照明控制策略论文

2024-06-10

照明控制策略论文（精选7篇）

照明控制策略论文篇1

1概述

隧道照明控制的主要问题有:当白天时, 车从外面进入隧道, 由于存在内部和外部的亮度差异和内外光线不足, 一旦隧道内的光线不足则会引起车辆在进入隧道时, 将会出现“黑洞“和”黑框“的现象, 车辆在进入隧道时, 司机从比较明亮的环境到一个相对黑暗的环境, 需要一定的时间来适应光线的差别, 给驾驶员造成一些心里上的压力, 容易发生意外。但是在夜晚这种情况则恰恰相反, 司机是从一个比较黑暗的环境到一个相对明亮的环境中, 如果亮度差异太大也将给予司机一定的心理压力, 容易发生意外。如果在隧道的内部发生交通事故, 是比较棘手的问题, 这就给城市带来了更大的交通不便, 因此, 合理控制城市隧道的灯光尤为重要。

2 根据《公路隧道通风照明设计规范》对智能控制方法提出适合城市照明的标准和城市隧道控制策略

在本规范亮度入口的要求如下:入口亮度可以采用如下计算方式:Lth=k×L20 (s) Lth:入口亮度 (cd/m=2) (cd是亮度单位:堪德拉) , k是入口段亮度的折减函数, L20 (s) :隧道外亮度 (cd/m2) 比如广州珠江新城隧道, 以及上述标准有关的各种因素如下:隧道内的交通限制速度50公里/小时以下;单向双车道通行;通过采集分析2009年7月7日, 8月18日, 9月10日, 10月1日至11月10日这5天的交通流数据得到的结果如下:938 (辆/小时) 885 (辆/小时) 891 (辆/小时) 918 (辆/小时) 914 (辆/小时) 。通过对应于《公路隧道通风照明设计规范》的入口段亮度进行折减可知:某市的隧道的行车速度在40-60公里/小时之间, 交通车辆流量约900 (辆/小时) , 但考虑到事故发生在城市隧道的影响远远大于发生在公共交通隧道的影响, 应当相应的提高折减系数值。所有上述因素, 折减系数值设置为0.02。将上述公式的亮度转换成亮度 (lcd的光源的发光光强度能发出12.571毫米的光通量) , 得到以下公式:Eth=0.02×E20 (s) 此公式中Eth是入口段的照度, E20 (s) 是洞外的照度。综上所述可以得到城市隧道入口段照度控制公式。该公式可用于检验隧道内外的光强差是否在合理范围内。

3 根据以上的依据研究城市隧道照明的控制策略

在隧道照明的控制系统以及照明控制子系统中制定智能控制策略, 这样使照明控制子系统可以智能控制隧道内部的灯组, 以确保隧道内外照明差在合理范围内。1) 时间模式控制策略, 以城市隧道为列, 隧道内光照组如下:入口处一共6组左右各分布3组;中间段共6组左右各分布3组, 出口段共4组左右各分布2组。根据不同季节和天气时段, 在不同的时间段打开不同组数的灯组以此保证隧道内外的照度差在合理的范围之内, 每天打开照明灯的组号不同群体内部和外部的, 以确保在合理的范围差异。表1时间模式策略表示为天气控制模式, 春, 夏, 秋, 冬的控制模式1-4时1-5时1-4时, 晴天时的夜间模式5:00-6:00 5-9时, 5-9时, 清晨的模式6-19时5-7时, 全开模式19-23时19-23时18-23时, 傍晚模式1-5时1-6时1-5时5-7时, 阴天夜间模式5-6时5-7时5-7时清晨模式6-18时7-19时7-18时, 全开模式19-23小时, 晚上18-23小时, 以上描述的模式可以设定相应的预案, 并可以根据需要随时更改预案的内容。2) 照度控制策略区别于上述的时间控制模式, 照度控制模式的核心是根据隧道口安装的内外两个照度计采集的照度差的值, 动态调整灯组的开与关。因为照度计安装在隧道入口, 而中段隧道的照度值不能很好的采集到, 所以更适合于隧道入口处的灯组智能控制。以城市隧道为列, 隧道入口每边有三组灯组。只需设置2个照度差阙值, 假设阙值是;YZ1.1, YZ1.2和YZ.2, YZ2.2以及YZ3.1, YZ3.2 (其中YZ1.1

4 建立隧道照明的控制模型

不仅要考虑隧道内外的照度, 也应考虑隧道内部交通流的实际情况。考虑到交通挤塞的客观现象的存在, 确定路段i的动态流量qi (t) 时, 还要考虑该路段的交通密度pi (t) 和下一交通路段的交通密度, 隧道和城市公路交通模型相同, 即:qi (t) =a pi (t) vi (t) + (1-a) [pi+1 (t) vi+1 (t) ]在此公式中加权系数a的取值和p i+1 (t) 密切相关, 当pi+1 (t) pm (拥挤状态) , 取a=0, 即qi (t) 取决于路段i+1的状况。qi (t) 由上述公式映射为:qi (t) =h[pi (t) , pi+1 (t) , vi+1 (t) ]式中:qi (t) , pi (t) , vi (t) 分别是路段i在t时的交通流量, 交通密度和车流空间的平均速度。将隧道分为N段, 每个路段内各交通变量均一。守恒方程式反映了如下非线性映射:pi (t) =f[pi (t-1) , qi-1 (t-1) , qi (t-1) ]动态的平均速度v (x, t) 不可能瞬间随p (x, t) 变化, 当路段划分确定以后, 以下的离散方程可表示其动态关系为:vi (t) =g[vi (t-1) , vi-1 (t) , Pi+1 (t-1) pi (t-1) ]城市公路隧道通风系统智能控制模型要考虑到以下几个方面:交通流, 车速, 隧道内外的照明度。本文阐述了交通流和车流量的预测模型。在本文中, 通过模糊控制和神经网络建模相结合的方法来控制隧道通风系统。使用“结构等价模型”的方式, 融合神经网络和模糊系统, 以确定系统等价的神经网络, 每个节点与模糊系统的一部分相适应。总之, 建立基于神经网络和模糊智能控制的以内外照度, 车流量和车速为输出的智能控制模型。

参考文献

[1]罗智佳, 钟汉枢, 毛宗源.公路隧道照明控制系统.交通与计算机, 2005.

[2]吴强, 滕欢, 王凯富.城市照明监控管理系统的优化设计与实现.湖北电力, 2005.

[3]JTJ026.1-1999, 公路隧道通风照明设计规范.

