一種碼頭堆場高桿燈智慧電箱

朱煥杰

湛江港(集團)股份有限公司

1 引言

傳統(tǒng)的碼頭堆場高桿燈只有照明功能。隨著視頻監(jiān)控、通信基站、環(huán)境監(jiān)測、IP音柱廣播系統(tǒng)設備的普及，高桿燈所承載的功能也越來越豐富，但也出現(xiàn)以下問題：

(1)因各系統(tǒng)相互獨立，每套系統(tǒng)常常獨立配置一臺電箱(包含供電和通訊設備)，但各系統(tǒng)配套的電箱外形、尺寸、規(guī)格等各不相同，不僅影響整體美觀，且不利于統(tǒng)一管理，同時因數(shù)量較多，增加運行維護成本。

(2)碼頭堆場高桿燈分布區(qū)域廣，各燈塔多采用時控或光控模式。時控模式下，應季節(jié)變化，需要人員經(jīng)常到現(xiàn)場各個控制點調(diào)節(jié)開關燈時間，以適應每時間段的光亮變化；光控模式下，需要人工經(jīng)常到現(xiàn)場清潔感光元件。上述兩種模式均無法實現(xiàn)按需照明，過度照明或不合理的開關燈時間造成大量的電能浪費。

(3)高桿燈傳統(tǒng)照明控制方式多數(shù)為本地控制，無法遠程集中監(jiān)控管理；單個燈塔多只燈具同時開、關；無燈具負載電流采集裝置，管理人員無法及時了解現(xiàn)場燈具運行情況，當燈具故障時，對堆場作業(yè)也存在一定影響。

(4)傳統(tǒng)電箱箱門無可靠鎖閉裝置，無關人員可輕易打開箱門操作，停、送電均無法實現(xiàn)嚴格管理，私拉亂接現(xiàn)象較為普遍，存在用電安全隱患，同時也對系統(tǒng)設備正常運行造成一定影響。

為解決以上問題，研發(fā)了一種碼頭堆場高桿燈多功能智慧電箱，使燈塔集節(jié)能、安全、智控、環(huán)境感知、通信等功能于一體，成為數(shù)字化港口建設的重要組成部分。

2 智慧電箱設計

高桿燈多功能智慧電箱同時具備檢修、照明、通訊等功能。箱體上部為檢修倉、照明倉和通訊倉，設上倉門；下部為外供電電纜電源接線倉，設下倉門；箱體側面設工業(yè)插座(見圖1)。

1.通訊倉 2.檢修倉 3.照明倉 4.上倉門 5.下倉門 6.上倉門電控鎖RL1 7.下倉門電控鎖RL2 8.外供電接線倉端子排DZ 9.電力測控裝置A/B 10.檢修插座CZ1/CZ2 11.照明控制器ZM1/ZM2圖1 智慧電箱結構圖

通訊倉設置智能網(wǎng)關、POE交換機、ONU及光纖終端盒等設備。智能網(wǎng)關具備TTL、485和232等多種通訊接口，可與電力測控裝置和照明控制器通訊；同時具備DI和DO接點，可接收相關開關量信號并對設備進行控制。智能網(wǎng)關通過4G無線模式組網(wǎng)與遠程照明監(jiān)控平臺通訊，實現(xiàn)集中控制與管理。

檢修倉設置空氣開關、電力測控裝置和接觸器等設備。照明倉設置空氣開關、電力測控裝置和照明控制器等設備。

3 智慧電箱特征

電箱上、下倉門均設有電控鎖。上倉門電控鎖需授權人員通過企業(yè)微信方能打開，杜絕了無關人員隨意開門操作。同時電控鎖位置指示信號接入智能網(wǎng)關，通過無線網(wǎng)絡傳回監(jiān)控平臺，當上倉門非授權打開時，手機終端將及時報警，提醒管理人員注意。

