浅析城市综合管廊智能照明设计应用
- 发布时间:2023/11/3 8:48:46
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摘要:研究了城市综合管廊的智能照明系统,实现综合管廊节能减排和绿色运行。阐述分析了综合管廊照明的特点,提出一种利用物联网技术与多普勒原理相结合的智能照明控制统。该智能照明系统可有效地减少综合管廊的能耗,进而实现综合管廊的低碳运行。
关键词:城市综合管廊;智能照明系统;物联网;低碳
0引言
随着中国城镇化快速发展,城市基础设施建设处于薄弱阶段,经常出现路面频挖、管线事故等问题,因此,寻找新的管线建设管理方式迫在眉睫。借鉴国内外经验,解决城市各类问题的途径是城市综合管廊。近几年,大力支持城市综合管廊的建设,智能化、科技化、现代化的科技成果在综合管廊广泛应用。随着绿色、环保的理念深入人心,如何实现综合管廊的可持续发展成为一个重要的课题。
1城市综合管廊现状照明设计
随着人们对照明的需求不断提高,传统照明由于电耗高、控制系统落后等缺点难以满足智能化的发展,节能环保、高效、便捷的智能照明系统已在越来越多的行业中广泛应用。照明系统是城市综合管廊重要组成部分,也是整个管廊中电能消耗的,综合管廊运营单位对于照明系统的控制和节能的需求越来越强烈図。综合管廊照明系统包括普通照明和应急照明,应急照明在平常情况下兼做正常照明使用,普通照明和应急照明由各自防火分区的照明箱供电。目前,照明系统为“人来手开,人走手关”的管理模式。管廊的分区和节点繁多,容易造成人为漏关灯的情况,中控室无法远程控制,造成电能的浪费。因此,智能照明系统对于综合管廊的安全、节能运行十分重要。
2智能照明控制系统设计
2.1智能照明系统
智能照明控制系统利用物联网技术,主要由感知层、网络层和应用层组成。其中,感知层由led智能灯具和智能照明网关构成,用来识别物体,采集信息来源;网络层由局域网和中央服务器组成,负责处理传递和处理信息。智能照明控制系统如图1所示。
图1智能照明控制系统
智能照明控制系统主要利用LED智能灯具发出多普勒波来检测人员运动,把收集的信号上传至操作员站,操作员站发出信号对附近智能灯具进行点亮,再通过PWM调光技术对LED智能灯具进行调节,真正实现“人来灯开,人走灯熄”的管理方式。
2.2感应原理
(1)多普勒效应原理。根据多普勒效应原理,当有物体移动的时候,传感器检测到微波,并产生多普勒信号,再对输出信号进行放大及滤波处理,通过控制单元点亮该灯具内的LED光源,并通过网关联动控制其他LED灯点亮,通过PWM调光技术对LED灯的亮度进行调节閃。多普勒效应MD控制系统由传感器单元、处理单元及控制单元组成。传感器单元主要对多普勒信号和光照进行收集。处理单元的作用是,对已经采集的多普勒信号和光照信号进行放大及整形处理,并产生中断信号,通知控制器对信号进行分析。控制单元对处理后的信号进行分析,并向LED智能灯具发出控制指令,点亮LED灯并对亮度进行调节。多普勒效应LED控制系统如图2所示。
图2多普勒效应LED控制系统
系统工作原理:传感器单元接收自然光和物体的信号,传感器不断发射和接收微波,将微波的频率信号转换为电信号,当无物体的时候为高电平,当有物体通过时为低电平。在一段的时间内产生几个低脉冲信号时,判断有人通过,再确定点亮LED灯,同时通知相邻的控制单元点亮相近的LED灯。
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多普勒效应的优点。随着技术和科技的发展,灯具市场也紧跟着时代发展的步伐,不管灯具还是控制方式都发生了天翻地覆的变化,具有节能环保、光效高、智能控制、响应快等一系列优点,倍受大众喜爱。灯具和控制方式也随着物联网的快速发展,从以前铸灯手动控制发展为雷达感应自动开启的智能控制方式。
2.2.1灯具的优点
现阶段市场主要为节能灯、普通的LED灯具和LED智能灯几种。相比之下,LED智能灯具有很大的优势。各种灯具参数对比如表1所示。
经过以上技术对比,LED智能灯具有以下优点:(1)通过PWM调光技术控制,对灯具寿命
没有影响;(2)反应速度灵敏,节能指标高,可按指令开启任意一只或几只灯具;(3)使用寿命长;(4)可按业务需求点亮,实现联动控制设计需求;(5)自动调光,可以营造舒适的照明环境。
2.2.2工作原理
灯具的工作原理随着科技发展也在与时俱进,主要有触摸式、声控式、红外式及雷达式等。
不同的工作原理也有着各自的优缺点。各种灯具工作原理对比如表2所示。
经过以上技术对比,雷达式感应技术具有以下优点:(1)更加灵活的控制方式;(2)受环境影响小,不受环境、温度、灰尘等影响;(3)更加节能;(4)自动化管理,管理成本更低。采用多普勒效应原理的LED灯智能照明控制系统使综合管廊的照明系统更加高效、节能,更容易控制。
2.3综合管廊的综合设计
综合管廊要求以每个防火分区作为单独控制区域,一个防火分区由配电间、通风口、逃生口、投料口和管廊标准段等区域组成。其中一些区域带有百叶窗,有自然光可以辅助照明,可通过优化照度来节能。所以又将综合管廊的区域分为有光区域和无光区域。综合管廊设计方案如表3所示。
3与其他系统相结合
城市综合管廊的子系统繁多而复杂,实现子系统有机统一使得统一管理平台变得更加集成化。智能照明系统的LED智能灯具可以拥有自己的地址,可以在中控室显示自己的状态,实现人员定位,形成人员巡检路径。在非正常进入的情况下,ULD智能灯具把信号上传至中控室,中控室发出,并联动安防系统进行取证。
智能照明控制系统与管廊中的人员定位系统、红外入侵系统可以相结合。智能照明系统加强前端设备和数据采集功能,弱化巡检的需求。通过安装接近传感器和人员定位系统,检测入侵和非正常事件。实现准确定位人员位置和精确入侵检测,提供具体入侵位置,并自动上传位置视频信息。
4.安科瑞智能照明控制系统
4.1概述
ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术,技术成熟可靠,安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力,适用于一些中小型的项目;模块化设计,可以任意拼接扩展,同时预留I/O口以及Modbus接口,还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。
4.2应用场所
适合于各类智能小区、医院、学校、酒店,以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明控制需求。
4.3系统结构
4.4系统功能
1)实时检测并显示各个模块的在线状态,反馈现场受控回路的开关状态,监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。
2)当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障,并将故障信息记录并显示在界面中。
