摘要：地鐵車(chē)站運營(yíng)過(guò)程中電能消耗主要為照明和空調，在現階段節能減排的大趨勢下，照明節能主要方式包括采用LED照明裝置、化照明設計和控制等。智能照明控制系統作為一個(gè)新型控制系統，可對車(chē)站的照明設施進(jìn)行有效控制，在地鐵行業(yè)擁有良好的應用景?，F以深圳地鐵9號線(xiàn)KNX總線(xiàn)智能照明控制系統為實(shí)例，對其設置原則及應用勢進(jìn)行了分析和探討。
 
關(guān)鍵詞：地鐵；KNX總線(xiàn)；智能照明；調光方式；節能效果

 
1.概況
KNX總線(xiàn)協(xié)議以EIB總線(xiàn)為基礎，同時(shí)滿(mǎn)足EHSA、BatiBus的物理層規范，擁有EHSA、BatiBus中配置模式的點(diǎn)，該系統可將所有元器件通過(guò)一條總線(xiàn)連接起來(lái)，單個(gè)元器件均可獨立運行，同時(shí)又可通過(guò)智能主機對各元器件進(jìn)行集中監視和控制。各元器件在寫(xiě)入程序后即可獨立工作，可根據需要對其進(jìn)行組合，從而在不增加元器件的情況下靈活擴展功能。
深圳地鐵9號線(xiàn)全線(xiàn)車(chē)站采用ABB i-BUS智能照明控制系統，該系統采用 KNX總線(xiàn)標準，系統特點(diǎn)如下：
（1）系統采用分布式總線(xiàn)結構，系統內開(kāi)關(guān)模塊、調光模塊、傳感器設有獨立CPU，各元件之間為對等關(guān)系。
（2）單個(gè)元件損壞不會(huì )影響到其他無(wú)程序關(guān)聯(lián)的系統元件的運行，換、維修系統內的元件或升級軟件時(shí)，系統的其余部分可照常運行，維護保養方便。
（3）系統擁有良好的擴展性，將需增加的元件直接掛接在總線(xiàn)上，即可實(shí)現功能或回路的擴展。
（4）開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具有電流檢測功能，可以監視回路電氣設備運行是否正常，并反饋故障信息至智能主機。
（5）各系統元件均有獨立的CPU及地址，可通過(guò)巡檢功能監視系統內元件運行是否正常，如總線(xiàn)或元件出現故障、斷線(xiàn)，可及時(shí)反饋給智能主機。
 
2.深圳地鐵9號線(xiàn)智能照明控制系統設置原則
 
深圳地鐵9號線(xiàn)全線(xiàn)車(chē)站將站廳站臺公共區、出入口照明、飛頂照明、導向照明、廣告照明、區間照明納入智能照明系統控制；設備區照明考慮有人值守未納入智能照明系統控制，由工作人員根據需要通過(guò)就地的翹板開(kāi)關(guān)控制。
車(chē)站站廳站臺公共區及出入口采用DALI調光模塊進(jìn)行調光，導向照明、廣告照明、區間照明采用開(kāi)關(guān)模塊進(jìn)行控制啟停。
標準車(chē)站智能照明控制系統示意圖如圖1所示。
 
