不同智能照明系統在地鐵車站中的應用分析

邢文軍

摘要：在城市的現代化發展中，地鐵作為重要的交通工具，不可或缺。智能照明系統是地鐵運營中必不可少的一部分，合適智能照明系統的應用可以在保障運營所需的照明功能前提下，實現能源節約;可以更穩定地工作，達到更長久的使用壽命，實現成本降低。本文通過對地鐵車站中不同智能照明系統的應用進行對比分析，從初期建設成本、節能效果、故障維護等多方面綜合來看，無線智能照明系統有較為明顯的優勢，是未來地鐵車站智能照明的發展趨勢。

關鍵詞：智能照明系統;地鐵車站;應用

引言

在城市的現代化發展中，地鐵作為重要的交通工具，不可或缺。由于地鐵車站一般設置于地下，沒有自然采光，只能依靠照明來保證內部光環境，因此智能照明系統是地鐵運營中必不可少的一部分。合適智能照明系統的應用可以在保障運營所需的照明功能前提下，實現能源節約;可以更穩定地工作，達到更長久的使用壽命，實現成本降低。地鐵照明智能系統總體可分為傳統智能照明系統、有線智能照明系統和無線智能照明系統。目前，大部分地鐵車采用的還是傳統智能照明系統，但是，這種模式一般只能根據時間調整照明場景，成本較高。隨著科技的發展，考慮將更多形式的智能照明技術應用于地鐵車站，具有重要意義。

1 概況

1.1 傳統智能照明系統

傳統智能照明系統由觸摸屏、控制器、控制模塊三部分組成。控制器、控制模塊設置在每個照明配電箱中，通過總線與設置在車控室的觸摸屏連接成網絡。工作人員可以通過觸摸屏對配電箱內的照明回路進行開關和調光操作，也可根據時間、照度等在系統中預設不同照明場景。

優點：設備成熟，接線簡單可靠，成本較低。

缺點：只能針對回路進行控制，分組不靈活，目前車站均采用雙回路交叉供電，增加配電線路;一般只能根據時間調整照明場景，如要在非高峰時段實現人來燈亮人走燈暗的效果，要增加大量人體感應器及相應總線，提高成本，故目前大部分采用傳統智能照明系統的車站不做調光。

1.2 有線智能照明系統

有線智能照明控制系統，由計算機（主機）、網關、控制器、紅外移動傳感器和光線傳感器組成。主機及網關設置在車控室或照明配電室，控制器設置在每盞燈上，紅外移動傳感器和光線傳感器根據分組情況可以每盞燈設置一個，也可以每組燈設置一個。上述系統通過總線結成網絡。

有線智能照明系統優點：

1、燈具分組忽略配電回路，減少配電線路;

2、控制功能多樣，按實際需求隨意控制。開關控制、調光控制（亮度、顏色）按需選擇;

3、單燈、分組、批量自由組合;

4、以燈為載體，每個燈具即想當與一個感知和傳輸神經單元。

5、可以漸進調節亮度，延長燈具使用壽命，節約能源等。

6、可利用手持設備直接控制單個燈具。

有線智能照明系統缺點：

1、需敷設大量總線，一次投資成本高;

2、維保難度大，需要專業工程師長時間的售后服務。

1.3 無線智能照明系統

無線智能照明控制系統，由計算機（主機）、無線網關、控制器、微波/紅外人體移動傳感器和光線傳感器組成。主機及網關設置在車控室或照明配電室，控制器、傳感器設置在每盞燈上，傳感器根據分組情況可以每盞燈設置一個，也可以多盞燈設置一個。無線網關目前有無線、WiFi、移動網絡等形式。上述系統通過無線網關結成網絡。

目前無線智能照明系統通過技術改造的方式在南京地鐵3號線全線，南京4號線的部分車站已經應用，效果非常明顯。

無線智能照明系統優點：

1、燈具分組忽略配電回路，控制信號采用無線網傳輸，無需總線，敷設管線最少。

2、控制功能多樣，按實際需求隨意控制。開關控制、調光控制（亮度、顏色）按需選擇;

3、單燈、分組、批量自由組合;

