中铁十二局集团电气化工程有限公司 张清云

1 引言

为保证乘客安全乘坐地铁，保证工作人员正常提供服务，地铁站照明需求较大。而且照明需求随着地铁线路的增加，以及服务需求的提升而持续增加。此时，如果沿用传统的人工控制照明服务，会造成较大的能源浪费问题，而且照明系统的操控也不便利。对此，提出智能照明技术的应用，借助大数据技术、无线通信技术、云计算技术、电气控制技术等，打造分布式无线控制系统，智能化操控地铁内的照明系统，实现照明的强弱调节、灯光软启动、定时控制等，具有显著的优势，而且可以有效节约电气能源。基于此，本文对智能照明控制系统进行简单分析。

2 智能照明控制系统的组成及功能

智能照明控制系统是建立在无线通信网络技术、大数据技术、智能云技术、节能技术等先进的科学技术基础上，通过对地铁车站照明系统的优化设计，按照实际照明需求以及节能需求，进行分布式远程控制，智能化控制照明灯具的光线强弱、开关等，并支持声控、光控、定时控制等控制方式。具体来说，系统的组成主要包括三个部分，各自承担不同的功能，如下文所述。

2.1 系统单元

该部分是系统的核心领域，主要是提供电源服务以及与其他相关系统的接口服务，同时可以控制信号的传输，为乘客提供通信支持。该部分是系统的基础模块，对于其他功能模块的价值发挥有支撑性作用，其他功能模块需要在此基础上才能稳定应用。在该部分系统的支持下，各个子系统可以对所属分组区域进行实时控制，建立起与主系统之间以及各子系统之间的联系通道[1]。

2.2 输入单元

输入单元主要是负责转换控制信号，而这些控制信号都来自外部输入的控制命令。通过输入单元之后，这些命令就可以转换为数字化的信号形式，之后信号通过系统事先编程好的处理程序，就可实现对不同命令的分类处理。该部分的核心部件是输入开关，有多种构成方式，如遥控器、红外线接收开关、可编程多功能开关等。在系统软件程序的支持下，该部分也支持更加多样化的模式。如事先对控制板和传感器设备进行特定设计，支持在工作环境下对灯具亮度进行检测，然后进行信息转换之后，就会向照明系统发出调整光源亮度的控制信号。照明系统接收到这个信号之后，就会调整对应灯具的亮度，从而实现节能。这样一来，发挥这个输入单元的功能，可以保证地铁车站的照明系统亮度始终处于适宜状态，落实节能要求与目标。

2.3 输出单元

输出单元主要是负责接收转换后的信号，在输入单元对命令信号进行数字化转换后，由该部分进行接收，然后根据命令信息的对应信号，选择对应回路完成信号的输出，这样可支持对照明系统的实时控制。在系统中，该部分的表现形式较为多样，常见的模式有继电调光模拟输出、照明调光接口、红外输出模块等。从系统的整体功能结构分析，所有的智能化控制决策是依靠集中控制方式实现的，在命令执行时，按照其内容选择合适的执行方式。集中控制一般来说依靠的是PLC 技术，需要与计算机设备作为中央控制中心，这个中心可以对系统内所有控制信号的传输和流向进行实时监控，同时监督控制命令的执行情况，提供实时管理服务，实现对地铁车站内照明系统的实时监控，保证照明亮度以及效果的控制水平[2]。

3 智能照明控制系统的应用优势

3.1 节能效果良好

因地铁车站系统中的照明环境较为庞大，照明系统构成也比较复杂，所以照明系统的运行需要消耗大量的电力。如果依靠人工进行控制工作量大，控制效果不强，而且对于电力的浪费问题也比较突出。因此，引入智能照明控制系统，借助智能化程序的应用，实现对地铁车站和线路以及车辆内部的照明系统的智能化管理，保证需要照明的环节可以有充足的光照保障，而不需要照明的区域则可以结合实际来自动化控制。借助系统的优化设计，可以实现照明系统的智能开关管理，合理控制照明强度，甚至可以在特殊时期塑造出场景氛围，这些都可以依靠系统的程序设定实现实时而有效地控制，提高照明控制的高效性以及及时性，并能产生良好的节能小效果。

