智能照明控制系統(tǒng)在杭州地鐵七堡車輛段中的應(yīng)用

王 哲

(中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，610031，成都∥工程師)

據(jù)統(tǒng)計，截至2013年3月，國家發(fā)改委共批準(zhǔn)了35座城市的地鐵建設(shè)規(guī)劃，國內(nèi)正在建設(shè)的地鐵線路超過了70條。與此同時，隨著城市土地資源的日益緊缺，綜合利用土地，提高土地的有效利用率，也成為地鐵建設(shè)者重點關(guān)注的問題。目前，國內(nèi)地鐵建設(shè)中逐漸加大了對綜合性上蓋物業(yè)開發(fā)的研究和實施力度，杭州地鐵七堡車輛段綜合體正是結(jié)合地鐵規(guī)劃開發(fā)商業(yè)、住宅及配套設(shè)施的案例之一。本文介紹智能照明控制系統(tǒng)在七堡車輛段中的應(yīng)用。

1 工程概況

杭州地鐵七堡車輛段項目總占地規(guī)模約75 hm2，是目前國內(nèi)最大的地鐵上蓋綜合體之一。車輛段通過9 m高的上蓋平臺轉(zhuǎn)換后，其上部用于開發(fā)建設(shè)住宅、學(xué)校、商業(yè)綜合體及綠地;下部為地鐵車輛段，主要承擔(dān)杭州地鐵1、4號線車輛的停車列檢、月檢、廠架修、定/臨修等任務(wù)，并設(shè)地鐵運營公司和地鐵公安辦公等機構(gòu)。

七堡車輛段上蓋蓋板面積超過30萬m2，除維修中心樓(總建筑面積為62933 m2)、檢修主廠房、物資總庫等為地面建筑外，其余大部分工藝庫房、食堂、實訓(xùn)基地、道路及道岔區(qū)均處于蓋板以下。因此，七堡車輛段項目在充分利用上蓋空間進行物業(yè)開發(fā)的同時，也對蓋下地鐵工程的照明配電、控制、管理及維護等帶來了如下需重點解決的問題:

1)車輛段工作時間長，為節(jié)約照明能源，應(yīng)充分利用自然采光與人工照明;

2)車輛段各類場所多，工藝要求復(fù)雜，相關(guān)區(qū)域的照明控制應(yīng)能靈活調(diào)整;

3)車輛段蓋下區(qū)域廣，照明回路多且分散，照明的配電及控制應(yīng)方便運營管理、能減輕維護工作量;

4)車輛段蓋下環(huán)境差，應(yīng)急照明的設(shè)置及緊急情況下控制的可靠性更為重要。

5)車輛段為地鐵1、4號線共用，宜采用兼容和可編程的照明控制系統(tǒng)。

目前，國內(nèi)有蓋地鐵車輛段的照明配電及控制方式大多仍沿用傳統(tǒng)的照明控制方式。其控制電線多、控制不方便、維修與故障查找的能見性差，雖能實現(xiàn)簡單的區(qū)域照明和定時開關(guān)功能，但智能化程度不高。鑒于七堡車輛段對上述諸多問題需作針對性的解決處理，傳統(tǒng)的照明控制方式在可控性、靈活性、簡便性等方面都不能滿足其要求。

2 智能照明控制系統(tǒng)簡介

基于本工程特點，提出了采用智能照明控制系統(tǒng)為主的方案來解決七堡車輛段中照明所面臨的問題，以達到實現(xiàn)照明節(jié)能最大化、降低運營和維護成本的目的。

EIB(電氣安裝總線)智能照明控制系統(tǒng)是全數(shù)字、模塊化、分布式總線型控制系統(tǒng)。它通過總線將分散在建筑各處的傳感器、指令元件、顯示元件、輸出執(zhí)行元件等連接起來，通過預(yù)先編制好的程序或現(xiàn)場操作命令，將各種控制要求通過驅(qū)動器得以執(zhí)行。該系統(tǒng)主要包括計算機中控軟件、網(wǎng)絡(luò)連接控制器、智能開關(guān)模塊、智能面板開關(guān)、觸摸屏及各類傳感器等。其拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 EIB智能照明控制系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

