淺析高速公路隧道變電所智能照明控制方案

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【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(yùn)營中由于光線不足，隧道監(jiān)控室人員無法遠(yuǎn)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(yuǎn)程開啟照明設(shè)施，文章針對(duì)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(jì)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(dān)隧道照明、通風(fēng)、監(jiān)控、消防設(shè)施的電源，其安全運(yùn)行對(duì)隧道的安全運(yùn)營起著至關(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(shù)屬于無人值守變電所，隧道監(jiān)控室已對(duì)其進(jìn)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(yuǎn)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開啟照明設(shè)施，隧道變電所智能照明設(shè)計(jì)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(dá)幾十處，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警或故障情況時(shí)，能夠及時(shí)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(yùn)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(jì)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(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)也是十分有意義的。

1 變電所智能照明技術(shù)網(wǎng)絡(luò)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(duì)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(duì)完成對(duì)開關(guān)量設(shè)備的驅(qū)動(dòng)或與第三方智能設(shè)備的聯(lián)動(dòng)。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(luò)，由配置軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置及定義，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，輸入單元將信號(hào)通過CAN-BUS總線與相對(duì)應(yīng)的控制模塊進(jìn)行通信，由輸出單元做出相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由區(qū)域?qū)?，線路層，設(shè)備層組成，每個(gè)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(tái)軟件對(duì)模塊進(jìn)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(luò)交換機(jī)。

線路層：每條線路*多可以支持62個(gè)設(shè)備層模塊。線路之間通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相互通信。

區(qū)域?qū)樱簠^(qū)域?qū)?多可以支持62條獨(dú)立的線路。

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

圖1智能照明系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

2 系統(tǒng)組成及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(jī)、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(yīng)功能的開關(guān)現(xiàn)場控制，也可根據(jù)不同時(shí)間和外部環(huán)境通過軟件編程設(shè)定不同開燈時(shí)段，也可通過后臺(tái)軟件中央控制，在主控中心對(duì)所有照明回路進(jìn)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(hào)，對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行控制的驅(qū)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(duì)各燈光回路、插座或其他設(shè)備進(jìn)行開關(guān)量控制。設(shè)計(jì)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(hào)，對(duì)輸出單元進(jìn)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(duì)燈具的控制。設(shè)計(jì)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(chǔ)，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(shí)現(xiàn)智能照明控制系統(tǒng)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(shù)據(jù)的功能，通過TCP/UDP協(xié)議與管理平臺(tái)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(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)預(yù)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(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項(xiàng)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(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)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(dāng)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(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場景控件，打開或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)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(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)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(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)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(duì)大量的公路沿線設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)籌管理是大勢所趨，隧道變電所對(duì)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(wù)，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(jì)提供幫助。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄苷彰骺刂葡到y(tǒng)領(lǐng)域。