照明控制策略论文篇2

交通照明节能是一个系统工程, 涉及光源、电子镇流器、监控技术、控制决策和照明控制管理等环节[1,2]。因此, 必须在照明系统的构成和控制方法上实现智能化, 才能达到安全和节能环保的目的。智能化高效节能交通照明是绿色安全的, 它是指通过科学的照明设计, 使用效率高、寿命长、安全和性能稳定的交通照明电器产品作为光源和附属器件, 利用计算机、无线通信数据传输、扩频电力载波通信、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥信控制系统, 通过合理的照明控制策略、集中管理并实时监控照明状况从而实现对照明设备的智能化控制 , 创造一个高效、舒适、安全、经济、有益环境并充分体现现代文明的交通照明。

1 系统技术架构

自适应控制系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度管理自动化智能系统, 见图 1。系统通过无线通信平台获取智能灯控镇流器的运行参数从而采集到照明状态信息, 包括:工作功率、开关时间、异常状况、温度监控等实时信息, 通过视频终端的图像处理技术获取交通照明环境信息能见度、交通流和照度信息, 通过建模和虚拟仿真的手段, 结合照明及人的视觉特性, 包括:视力、颜色认性、对比度、明暗适应性和眩光的影响分析, 建立基于人的视觉特性的照明评价指标, 综合照明状态信息、交通照明环境和基于人的视觉特性的照明评价指标, 建立 MISO (多输入单输出) 系统, 运用模糊理论生成照明模糊控制策略。从而达到自适应、最优化交通照明的目的。

2 交通照明环境感知关键技术

2.1运动目标跟踪模型的建立

卡尔曼滤波是以最小均方误差作为估计的最佳准则, 来寻求一套递推估计的算法, 其基本思想是:采用信号与噪声的状态空间模型, 利用前一时刻的估计值和当前时刻的观测值来更新对状态变量的估计, 求出当前时刻的估计值。其突出优点是不需要保存全部历史资料数据, 可借助前一时刻的估计值, 导出当前时刻的状态估计量, 因此只需要存储前一时刻的估计值, 这样就可大大减少存储量和计算量。计算量时, 在滤波处理的每一步骤上, 卡尔曼滤波器比直接用全部过去时刻观

测数据来计算当前状态的效率要高[3]。

卡尔曼滤波, 就是以最优的方式同时求解有关未知状态的处理方程和测量方程, 它的正式叙述如下:利用全部观测数据组成向量y1, y2, …, yk, 对每个i≥1, 求xt最小均方误差的估计。如果i=k, 该问题称为滤波;如果i>k, 称为预测;如果1≤i<k, 称为平滑。为了实现目标的动态跟踪。根据系统的设计, 动态摄像机的跟踪依赖于静止摄像机的跟踪。为了能够调整摄像机平台的角度使目标处于图像的中心位置, 需要动态摄像机能对异常目标在下一时刻的运动位置作出预测, 为此, 采用以下方式:首先根据静止摄像机的目标检测位置和预测位置, 将其映射到动态摄像机图像平面上, 设映射后的目标位置的坐标为:

$Q (t + Δ t) = (x^{p} (t + Δ t), y^{p} (t + Δ t))^{Τ} (1)$

尽管Q (t+Δt) 可以作为动态摄像机图像平面上异常目标位置的预测, 但是由于系统标定的误差和目标观测角度对其位置坐标的影响, 使得2个图像的对应点存在误差, 即存在实际的位置和预测位置之间的误差, 当误差比较大时, 会影响动态摄像机的跟踪精度, 须对预测位置进行误差补偿。令:

${\begin{cases} ε_{x} (t) = x^{c} (t) - x^{} p (t) \\ ε_{y} (t) = y^{c} (t) - y^{} p (t) \end{cases} (2)$

式中:xp (t) 、yp (t) 为t时刻由单应性得到的目标预测位置的X轴和Y轴的坐标;xc (t) 和yc (t) 为t时刻异常目标实际检测位置的X轴和Y轴的坐标。当Δt很小时, 动态摄像机的转动角度也很小, 其误差εx (t) 和εy (t) 的变化也很小, 因此就以εx (t) 和εy (t) 作为t+Δt时刻的预测误差的补偿。可得:

${\begin{cases} x^{'} (t + Δ t) = x^{p} (t + Δ t) + ε_{x} (t) \\ y^{'} (t + Δ t) = y^{p} (t + Δ t) + ε_{y} (t) \end{cases} (3)$

记Q′ (t+Δt) = (x′ (t+Δt) , y′ (t+Δt) ) T为目标决策位置的坐标, 为了考虑误差补偿后目标最后的估计位置。其提取运动目标的效果如图2所示。

2.2能见度测量模型

由Munseu提出的HIS颜色模型, 非常适合借助人的视觉系统来感知彩色特性, 因此利用HSI模型色差分析更贴近人眼观测能见度的原理。2个不同的色彩可以通过HSI三维模型区分, 模型中2点的距离就是色差ΔDNBS (1NBS单位约等于0.1孟塞尔明度值, 0.15孟塞尔彩度值, 2.5孟塞尔色相值 $)^{[4]}, Δ D = \sqrt{(Δ D)^{2} + (Δ Η)^{2} + (Δ Ι)^{2}}$ 。

基于 HSI模型色差分析的方法是运用高能见度下的背景颜色的空间模型作为参考, 计算参考H、I、S的值, 同时定义已知能见度下的目标的空间模型参数, 再通过H、S、I色差和大气消散系数之间的关系估算能见度。大气的低能见度变化不会明显作用于色调, 而会引起观察物的饱和度的变化。因此建立起来的不同 H、I、S色差和光的消散系数之间的指数关系更能反映出能见度的变化情况。这种方法能很好地根据人的视觉特性评估能见度的好坏, 并且把光线在大气中的衰减、发散、吸收等因素容纳于模型中。图3为能见度和色差的散点关系图。

3 视觉特性影响交通照明策略的评价方案分析

3.1照明可见度设计

照明可见度设计, 一般采用小目标可见度的试算方法。其实质是以小目标可见度 (small target visibility, STV) 值为标准, 对照明进行限制。物体可见度的一般评价指标为可见度水平, 见式 (4) :

$V L = \frac{Δ L}{Δ L_{0}} = \frac{L_{t} - L_{b}}{L_{t_{0}} - L_{b}} (4)$

式中:ΔL为观察目标亮度Lt 与其背景亮度Lb之差;Lt0为观察目标刚刚可见时目标亮度。可见度水平不能反应有关亮度均匀度对道路安全性的影响, 即没有考虑适应水平和眩光, 明暗适应性等因素。如果路面均匀度较高, 而且亮度较高, 那么具有一定反射率的目标物就将与道路路面在视觉上融为一体, 明显降低了对比度, 而且大面积均匀的高亮度会带来眩光。可见度水平不能反映这些问题, 同时一个物体的可见度不能反映照明的明暗变化趋势。STV考虑了多方面的影响, 综合了多个目标的可见度, 改善了可见度水平的缺陷, 更有研究价值。STV计算见式 (5) :

$S Τ V = - 10 \lg [\frac{1}{n} \sum_{i}^{n} 1 0^{- 0.1 A b_{s} (V L_{i})}] (5)$

式中: $V L_{i} = \frac{L_{t i} - L_{b i}}{Δ L_{L_{0.3 i}}}$ ;ΔL0.3i=KtKaKftΔL0 ;n=1, 2, 3, …, n, 一般取n=20;ΔL0.3i为第i个小目标物体经过修正后的阈限亮度;Kt为观察时间修正系数;Ka为年龄修正系数;Kft为负对比修正系数。

小目标可见度实质是对单个物体可见度水平进行了修正, 然后进行数个物体可见度加权。修正的部分首先为视力衰退和眩光的敏感对可见度的影响, 这部分修正系数Ka主要表现在年龄上, 不同年纪人的视力和眩光特性不同;另外, 观察时间对物体的认知也有不同程度的影响, 短时间的分辨率很低, 一般的小目标计算是通过 2 s或无限时间观察, 不符合常用情况, 用Kt做修正;ΔL为正和负的情况下, 驾驶员对相同对比度物体的认知不一样, ΔL为正 (即负对比) 时更容易判断物体, 用Kft做修正。