3)可以对单个照明回路实现开关控制;每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关,也可以一个模块或者整个楼层实现开关控制。
4)开关驱动器支持过零触发功能,负载(灯具)的分合操作仅在交流电过零时进行;可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击,延长灯具与控制装置的寿命。
5)对每个照明回路可以预设掉电状态,当照明电源掉电时,开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态;确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。
6)拖动调光控件,照明设备从0%到100%进行调光,可以对单个照明回路实现调光控制,调光总控可以对一个模块的照明回路实现调光控制,也可以对多个照明回路实现调光控制,通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。
7)点击场景控件,打开或者关闭对应场景设置,软件界面上显示不同的场景模式和场景功能,通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。
8)设置定时时间,确认时间点后,对该事件点执行的动作进行设置,设置灯在设定的时间点亮或者灭。
9)系统可以通过预设的当地经纬度信息,自动计算每天的日升日落时间;根据天文时钟控制照明开关,实现日落开灯、日出关灯的功能。
10)所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块;当上位机系统故障或模块离线时,驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行,不影响日常的照明控制效果。
11)系统结构是分布式总线结构;系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作;系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。
12)预留BA或第三方集成平台接口,采用modbus、opc等方式。
4.5设备选型
名称 | 型号 | 功能 | 备注 | ||
安科瑞智能照明控制系统 | ALIBUS | 可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能化控制 | |||
名称 | 型号 | 上行 | 下行 | 外形尺寸 | 备注 |
智能通信管理机 | Anet-1E1S1 | 1路以太网 | 1路RS485 | 140*90*50 | |
智能通信管理机 | Anet-1E2S1 | 1路以太网 | 1路RS485 | 140*90*50 | |
智能通信管理机 | Anet-2E4S1 | 2路以太网 | 4路RS485 | 168*113*54 | |
智能通信管理机 | Anet-2E8S1 | 2路以太网 | 8路RS485 | 168*113*54 |
名称 | 型号 | 负载电流 | 安装方式 | 外形尺寸 | 备注 |
4路开关驱动器 | ASL220Z-S4/16 | 16A | 导轨式 | 144*90*70 | 1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制 |
8路开关驱动器 | AS220Z-S8/16 | 16A | 导轨式 | 216*90*70 | 1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制 |
12路开关驱动器 | ASL220Z-S12/16 | 16A | 导轨式 | 288*90*70 | 1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制 |
16路开关驱动器 | ASL220Z-S16/16 | 16A | 导轨式 | 360*90*70 | 1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制 |
8路调光驱动器 | ASL220Z-SD8/16 | 16A | 导轨式 | 360*90*70 | 1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.0-10V调光 |
名称 | 型号 | 性能 | 安装方式 | 外形尺寸 | 备注 |
红外感应传感器 | ASL220-PM/T | 3-5m 120° | 嵌入式吸顶 | φ80 | 开孔55mm |
微波感应传感器 | ASL220-RM/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸顶 | φ80 | 开孔55mm |
微动感应传感器 | ASL220-PR/T | 5-7m 120° | 嵌入式吸顶 | φ80 | 开孔55mm |
IP网关 | ASL200-485-IP | ALIBUSnet/IP | 导轨式 | 14*28*39 | 系统组网元件 监控软件接口设备 |
1联2键智能面板 | ASL220-F1/2 | 2组控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | 开关 调光 场景 |
2联4键智能面板 | ASL220-F2/4 | 4组控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
3联6键智能面板 | ASL220-F3/6 | 6组控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
4联8键智能面板 | ASL220-F4/8 | 8组控制指令 | 86盒 | 86*24*86 |
5结语
城市综合管廊智能照明系统可以实现“人来灯开,人走灯熄”的管理模式,通过集中管理的方式,达到经济、高效的照明控制模式,节约人力成本和节能,可以为企业带来良好的社会效益和经济效益,是市政工程响应绿色照明号召的典型,也是建设绿色节能管廊的必然需求。
参考文献:
[1]罗刚.城市综合管廊智能照明设计
[2]上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,同济大学.城市综合管廊工程技术规范:GB50838—2015[S].北京:中国计划出版社,2015.
[3]孟子雄.智能照明控制系统在城市综合管廊中的应用研究[J].城市建筑,2017(8):400,
[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.06版