探討市政管廊智能照明控制系統研究應用

摘要：在城市的建設發展使市政管線數量不斷增多，而管廊的設計建造讓雜亂的市政管線得到集中管理和檢修，使市政管線的敷設和運行更加安全有序。市政管廊需要進行長期運營維護，且具有一定的照明需求，同時管廊的長度較長，用到的燈具數量眾多，照明控制難度較大。常規的手動開關比較分散，受人為因素影響大，效率低，且不夠節能，隨著技術發展，智能照明控制系統在市政管廊照明中的應用日漸增多，并且展現出優勢。文章對市政管廊智能照明控制系統進行研究，以期為管廊照明工程建設提供一定參考。

關鍵字：市政工程；管廊工程；智能照明控制系統

0引言

近年來我國城市建設速度不斷加快，城市中各種基礎設施日益完善，為人們生活、出行提供了許多便利。各種市政管線數量也不斷增多，大量占用地底空間，管線縱橫交錯，檢測維修的難度較大^[1]。為了更好地管理各種管線，相關部門越來越重視管廊建設，城市管廊數量越來越多。照明是市政管廊建設中的一環，影響著各項工作的順利進行，在進行管廊照明系統設計時，不僅需要考慮各個區域的照明需求，還需要考慮照明的控制效率，并兼顧節能環保^[2]。隨著技術的進步，越來越多市政管廊開始應用智能照明控制系統，其節能和控制效用的特性能夠充分滿足市政管廊照明需求。

1市政管廊照明概述

1.1市政管廊照明需求

市政管廊屬于現代化城市設施，可將各種市政管線設置在管廊中進行集中化管理，便于管線的安裝、檢修、監控等工作，確保管線正常運行，同時還可集中設置消防、通風、排水等設施，提高市政管線的管理質量、效率和規范性^[3]。

由于市政管廊通常建設在地底，光線比較昏暗，為了便于安裝、檢修等工作，需要建設照明系統，但安裝檢修工作并不是每天都會進行，管廊中大部分時間無人，若持續照明則造成大量電力資源浪費，如何合理設置照明系統是市政管廊建設中的一個重要問題。依據市政管廊照明的需求，照明系統的設計關鍵在于靈活控制和節能效用。在市政管廊運營中，電費占全部運營費用的 1/3，可見加強照明系統節能減排的重要性^[4]。市政管廊長度可達到數千米，照明需要的燈具數量多，需要采取科學、效率又高的控制系統，在工人進行安裝檢修時快速、便捷地開啟照明，同時在工人離開時方便、及時地關閉照明。

1.2市政管廊照明現狀

目前，大部分市政管廊照明系統缺乏智能控制和遠程控制功能，仍然采取傳統的現場控制方式。通常將照明開關設置在各區域入口位置，便于工人手動開關。但由于管廊長度長、分區多，各種照明開關設置得比較分散，開關燈的效率較為低下。當安裝檢修人員進入管廊時，需要尋找各區域照明開關，并手動打開，耗費的時間較長，并且很容易出現人為失誤。如出現人已經離開但是忘記關燈的情況，造成資源浪費，還容易加速燈具老化，導致燈具使用壽命縮短。

智能照明控制系統是未來市政管廊建設的重要趨勢，可更好地實現管廊內部“按需照明"，既滿足照明需求，又兼顧節能減排，減少人為失誤造成的資源浪費，降低運營過程中的電費成本^[5]。

2市政管廊智能照明控制系統介紹

智能照明控制系統綜合了多種現代化技術，包括自動控制技術、通信技術、感應技術、照明調光技術等技術實現對系統中各個燈具的智能控制，可以依據外界環境需求合理調節光源，無須人為手動控制。系統通過電磁調壓控制照明線路中的電壓、電流變化，可對光源進行調節，并利用各種感應技術掌握外界環境，了解照明情況，智能調整照明，當環境中光線已經比較明亮時，可以調低燈具亮度，在構建明亮舒適的光環境的同時，減少照明系統的額外功耗。

與傳統手動控制方式相比，智能照明控制具有顯著優勢，更加靈活、多元，可依據外部環境自行進行智能調節控制，也可進行人工調節控制；可在現場進行控制，也可遠程控制，還具有定時功能，可設定在一定時間后自動關閉照明，能夠滿足工作人員的各種控制需求，為市政管廊檢修人員提供良好的照明環境。智能照明控制系統具有較強適應性，可以滿足不同場景的照明控制需求，可依據各個場景的功能特點合理設置傳感器，利用傳感器采集外界環境信息數據，調節照度，使照度符合場景照明需求。智能照明控制系統可智能調節燈光亮度、顏色等，營造舒適的照明環境，給人更好的照明體驗，保護人的眼睛^[6]。