3.2交通照明控制指标评定

针对恶劣天气、紧急情况等复杂环境下交通事故频发的现状, 建立典型复杂环境的虚拟模型, 通过汽车驾驶仿真试验平台, 对驾驶员特殊情况下驾驶技能进行培训。利用 VR技术, 在道路照明虚拟环境中, 显示道路照明仿真场景, 按指定道路的明暗变化和光诱导设置进行实时漫游, 根据被测试人的主观评价给予舒适性和适应性定量评价结果。实验如图 4所示。

4 自适应控制算法设计与实现

基于人视觉特性和交通环境照明需求的照明控制算法采用模糊控制, 如图5所示[5]。以灯具当前照明状态信息、交通环境照明信息和人视觉特性对照明控制策略的影响因素作为模糊控制算法的输入向量 (Bi=[χi, ϕi, αi, βi, γi, φi]) , 以灯具亮度、控制时间间隙、模拟电流、灯具数量、控制时间为控制方法向量 (Ai=[Wi, Ji, Li, Ni, Ti]) , 经过求解模糊方程得到控制算法为: $C_{j} = \sum_{i = 1}^{m} B_{i} R$ , 式中:j=1, 2, …, m。

5 实验及结论

实验采集了6组输入状态向量B1, B2, B3, B4, B5, B6, 设有控制策略向量A1, A2, A3, A4, A5。然后根据交通照明的经验资料和机理分析, 确定每一输入状态向量分别对应每个控制策略向量的隶属度ηAj (Bi) , 由此得出模糊控制矩阵, 见表1。

由控制模型Aj=Bi。R, 输入状态向量Bi, 即可得控制策略向量Aj。如B= (0, 0, 1, 1, 1, 0) 时, 表示以灯具当前照明状态信息、交通环境照明信息和人视觉特性对照明控制策略的影响因素作为模糊控制的输入量, 则得到如下控制策略:

$\begin{array}{l} A = B ˚ R = (0, 0, 1, 1, 1, 0) \\ | \begin{matrix} 6, & 4, & 0, & 6 . & 4, \\ 5, & 6.8, & 4, & 0, & 8 \\ 6.7, & 0, & 1, & 9.68, & 8.9 \\ 0, & 0, & 0.48, & 0, & 0 \\ 0, & 0, & 1, & 0, & 0 \\ 2, & 8, & 7.9, & 4.8, & 8.5 \end{matrix} | = \\ (6.7, 0, 2.48, 9.69, 8.9) \end{array}$

实验证明, 以灯具当前照明状态信息、交通环境照明信息和人视觉特性对照明控制策略的影响因素作为模糊控制的输入量, 系统能主动地调整照明控制参数, 减少不必要的人为操作, 并使交通照明控制系统更符合客观需求, 更具自适应性。与国内外同类技术相比, 本系统具有如下优点:

1) 智能化。具有信息采集、传输、逻辑分析、智能分析推理及反馈控制等智能特征的控制系统。特别是通过视频检测现场照明质量、交通环境照明信息和交通照明环境的需求, 运用模糊理论自动生成照明控制算法在国内外尚属首例。

2) 操作便捷。由于各种控制信息可以以图形化的形式显示, 所以控制方便、显示直观, 并可以利用反馈的信息自动生成模糊控制算法或人工制定控制方法灵活改变照明效果。

3) 节能、高效。本系统一方面可以节能降低交通照明系统的运营和维护成本, 另一方面极大地提高智能化和自动化水平, 最大限度地释放劳动力, 减少人工干预。系统以客观的交通照明需求为控制依据, 使交通照明不仅节能, 而且安全高效。

照明的质量和水平已成为衡量社会现代化和人类社会进步可持续发展的重要标志。交通照明在应用上向节能、高效、集成和实用方面发展, 在技术上向智能化、自动化发展。目前我国交通照明智能化控制照明系统运用的不多, 无法适应交通照明信息化和智能化的发展趋势。因此, 本研究的成果可以满足工程应用条件, 并具有先进性, 产业化前景广阔。

摘要：针对传统交通照明系统控制手段单一、控制策略落后等问题, 综合照明状态信息、交通照明环境和人的视觉特性等建立MISO系统, 运用模糊理论生成交通照明模糊控制算法。实验证明, 此控制算法能准确跟踪交通照明因素的动态变化, 提高交通照明控制的合理性、自适应性和智能化水平。

关键词：模糊理论,交通照明,视觉特性,智能化

参考文献

[1]刘苏敏.智能路灯节能控制系统研究[D].武汉:武汉理工大学, 2007.

[2]Li Long, Chu Xiumin, Wu Yong, et al.The devel-opment of road lighting intelligent control systembased on wireless network control[J].IEEE Com-puter Society, 2008 (6) , 322-324.

[3]尹晓红, 赵韩.基于卡尔曼滤波的自动引导车串级轨迹跟踪控制[J].农业机械学报, 2010, 25 (2) :180-184.

[4]成喜春, 全燕鸣.基于HSI模型的彩色图像背景减法[J].计算机应用, 2009 (S1) :231-235.

[5]柴春红, 何率天.模糊理论在机械故障诊断中的应用[J].煤矿机械, 2009 (3) :211-213.

照明控制策略论文篇3

在全球变暖、雾霾警示的今天, 环境污染日趋严重、资源不断紧缩, 是人类发展面临的重大问题。节能减排、生态环保已经成为人类需要研究并实现的重要课题。党的十八大对节能减排制定了明确方案, 要求我国陆续开展节能减排科技行动、节能减排媒体行动等。今天, 在经济腾飞的中国, 道路照明灯的数量和建设面积正迅猛增长。道路照明灯为人们提供明亮安全的道路照明、人性化则显得尤为重要。

2 道路照明现状

光是照明的主体, 道路照明每天都需要大量的照明灯工作。道路照明设计根据道路和场所的特点以及照明要求分为:常规照明方式或高杆照明方式。常规照明灯具的布置可分为单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置和横向悬索布置五种基本方式。我国目前大多道路都采用双侧对称布置设计。根据中国照明学会的统计, 不同方式的道路照明类型比见表1。

由统计图表中可以看出, 高压钠灯在道路照明的比例比较高, 其照明能耗问题值得人们关注。照明技术随使用发光器件的不同, 主要分为发光二极管 (LED) 、荧光灯 (节能灯) 、钨丝灯 (白炽灯) 、高压钠灯等。其中光二极管 (LED) 其性能最为优越, 能耗为白炽灯的10%, 荧光灯的50%, 其额定寿命100000小时, 是荧光灯的10倍, 白炽灯的100倍。所以LED也被认为是21世纪的照明光源。

3 LED照明控制系统

LED照明控制系统是模块化、全硬件控制系统, 可实现智能控制、网络控制等功能, 以满足道路照明需求。

3.1 系统组成和特点

系统由计算机控制系统、监控设备、光线传感器设备等部分组成。主要有自动化程度高、安全稳定性强、绿色环保能耗低等特点。

3.2 实现功能

(1) 绿色光源, 无污染无辐射:LED灯直流驱动, 没有频闪, 没有红外和紫外成分, 显色性能良好, 有较强的点光源特性。发热量低, 安全环保, 是现在公认的一种绿色环保科技。

(2) 高亮度, 长寿命、低功耗:在各种显示半导体显示器件中, 发光二极管 (LED) 亮度是最高的, LED发光管的寿命大于10万小时, 道路使用LED照明灯具能耗一般为80W~120W (同等亮度高压钠灯为250W) 。

(3) 丰富的表现形式:目前彩色LED产品已经覆盖可见光谱范围, 具有单色性好, 色彩纯度高等特点。红、绿、蓝 (RGB) 的组合使LED具有更大的色彩选择空间。

