城市綜合管廊智能照明設(shè)計(jì)

羅 剛

(中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司, 湖北 武漢 430000)

0 引 言

隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展,城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)處于薄弱階段,經(jīng)常出現(xiàn)路面頻挖、管線事故等問(wèn)題,因此,尋找新的管線建設(shè)管理方式迫在眉睫。借鑒國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn),解決城市各類(lèi)問(wèn)題的途徑是城市綜合管廊。近幾年,國(guó)家大力支持城市綜合管廊的建設(shè),智能化、科技化、現(xiàn)代化的科技成果在綜合管廊廣泛應(yīng)用[1]。隨著綠色、環(huán)保的理念深入人心,如何實(shí)現(xiàn)綜合管廊的可持續(xù)發(fā)展成為一個(gè)重要的課題。

1 城市綜合管廊現(xiàn)狀照明設(shè)計(jì)

隨著人們對(duì)照明的需求不斷提高,傳統(tǒng)照明由于電耗高、控制系統(tǒng)落后等缺點(diǎn)難以滿足智能化的發(fā)展,節(jié)能環(huán)保、高效、便捷的智能照明系統(tǒng)已在越來(lái)越多的行業(yè)中廣泛應(yīng)用。照明系統(tǒng)是城市綜合管廊重要組成部分,也是整個(gè)管廊中電能消耗最大的,綜合管廊運(yùn)營(yíng)單位對(duì)于照明系統(tǒng)的控制和節(jié)能的需求越來(lái)越強(qiáng)烈[2]。綜合管廊照明系統(tǒng)包括普通照明和應(yīng)急照明,應(yīng)急照明在平常情況下兼做正常照明使用,普通照明和應(yīng)急照明由各自防火分區(qū)的照明箱供電。目前,照明系統(tǒng)為“人來(lái)手開(kāi),人走手關(guān)”的管理模式。管廊的分區(qū)和節(jié)點(diǎn)繁多,容易造成人為漏關(guān)燈的情況,中控室無(wú)法遠(yuǎn)程控制,造成電能的浪費(fèi)。因此,智能照明系統(tǒng)對(duì)于綜合管廊的安全、節(jié)能運(yùn)行十分重要。

2 智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 智能照明系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。其中,感知層由LED智能燈具和智能照明網(wǎng)關(guān)構(gòu)成,用來(lái)識(shí)別物體,采集信息來(lái)源;網(wǎng)絡(luò)層由局域網(wǎng)和中央服務(wù)器組成,負(fù)責(zé)處理傳遞和處理信息。智能照明控制系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)主要利用LED智能燈具發(fā)出多普勒波來(lái)檢測(cè)人員運(yùn)動(dòng),把收集的信號(hào)上傳至操作員站,操作員站發(fā)出信號(hào)對(duì)附近智能燈具進(jìn)行點(diǎn)亮,再通過(guò)PWM調(diào)光技術(shù)對(duì)LED智能燈具進(jìn)行調(diào)節(jié),真正實(shí)現(xiàn)“人來(lái)燈開(kāi),人走燈熄”的管理方式。

2.2 感應(yīng)原理

(1) 多普勒效應(yīng)原理。根據(jù)多普勒效應(yīng)原理,當(dāng)有物體移動(dòng)的時(shí)候,傳感器檢測(cè)到微波,并產(chǎn)生多普勒信號(hào),再對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大及濾波處理,通過(guò)控制單元點(diǎn)亮該燈具內(nèi)的LED光源,并通過(guò)網(wǎng)關(guān)聯(lián)動(dòng)控制其他LED燈點(diǎn)亮,通過(guò)PWM調(diào)光技術(shù)對(duì)LED燈的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)[3]。多普勒效應(yīng)LED控制系統(tǒng)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(duì)多普勒信號(hào)和光照進(jìn)行收集。處理單元的作用是,對(duì)已經(jīng)采集的多普勒信號(hào)和光照信號(hào)進(jìn)行放大及整形處理,并產(chǎn)生中斷信號(hào),通知控制器對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析。控制單元對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行分析,并向LED智能燈具發(fā)出控制指令,點(diǎn)亮LED燈并對(duì)亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。多普勒效應(yīng)LED控制系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 多普勒效應(yīng)LED控制系統(tǒng)

系統(tǒng)工作原理:傳感器單元接收自然光和物體的信號(hào),傳感器不斷發(fā)射和接收微波,將微波的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),當(dāng)無(wú)物體的時(shí)候?yàn)楦唠娖?當(dāng)有物體通過(guò)時(shí)為低電平。在一段的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生幾個(gè)低脈沖信號(hào)時(shí),判斷有人通過(guò),再確定點(diǎn)亮LED燈,同時(shí)通知相鄰的控制單元點(diǎn)亮相近的LED燈。