智能照明控制系統更便于安裝、維護，其線路敷設較為簡單。傳統照明需要安裝大量開關和線路，安裝比較復雜，后期維修或改換的難度較高。智能照明控制系統可進行智能檢測，當系統中的線路、燈具出現問題時，系統可自動定位和報警，而無須維修人員去現場逐一檢修排查，有助于提高運營維護效率。

此外，智能照明控制系統可進行遠程監控，能夠在人員離開之后及時熄滅燈光，避免忘關燈的現象，減少能源損耗。

3市政管廊智能照明控制系統設計

3.1系統組成

智能照明控制系統的組成比較復雜，按照功能的不同可分為三層結構。

（1）現場檢測系統：由定時器、傳感器等設備組成的現場檢測系統負責檢測周圍環境、收集外界信息數據、接收和反饋控制系統的信號。

（2）現場控制系統：利用各種分布式控制元件，依據控制系統傳遞的信號來執行各種照明調控動作，從而實現對系統中各種燈具的靈活操控。

（3）控制系統：由通信網絡和集成控制、網關、調光、應用軟件等模塊組成的控制系統可接收現場檢測系統的各種信息數據，分析處理后發出相應的信號，從而實現對整個照明系統的智能控制。

3.2照明控制方式

智能照明控制系統的控制方式比較靈活多樣，采取人工控制與智能調控相結合的模式，充分考慮場景功能需求和外界光線、人物活動等因素，具備現場手動控制、人體感應控制、聯鎖控制、光感控制、場景控制、定時控制等多種控制方式。

3.2.1 現場手動控制

現場手動控制是指在管廊內關鍵位置安裝照明控制開關，是以往市政管廊中常用的傳統手動控制方法，但智能照明控制系統中現場控制開關的設置更集中、分布更合理。當智能照明控制無法滿足需求時，可進行現場手動控制，使管廊照明的控制更加靈活、科學和人性化。

3.2.2 人體感應控制

人體感應控制是指借助紅外線傳感器探測環境中的光譜，當人進入探測區域時，傳感器感應到人體紅外光譜的變化，自動發出信號，接通照明開關。只要人處于探測區域，照明開關就會持續連接，直到人走出探測區域，開關才會慢慢斷開，燈光逐漸變暗直至熄滅。這種控制方式能夠方便工作人員日常進出工作，也能節能，但需要科學布置現場檢測系統，合理安排傳感器安裝位置和數量，才能實現燈光的智能調控。

3.2.3 聯鎖控制

聯鎖控制是指將照明系統與其他系統相連，依據 其他系統的變化而產生聯鎖反應，如市政管廊中的井 蓋聯鎖控制、監控系統聯鎖控制等。聯鎖控制的優勢 在于簡化工作流程，節省時間，如打開井蓋時周圍照 明燈具自動開啟，當所有井蓋全部關閉后照明燈具自動關閉；當監控系統報警時，區域的照明燈具也自動打開，從而為工作人員提供便利。

3.2.4 光感控制

光感控制是指智能照明控制系統會自動判斷自然光是否能夠滿足照明需求，依據環境中自然光線的強度變化調整照度。當光線充足時保持燈具關閉狀態；當光線昏暗時打開燈具補充光源，調整至較弱的照度，使室內光環境舒適；當環境黑暗時，則調高照度，以滿足室內照明需求。這種控制方式比較適用于受外界自然光影響較大的區域，可防止能源浪費，實現節能環保。光感控制需要在合適的位置安裝光照度傳感器，以感應外部光線信號，并傳遞至開關驅動器、調光器等裝置。與人體感應控制一樣，光感控制也需要合理設置傳感器數量和位置，才能達到良好效果。

3.2.5 場景控制

場景控制是指在同一區域內不同工作場景下采取不同的照明方案，充分滿足各種場景的工作需求。該控制方式需要提前在中控預設場景模式，充分考慮不同工作場景對于燈光的需求，調節區域內各種照明燈具的開關、亮度。在實際工作時，可依據工作需求合理選擇和切換場景模式，從而實現對燈光的調節。