(4) 亮度可调:可以通过远程计算机控制, 调节灯具控制芯片PWM占空比, 可以达到亮度强弱的控制。

(5) 远程控制:可以进行远程发布控制, 通过对光线传感器的信号采集来实现计算机自动智能化控制。

4 应用案例

江都道路照明系统是浙江海振电子科技有限公司设计的道路照明LED灯改造方案。结合单片机技术和无线通讯技术, 实现智能控制, 网络控制、远程控制;可选择多种运行模式, 实现对灯具分段、分时、分功率的自动控制。

4.1 系统概要

整个系统可由照明指挥中心控制实现, 并且通过传感器时时回传, 形成有效的控制反馈回路, 达到照明、监控、呼叫维护自动化, 如图1。

(1) 通过单片机等技术手段, 可实现多种控制方式, 达到真正意义上的城市道路照明智能化。

(2) 传感器不仅可检测道路照明情况, 也可作为日光检测设备同步使用, 达到与道路照明互为一体的全天候监控手段。

(3) 控制中心可以预先设定照明控制信号采样点, 可以实现控制中心自动化、无人化, 达到解放劳动力的效果。

(4) 可以通过在控制中心配置网络通讯协议, 通过网络远程操作与时时监控, 更好的为道路照明提供有力保障。

(5) 道路照明强度可调节, 通过在控制中心发送预先设定好的指令, 控制道路照明灯PWM (脉冲宽度调制) , 可以达到道路照明随光线日光强弱做智能调节, 达到省电环保的优势。

4.2 实际应用

江都道路照明系统方案分析。

整个江都道路照明系统约有5000盏照明灯具, 大多采用150W~250W高压钠灯, 对比同等光照亮度为80W~12W的LED灯, 得出对比表2、表3。

4.3 经济效益测算依据说明

(1) 电价以当地的0.53元/度计。

(2) 日照明时间平均按12小时计算。

(3) 高压钠灯与LED灯照明时间均以全功率计算。实际控制中, LED照明可在后6个小时中与50%PWM控制, 使LED照明更加省电。

(4) LED路灯生产商提供质量保证5年, 期间用能单位不承担维护费用。

(5) 高压钠灯整灯灯具的使用寿命以8年计, 灯具单价按1300元计算。

(6) 高压钠灯灯泡的使用寿命低于2年, 8年中灯泡至少需要更换4次, 约需320元。

(7) 更换高压钠灯灯泡的人工费用以每次100元计算约需要400元。

(8) 以上三项合计为2020元, 以灯具寿命8年计, 平均每年为252.5元, 在此基础上以八折计算, 即每年维护费用为200元。

(9) 表2测算了分别用120W的LED节能灯替换目前的250W高压钠灯时单个路灯所能节省的费用;表3测算了分别用80W的LED节能灯替换目前的150W高压钠灯时单个灯所能节省的费用。

4.4 社会效益测算

根据上述测算结果可知:

一盏120W的LED路灯替代250W的高压钠灯, 每年可节省用电569.4度;一盏80W的LED路灯替代150W的高压钠灯, 每年可节省用电306.6度。

因此, 对于有5000盏的250W的高压钠灯的LED路灯改造工程每年将节省用电量总计达到284.7万度;有5000盏的150W的高压钠灯的LED路灯改造工程每年将节省用电量总计达到153.3万度。而节省一度电将减排一公斤CO2, 本路灯改造工程的实施每年将减排2847吨和1533吨CO2, 减排效果明显。

5 结语

LED照明控制系统的应用, 使得道路照明系统由传统的高耗能、粗放式管理进入节能低碳、智能化管理的时代。LED照明控制系统具有自动化、智能化的特性, 达到了节能减排、科学管理、人性化的效果。通过分析得出:LED照明控制系统方案, 比较于传统照明系统方案, 对于低功耗、高效能、色彩需求度高、便于远程操作、自动调节亮度等方面均具有较为明显的优势。

参考文献

[1]李铁男, 李景色等起草.《城市道路照明设计标准 (CJJ45-2006) 》.中国建筑工业出版社, 2006.

[2]姚家祎, 徐华等编著.《照明设计手册 (第二版) 》.中国电力出版社, 2006.

小区照明智能控制篇4

知识点:PLC的时间指令、脉冲指令 (PLS、PLF、PLSY) 、加1减1指令、比较指令、运算放大器、SCR调压模块 (想详细了解这些内容, 可参考相关书籍) 等。

技能点:PLC输入接线以及PLC与配电箱三根火线的接法。

难点:顺序控制的逻辑, 比较指令、PLSY指令的使用, 以及PLC与运算放大器的联系。

注意要点:必须具有电工安全基本知识, PLC接线时必须断电。

必要条件:电脑、可编程控制器、编程电缆。

本期智能家居控制跟我学 (八) ，教大家制作小区照明智能控制。受篇幅限制这里只介绍楼道照明智能控制设计和小区路灯调光控制方案两种。

目前楼道照明有以下几种方式，都有明显的缺陷。一是楼道安装开关照明，缺点是经常忘记关灯，容易形成长明灯，灯泡容易坏;二是楼道安装触摸式开关照明，缺点是经常按，触摸式开关容易失灵;三是楼道安装感应照明，缺点是由于过于敏感，只要有响声，整栋楼的灯全亮了，时间一长，灯泡经常闪烁，也经常坏。四是楼道安装声控照明，缺点是一开始，只需小声咳嗽或走动有声响，灯泡就亮，可渐渐发展成要跺脚、喊叫才能亮。

近年来，许多城市都搞起亮化工程，各种流光溢彩的景观灯扮靓了城市夜空。然而，在一些小区因楼道照明频繁损坏，成为照明盲区，居民不得不摸黑上下楼，给他们的生活带来困扰。

采用PLC控制的楼道照明，可以克服上述的缺陷，不但实用、节能，还美观有趣。当人在一楼准备上楼时，按一下上楼照明按钮，一楼照明灯亮，当你爬到两楼时，两楼照明灯自动亮起，一楼照明灯自动熄灭，以此类推，下楼也一样。如果几人同时上下，照明灯都按各自的规律变化，互不影响。而小区路灯调光控制主要起节能作用。

一、楼道照明智能控制设计

本文为了便于学员学习，还是采用日本三菱FX2N-64M R型PLC。以某小区一栋7层楼的一个楼道为设计对象进行论述。

1. 输入、输出点的I/O分配

根据系统的控制要求, 输入、输出点的I/O分配, 如下:

2. 程序设计

根据系统的控制要求，采用顺序控制的逻辑进行设计，程序如图1、2所示。

当X000闭合时，Y000亮;15秒后，Y000灭、Y001亮;15秒后，Y001灭、Y002亮;15秒后，Y002灭、Y003亮;15秒后，Y003灭、Y004亮;15秒后，Y004灭、Y005亮;15秒后，Y005灭、Y006亮;15秒后，Y006灭、Y007亮;15秒后，Y007灭。

想调整15秒时间，改变程序中K后面的值就可以，如想要10秒就改为K 100。

当X001闭合时，Y001亮;15秒后，Y001灭、Y002亮;15秒后，Y002灭、Y003亮;15秒后，Y003灭、Y004亮;15秒后，Y004灭、Y005亮;15秒后，Y005灭、Y006亮;15秒后，Y006灭、Y007亮;15秒后，Y007灭。

当X002闭合时，Y002亮;15秒后，Y002灭、Y003亮;15秒后，Y003灭、Y004亮;15秒后，Y004灭、Y005亮;15秒后，Y005灭、Y006亮;15秒后，Y006灭、Y007亮;15秒后，Y007灭。