照明倉為高桿燈照明燈具提供電源。智能網(wǎng)關通過編程算法實現(xiàn)經(jīng)緯度控制功能，自動高精度計算現(xiàn)場的天黑天亮時間，自動調(diào)整開關燈時間，無需人員經(jīng)常到現(xiàn)場調(diào)整開關燈時間或清潔感光元器件，克服了高桿燈傳統(tǒng)的時控、光控的缺點，達到了節(jié)電節(jié)能的效果。當遇到暴雨天氣，環(huán)境光照變暗時，可根據(jù)生產(chǎn)需求通過手機實現(xiàn)遠程開燈。智能網(wǎng)關配合照明控制器，實現(xiàn)單燈控制；電力測控裝置可實時監(jiān)測負載燈具電流、電壓、功率、有功電能等電參量，配合智能網(wǎng)關自主開發(fā)的智能巡檢功能，可及時發(fā)現(xiàn)故障燈具，通過手機終端報告，實時掌握燈具運行狀況，及時維護更換故障燈具，保證現(xiàn)場作業(yè)照明亮度符合要求。

高桿燈燈具創(chuàng)新采用不同標識，比如堆場內(nèi)、堆場外、上層和下層等標識，實現(xiàn)燈具靈活分組控制策略，配合燈具調(diào)光模塊，聯(lián)動生產(chǎn)業(yè)務信息，即可實現(xiàn)堆場無作業(yè)區(qū)亮度調(diào)低或關閉燈具，避免過度照明，以實現(xiàn)節(jié)電節(jié)能。

箱體側面設置工業(yè)插座可為日常檢修提供臨時電源，無需開啟箱門，減少箱門開啟次數(shù)。使用手機終端便可通過智能網(wǎng)關控制其接觸器吸合輸出電源，同時檢修用電電流、功率及接觸器吸合狀態(tài)等信號接入智能網(wǎng)關，方便監(jiān)控平臺遠程監(jiān)控，手機終端同時顯示相關信息。當電流超限時或檢修設定時間結束后接觸器仍吸合，手機終端將及時報警，提醒操作人員和管理人員，杜絕超負荷使用或人走電未斷現(xiàn)象。

下倉門電控鎖需開啟上倉門后方可操作開啟。下部外供電接線倉設有電氣聯(lián)鎖，防止人員帶電接線，保障人身安全。僅當下倉門是關閉狀態(tài)時，接線倉端子排電源開關方能合閘；當供電過程中，下倉門被打開，電源開關將跳閘，接線倉端子排失電，防止人員觸電。同時，接線倉電纜通道入口與端子排不在同一豎直線，實為近似S型通道，利用進出口錯位，能夠有效防止下方濺水直接到達接線倉端子排，從而也保證了箱體IP65防護等級要求(見圖2)。

1.外供電接線倉端子排DZ 2.通道出口 3.電纜通道 4.通道入口圖2 接線倉電纜通道示意圖

通訊倉設置有POE交換機、ONU、光纖等設備，為高桿燈搭載的視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測等系統(tǒng)統(tǒng)一提供電源及通訊通道，便于集中監(jiān)控管理，節(jié)省了投資與運行維護成本。同時，由于電源與通訊通道設置在電箱內(nèi)，且電箱門開啟需權限認證，避免了人為斷電或破壞通信線纜事件的發(fā)生，保障了各系統(tǒng)設備正常運行。

遠程照明監(jiān)控平臺可遠程對各點智能網(wǎng)關進行集中管理和控制，具有智慧照明管理功能和安全用電管理功能等；具有數(shù)據(jù)編輯、查詢和存儲功能，可對每座燈塔用能數(shù)據(jù)、操作信息、報警信息分類、分時查詢；實現(xiàn)燈具故障率、亮燈率、亮燈時間、能耗等統(tǒng)計分析。

4 結語

依托智慧電箱，在碼頭堆場范圍內(nèi)建立智慧照明及安全用電系統(tǒng)管理平臺，對原有及新建燈塔實現(xiàn)監(jiān)控、集中管理，形成標準化、智能化電箱產(chǎn)品，集照明控制、安全用電、數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、通信等功能于一體。碼頭堆場高桿燈智慧電箱的應用可減少人力成本，提高安全生產(chǎn)管理水平，助力智慧港口的發(fā)展建設。