4、以燈為載體，采用最新去中心化的多路徑傳輸無線通訊連接技術，達到每個燈具即想當與一個感知和傳輸神經單元。

5、可以漸進調節亮度，延長燈具使用壽命，節約能源等。

6、可利用手持設備直接控制單個燈具。

7、升級改造簡單，人體移動、光照度、溫濕度、環境、氣象傳感器隨意接入或退出組網。

8、擴展性強，傳感器可作為智慧車站物聯網的信息采集終端，無線網關可兼作物聯網系統網關。

無線智能照明系統缺點：

1、復雜電磁環境可能造成掉線。

2、信號受建筑布局影響，有墻壁阻擋會減少無線網關輻射范圍。

組網下的運維拓展功能：

1、在組網下，軟件算法結合物聯網設備終端可以根據需求設立電子圍欄，對于未佩戴電子標簽（亦可植入腕表、工牌）的外來入侵者，將會觸發告警信息，以保證管理人員能及時了解報警區域的情況，快速的作出處理。

2、在組網下，通過算法可精確計算移動終端與固定位置物聯網終端的距離，從而實現精準室內定位。巡邏或安檢人員佩戴電子標簽（亦可植入腕表、工牌）即可獲取實時位置及歷史軌跡。

3、可作為智能物聯網的基礎設備，方便車站運行以后升級智慧車站智能物聯網。

2 對比分析

2.1 使用功能及性能對比

2.2 節能對比

（1）照明場景

地鐵運營時間：6：15-23：00，按照6點開始乘客進入共計17h，分類如下：

高峰時段：早上3h，下午3h;非高峰時段：11h;地鐵公共區運營準備時間：早上5：00-6：00 ，下午11：00-12：00。

（2）車站分類

根據客流預測車站分為3類，按南京3號線無線智能照明運營2年的數據，不同類車站在不同時段相比節能效果如下表：

（3）采用傳統智能照明時，車站公共區照明用電成本測算

2.3 成本對比

無線智能照明系統設備成本有所增加，但其減少了配電回路和控制總線支出，總體來說對于新建項目成本沒有大幅度增長。無線智能照明系統因為可以漸進調節亮度，延長燈具使用壽命，其維護成本也降低了。

3 典型故障維修

3.1傳統智能照明系統

2017年6月21日南京地鐵10號線龍華路站早高峰期間站臺一半照明失電。經過排查，故障由站臺上行車頭站臺照明配電箱內的PLC輸出模塊損壞導致。 站臺A端的供電回路全部斷電，因控制分組不靈活，未能在短時間內恢復設備，對運營服務造成了一定影響。因為傳統智能照明系統只監控到回路的總開關，維護工人仍需要對車站每個角落的燈具逐個巡檢，勢必花費巨大的時間和人工成本。

3.2有線智能照明系統

2019年8月5日南京地鐵城西路基地組合廠房內17-31道車庫照明發生故障，無法按照既有模式進行開關。經過排查，故障由庫內的控制總線短路造成。通過搭設腳手架，對控制管線進行逐段排查，花費了大量的人工最終將故障排除。有線智能照明系統受到單回路控制總線的局限，一旦近端的控制總線發生故障，遠端的照明設備將全部失控，這對照明的穩定性帶來很大的挑戰。

3.3無線智能照明系統

2019年南京地鐵3號線未發生大面積照明故障，也沒有重大疑難故障。個別故障僅是燈珠自身損壞，對整個系統未造成影響。通過對每一盞燈的內置編碼和實際物理地址進行一一編程對應，維護工人可以實現在電腦端或者手機端對全線的所有燈具進行監控，極大節省了人工和時間成本。同時無線控制系統的兼容性能相對來說更加突出，給日后的備件采購降低了門檻。無線智能照明系統在有效保障車站運營的同時，也實現大幅度的節能，帶來可觀的經濟效益。

4 結語

本文通過對傳統智能照明系統、有線智能照明系統和無線智能照明系統三種地鐵車站智能照明系統進行對比分析，研究表明：從建設成本、使用功能和性能、節能效果和故障維護等多方面綜合來看，無線智能照明系統有較為明顯的優勢。相對于有線控制，無線智能照明靈活性高、新建項目綜合成本低、后期運營成本低等特點。正如十幾年前家里上網使用有線網絡，現在使用無線Wi-Fi一樣，燈與燈之間的控制方式，無線替代有線，地鐵車站采用無線智能照明系統將是必然的趨勢。

參考文獻：

[1]詹崇業. 淺析地鐵區間低壓配電系統施工技術[J]. 安裝，2020（9）：69-71.

[2]陳超. 地鐵動力照明智能化設計關鍵技術研究[J]. 區域治理，2018（32）：192.

[3]肖凡. 基于的客流預測的地鐵站照明系統節能控制研究[D]. 西安建筑科技大學， 2019.

[4]元 錕. 地鐵車站照明系統能耗分析及節能對策探析[J]. 建筑工程技術與設計， 2018， 000（021）：3659.