3.2 后期维护成本较低

智能照明控制系统的应用，可以通过检测设备和传感器等，将照明设备的工作状态进行实时监控，并且实时反馈给控制中心，由控制中心结合实际需求对设备工况进行调整。此时，如果照明系统中的某个设备或者线路或者供电出现故障时，系统也能够给出示警信号，更先进的系统还能显示出现故障的部位或者线路位置。这样一来，技术人员可以借助这些信息，对照明系统进行定期检修和维护，事先排查安全隐患，及时对故障问题进行处理，并且及时更换出现损坏且无法修复的灯具等。通过系统的干预，使得整个检修操作更加具有针对性，检修效率也提高，大幅缩短了检修时间，也将维护人员控制在小范围内，从而降低了后期维护成本。

3.3 灯具使用寿命延长

在地铁车站中，因为环境的特殊性以及服务的需求，需要始终运行着照明系统，而很多灯具的使用寿命是有限的，正常使用情况下都有一定的限定范围。而如果是不正常的使用情况，还会缩短这个范围，使得灯具的使用寿命缩短。而智能照明控制系统的应用，支持对照明灯具的智能化开关，通过科学控制程序的设计，可以调控灯具的运行、亮度等，实现正常控制，不仅可以节约电力，也能保障灯具的使用寿命。而且这样一来灯具的更换频率也会降低，进而也降低了使用成本。

4 智能照明控制系统在地铁电气节能中的应用分析

4.1 地铁出入口照明控制

在地铁运行过程中，利用出入口工具和程序进行乘客以及工作人员来往的检查，所以出入口发挥着重要作用，必须保证良好的照明效果。因出入口人流量较大，一般来说需要全天提供照明服务，特别是平时就比较繁忙的站点。而这也带来较多的电力消耗，所以需要进行科学控制，实现节能效果。在过去的照明系统中，一般是人为控制灯具的开启，或者用电脑控制灯具开启之后，就不能单独控制灯具的关闭，这样一来，只要有人员经过，就需要保证照明系统持续处于工作状态，而这就浪费了大量的电能[3]。

但是智能照明控制系统应用之后，通过合理的程序模拟以及试验，可以控制出入口部位的1/2以及1/3处进行场景设计，系统可以结合出入口的人流量情况，选择切换成不同的照明模式，提供不同水平的照明服务。同时，还可以结合外在的工作环境情况进行时间控制，如果外界关注强度比较充足，系统可以控制设备只开启1/2或1/3的场景模式，而如果逐渐入夜或者室外光照强度降低时，系统可以选择将出入口的灯光照明工具全部打开，以此提供充足的光照。

4.2 地铁站台及候车厅照明控制

地铁的站台以及候车厅也是十分重要的场所，相对于出入口来说，这两个场所需要的照明时间更长，照明强度更大，所以提出的节能要求也更高。如果地铁上处于人流量高峰时期，如上下班时，可以利用系统选择将全部照明灯具打开，提供明亮的光照服务；如果人流量较少时，可以选择将筒灯和灯槽的亮度调低，保持一种既能够满足基本照明需求，又能达成良好视野效果的状态；如果地铁车站关闭，停止运行，此时可以选择操控系统打开所有隐藏灯槽，同时关闭所有筒灯，以实现节能效果；同时，在工作人员都下班，展开最后的清扫工作时，只需要保证清扫区域的基本照明即可。在上述过程中，对于地铁各个场所的照明系统控制，都需要落实中央控制。如果是采取开关控制措施，可以利用编程方法对单一的开关按键控制回路进行程序设计，使单个按键能够达到对单个回路或者是多个回路的控制。如果需要调控光照强度，则要保证光照强度控制实现连续无间断地控制，更好地对灯光效果进行微调[4]。

4.3 应急照明系统的控制

在地铁工程中，应急照明系统也较为关键，如果出现突发事故或者平时使用的照明系统出现故障，就需要启动应急照明系统，帮助救援，临时提供照明服务等，保证地铁的顺利运转。一般来说，需要在车站站厅、站台两端配电室内各设一组EPS（标准站为4套），负责车站及区间内的应急照明（包括疏散照明、备用照明）的供电。应急照明系统的电源选择的是蓄电池集中供电模式。应急照明系统需要分别设计在车站站厅、站台、出入口通道、楼梯、附属用房区等通道部位，设计专门的疏散照明和疏散指示标志灯，同时在综控室、机房、消防泵房、变电所等重要房间设置备用照明系统。在智能照明控制系统应用后，为保障照明系统安全性，在应急照明EPS 电源柜中采用带有消防输入接口的负载自锁反馈模块，如果发生突发事故，这个模块会立刻启动所有的应急照明；同时将公共区和应急照明并入系统中，支持实现对整个照明系统的集中监控。同时，负载自锁反馈型模块本身自带电源以及电流检测功能，在过零检测灭弧、停电状态下可以一直保持继电器的开关状态不变化。

