛.城市綜合管廊智能照明設計

[2]上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，同濟大學.城市綜合管廊工程技術規范:GB50838—2015[S].北京：中國計劃出版社,2015.

[3]孟子雄.智能照明控制系統在城市綜合管廊中的應用研究[J].城市建筑,2017（8）：400,

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.06版

審核編輯 黃宇