(2) 多普勒效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)和科技的發(fā)展,燈具市場(chǎng)也緊跟著時(shí)代發(fā)展的步伐,不管燈具還是控制方式都發(fā)生了天翻地覆的變化,具有節(jié)能環(huán)保、光效高、智能控制、響應(yīng)快等一系列優(yōu)點(diǎn),倍受大眾喜愛(ài)。燈具和控制方式也隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,從以前鎢燈手動(dòng)控制發(fā)展為雷達(dá)感應(yīng)自動(dòng)開(kāi)啟的智能控制方式。

2.2.1 燈具的優(yōu)點(diǎn)

現(xiàn)階段市場(chǎng)主要為節(jié)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(yōu)勢(shì)。各種燈具參數(shù)對(duì)比如表1所示。

表1 各種燈具參數(shù)對(duì)比

經(jīng)過(guò)以上技術(shù)對(duì)比,LED智能燈具有以下優(yōu)點(diǎn):(1) 通過(guò)PWM調(diào)光技術(shù)控制,對(duì)燈具壽命沒(méi)有影響;(2) 反應(yīng)速度靈敏,節(jié)能指標(biāo)高,可按指令開(kāi)啟任意一只或幾只燈具;(3) 使用壽命長(zhǎng);(4) 可按業(yè)務(wù)需求點(diǎn)亮,實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)需求;(5) 自動(dòng)調(diào)光,可以營(yíng)造最為舒適的照明環(huán)境。

2.2.2 工作原理

燈具的工作原理隨著科技發(fā)展也在與時(shí)俱進(jìn),主要有觸摸式、聲控式、紅外式及雷達(dá)式等。不同的工作原理也有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。各種燈具工作原理對(duì)比如表2所示。

表2 各種燈具工作原理對(duì)比

經(jīng)過(guò)以上技術(shù)對(duì)比,雷達(dá)式感應(yīng)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):(1) 更加靈活的控制方式;(2) 受環(huán)境影響小,不受環(huán)境、溫度、灰塵等影響;(3) 更加節(jié)能;(4) 自動(dòng)化管理,管理成本更低。

采用多普勒效應(yīng)原理的LED燈智能照明控制系統(tǒng)使綜合管廊的照明系統(tǒng)更加高效、節(jié)能,更容易控制。

2.3 綜合管廊的綜合設(shè)計(jì)

綜合管廊要求以每個(gè)防火分區(qū)作為單獨(dú)控制區(qū)域,一個(gè)防火分區(qū)由配電間、通風(fēng)口、逃生口、投料口和管廊標(biāo)準(zhǔn)段等區(qū)域組成。其中一些區(qū)域帶有百葉窗,有自然光可以輔助照明,可通過(guò)優(yōu)化照度來(lái)節(jié)能。所以又將綜合管廊的區(qū)域分為有光區(qū)域和無(wú)光區(qū)域。綜合管廊設(shè)計(jì)方案如表3所示。

表3 綜合管廊設(shè)計(jì)方案

3 與其他系統(tǒng)相結(jié)合

城市綜合管廊的子系統(tǒng)繁多而復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)有機(jī)統(tǒng)一使得統(tǒng)一管理平臺(tái)變得更加集成化。智能照明系統(tǒng)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(tài),實(shí)現(xiàn)人員定位,形成人員巡檢路徑。在非正常進(jìn)入的情況下,LED智能燈具把信號(hào)上傳至中控室,中控室發(fā)出報(bào)警,并聯(lián)動(dòng)安防系統(tǒng)進(jìn)行取證。智能照明控制系統(tǒng)與管廊中的人員定位系統(tǒng)、紅外入侵系統(tǒng)可以完美相結(jié)合。

智能照明系統(tǒng)加強(qiáng)前端設(shè)備和數(shù)據(jù)采集功能,弱化巡檢的需求。通過(guò)安裝接近傳感器和人員定位系統(tǒng),檢測(cè)入侵和非正常事件。實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位人員位置和精確報(bào)警入侵檢測(cè),提供具體入侵位置,并自動(dòng)上傳報(bào)警位置視頻信息。

4 結(jié) 語(yǔ)

城市綜合管廊智能照明系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)“人來(lái)燈開(kāi),人走燈熄”的管理模式,通過(guò)集中管理的方式,達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高效的照明控制模式,節(jié)約人力成本和節(jié)能,可以為企業(yè)帶來(lái)良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,是市政工程響應(yīng)國(guó)家綠色照明號(hào)召的典型,也是建設(shè)綠色節(jié)能管廊的必然需求。