 
2.1系統組成結構
系統主要由主機、網(wǎng)關(guān)、線(xiàn)路耦合器、開(kāi)關(guān)模塊、DALI調光模塊、觸摸屏、開(kāi)關(guān)面板、電源供給模塊等組成。智能照明系統與綜合監控系統的網(wǎng)關(guān)接口采用Modbus-RTU通訊協(xié)議，網(wǎng)關(guān)至綜合監控系統的通訊線(xiàn)纜由綜合監控系統提供。智能開(kāi)關(guān)模塊安裝在相對應的照明配電箱內，調光模塊及其他系統模塊安裝在的智能照明控制箱內。所有模塊及系統元件均為模塊化產(chǎn)品，采用標準35 mm丁導軌安裝方式。
2.2 調光及開(kāi)關(guān)控制
DALI調光模塊至燈具間采用2芯屏蔽控制線(xiàn)2×1mm2，控制線(xiàn)和燈具的電源線(xiàn)分開(kāi)穿管敷設。每個(gè)調光模塊所能控制的燈具數量不超過(guò) 64個(gè)，標準車(chē)站設置調光模塊數量為12～15個(gè)，換乘站設置調光模塊數量約25個(gè)，如個(gè)別車(chē)站因個(gè)在車(chē)站A、B端的出入口飛頂安裝光亮傳感器，光亮傳感器通過(guò)總線(xiàn)連接至DALI調光模塊，可根據室外照度控制飛頂燈具啟停，實(shí)現自動(dòng)控制、有效節能。
開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器直接設置于照明配電箱饋線(xiàn)側，導向和區間照明回路驅動(dòng)器容量為16A，廣告照明回路驅動(dòng)器容量為20 A。智能開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具有手動(dòng)/自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)，便于線(xiàn)路檢修。開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具有分組及延時(shí)開(kāi)燈功能，能防止燈具集中啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生浪涌電流。
2.3 可視化觸摸屏集中監控
可視化觸摸屏通過(guò)采用AutoCAD支持的DXF圖形作為背景界面，將車(chē)站所有的燈具及其控制回路按照設計施工藍圖顯示于屏幕上，進(jìn)行可視化監控，各燈具的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)和故障信號直接顯示于屏幕上，便于運營(yíng)觀(guān)察。通過(guò)點(diǎn)擊觸摸屏上各回路的開(kāi)關(guān)符號，即可對相應區域的燈具進(jìn)行控制。觸摸屏上可任意設定時(shí)間控制回路。如觸摸屏出現故障掉線(xiàn)，可自動(dòng)嘗試重新連接總線(xiàn)，連接成功后自動(dòng)恢復監控。
2.4 控制模式
地鐵運營(yíng)根據需要可將所控區域的燈具或其他設備等預先設定為各種模式?？赏ㄟ^(guò)就地面板、時(shí)鐘設定、智能照明主機等控制。設置于車(chē)站控制室內的智能照明主機可對車(chē)站智能照明系統進(jìn)行編輯，實(shí)現車(chē)站照明及其模式控制。
為便于地鐵車(chē)站運營(yíng)簡(jiǎn)化操作，在車(chē)站控制室IBP盤(pán)設置智能面板開(kāi)關(guān)，面板開(kāi)關(guān)每個(gè)按鍵對應一種控制模式，地下車(chē)站按照五種模式運行—全亮模式、高峰模式、低峰模式、清掃模式、停運模式，具體如表1所示。
表1 地鐵車(chē)站照明模式表
 

 
主要內容如下：
（1）全亮模式：特殊情況使用或測量使用。
（2）高峰模式：正常運營(yíng)時(shí)客流高峰期或節假日使用?？土鞲叻迤陂g一般指每天07：00—09：00、17：00—19：00時(shí)間段，客流高峰時(shí)間段可自行設定。
（3）低峰模式：正常運營(yíng)時(shí)客流量較少時(shí)期使用。
（4）清掃模式：車(chē)站清潔工作使用。
（5）停運模式：停止運營(yíng)時(shí)間段使用。停運模式根據實(shí)際運營(yíng)時(shí)間表確定，時(shí)間可調。
3.應用智能照明控制系統的勢
3.1 總線(xiàn)協(xié)議
智能照明控制系統發(fā)展已有多年，現在工程中應用比較廣泛的主要有KNX、485、CAN等三類(lèi)總線(xiàn)協(xié)議?？紤]地鐵車(chē)站內燈具數量有限，控制模式較為單一，僅對系統穩定性和可靠性要求較高，三類(lèi)協(xié)議均能滿(mǎn)足地鐵功能要求。
深圳地鐵9號線(xiàn)采用KNX總線(xiàn)協(xié)議點(diǎn)主要是系統符合通用的IEC標準和中國國標GB/Z 20965—2013，產(chǎn)品具有互換性，廠(chǎng)商之間可無(wú)縫兼容，便于后期運營(yíng)維護。系統結構是分布式總線(xiàn)結構，各智能模塊不依賴(lài)于其他模塊而能獨立工作。但是KNX總線(xiàn)協(xié)議的產(chǎn)品價(jià)格遠高于其他總線(xiàn)協(xié)議的產(chǎn)品。
3.2 調光方式
調光控制采用DALI數字可尋址調光控制，可實(shí)時(shí)反饋燈具的運行工作及故障狀態(tài)，同時(shí)調光時(shí)間長(cháng)短也可作任意設定?？蛇B接64個(gè)帶有DALI的可調光電子整流器，并分配到16個(gè)可以開(kāi)關(guān)/調光的組，每個(gè)DALI電子整流器可以單獨控制開(kāi)關(guān)/調光，并有單獨的狀態(tài)反饋。
DALI調光模塊雖然價(jià)格相對于0～10 V等調光模式略貴，但DALI調光模塊功能多，可靠性高。0～10 V調光存在兩點(diǎn)弊端：
（1）無(wú)法實(shí)現*意義上的關(guān)閉燈具，需增加繼電器才能滿(mǎn)足關(guān)閉燈具要求。
（2）當線(xiàn)路較長(cháng)時(shí)會(huì )出現壓降損失，無(wú)法有效地實(shí)現調光控制。
為有效利用DALI調光功能，可在車(chē)站公共區域關(guān)鍵點(diǎn)設置紅外和光亮傳感器，實(shí)時(shí)反饋給智能照明主機，按照規范設置各公共區域照度值，根據車(chē)站客流進(jìn)行實(shí)施調光，在滿(mǎn)足地鐵乘客舒適乘車(chē)環(huán)境要求的提下實(shí)現節能。
 