5 地铁车站智能照明控制系统设计要点

5.1 合理选择照明区域

地铁车站一般设计为2～3层，覆盖面积较大，特别是一些交通枢纽部位的车站，占地面积广阔，也增加了照明节能的迫切需求。虽然智能照明控制系统有良好的节能效果，但因为其设计成本较高，所以并不能覆盖所有的区域都采取该系统进行控制，而且全面覆盖也属于对系统功能的浪费。对此，进行设计时首先要明确需要使用系统进行照明控制的区域，需要综合地铁的覆盖区域，以及业务需求情况，考虑系统的功能覆盖情况，科学进行设计，选择部分场所使用智能照明技术。同时，在选择系统应用的区域时，要重点考虑大空间、高质量照明要求的场所，一般情况下都是将站厅站台公共区、出入口、导向、地徽、广告等部位的照明灯具纳入智能照明控制系统[5]。

5.2 科学设定控制策略

就目前来说，对于地铁照明系统的控制，主要有调光控制、定时控制和人工控制三种方式。而在应用智能照明控制系统之后，要想达成最佳的控制和节能效果，最好是将三种控制方式联合使用。这需要设计人员按照照明区域的不同以及需求的不同，合理安排控制方式。

一是调光控制。该方式是在照明区域安装光照传感器，实地测量实时的光照亮度，然后与事先设定好的阈值进行对比，借此控制灯具的亮度。如果超过阈值，需要将亮度调低，或者关掉部分利用率不高的灯具；如果远低于阈值，则需要将亮度调高，或增加灯具的开启。该方式可以充分利用自然光线，如果自然光线的亮度充足，就可以不启用灯具或者调暗亮度，从而达成节能效果。该方式一般安排在地下车站出入口、高架车站的站厅站台公共区域使用。但具体需要考虑车站不同功能区、不同照明需求的特点。

二是定时控制。系统中设置有时钟控制器，有事先设定好的时间点，时间点可以直接控制相关部位的灯具，全部或部分开启/ 关闭。该方法多数使用在地下车站的站厅站台公共区、导向、地徽、广告等需求方面。而且开关控制模块有不同的规格，支持每天、每周、每月和每年的定时周期。如晚上列车停运后，系统可以关闭照度传感器，将灯光关闭，只留少部分灯具进行值班照明。

三是人工控制。基本上是在特殊时段和场合有照明需求时应用，可以通过就地面板、主控器远程控制等方式控制部分灯具的开启和关闭。一般方便管理人员操作的部位会选择该方式，如车站综合控制室内。整体来说，系统需要实现不同区域和时间段内的差异化照明需求，同时借助网络将各个照明单元融为一体。这需要设计人员按照地铁车站的特点，结合照明需求进行分区、分段控制，同时根据照度的变化，按设计方案实时调控照明，达到符合照度标准的照明。

5.3 合理设定工作模式

因地铁内部安装的灯具较多，需要的控制回路也较多。为了保证照明效果优化以及控制效果较佳，需要合理设定工作模式。技术人员需要从控制回路简单化、程序化、易操作化的角度入手进行分析，设计合理的工作模式，以解决上述问题。工作模式针对的是整个地铁车站的照明系统，借助智能照明系统内部编程分组，可将之设定为日间正常照明模式、日间节电照明模式、夜间正常照明模式、夜间节电照明模式、夜间停运模式。这些工作模式的设定需要重点考虑地铁运营时间、区域灯具布置、客流数量等条件。

6 结语

在地铁中，照明系统需要控制实现最佳的照明效果以及最好的节能效果，尽量降低能耗，节约成本。但因为地铁涉及的灯光照明回路很多，控制起来难度较大，所以引进智能化系统，形成智能照明控制系统，实现对灯光照明的智能化和自动化控制。智能照明控制系统的应用，可以实现对照明效果的科学管控，有效降低能耗，实现更好的电气节能效果。