淺析高速公路隧道變電所智能照明控制方案

【摘要】：目前公路隧道無人值守變電所均已設(shè)置了視頻監(jiān)控設(shè)施，在日常運營中由于光線不足，隧道監(jiān)控室人員無法遠程巡視，存在監(jiān)控的盲檢、漏檢問題。該問題存在是由于傳統(tǒng)照明方式無法完遠程開啟照明設(shè)施，文章針對該問題，提出公路隧道無人值守變電所智能照明方案，為隧道變電所照明工程設(shè)計提供參考。

【關(guān)鍵字】：高速公路；隧道變電所；智能照明

0引言

高速公路沿線隧道變電所承擔隧道照明、通風、監(jiān)控、消防設(shè)施的電源，其安全運行對隧道的安全運營起著至關(guān)重要的作用。隧道變電所具有點多、分散的特點，而且大多數(shù)屬于無人值守變電所，隧道監(jiān)控室已對其進行了智能化監(jiān)控管理，但由于光線不足，隧道監(jiān)控室人員無法遠程巡視，存在監(jiān)控的盲檢、漏檢問題，為配合視頻監(jiān)控設(shè)施，實現(xiàn)遠程開啟照明設(shè)施，隧道變電所智能照明設(shè)計變得十分必要。另外，由于部分高速公路沿線無人值守隧道變電所多達幾十處，當出現(xiàn)或故障情況時，能夠及時查看變電所現(xiàn)場情況，減少人員趕往現(xiàn)場查看處置，大大減少運營成本。目前，國網(wǎng)變電所由于智能變電站建設(shè)的要求，變電所已按智能照明方式設(shè)計或者改造傳統(tǒng)的照明方式，公路隧道變電所照明目前仍采用傳統(tǒng)照明方式，故從實現(xiàn)公路信息化、智能化的角度，進行公路隧道變電所智能照明設(shè)計也是十分有意義的。

1 變電所智能照明技術(shù)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

變電所智能照明系統(tǒng)采用CAN總線形式智能照明系統(tǒng)，系統(tǒng)主要對變電所建筑各功能房間照明、室外照明進行智能控制，也可對完成對開關(guān)量設(shè)備的驅(qū)動或與第三方智能設(shè)備的聯(lián)動。系統(tǒng)中所有單元器件（除電源外）均有物理地址，通過CAN總線將所有模塊組成網(wǎng)絡，由配置軟件對設(shè)備進行設(shè)置及定義，當有信號輸入時，輸入單元將信號通過CAN-BUS總線與相對應的控制模塊進行通信，由輸出單元做出相應的執(zhí)行動作。

系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)由區(qū)域?qū)樱€路層，設(shè)備層組成，每個區(qū)域支持多條線路，每條線路可支持不同類型的模塊或控制面板。

設(shè)備層：設(shè)備層又稱CAN總線層，設(shè)備層所有模塊（除電源外）均具有物理地址，可通過后臺軟件對模塊進行設(shè)置及定義，設(shè)備層模塊可通過通信轉(zhuǎn)換模塊接入網(wǎng)絡交換機。

線路層：每條線路*多可以支持62個設(shè)備層模塊。線路之間通過網(wǎng)絡交換機相互通信。

區(qū)域?qū)樱簠^(qū)域?qū)?多可以支持62條獨立的線路。

智能照明系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖1所示。 

圖1智能照明系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖

2 系統(tǒng)組成及配電系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)的設(shè)備組成主要有智能照明系統(tǒng)是由系統(tǒng)單元、輸入單元、輸出單元三部分組成。系統(tǒng)單元：主機、PC接口等；輸入單元：觸摸屏、智能開關(guān)等；輸出單元：智能繼電器等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、配電箱系統(tǒng)圖如圖2、3所示 

圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3配電箱系統(tǒng)圖

智能照明控制系統(tǒng)采用智能控制面板，具有照明、感應功能的開關(guān)現(xiàn)場控制，也可根據(jù)不同時間和外部環(huán)境通過軟件編程設(shè)定不同開燈時段，也可通過后臺軟件中央控制，在主控中心對所有照明回路進行監(jiān)控，通過電腦操作界面控制燈的開關(guān)。

3 主要設(shè)備選擇

（1）輸出單元選型：輸出單元是智能照明系統(tǒng)中接受總線信號，對終端設(shè)備進行控制的驅(qū)動器。變電所智能照明主要輸出單元為繼電器輸出模塊，對各燈光回路、插座或其他設(shè)備進行開關(guān)量控制。設(shè)計中選用四路繼電器輸出模塊，八路繼電器輸出模塊。

（2）輸入單元選型：輸入單元是智能照明控制系統(tǒng)中發(fā)送總線信號，對輸出單元進行命令控制的總線設(shè)備。變電所智能照明主要輸入單元為智能面板，安裝于現(xiàn)場，用于對燈具的控制。設(shè)計中采用6鍵LCD智能控制面板，8路交流開關(guān)狀態(tài)采集模塊。

（3）系統(tǒng)單元選型：系統(tǒng)單元主要用于總線組網(wǎng)、通信、邏輯存儲，第三方接口通信等功能。

電源模塊：主要為智能照明系統(tǒng)提供DC24V總線電源的系統(tǒng)設(shè)備，內(nèi)置限流器保證總線電源穩(wěn)定與可靠。

智能網(wǎng)關(guān)：智能網(wǎng)關(guān)用于實現(xiàn)智能照明控制系統(tǒng)的通信和網(wǎng)絡管理功能，具有IP網(wǎng)絡、定時、處理RS232/485數(shù)據(jù)的功能，通過TCP/UDP協(xié)議與管理平臺通信。

4 安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

4.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)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(shè)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(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。

4.2應用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)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(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障，并將故障信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)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(wǎng)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(shè)掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應場景設(shè)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(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時時間，確認時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預設(shè)的當?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān)，實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)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(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設(shè)備選型

5 結(jié)束語

為踐行數(shù)字交通和智能交通，以信息技術(shù)手段對大量的公路沿線設(shè)施進行統(tǒng)籌管理是大勢所趨，隧道變電所對保障行車安全地位特殊，無人值守隧道變電所智能照明能夠幫助更好地完成監(jiān)控任務，解決盲檢、漏檢問題，本文主要從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、主要功能給出了無人值守隧道變電所智能照明系統(tǒng)方案，為工程設(shè)計提供幫助。

參考文獻

[1]中國工程建設(shè)標準化協(xié)會.T/CECS612—2019，智能照明控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程[S].2019.

[2]沈瑞珠.智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應用[J].低壓電器，2002（5）：20-22.

[3]張岳軍，吳光明.智能照明系統(tǒng)控制網(wǎng)絡的研究[J].照明工程學報，2004，5（4）：16-19.

[4]趙 偉，高速公路無人值守隧道變電所智能照明方案.

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊.2022.05