3.3 節能效果
現階段一套基于KNX總線(xiàn)協(xié)議的智能照明控制系統價(jià)格
25萬(wàn)左右，按深圳地鐵 9號線(xiàn)標準站的設計方案，智能照明控制系統可比傳統的照明控制系統節約 20%～30%的電能，一個(gè)地鐵站照明系統總功率約200 kW，每天大約需使用
kW·h電能，則每天至少可節約200 kW·h電能，按深圳商業(yè)用電計價(jià)標準每度電0.8元計費，每月可以節省4 800元，按靜態(tài)運營(yíng)成本考慮，52個(gè)月即可收回初期投資成本。
智能照明控制系統可化燈具開(kāi)啟時(shí)間，延長(cháng)燈具使用壽命，減少整個(gè)車(chē)站對照明系統的維護成本。
 
4. 安科瑞智能照明控制系統
4.1系統簡(jiǎn)介
Acrel-BUS智能照明控制系統，是基于KNX總線(xiàn)技術(shù)設計的控制系統。KNX總線(xiàn)技術(shù)起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線(xiàn)控制技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的，其中EIB（European Installation Bus,歐洲安裝總線(xiàn)）是該總線(xiàn)技術(shù)的主體。
Acrel-BUS智能照明控制系統采用標準的2*2*0.8EIB BUS總線(xiàn)（即KNX總線(xiàn)）作為總線(xiàn)線(xiàn)纜，將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統，既可實(shí)現照明燈具的遠程集中控制，又可實(shí)現就近控制功能。該系統理論可連接控制模塊數量達580000多個(gè)。
安科瑞智能照明產(chǎn)品種類(lèi)齊全，方案完善。用戶(hù)可通過(guò)控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實(shí)現靈活多樣的智能控制，特別適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明系統。
4.2系統工作原理示意圖
 
 

4.3產(chǎn)品選型

4.3.1開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器

用于對設備進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制的驅動(dòng)器，具有延時(shí)、預設、邏輯控制、場(chǎng)景、閾值開(kāi)關(guān)等功能，電氣參數如下：
 

4.3.2調光驅動(dòng)器

2路0-10V調光器，可對每路進(jìn)行回路開(kāi)關(guān)控制并輸出 0-10V 調光信號對具有 0-10V 調光接口的燈具進(jìn)行調光,具有開(kāi)關(guān)、場(chǎng)景、狀態(tài)反饋等功能，電氣參數如下：

4.3.3傳感器

傳感器是一種能感受外界信號、物理條件（如光、移動(dòng)）的設備裝置，并將感應的信息傳遞給其它設備裝置（如調光器、開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器），電氣參數如下：
 

4.3.4總線(xiàn)電源

KNX/EIB 系統標準供電電源，為總線(xiàn)提供電壓640mA 輸出電流，至多可以為 64 個(gè)設備供電，帶總線(xiàn)復位、 過(guò)流指示和短路保護。標準導軌安裝，電氣參數如下：