当X003、X004、X005、X006闭合时, 也是一样原理。

如果同时按X001、X004，程序互不影响，

如果按下楼开关X017, Y007亮;15秒后，Y007灭、Y006亮;15秒后，Y006灭、Y005亮;15秒后，Y005灭、Y004亮;15秒后，Y004灭、Y003亮;15秒后，Y003灭、Y002亮;15秒后，Y002灭、Y001亮;15秒后，Y001灭、Y000亮;15秒后，Y000灭。

如果同时按一个向上如X001、一个向下X015，程序也互不影响。

3. PLC外围硬件

(1) 输入按钮

每个楼道采用标有上下箭号的按纽，以三层楼道的按钮为例，与PLC端口的接线图如图3所示。

(2) PLC接线

PLC的输入输出接线如图4所示。

4. 配电知识

考虑到本设计方案的实施不但要涉及到许多部门，如供电部门、小区物业等，还涉及到用电安全，因此实物接线就不提供给大家，读者要学好供配电知识后才可以实施。下面介绍一些供配电方面的知识，以帮助读者了解本设计方案。

电力系统是由生产、转换、分配、输送和使用电能的发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一整体。图5所示为电力系统示意图。

在电力系统中除去发电厂和用电设备以外的部分称为电力网络, 简称电网, 一个电网由很多变电站和电力线路组成。

供配电系统是电力系统的一个重要组成部分, 包括电力系统中区域变电站和用户变电站涉及电力系统电能发、输、配、用的后两个环节, 其运行特点、要求与电力系统基本相同。只是由于供配电系统直接面向用电设备及其使用者, 因此供、用电的安全性尤显重要。供配电系统如图6所示。

110kV及以下电压一般为配电电压, 完成对电能进行降压处理并按一定方式分配至电能用户的功能。其中35～110kV配电网为高压配电网, 10～35kV配电网为中压配电网, 1kV以下配电网称为低压配电网。

对于1kV以下的低压配电系统, 中性点运行方式与绝缘的关系已不是主要问题, 这时中性点运行方式主要取决于供电可靠性和安全性。因此, 1kV以下的低压配电系统采用中性点接地系统。

我国目前普遍采用380/220V三相四线制, 变压器中性直接接地的供电系统, 在这种系统中, 要防止人体触电的危险必须安装保护装置。

图7为人体触及漏电设备外壳示意图。

中性点直接接地的电网采用保护接地虽比没有保护接地时触电的危险性有所减小，但通过人体的接地短路电流仍有可能使人致命，因此，在三相四线制中性点直接接地的低压配电系统中，电气设备如采用保护接地，根据国际IEC标准应装设漏电保护器。

二、小区路灯调光控制方案

1. 调灯数的控制方案

如图8所示，以两个路灯杆四盏灯为一组，根据天色的变化调整。有五种变化，Y1亮;Y1、Y3亮;Y1、Y2、Y3亮;Y1、Y2、Y3、Y4亮;Y1、Y2、Y3、Y4都不亮。

由于程序比较简单，这里就不细说，但接线仍然要注意三火线负载的合理分配问题。

2. 调电压的控制方案

PLC采用步进指令进行编程，通过Y0、Y1、Y2、Y3的变化使可控硅的导通角在13s内从24°增到180°(灯由暗变亮)。每步时间为1s，电压增量为0.66V，导通角增量为12。如图9所示。

由于涉及到运算放大器、SC R调压模块等比较复杂的内容。希望读者自己学习这方面相关的知识。

备注：

如果在家里控制台灯的亮度，可以采用改变PLC的输出脉冲频率，来控制灯的亮度。程序如图10所示。

(1)输入、输出点的I/O分配如下：

(2)程序说明

C M P指令说明如图11所示，当X1闭合时，K 10与D 20的比较输出情况。

PLSY指令用于产生指定数量和频率的脉冲。[S1]，[S2]可取所有的数据类型，[D]为Y0和Y1，该指令只能使用一次。而且必须用晶体管输出。

PLC输出接口电路有继电器 (R) 、晶体管 (T) 、晶闸管 (S) 输出三种方式，以适应不同负载的控制要求。一般来说，继电器输出适用于低速、大功率负载(交、直流负载均可;晶闸管输出适用于高速、大功率负载(交流负载);而晶体管输出适用于高速、小功率负载(直流负载)。

PLSY指令用于产生的指定数量和频率的脉冲。[S1]指定脉冲频率(2～20000H z)，[S2]指定脉冲个数，16位指令的脉冲数范围为1～32767, 32位指令的脉冲数范围1～2147483647。若指定脉冲数为0，则持续产生脉冲。[D]用来指定脉冲输出元件(只能用晶体管输出型PLC的Y0或Y1)。脉冲的占空比为50%，以中断方式输出。指定脉冲数输出完后，指令执行完成标志M 8029置1。

X20闭合时，D 20持续加1，照明灯Y000增加亮度，X20断开，D 20停止加1，保持亮度;

X21闭合时，D 20持续减1，照明灯减少亮度，X21断开，D 20停止减1，保持亮度;当D 20减到0时，照明灯Y000熄灭，Y002小发光体得电。

智能照明控制系统篇5

社会经济的发展使得人类的物质建设实现了一个又一个飞跃, 城市群的不断崛起就是其标志性的反映。城市群的建设离不开“城市照明”的参与, 因此, 人们对照明的要求也越来越高, 使得照明控制的地位越来越重要。从最初提供亮度的基本功能到现在营造氛围、控制方式灵活方便、节能、运行费用低、安装施工简单、维护方便、满足用户多样性要求等多方面的需求, 需求的变化导致了控制方式的改进:从传统的机械式开关演变为现在综合计算机网络技术、通信技术、电子技术的智能照明系统。

智能照明是指利用计算机、无线通信数据传输、扩频电力载波通信、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统, 来实现对照明设备的智能化控制, 并且具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能, 具有安全、节能、舒适、高效的特点。

现代意义上的智能照明网络是从舞台灯光控制系统发展起来的。1986年, 美国影视剧场技术协会 (USITT) 的工程委员会开始制定控制灯光设备和附件的数字式传输标准——DMX512协议, 1990年发布正式文本。后来, 智能照明控制系统的应用从剧场的舞台照明逐渐转向各种建筑物的照明, 控制范围和规模从单个厅室扩展到整个高层建筑的所有厅室, 甚至整个城市的许多大楼。与此同时, 面向建筑物照明的网络协议也纷纷涌现。现在调光网络领域中影响较大的ACN协议和Art-Net协议都是在此基础上发展而来的, 此外还有澳大利亚Clipsal的C-Bus协议和Dynalite公司的Dynet协议, 美国路创的LUTRON灯光控制技术。另一类是某一领域的厂商联合起来, 专门针对调光系统制定的协议, 如DALI协议。还有一类是智能家居协议中的灯光控制部分, 如EIB和X-10系统的灯光控制子系统等。

2 智能照明控制系统的构成

智能照明控制系统的网络拓扑结构, 大致有总线式、星型结构和以星型结构为主的混合式三种型式, 分别如图1、图2、图3所示。这三种型式各有优点:总线式灵活性较强, 易于扩展, 控制相对独立, 成本较低;星型结构可靠性较高, 故障诊断和排除简单, 存取协议简单, 传输速度较高;以星型结构为主的混合式具有总线式和星型结构的特点, 在建筑照明控制系统中较为常用。

