一種碼頭堆場高桿燈智慧電箱

朱煥杰

湛江港(集團(tuán))股份有限公司

1 引言

傳統(tǒng)的碼頭堆場高桿燈只有照明功能。隨著視頻監(jiān)控、通信基站、環(huán)境監(jiān)測、IP音柱廣播系統(tǒng)設(shè)備的普及，高桿燈所承載的功能也越來越豐富，但也出現(xiàn)以下問題：

(1)因各系統(tǒng)相互獨(dú)立，每套系統(tǒng)常常獨(dú)立配置一臺(tái)電箱(包含供電和通訊設(shè)備)，但各系統(tǒng)配套的電箱外形、尺寸、規(guī)格等各不相同，不僅影響整體美觀，且不利于統(tǒng)一管理，同時(shí)因數(shù)量較多，增加運(yùn)行維護(hù)成本。

(2)碼頭堆場高桿燈分布區(qū)域廣，各燈塔多采用時(shí)控或光控模式。時(shí)控模式下，應(yīng)季節(jié)變化，需要人員經(jīng)常到現(xiàn)場各個(gè)控制點(diǎn)調(diào)節(jié)開關(guān)燈時(shí)間，以適應(yīng)每時(shí)間段的光亮變化；光控模式下，需要人工經(jīng)常到現(xiàn)場清潔感光元件。上述兩種模式均無法實(shí)現(xiàn)按需照明，過度照明或不合理的開關(guān)燈時(shí)間造成大量的電能浪費(fèi)。

(3)高桿燈傳統(tǒng)照明控制方式多數(shù)為本地控制，無法遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理；單個(gè)燈塔多只燈具同時(shí)開、關(guān)；無燈具負(fù)載電流采集裝置，管理人員無法及時(shí)了解現(xiàn)場燈具運(yùn)行情況，當(dāng)燈具故障時(shí)，對(duì)堆場作業(yè)也存在一定影響。

(4)傳統(tǒng)電箱箱門無可靠鎖閉裝置，無關(guān)人員可輕易打開箱門操作，停、送電均無法實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格管理，私拉亂接現(xiàn)象較為普遍，存在用電安全隱患，同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行造成一定影響。

為解決以上問題，研發(fā)了一種碼頭堆場高桿燈多功能智慧電箱，使燈塔集節(jié)能、安全、智控、環(huán)境感知、通信等功能于一體，成為數(shù)字化港口建設(shè)的重要組成部分。

2 智慧電箱設(shè)計(jì)

高桿燈多功能智慧電箱同時(shí)具備檢修、照明、通訊等功能。箱體上部為檢修倉、照明倉和通訊倉，設(shè)上倉門；下部為外供電電纜電源接線倉，設(shè)下倉門；箱體側(cè)面設(shè)工業(yè)插座(見圖1)。

1.通訊倉 2.檢修倉 3.照明倉 4.上倉門 5.下倉門 6.上倉門電控鎖RL1 7.下倉門電控鎖RL2 8.外供電接線倉端子排DZ 9.電力測控裝置A/B 10.檢修插座CZ1/CZ2 11.照明控制器ZM1/ZM2圖1 智慧電箱結(jié)構(gòu)圖

通訊倉設(shè)置智能網(wǎng)關(guān)、POE交換機(jī)、ONU及光纖終端盒等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)具備TTL、485和232等多種通訊接口，可與電力測控裝置和照明控制器通訊；同時(shí)具備DI和DO接點(diǎn)，可接收相關(guān)開關(guān)量信號(hào)并對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。智能網(wǎng)關(guān)通過4G無線模式組網(wǎng)與遠(yuǎn)程照明監(jiān)控平臺(tái)通訊，實(shí)現(xiàn)集中控制與管理。

檢修倉設(shè)置空氣開關(guān)、電力測控裝置和接觸器等設(shè)備。照明倉設(shè)置空氣開關(guān)、電力測控裝置和照明控制器等設(shè)備。

3 智慧電箱特征

電箱上、下倉門均設(shè)有電控鎖。上倉門電控鎖需授權(quán)人員通過企業(yè)微信方能打開，杜絕了無關(guān)人員隨意開門操作。同時(shí)電控鎖位置指示信號(hào)接入智能網(wǎng)關(guān)，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳回監(jiān)控平臺(tái)，當(dāng)上倉門非授權(quán)打開時(shí)，手機(jī)終端將及時(shí)報(bào)警，提醒管理人員注意。