3.2.6 定時控制

在智能照明控制系統中可對每個回路進行定時控制，借助智能網關和專業化定時控制模塊，可實現每日定時開關、每周定時開關、每月定時開關和其他特殊時間開關等功能，常用于照明需求具有一定規律性的區域。

3.3控制方案

依據市政管廊的工作特點和照明需求，在設計照明系統時通常設置普通照明系統和應急照明系統，分別采用不同的配電箱配電，并且應急照明系統配備蓄電池，當普通照明系統出現問題時，可開啟應急照明。在智能控制方面，也需要考慮不同場景的特點和照明需求進行合理設計，適當增加或減少智能控制功能，并提前在系統中設定好各種場景的照明方案，如無人場景、消防應急場景、正常巡檢場景等，可依據需求在中控進行靈活切換，從而在滿足需求的同時降低能耗。

管廊中人員活動少，絕大多數時間空無一人，并且處于地底，能夠接觸到外界自然光線的區域有限，需合理設置調光控制模塊，依據管廊長度和不同的功能區域采取分區控制，并且將各區域照明系統與監控系統相連，當出現安防警報時自動開啟燈光，便于各項緊急處理操作的快速執行。市政管廊的各防火分區通常包含出入口、投料口、通風口、變電所等不同區域，其具體功能特點、光環境、照明需求有所不同，需要進行合理的照明控制設計。

3.3.1出入口和投料口的照明控制方案

在出入口區域，人員通常不會長久停留，可利用人體感應技術來控制照明燈具的開關。當人員進入感應區域時，檢測系統自動發出信號，打開燈具，為人員照明；當人員離開感應區域時，燈光自動熄滅。為了更好地滿足需求，在現場也需設置手動控制開關，當人員打開手動開關后自動斷開智能控制功能。

投料口區域通常設有天窗，并且鄰近地面，可獲得自然光照射，在設計照明控制方案時，可應用光感技術對照度進行智能調節。當處于天氣晴朗的白天，區域內光線比較充足時，可以降低照度，將管廊內部光線維持在舒適范圍內，以節省能源。

3.3.2 其他區域的照明控制方案

管廊中其他區域通常接觸不到外界光線，受到的干擾較少。在日常運營過程中，通常需要安排人員定期進行巡檢，可依據運營巡檢的方案和計劃，利用智能照明控制系統中的定時功能，結合人體感應技術來調節照明系統中的各個回路和燈具開關。例如，工作人員需要定期進入管廊進行例行檢查和維護，可在智能照明控制系統中設置在該時間段內自動打開相應區域的回路和照明燈具，并在規定時間內自動關閉?；蚨〞r打開相應區域回路，感應到人體進入區域內時打開燈具，人員離開時自動關燈，從而降低人工控制頻次，減少人工操作的工作量，獲得良好節能效果。在這些區域同樣需要在現場設置手動開關，與智能照明切換使用，使照明控制更加靈活。

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或三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5結束語

總而言之，市政管廊的照明需求和照明場景比較特殊，采用智能照明控制系統可獲得更好的照明效果，使照明系統的控制更加簡單，簡化工作流程，減少工 作人員的工作量，也能實現節能減排，減少能源浪費。智能照明控制系統已經成為市政管廊照明發展的主要趨勢，在實際應用時，需要充分考慮管廊的場景特點展開分區控制，靈活設置人體感應控制、光感控制、定時控制、聯鎖控制等各種智能控制方式，構建科學、照明控制系統，實現各種照明燈具的自動化、智能化管理，降低管廊運營中的電費成本。

參考文獻

[1].林勇. 城市綜合管廊的智能照明控制系統分析[J]. 廣東建材.

[2].蘇山, 袁繼綱. 淺談城市綜合管廊照明控制設計[J]. 現代建筑電氣

[3].張煜奇. 市政照明工程中的網絡化集中控制照明系統設計[J]. 光源與照明

[4].周昉, 毋安晨煒, 李斌. 高填海區某校園地下綜合管廊的設計實踐[J]. 給水排水

[5].郭韜, 王瑜, 李保澤, 等. 地下污水處理廠照明系統設計探討[J]. 中國給水排水

[6].高銀寶,譚少華,譚大江小城鎮地下綜合管廊規劃建設與管理[J]. 地下空間與工程學報

[7].安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022年05版

[8]單丹.馬建河 市政管廊智能照明控制系統研究.