4.3.5智能面板

用于接受按鍵觸動(dòng)信號，可通過(guò)區分短按與長(cháng)按并結合不同參數配置實(shí)現開(kāi)關(guān)、調光、場(chǎng)景、窗簾控制、調溫、報警等功能，電氣參數如下：
 

4.3.6干接點(diǎn)輸入模塊

用于接受外部干接點(diǎn)信號輸入，可通過(guò)不同參數配置實(shí)現開(kāi)關(guān)、調光、場(chǎng)景、窗簾控制、調溫、報警等功能，電氣參數如下：

 
4.4系統功能
1）光照度（需要配照度傳感器）監測，對利用自然光照明區域，根據自然光照度變化，進(jìn)行照明控制和調節，滿(mǎn)足照明和節能要求；
2）公共區域、走廊、通道、門(mén)廳、電梯廳等的照明，應設置紅外或微波類(lèi)人體感應器，并結合智能控制面板，實(shí)現各種場(chǎng)景照明控制，盡可能較少燈具點(diǎn)亮時(shí)間；
3）樓梯間照明采用人體感應探測控制；
4）設備房、設備房走道采用分組就地控制；
5）室外路燈、景觀(guān)等照明采用光照度控制結合時(shí)控的集中控制方式；
6）監控系統界面友好，畫(huà)面美觀(guān),實(shí)時(shí)顯示各區照明工作狀態(tài)；
7）應具有完善的用戶(hù)權限管理功能，避免越權操作；
3.4系統應用領(lǐng)域
 
4.5系統的控制勢
1）系統可通過(guò)、觸摸屏、電腦對現場(chǎng)的燈光、空調及窗簾等進(jìn)行遠程集中控制，使得控制加方便智能，用戶(hù)體驗完美；
2）系統中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下，用戶(hù)操作加安全、舒適；
3）系統在實(shí)施過(guò)程中，充分結合自然光及人員的活動(dòng)規律來(lái)自動(dòng)控制燈光，減少能源消耗，達到很好的節能效果；
4）系統采用分布分布式KNX總線(xiàn)結構，搭建簡(jiǎn)單靈活，系統內各模塊互不影響，可獨立工作，可靠性高；
5)多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動(dòng)感應控制，定時(shí)控制，場(chǎng)景控制和集中控制等，控制方式靈活；
6)系統的自動(dòng)控制、遠程集中控制等功能，在實(shí)現自動(dòng)化的同時(shí)，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果；
7)升級系統內控制模塊或改系統功能時(shí)，無(wú)需增加連接線(xiàn)，不需關(guān)閉整個(gè)系統，只需改設備參數即可實(shí)現，維護方便，操作簡(jiǎn)單；
8)系統可與消防系統聯(lián)動(dòng)，在出現消防報警時(shí)，強制打開(kāi)應急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風(fēng)險，提高了建筑的安全性。
4.6安科瑞組網(wǎng)方案
智能照明控制系統組網(wǎng)方式靈活，擴展方便，當系統模塊數量較少、距離較近、范圍較小時(shí)，各設備以樹(shù)形枝狀延伸，構成支路系統智能照明控制系統；當系統模塊數量較多、距離較遠、范圍較大時(shí)，用支線(xiàn)耦合器組成多條支路，構成區域智能照明控制系統；當系統模塊數量很多、距離很遠、范圍很大時(shí)，用支線(xiàn)耦合器、區域耦合器等構成樓群智能照明控制系統。
 
 
5.結語(yǔ)
深圳地鐵9號線(xiàn)全線(xiàn)車(chē)站將站廳站臺公共區、出入口照明、飛頂照明、導向照明、廣告照明、區間照明納入智能照明系統，實(shí)現了對車(chē)站照明設施的有效控制，也減少了整個(gè)車(chē)站對照明系統的維護成本，達到了預期的應用效果。
 
參考文獻
［1］地鐵設計規范：GB50157-2013[S]
［2］段琪峰 深圳地鐵9號線(xiàn)KNX總線(xiàn)智能照明系統的應用
［3］安科瑞智能照明控制系統產(chǎn)品選型手冊.2018.8版