在现代建筑中, 一般智能照明控制系统都为数字式照明管理系统, 由系统单元、输入单元和输出单元三部分组成。除电源设备外, 每一单元设置唯一的单元地址, 其功能通过软件设置。通过输出单元来控制负载单元。智能照明控制系统的基本组成如图4所示。

智能照明控制系统大多采用集中控制、分散执行的模式。集中控制和管理通过中央监控中心来实现, 其包含有控制计算机、主通信控制器等设备, 主要功能是对整个系统进行控制和管理工作。分散执行是通过智能控制照明柜来实现的——通过网络建立起中央监控中心和智能照明控制柜的通信联络, 同时发送和接收控制命令及反馈信息 (包括自动及手动工作状态、灯具开/关状态) 。

与传统的照明控制系统相比较, 智能照明控制系统照明部分采用调光模块, 通过调节灯光, 制造不同的灯光效果, 营造出不同的氛围;控制部分采用低压二次小信号控制, 控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高, 通过实现场景的预设值和记忆功能, 控制版面上的每个键都有各自的功能, 可根据不同的场景及要求, 达到相应的状态;管理部分利用分布式网络, 对整个建筑物进行管理。

3 智能照明控制系统的主流协议

目前在智能照明控制方面, 主流协议主要包括娱乐行业调光网络协议 (ACN和ArtNet) 、C-Bus协议、Dynet协议、EIB协议、DALI协议以及X-10协议。

(1) 娱乐行业调光网络协议 (ACN和Art-Net)

ACN是ESTA (Entertainment services and Technology Association) 正在制定的多用途网络控制协议, 全称为Architecture Control for Networks。由于ESTA下属的TSC (技术标准委员会) 是美国国家标准协会ANSl授权制定娱乐业技术设备安全和兼容性标准的机构, 因此其制定的标准有一定的合法性和权威性。ACN协议主要由系统组件、协议数据单元、设备管理协议、会话数据传输协议和设备描述语言等部分组成。

ACN系统工作流程可分为三步。第一步, 由SLP (Service Location Protocol) 协议发现新设备上网在线。第二步, 由DDL协议分析和设置这些设备各自的功能。控制器发送Get/Set property信息给由DMP定义的设备。这些信息通过SDT协议传送、SDT提供可靠性传送、在线状态和设备组管理等功能。所有的DMP和SDT信息用普通的协议数据单元PDU格式打包成独立的PDUs。第三步, 利用UDP协议在以太网上传输这些信息包。

Art-Net协议是一个基于TCP/IP协议的10Base-T以太网协议, 其特点是可用标准网络技术远程传输大量的DMX512数据。它由Artistic Licence提出且已公布出版, 目前在欧洲己经有了许多成员单位, 例如意大利的ADB公司、德国的MA公司等。我国的浙江舞台设计研究院也是其联盟成员之一。

Art-Net协议由Art-Net主体部分、RDM (Remote Device Management) 、Video (视频信息) 三个部分组成。主体部分包括Art Poll、Art Poll Reply、Art Poll Server Reply、Art Ip Prog、Art Address、Art Dmx、Art Input、Art Firmware Master、Art Firmware Reply等协议。

(2) C-Bus协议

C-Bus系统 (Clipsal-Bus的简称) 是澳大利亚Clipsal公司于20世纪90年代初研发出来的智能型照明管理系统, 系统内所有的单元器件 (除电源外) 均内置微处理器和存储单元, 由一对信号线 (UTP 5) 连接成网络。C-Bus采用二线制总线控制方式, 可以方便地实现总线上的各个单元之间不通过中央控制器直接通信。

C-Bus系统是一个专门针对照明需要而开发的智能化系统, 可以独立运行, 也可以作为建筑物中的一个子系统和其他智能系统互联。C-Bus系统协议符合051模型和150标准, 并有多种接口单元 (RS232、以太网等) 和功能强大的接口程序可供选择;因此, 采用C-Bus系统会使设计更简单, 安装更快捷, 使用更灵活, 管理更方便。

(3) Dynet协议

Dynet是澳大利亚邦奇公司于1990年推出的Dynalite智能灯光控制网络使用的协议。Dynalite智能照明控制系统是一个分布式控制系统, 通常可以由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、编程插口、时钟管理器、手持式编程器和监控器等部件组成。将上述各种具备独立功能的控制部件用一根5类数据通信线 (四对双绞线) 联接起来, 就组成了一个Dynet控制网络。

Dynet的产品与C-Bus大同小异, 较有特色的是调光执行器——能对现有各种光源 (白炽灯、日光灯、节能灯、汞灯等) 进行调光, 适合对光源环境要求复杂多变的场所应用。

(4) EIB协议

欧洲安装总线EIB (European Installation Bus) 是在欧洲占主导地位的楼宇/家庭自动化标准。EIB系统是一个二线制的总线型式的智能控制系统, 主要用于对照明系统/空调系统末端的控制, 也可用于消防/保安等系统中的联动控制。系统中所有单元器件 (电源除外) 均内置微处理器和存储单元, 由一对信号线 (双绞线) 连接成网络。每个单元均设置唯一的物理地址, 其功能通过软件设置。通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时, 输入单元将其转变为EIB总线信号在EIB总线上广播, 所有的输出单元接收并做出判断, 控制相应回路输出。

(5) DALI协议

DALI (Digital Addressable lightinginterface) 协议1994年列入IEC 60929标准, 得到国际主要灯具、镇流器和夹具制造商的支持。1999年Philips公司对DALI协议做了进一步的完善, 并在汉诺威国际灯展上推出了基于DALI的系列产品。定义DALI标准旨在建立一个结构清晰的简单系统, 用于室内的智能、高性能照明管理, 实现开/关、调光、场景、状态显示功能。其受控对象明确为镇流器。

(6) X-10协议

X-10是Pico公司在1976年以不需重新布线为前提, 利用既有的电力线网络来控制家中的电子电器产品所开发的计划, 也是全球第一个将家庭自动化产品商业化成功的技术。

X-10协议基于电力线载波技术。使用X-10协议的兼容产品可以通过电力线实现互相通信——电力线在提供电源的同时又可以像网线一样传送控制指令, 从而实现网络化的控制。

X-10是众多家庭自动化技术中历史最悠久的一个, 其产品已达5000多种, 不论是基本的灯光控制、安防系统、家庭剧院、温度或行动感应还是与计算机相关的接口与控制等产品皆已完备;在美国是市场占有率最高的, 目前有超过600万户家庭在使用它。由于X-10协议基于电力线载波技术, 20多年来备受青睐又颇受争议。一方面, 电力线在家庭中的随处可见使得X-10产品很容易在普通家庭中得到推广使用;而另一方面, 电力线传输信号的速度限制和噪声干扰使得X-10无法向更高端的控制发展。

4 智能照明的控制方式

智能照明系统体现出强大的优越性, 在智能建筑中的应用越来越广泛。智能照明控制系统能对大多数灯具 (包括白炽灯、日光灯、配以特殊镇流器的钠灯、水银灯、霓虹灯等) 进行智能调光, 在需要的时间给需要的地方以充分的照明。其控制方式主要分为手动控制和自动控制两种。目前更多的是以模块的自动控制为主, 手动控制为辅。

手动控制包括利用断路器的分合, 控制照明配电回路的通断, 从而实现照明控制的方式。此控制方式只能实现每个配电回路统一控制, 无法实现一个回路内部分光源的开关控制, 而且需频繁地操作断路器, 对断路器的寿命也有影响, 因此应用不广泛。此外还有利用翘板开关的分合, 实现照明回路开关控制的方式。此方式控制简单、施工方便、投资少、应用广泛。还有利用照明配电回路中的手动旋钮 (调光控制柜和灯光控制台等的手动旋钮) 调节供电回路的电气参数, 实现调光等方式。

