智能照明控制系統在地鐵車站的應用分析

李官未，楊春宇，李娟潔，王燕尼

（重慶大學建筑城規學院；山地城鎮建設與新技術教育部重點實驗室，重慶400030）

中國經濟飛速發展使城市生活節奏不斷加快，人口大量增加給城市交通帶來巨大壓力。地鐵、輕軌的修建使城市交通擁堵得到緩解。地鐵作為市內軌道交通的主要形式，已成為城市交通不可或缺的重要支柱。地鐵建設也逐漸成為現代化城市的一大標志。目前，全國城市地鐵車站日均客運量已超過百萬，其光環境主要依靠人工照明，對照明控制方式、照明質量、節能提出了更高要求。

1 地鐵車站光環境簡析

地鐵車站的埋深一般為幾米到幾十米不等，由于引入天然光的成本較高，很難引入天然光，基本上以人工照明作為采光的主要手段。在建筑學中通常用照明質量評判建筑內部的光環境。CIE《室內工作場所照明》指出，光環境要關注亮度分布、照度、眩光、光的方向、光和表面的顏色、閃爍、晝光等主要參數。由此可見，照明質量與光環境質量的研究范圍沒有本質區別。

地鐵車站一般劃分為幾個區域，如進出站口、售票處、安檢處、通道等，不同區域功能不同，國家對其規定照度值也不相同（表1）。地鐵車站一般建在地下，沒有天然光引入，只能依靠人工照明來保障地下光環境。視覺是人最重要的感覺，通過視覺可以感知外界物體的大小、明暗、顏色、動靜。視覺是物體的影像刺激視網膜所產生的感覺，80%的外界信息都通過視覺獲得。因此，地鐵站內照明是影響乘客和工作人員視覺感受的最重要因素。照明效果很大程度上影響人體對環境的認知和感受。目前，地鐵車站的進出站口由于擁有天然光的照射，加上簡單的人工照明就能達到標準照度值，滿足最基本功能性照明的要求。經過通道進入地鐵站售票大廳、安檢處，最后到達站臺，由于地下空間有限，客流量一旦增大，地下空間就會擁擠不堪，人體感覺開始受到影響，進而可能產生壓抑、緊張、安全感缺乏等不良反應。目前，地鐵站照明一般都停留在滿足功能性照明階段，并未充分考慮是否有利于人們的生理和心理健康。

表1 交通建筑照明標準值

2 照明控制系統簡述

照明控制技術的發展非常迅猛，如圖1所示。傳統方式是手動控制燈的亮滅，雖直接有效，但過多依賴人工，控制相對分散，不便于管理，不具有實時性和智能性。傳統控制方式下光源長時間處于工作狀態，能源浪費較多。并且，也只有過壓、過流保護，溫度保護方面有所欠缺。最初的調光方式大多只適用于熱輻射光源的調光，主要是電阻器調光、電感器調光、變壓器調光等，控制方式單一。隨后出現的智能控制系統以 PLC（Programmable Logic Controller） 和 DCS（Distributed Control System）為代表。國內外的照明智能控制網絡，大都是基于分布式控制總線DCS原理和現場控制總線FCS（Field Control System）原理的測控系統，并且后者在建筑照明領域應用更為廣泛。FCS作為新一代數字通信系統，由微處理器的分布式智能控制模塊組成控制總線，可尋址、多點互聯、雙向通信。現場控制總線的照明智能系統還需要遵循ISO/OSI、TCP/IP通信協議和IEEE802局域網（以太網）標準。其開放性可使之與各種不同通信協議的有線網絡或無線網絡互聯。因其靈活性、實時性、智能性而便于控制和管理。

傳統照明控制方式只有開關2種，無時序調光和亮、滅調光控制，也無法進行不同亮度的場景設置。與傳統照明控制系統相比，智能照明控制系統不僅具有調節燈光亮度、場景設置、定時控制等功能，還有安全、舒適、節能的特點。在設計和施工上，其布線方式簡單，在負載增大情況下不需要增加電纜和開關，提高了系統的可靠性和易用性，給日后的維護工作帶來便利。分布式網絡結構使智能照明系統管理更簡便，只需一臺計算機就能實現。智能照明系統的發展歷程逐步讓人類文明進入了智能時代，把照明控制技術由電氣時代推向了智能時代，隨著“云”技術、大數據的出現，將會把照明推向“智慧”時代。

3 結論

智能照明控制技術應用于地鐵車站具有較好的前景。地鐵車站通常在城市中心，與人類活動密切相關。智能照明控制系統已能滿足標準照度值，并給乘客和工作人員提供良好的光環境。但長時間的人工照明對人類工作和健康有很大的影響。現階段地鐵站照明一般只滿足建筑功能的需要，以后的照明系統應以人為本，在滿足《建筑照明設計標準》的情況下，更多關注光對人體健康和工作效率的影響。相信在人工智能潮流的引領下，照明控制技術將與人類的高新技術并肩前行，人工照明能充分模擬天然光，契合人的生物節律，給予地鐵站乘客和工作人員更好的光環境體驗。

圖1 照明控制技術發展歷程與趨勢

[1]劉煒.住宅人工照明光環境智能控制研究[D].重慶：重慶大學，2003.

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[4]劉蘊.LED智能照明控制系統的研究與設計[D].西安：陜西科技大學,2013.

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