EIB系統(tǒng)總線的基本單位是支線。1根支線最多可掛64個元件。通過線路耦合器，最多15根支線可連接成1個區(qū)域，通過干線耦合器又可將最多15個區(qū)域連接成一個最大的系統(tǒng)(最大容量為14400個元件)，可實現(xiàn)對龐大工程的燈光等設(shè)備的控制。由于智能照明控制系統(tǒng)在使用過程中的靈活性與經(jīng)濟性，減少了運營管理人員操作和維護的工作量，而且可以做到最大限度的節(jié)能，故已獲得了日益廣泛的應(yīng)用。

3 七堡車輛段智能照明控制系統(tǒng)的方案設(shè)計

針對本項目的特點及智能照明控制系統(tǒng)模式的控制要求，需在照明配電時充分考慮回路的劃分，以滿足分時、分區(qū)、分組控制的要求。

1)分時:分為準(zhǔn)備階段、工作低谷時段、工作高峰時段、值班工作時段等;

2)分區(qū):分為大型工藝庫房、辦公區(qū)、地下公共停車場、線路道岔區(qū)、道路(蓋下、蓋外)等;

3)分組:對需要群組啟閉的照明回路進行編組和聯(lián)動控制。

七堡車輛段各區(qū)域照明基本控制方式及智能照明控制模式設(shè)置如表1所示。

表1 七堡車輛段各區(qū)域照明基本控制方式及智能照明控制模式表

4 七堡車輛段智能照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

本工程項目智能照明控制系統(tǒng)共分為2個區(qū)域:區(qū)域1由10條支線構(gòu)成，區(qū)域2由5條支線構(gòu)成。各支線控制獨立，1條支線停止工作不影響其它分區(qū)和設(shè)備的正常運行。本工程中采用了中央集中控制、現(xiàn)場面板手動控制、紅外感應(yīng)控制、照度感應(yīng)控制、場景控制、時鐘日程控制等多種控制方式，以滿足不同場所的控制要求。其中，區(qū)域1為車輛段1號線部分，智能照明控制系統(tǒng)由10條支線構(gòu)成，具體網(wǎng)絡(luò)配置如圖2所示。

各智能控制模式(見表1)具體功能如下:

1)集中后臺控制——智能照明中央監(jiān)控主機設(shè)在維修中心樓消防控制室，通過智能開關(guān)模塊將控制命令通過總線發(fā)送至各區(qū)域照明控制箱內(nèi)，以開/閉相應(yīng)的照明燈具;同時在中央監(jiān)控計算機上建立圖形化監(jiān)控界面，接收并顯示各區(qū)域照明狀態(tài)、運行時間等信息，進行可視化監(jiān)控。

圖2 智能照明控制系統(tǒng)區(qū)域1的網(wǎng)絡(luò)配置圖

2)分區(qū)現(xiàn)場控制——在檢修主廠房、運用庫等人員經(jīng)常工作的區(qū)域設(shè)置就地智能面板開關(guān)，在DCC(車輛段控制中心)控制室等設(shè)置觸摸屏，當(dāng)集中控制不工作或需要現(xiàn)場控制時可實現(xiàn)就地控制。

3)紅外感應(yīng)控制——在通道、樓道等場所，利用紅外線原理，自動識別該場所內(nèi)是否有人經(jīng)過，實現(xiàn)“人來燈亮，人走燈滅”的動態(tài)控制，以節(jié)約能源。

4)照度感應(yīng)控制——在靠近室外具備自然采光條件的區(qū)域設(shè)置照度傳感器，通過感光控制相應(yīng)照明回路的開閉。

5)場景控制——貴賓接待室、會議室、多功能廳等主要區(qū)域根據(jù)實際使用需要，通過智能照明控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)場景模式產(chǎn)生各種燈光場景(如會客、休閑、會議、報告、投影等)，操作時只需按動相應(yīng)場景按鍵即可調(diào)用所需的燈光場景。