自动控制的原理是在照明配电回路中设置通断元件 (接触器) , 通过二次回路来控制一次回路的分合, 从而实现对光源的控制。二次回路可以通过按钮手动控制, 也可以通过PLC控制, 或者通过其他系统的远程信号来控制, 可以完成时间控制、照度控制以及简单的程序控制, 实现集中控制、集中监视、集中管理。相对于传统的控制方式而言, 其自动化程度有了较大的提高, 但是在灵活性上仍然受到很大限制。如果项目投入运行后, 需要调整灯光场景等预设置, 需要对其配电回路进行改造。

5 智能照明系统的应用效果

(1) 智能化照明

智能照明系统由智能照明灯具、调光控制及开关模块、照度及动静等智能化传感器、计算机通信网络等单元模块组成, 可实现自动调光、更充分利用自然光、保证照度的一致性、智能变换光环境场景、运行中节能、延长光源寿命等功能。

智能化照明最重要的作用就是利用各种传感器及遥控器实现对灯光的自动控制, 也就是场景控制。在同一室内可有多路照明回路, 对每一回路亮度调整后创造出某种灯光气氛称为场景。根据人们的不同要求及感官需求, 预先设置不同的场景, 进行场景切换 (调节切换场景的时间, 淡出淡入, 使灯光柔和变化) , 营造出各种不同的灯光环境;利用时钟控制器, 使灯光呈现按每天的日出日落或有时间规律的变化——从而实现照明控制自动化。

(2) 美化环境

室内照明利用场景变化增强环境艺术效果, 制造立体感、层次感, 营造出舒适的环境, 有利于促进人们的身心健康、提高工作效率。

(3) 延长灯具寿命

灯具寿命降低, 乃至损坏的主要因素之一就是电网电压的不稳定。因此, 延长灯具寿命的有效办法就是抑制电网电压的波动。智能照明控制系统能够成功抑制电网的冲击电压和浪涌电压, 避免灯具损坏;同时, 智能调光控制系统采用软启动、软关断及淡入淡出调光控制, 避免对灯具灯丝造成冲击, 可延长灯具寿命。应用智能照明控制系统可延长灯泡寿命2~4倍, 从而节省大量灯泡, 减少更换灯泡的工作量。

(4) 节约能源

智能照明控制的实现一般可以节约20%~40%的电能, 不但降低了用户电费支出, 也减轻了供电压力。可采用亮度传感器, 自动调节灯光强弱, 充分利用自然光, 达到节能效果。也可采用移动传感器, 当人进入传感器感应区域后渐升光, 当人走出感应区域后灯光渐渐减低或熄灭, 从而使一些走廊、楼道的“长明灯”得到控制, 并且及时关掉不需要的灯具, 保证运行节能效果充分。尤其是酒店, 采取移动传感器既能满足节电的需要, 又能避免降低灯光亮度带来的档次降低的问题。

(5) 保证照度及照度的一致性

采用照度传感器, 可以使室内的光照保持恒定。例如:随着使用时间的延长, 灯具的发光效率会逐渐降低, 建筑物墙面的反射率也将衰减, 这样会产生新旧状态下照度不一致的问题;通过智能调光器系统的控制可调节照度达到相对的稳定, 且可节约能源。教室要求靠窗与靠墙处光强度基本相同, 可在靠窗与靠墙处分别加装传感器。当室外光线强时系统会自动将靠窗的灯光减弱或关闭, 并根据靠墙传感器的感应信号调整靠墙灯光的亮度;当室外光线变弱时, 传感器会根据感应信号调整灯的亮度直到获得预先设置的光照度值。

(6) 综合控制

通过计算机网络对整个系统进行监控, 将各种具备独立控制功能的模块连接在一根计算机数据线上, 即可组成一个独立的照明控制系统, 实现对灯光系统的各种智能化管理及自动控制, 例如掌握当前各个照明回路的工作状态, 设置、修改场景, 当有紧急情况时控制整个系统及发出故障报告。

6 结束语

智能照明技术的发展可以使照明更加省电、节能, 在需要的时间给需要的地方以最舒适和高效的照明, 提升照明环境质量。智能化照明, 更是使照明进一步走向绿色和可持续发展的重要方向, 是智能技术与照明的结合, 目的是在大幅度提高照明质量的前提下, 使建筑照明在时间与数量上更加准确, 更加节能和高效。

摘要：本文主要介绍了智能照明控制系统的构成、控制内容以及应用的效果。

关键词：智能照明,控制系统,节能

参考文献

[1]张亮, 侯冉冉, 王锋.智能照明控制系统.北京:五洲工程设计研究院.

机场智能照明控制方案探讨篇6

机场航站楼作为当代功能复杂、应用广泛的建筑,其照明也成为建筑中一个重要的组成部分。机场航站楼建筑照明是集建筑美化、人体工程和航空安全于一身的综合体,它不同于普通民用建筑照明,而是有着更高的要求。对于机场照明系统的运行而言,节能控制管理同样有着非常重要的意义。

照明系统对于能源的消耗已经高达35%,建筑界已经引入“绿色照明”的概念,其中心思想是最大限度地采用自然光源、设置时钟自动控制、采用照度感应和动静传感器等新技术。现代机场不仅要有足够的工作照明,更应营造一个舒适的视觉环境,减少光污染,因此,越来越引起人们的高度重视。做好照明设计,加强照明控制设计,已成为现代机场的一个重要内容。

机场建筑基本具有以下几大分类:

第一:出发层,其中包括出发大厅、安检区、候机区、机场附属功能区;

第二:到达层,其中包括达到厅、行李提取区;

第三:连廊,其中包括联接通道、机场办公区等。

2案例分析

采用时钟与照度相结合的方式对机场进行自动控制,配合现场控制面板和中央监控软件的集中控制,同时与机场航班信息系统进行联动,实现全天自动、特殊情况下手动的手/自动切换的方式,以达到节能的目的。

2.1总体设计思路

先进性——采用具有先进电流检测的模块实现对末端照明的控制,并采用国际或国内通行的先进技术、先进的网络架构及节能监控技术;

稳定性——采用特有的过零断开技术实现继电器开关过程中的灭弧效果,延长设备寿命10倍以上;

扩展性——系统设计中充分考虑未来系统的扩展,通过系统总线结构特点,在设计中留有充分接口余量;

可靠性——控制系统内的模块设计充分考虑系统故障时能手动启动的功能,增强其可靠性;

经济性——整个系统设计充分考虑经济性,利用智能照明控制自身的特点对能源进行有效的管理。

2.2机场自动控制手段

根据机场的人流量将一天时间分成高峰期、低谷、无人三个时间段,同时配合照度传感器,根据外界的光线情况将一天分成五种天气模式,因此采用时间和照度传感器相结合的自动控制方式将一天分成图1所示的几种场景控制模式。

2.3机场各个区域手动控制方式

2.3.1出发大厅

出发厅设备分布如图2所示,将出发大厅各个区域分成以下三种手动控制方式:

(1)全开模式:开启该区域所有灯光;

(2)节电模式:根据需要开启该区域基本照明;

(3)半开模式;将该区域灯光进行半开。

出发厅手动控制灯光效果如图3所示。

2.3.2候机厅

候机厅设备分布图如图4所示,将候机厅分成以下四种手动控制方式:

(1)全开模式:开启该区域所有灯光;

(2)节电模式:根据需要开启该区域基本照明;

(3)半开模式:将该区域灯光进行半开;

(4)引导模式:根据候机厅现场人流量的情况开启一边照明区域,引导乘客在此区域候机。

候机厅手动控制灯光效果如图5所示。

2.3.3行李提取厅

行李提取厅设备分布如图6所示,将行李提取厅分成以下三种手动控制方式:

(1)全开模式:开启该区域所有灯光;

(2)节电模式:根据需要开启该区域基本照明;

(3)半开模式:将该区域灯光进行半开。

行李提取厅手动控制效果图如图7所示。

同时行李提取厅的传送带上方的灯光直接与机场航班信息进行联动,根据航班的到达情况来进行自动控制,如图8所示。

2.3.4连廊

连廊设备分布图如图9所示,将候机厅分成以下三种手动控制方式:

(1)全开模式:开启该区域所有灯光;

(2)半开模式:将该区域灯光进行半开;

(3)引导模式:根据机场人流量的情况开启一边照明区域,引导乘客从此区域行走。

连廊手动控制效果图如图10所示。

2.4机场中央监控软件

通过中央监控软件对整个机场照明进行实时监控和控制,如图11所示。

2.5节能分析

(1)能耗分析,根据开关控制模块可以计算出每个区域,甚至每个回路的能耗,将此能耗与未使用智能照明时的能耗进行对比,从而可以得出每个区域在一定时间内所节约的电能,如图12所示,红色部分表示在一个月之内未使用智能照明的能耗,黄色部分表示在一个月之内使用智能照明的能耗。

从图12可以非常清晰地得出使用智能照明后的能耗远远低于未使用智能照明的能耗。

(2)投资成本,从以上的能耗对比可以得出使用智能照明可以大大节约能源,当然使用智能照明也需要一笔投入,那么大概要多长的时间才可以回报投资成本?请看下面的投资回报分析:

(1)每个额定电流为10A回路的实际负载为3A;

(2)每天每个回路工作10小时,节省电能为:220V×3A×10h×40%=2.64度;

(3)平均每年工作250天,每度电按0.6元人民币计算,实际每年节省电费396元;

(4)每个智能照明回路投资1000元人民币,投资回报时间为2.5年。

通过上述分析可以看出,智能照明控制系统采用自动控制方式能对整个机场照明的能源起到有效的管理,为机场大大地降低了没有必要的能耗。

3结束语

根据航站楼的能耗情况可以看出,如果不能够合理地控制航站楼内的灯光,则不仅浪费了宝贵的电能资源,而且在灯光控制方面也会浪费大量的人力资源,给机场造成大量的没有必要的损失。所以对机场进行智能照明控制是必要的。

智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自主控制为主,手动控

制为辅,自动控制相结合。只有这样才会给我们的工作和管理带来无数的便利,才能够将现代机场环境变得无限智能、先进。

工程实践证明,爱瑟菲智能照明控制系统满足上述要求,使机场管理真正由经验管理进入到科学管理。

参考文献

[1]李明.现代建筑电气.维普资讯网,2010第4期

[2]《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006

[3]中国建筑设计研究院.智能建筑电气技术.北京:中国电力出版社,2006

公路隧道照明控制技术综述篇7

1 公路隧道照明的要求

公路隧道的特殊性决定了其照明要求比其他道路的照明要求更高, 主要表现在以下2 方面。

1.1 黑洞和白洞效应方面的要求

黑洞效应是指驾驶人员在进入隧洞前, 在隧道外观察到的隧道为黑色的洞口, 从明亮的环境中进入黑暗的隧道后, 驾驶员的眼睛会不适应;白洞效应恰恰相反, 是指从驾出隧道后进入明亮的环境时, 驾驶员的视线会被强烈的光线影响。黑洞效应和白洞效应会使驾驶员的眼睛产生一定的错觉, 进而使驾驶人员无法准确判断周边路况。因此, 隧道中的照明设备应能有效消除黑洞效应和白洞效应, 减轻光线变化对驾驶人员眼睛的影响, 使其在进入黑暗或明亮环境的过程是循序渐进的。

1.2 能源节约方面的要求

与普通道路的路灯相比, 公路隧道内的照明是全天候的, 会消耗更多的能源。因此, 隧道照明在满足使用要求的同时, 也要达到节约能源的目的, 尽量使用耗能较低的照明设施、采用先进的照明控制方法。

2 公路隧道照明控制技术的应用

现阶段, 我国的公路照明技术获得了较大的发展, 主要在照明的控制方式和控制系统方面获得了改善。

2.1 隧道照明控制方式

2.1.1 人为控制

人为控制是隧道照明系统最传统的控制方式, 即根据道路的车流量、天气状况、车辆行驶状况等得到相应的数据模型, 并分析这些数据模型, 人为地在适当的时间段控制照明电路。人为控制一般适用于路程较短、车辆行驶有规律的小型公路隧道, 具有简便、易操作的特点, 但会消耗大量的人力, 主要分为远程控制和现场控制。

2.1.2 自动控制

自动控制系统与人为控制系统的工作原理基本相同, 即根据隧道特点控制照明设备的启闭;不同之处在于自动控制采用的是计算机系统, 可事先设定电路, 进而使电路在指定时间自动断开或连接, 减少了人力的使用, 一般情况下比人为控制更具优越性。

2.1.3 智能控制

所谓“智能控制”, 是指照明设备可根据光线、车辆、车速等的情况探测隧道内的环境, 当探测到有车辆通过且照明情况较差时, 会自动连接电路;当没有车辆通过或光照条件足以满足行驶需求时, 会自动关闭照明设备, 以减少电能消耗。智能控制系统是目前较为先进的照明控制系统之一, 结合了自动控制系统、检测系统和人工智能技术等, 不仅能控制照明设备的启闭, 还可以控制灯光的强弱, 使之与自然光线充分配合, 且能消除黑洞效应和白洞效应。因此, 相关单位应在条件允许的情况下采取该控制方式。

2.2 隧道照明控制系统

2.2.1 集中控制系统

采用集中控制系统可集中控制整个隧道中的所有照明设施, 并由单个控制开关控制。该控制系统是我国最常用的控制系统之一, 主要优点为操控方便, 但无法充分满足隧道使用的客观要求, 比如该系统隧道口、隧道中部的部分照明设备的使用频率和使用时间段是不同的, 无法分批管理设备。

2.2.2 分散控制系统

采用分散控制系统可分别控制隧道中的照明设备, 但采用该系统时需要根据天气情况等控制照明设备。

2.2.3 总线控制系统

现场总线控制系统是目前最先进的照明设备控制系统之一, 是传统控制系统与数字化结合的产物。通过计算机和收集装置对现场状况的检测、计算、分析, 可智能控制照明设备, 既不需要耗费较多的人力、物力, 也可以很好地结合环境, 创造更完善的照明条件。但是这种控制系统对相关工人人员的技术水平要求较高。

3 公路隧道照明控制存在的问题

3.1 耗费大量人力

虽然目前的照明设备控制系统和照明设备都有了较大的进步, 但在隧道中使用人力控制照明设备的情况仍较多, 这不利于照明科技的发展。

3.2 能源耗费严重

目前, 节能观念并未深入人心, 很多隧道照明控制系统仍然存在严重浪费电能的现象, 很多不必开启照明设备的时间段仍开启照明设备, 造成了严重的能源浪费。