浅析高速公路隧道变电所智能照明控制方案

时间：2024-12-26作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：299

【关键字】：高速公路；隧道变电所；智能照明
0引言
       高速公路沿线隧道变电所承担隧道照明、通风、监控、消防设施的电源，其安全运行对隧道的安全运营起着至关重要的作用。隧道变电所具有点多、分散的特点，而且大多数属于无人值守变电所，隧道监控室已对其进行了智能化监控管理，但由于光线不足，隧道监控室人员无法远程巡视，存在监控的盲检、漏检问题，为配合视频设施，实现远程开启照明设施，隧道变电所智能照明设计变得十分必要。另外，由于部分高速公路沿线无人值守隧道变电所多达几十处，当出现报警或故障情况时，能够及时查看变电所现场情况，减少人员赶往现场查看处置，大大减少运营成本。目前，国网变电所由于智能变电站建设的要求，变电所已按智能照明方式设计或者改造传统的照明方式，公路隧道变电所照明目前仍采用传统照明方式，故从实现公路信息化、智能化的角度，进行公路隧道变电所智能照明设计也是十分有意义的。
1 变电所智能照明技术网络结构
      变电所智能照明系统采用CAN总线形式智能照明系统，系统主要对变电所建筑各功能房间照明、室外照明进行智能控制，也可对完成对开关量设备的驱动或与第三方智能设备的联动。系统中所有单元器件（除电源外）均有物理地址，通过CAN总线将所有模块组成网络，由配置软件对设备进行设置及定义，当有信号输入时，输入单元将信号通过CAN-BUS总线与相对应的控制模块进行通信，由输出单元做出相应的执行动作。
       系统的网络结构由区域层，线路层，设备层组成，每个区域支持多条线路，每条线路可支持不同类型的模块或控制面板。
       设备层：设备层又称CAN总线层，设备层所有模块（除电源外）均具有物理地址，可通过后台软件对模块进行设置及定义，设备层模块可通过通信转换模块接入网络交换机。
       线路层：每条线路*多可以支持62个设备层模块。线路之间通过网络交换机相互通信。
区域层：区域层*多可以62条独立的线路。


智能照明系统网络结构如图1所示



图1智能照明系统网络结构示意图
2 系统组成及配电系统设计
       系统的设备组成主要有智能照明系统是由系统单元、输入单元、输出单元三部分组成。系统单元：主机、PC接口等；输入单元：触摸屏、智能开关等；输出单元：智能继电器等。系统结构图、配电箱系统图如图2、3所示 

图2系统结构图







图3配电箱系统图
       智能照明控制系统采用智能控制面板，具有照明、感应功能的开关现场控制，也可根据不同时间和外部环境通过软件编程设定不同开灯时段，也可通过后台软件中央控制，在主控中心对所有照明回路进行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关。
3 主要设备选择
（1）输出单元选型：输出单元是智能照明系统中接受总线信号，对终端设备进行控制的驱动器。变电所智能照明主要输出单元为继电器输出模块，对各灯光回路、插座或其他设备进行开关量控制。设计中选用四路继电器输出模块，继电器输出模块。
（2）输入单元选型：输入单元是智能照明控制系统中发送总线信号，对输出单元进行命令控制的总线设备。变电所智能照明主要输入单元为智能面板，安装于现场，用于对灯具的控制。设计中采用6键LCD智能控制面板，8路交流开关状态采集模块。
（3）系统单元选型：系统单元主要用于总线组网、通信、逻辑存储，第三方接口通信等功能。
电源模块：主要为智能照明系统提供DC24V总线电源的系统设备，内置限流器保证总线电源稳定与可靠。
智能网关：智能网关用于实现智能照明控制系统的通信和网络管理功能，具有IP网络、定时、处理RS232/485数据的功能，通过TCP/UDP协议与管理平台通信。
4 安科瑞智能照明控制系统
4.1概述
       ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术，技术成熟可靠，安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力，适用于一些中小型的项目；模块化设计，可以任意拼接扩展，同时预留I/O口以及Modbus接口，还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。
4.2应用场所
       适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明控制需求。
4.3系统结构






4.4系统功能
1）实时检测并显示各个模块的在线状态，反馈现场受控回路的开关状态，监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。
2）当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警，并将故障报警信息记录并显示在界面中。
3）可以对单个照明回路实现开关控制；每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关，也可以一个模块或者整个楼层实现开关控制。
4）开关驱动器支持过零触发功能，负载（灯具）的分合操作仅在交流电过零时进行；可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击，延长灯具与控制装置的寿命。
5）对每个照明回路可以预设掉电状态，当照明电源掉电时，开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态；确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。
6）拖动调光控件，照明设备从0%到**进行调光，可以对单个照明回路实现调光控制，调光总控可以对一个模块的照明回路实现调光控制，也可以对多个照明回路实现调光控制，通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。
7）点击场景控件，打开或者关闭对应场景设置，软件界面上显示不同的场景模式和场景功能，通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。
8）设置定时时间，确认时间点后，对该事件点执行的动作进行设置，设置灯在设定的时间点亮或者灭。
9）系统可以通过预设的当地经纬度信息，自动计算每天的日升日落时间；根据天文时钟控制照明开关，实现日落开灯、日出关灯的功能。
10）所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块；当上位机系统故障或模块离线时，驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行，不影响日常的照明控制效果。

11）系统结构是分布式总线结构；系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作；系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。
12）预留BA或第三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。
4.5设备选型









5 结束语
       为践行数字交通和智能交通，以信息技术手段对大量的公路沿线设施进行统筹管理是大势所趋，隧道变电所对**行车安全地位特殊，无人值守隧道变电所智能照明能够帮助更好地完成监控任务，解决盲检、漏检问题，本文主要从系统结构、主要功能给出了无人值守隧道变电所智能照明系统方案，为工程设计提供帮助。

参考文献
[1]中国工程建设标准化协会.T/CECS612—2019，智能照明控制系统技术规程[S].2019.
[2]沈瑞珠.智能照明系统在智能建筑中的应用[J].低压电器，2002（5）：20-22.
[3]张岳军，吴光明.智能照明系统控制网络的研究[J].照明工程学报，2004，5（4）：16-19.
[4]赵 伟，高速公路无人值守隧道变电所智能照明方案.
[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05


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