照明倉為高桿燈照明燈具提供電源。智能網(wǎng)關(guān)通過編程算法實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯度控制功能，自動(dòng)高精度計(jì)算現(xiàn)場的天黑天亮?xí)r間，自動(dòng)調(diào)整開關(guān)燈時(shí)間，無需人員經(jīng)常到現(xiàn)場調(diào)整開關(guān)燈時(shí)間或清潔感光元器件，克服了高桿燈傳統(tǒng)的時(shí)控、光控的缺點(diǎn)，達(dá)到了節(jié)電節(jié)能的效果。當(dāng)遇到暴雨天氣，環(huán)境光照變暗時(shí)，可根據(jù)生產(chǎn)需求通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開燈。智能網(wǎng)關(guān)配合照明控制器，實(shí)現(xiàn)單燈控制；電力測控裝置可實(shí)時(shí)監(jiān)測負(fù)載燈具電流、電壓、功率、有功電能等電參量，配合智能網(wǎng)關(guān)自主開發(fā)的智能巡檢功能，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障燈具，通過手機(jī)終端報(bào)告，實(shí)時(shí)掌握燈具運(yùn)行狀況，及時(shí)維護(hù)更換故障燈具，保證現(xiàn)場作業(yè)照明亮度符合要求。

高桿燈燈具創(chuàng)新采用不同標(biāo)識(shí)，比如堆場內(nèi)、堆場外、上層和下層等標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)燈具靈活分組控制策略，配合燈具調(diào)光模塊，聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)業(yè)務(wù)信息，即可實(shí)現(xiàn)堆場無作業(yè)區(qū)亮度調(diào)低或關(guān)閉燈具，避免過度照明，以實(shí)現(xiàn)節(jié)電節(jié)能。

箱體側(cè)面設(shè)置工業(yè)插座可為日常檢修提供臨時(shí)電源，無需開啟箱門，減少箱門開啟次數(shù)。使用手機(jī)終端便可通過智能網(wǎng)關(guān)控制其接觸器吸合輸出電源，同時(shí)檢修用電電流、功率及接觸器吸合狀態(tài)等信號(hào)接入智能網(wǎng)關(guān)，方便監(jiān)控平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控，手機(jī)終端同時(shí)顯示相關(guān)信息。當(dāng)電流超限時(shí)或檢修設(shè)定時(shí)間結(jié)束后接觸器仍吸合，手機(jī)終端將及時(shí)報(bào)警，提醒操作人員和管理人員，杜絕超負(fù)荷使用或人走電未斷現(xiàn)象。

下倉門電控鎖需開啟上倉門后方可操作開啟。下部外供電接線倉設(shè)有電氣聯(lián)鎖，防止人員帶電接線，保障人身安全。僅當(dāng)下倉門是關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，接線倉端子排電源開關(guān)方能合閘；當(dāng)供電過程中，下倉門被打開，電源開關(guān)將跳閘，接線倉端子排失電，防止人員觸電。同時(shí)，接線倉電纜通道入口與端子排不在同一豎直線，實(shí)為近似S型通道，利用進(jìn)出口錯(cuò)位，能夠有效防止下方濺水直接到達(dá)接線倉端子排，從而也保證了箱體IP65防護(hù)等級(jí)要求(見圖2)。

1.外供電接線倉端子排DZ 2.通道出口 3.電纜通道 4.通道入口圖2 接線倉電纜通道示意圖

通訊倉設(shè)置有POE交換機(jī)、ONU、光纖等設(shè)備，為高桿燈搭載的視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測等系統(tǒng)統(tǒng)一提供電源及通訊通道，便于集中監(jiān)控管理，節(jié)省了投資與運(yùn)行維護(hù)成本。同時(shí)，由于電源與通訊通道設(shè)置在電箱內(nèi)，且電箱門開啟需權(quán)限認(rèn)證，避免了人為斷電或破壞通信線纜事件的發(fā)生，保障了各系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行。

遠(yuǎn)程照明監(jiān)控平臺(tái)可遠(yuǎn)程對(duì)各點(diǎn)智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行集中管理和控制，具有智慧照明管理功能和安全用電管理功能等；具有數(shù)據(jù)編輯、查詢和存儲(chǔ)功能，可對(duì)每座燈塔用能數(shù)據(jù)、操作信息、報(bào)警信息分類、分時(shí)查詢；實(shí)現(xiàn)燈具故障率、亮燈率、亮燈時(shí)間、能耗等統(tǒng)計(jì)分析。

4 結(jié)語

依托智慧電箱，在碼頭堆場范圍內(nèi)建立智慧照明及安全用電系統(tǒng)管理平臺(tái)，對(duì)原有及新建燈塔實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、集中管理，形成標(biāo)準(zhǔn)化、智能化電箱產(chǎn)品，集照明控制、安全用電、數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、通信等功能于一體。碼頭堆場高桿燈智慧電箱的應(yīng)用可減少人力成本，提高安全生產(chǎn)管理水平，助力智慧港口的發(fā)展建設(shè)。