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(wú)人值守變電所均已設置了視頻監控設施，在日常運營(yíng)中由于光線(xiàn)不足，隧道監控室人員無(wú)法遠程巡視，存在監控的盲檢、漏檢問(wèn)題。該問(wèn)題存在是由于傳統照明方式無(wú)法完遠程開(kāi)啟照明設施，文章針對該問(wèn)題，提出公路隧道無(wú)人值守變電所智能照明方案，為隧道變電所照明工程設計提供參考。

【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(xiàn)隧道變電所承擔隧道照明、通風(fēng)、監控、消防設施的電源，其安全運行對隧道的安全運營(yíng)起著(zhù)至關(guān)重要的作用。隧道變電所具有點(diǎn)多、分散的特點(diǎn)，而且大多數屬于無(wú)人值守變電所，隧道監控室已對其進(jìn)行了智能化監控管理，但由于光線(xiàn)不足，隧道監控室人員無(wú)法遠程巡視，存在監控的盲檢、漏檢問(wèn)題，為配合視頻監控設施，實(shí)現遠程開(kāi)啟照明設施，隧道變電所智能照明設計變得十分必要。另外，由于部分高速公路沿線(xiàn)無(wú)人值守隧道變電所多達幾十處，當出現報警或故障情況時(shí)，能夠及時(shí)查看變電所現場(chǎng)情況，減少人員趕往現場(chǎng)查看處置，大大減少運營(yíng)成本。目前，國網(wǎng)變電所由于智能變電站建設的要求，變電所已按智能照明方式設計或者改造傳統的照明方式，公路隧道變電所照明目前仍采用傳統照明方式，故從實(shí)現公路信息化、智能化的角度，進(jìn)行公路隧道變電所智能照明設計也是十分有意義的。

1 變電所智能照明技術(shù)網(wǎng)絡(luò )結構

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

系統的網(wǎng)絡(luò )結構由區域層，線(xiàn)路層，設備層組成，每個(gè)區域支持多條線(xiàn)路，每條線(xiàn)路可支持不同類(lèi)型的模塊或控制面板。

設備層：設備層又稱(chēng)CAN總線(xiàn)層，設備層所有模塊（除電源外）均具有物理地址，可通過(guò)后臺軟件對模塊進(jìn)行設置及定義，設備層模塊可通過(guò)通信轉換模塊接入網(wǎng)絡(luò )交換機。

線(xiàn)路層：每條線(xiàn)路*多可以支持62個(gè)設備層模塊。線(xiàn)路之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò )交換機相互通信。

區域層：區域層*多可以支持62條獨立的線(xiàn)路。

圖1智能照明系統網(wǎng)絡(luò )結構示意圖

2 系統組成及配電系統設計

系統的設備組成主要有智能照明系統是由系統單元、輸入單元、輸出單元三部分組成。系統單元：主機、PC接口等；輸入單元：觸摸屏、智能開(kāi)關(guān)等；輸出單元：智能繼電器等。系統結構圖、配電箱系統圖如圖2、3所示圖2系統結構圖

圖3配電箱系統圖

智能照明控制系統采用智能控制面板，具有照明、感應功能的開(kāi)關(guān)現場(chǎng)控制，也可根據不同時(shí)間和外部環(huán)境通過(guò)軟件編程設定不同開(kāi)燈時(shí)段，也可通過(guò)后臺軟件中央控制，在主控中心對所有照明回路進(jìn)行監控，通過(guò)電腦操作界面控制燈的開(kāi)關(guān)。

3 主要設備選擇

（1）輸出單元選型：輸出單元是智能照明系統中接受總線(xiàn)信號，對終端設備進(jìn)行控制的驅動(dòng)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、插座或其他設備進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制。設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中發(fā)送總線(xiàn)信號，對輸出單元進(jìn)行命令控制的總線(xiàn)設備。變電所智能照明主要輸入單元為智能面板，安裝于現場(chǎng)，用于對燈具的控制。設計中采用6鍵LCD智能控制面板，8路交流開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊。

（3）系統單元選型：系統單元主要用于總線(xiàn)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提供DC24V總線(xiàn)電源的系統設備，內置限流器保證總線(xiàn)電源穩定與可靠。

智能網(wǎng)關(guān)：智能網(wǎng)關(guān)用于實(shí)現智能照明控制系統的通信和網(wǎng)絡(luò )管理功能，具有IP網(wǎng)絡(luò )、定時(shí)、處理RS232/485數據的功能，通過(guò)TCP/UDP協(xié)議與管理平臺通信。

4 安科瑞智能照明控制系統

4.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線(xiàn)技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩定。開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時(shí)預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數據交換。

4.2應用場(chǎng)所

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控制需求。

4.3系統結構

4.4系統功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線(xiàn)狀態(tài)，反饋現場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設備掉線(xiàn)或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì )發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個(gè)照明回路實(shí)現開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現開(kāi)關(guān)控制。

4）開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長(cháng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個(gè)照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器會(huì )自動(dòng)切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調光控件，照明設備從0%到100%進(jìn)行調光，可以對單個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，調光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現調光控制，也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，通過(guò)圖標的亮滅狀態(tài)反饋現場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對應場(chǎng)景設置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標的亮滅顯示對應的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8）設置定時(shí)時(shí)間，確認時(shí)間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執行的動(dòng)作進(jìn)行設置，設置燈在設定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統可以通過(guò)預設的當地經(jīng)緯度信息，自動(dòng)計算每天的日升日落時(shí)間；根據天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計劃均可下發(fā)保存至驅動(dòng)模塊；當上位機系統故障或模塊離線(xiàn)時(shí)，驅動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線(xiàn)結構；系統內各元件不依賴(lài)于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過(guò)程序的設定實(shí)現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5 結束語(yǔ)

為踐行數字交通和智能交通，以信息技術(shù)手段對大量的公路沿線(xiàn)設施進(jìn)行統籌管理是大勢所趨，隧道變電所對保障行車(chē)安全地位特殊，無(wú)人值守隧道變電所智能照明能夠幫助更好地完成監控任務(wù)，解決盲檢、漏檢問(wèn)題，本文主要從系統結構、主要功能給出了無(wú)人值守隧道變電所智能照明系統方案，為工程設計提供幫助。

參考文獻

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[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05

作者簡(jiǎn)介：李雪薇，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明控制系統領(lǐng)域。手機:17821733155