6)時鐘日程控制——大廳、地下停車庫等人員進出較多的公共區(qū)域和戶外景觀照明及路燈照明等采用時鐘日程控制，正常工作時間內(nèi)全開或部分開啟，非工作時間內(nèi)改為減光照明，節(jié)假日無人時只留值班照明。

7)火災(zāi)應(yīng)急照明控制——應(yīng)急照明由EPS(應(yīng)急電源系統(tǒng))分片區(qū)集中供電，平時作為正常照明的一部分納入智能控制。緊急情況下，通過控制模塊接收FAS(火災(zāi)報警系統(tǒng))命令，強制開啟應(yīng)急回路。為保證應(yīng)急照明的供電連續(xù)性，設(shè)置消防報警控制的優(yōu)先級別為最高，在消防報警時，現(xiàn)場面板或定時控制不起作用。

5 智能照明系統(tǒng)使用效果驗證

七堡車輛段于2012年10月起采用了智能照明控制系統(tǒng)，使照明系統(tǒng)可以按照經(jīng)濟有效的最佳方案來準(zhǔn)確運作，最大限度地節(jié)約了能源。如圖3所示為維修中心樓的照明日能耗對比曲線，其中，實線為常規(guī)控制系統(tǒng)的能耗曲線，虛線為采用智能照明控制系統(tǒng)的能耗曲線，陰影部分為節(jié)省的能源，總節(jié)約電能為25%。

另外，采用智能照明控制系統(tǒng)，更體現(xiàn)了在控制與運營維護等方面的如下優(yōu)勢:

1)控制策略可靈活修改——工藝廠房布局或生產(chǎn)計劃調(diào)整時，僅需要對控制程序進行修改，而不用重新對照明線路及燈具進行調(diào)整。

圖3 七堡車輛段維修中心樓照明日能耗對比曲線圖

2)模式控制可靈活設(shè)置——控制系統(tǒng)可根據(jù)場合、時間段、工作模式進行細分，減少資源浪費，實現(xiàn)了不同工作場合的多種照明工作模式，節(jié)省了不必要的能源開支。

3)便于運營維護——可監(jiān)視分布于不同地點、不同配電箱的設(shè)備狀態(tài)，變設(shè)備故障維修為狀態(tài)維修，便于運營部門的維護工作。

4)提高了管理水平——智能照明控制系統(tǒng)是以自動控制為主、人工控制為輔的系統(tǒng)，可減少人為操作的不確定性，提高了車輛段的科學(xué)管理水平。

5)系統(tǒng)開放兼容——智能照明控制系統(tǒng)升級和維護方便，可通過網(wǎng)關(guān)與BAS(環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng))相聯(lián)，實現(xiàn)系統(tǒng)集成控制。

6 結(jié)語

現(xiàn)代化的地鐵設(shè)計所要求的方便性、安全性及最大限度地節(jié)約能源給照明布線和控制提出了較高的要求。針對具有上蓋物業(yè)開發(fā)的杭州地鐵七堡車輛段照明配電及控制設(shè)計，根據(jù)工程特點對項目進行了相應(yīng)的技術(shù)更新，完成了智能照明控制系統(tǒng)的具體方案并已付諸實施，其使用效果體現(xiàn)出了先進性、實用性、最優(yōu)化運營及有效節(jié)能等優(yōu)勢，為相類似的工程項目照明控制設(shè)計提供了可借鑒的案例。

［1］王煒.ABB i－bus EIB智能照明控制系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用［J］.電工技術(shù)，2003(9):42.

［2］吳大鵬.I－bus EIB/KNX智能照明控制系統(tǒng)在北京南站房中的應(yīng)用［J］.智能建筑電氣技術(shù)，2008(2):64.

［3］郭莉.城市軌道交通智能照明系統(tǒng)設(shè)計［J］.城市軌道交通研究，2012(8):108.

［4］朱大緩.智能照明控制系統(tǒng)在上海軌道交通2號線東延伸段應(yīng)用［J］.城市軌道交通研究，2012(8):160.