淺析城市綜合管廊智能照明設計應用

摘要：研究了城市綜合管廊的智能照明系統，實現綜合管廊節能減排和綠色運行。闡述分析了綜合管廊照明的特點,提出一種利用物聯網技術與多普勒原理相結合的智能照明控制統。該智能照明系統可有效地減少綜合管廊的能耗，進而實現綜合管廊的低碳運行。

關鍵詞：城市綜合管廊；智能照明系統；物聯網；低碳

0引言

隨著中國城鎮化快速發展,城市基礎設施建設處于薄弱階段，經常出現路面頻挖、管線事故等問題，因此，尋找新的管線建設管理方式迫在眉睫。借鑒國內外經驗，解決城市各類問題的途徑是城市綜合管廊。近幾年，大力支持城市綜合管廊的建設,智能化、科技化、現代化的科技成果在綜合管廊廣泛應用。隨著綠色、環保的理念深入人心,如何實現綜合管廊的可持續發展成為一個重要的課題。

1城市綜合管廊現狀照明設計

隨著人們對照明的需求不斷提高，傳統照明由于電耗高、控制系統落后等缺點難以滿足智能化的發展，節能環保、高效、便捷的智能照明系統已在越來越多的行業中廣泛應用。照明系統是城市綜合管廊重要組成部分，也是整個管廊中電能消耗的，綜合管廊運營單位對于照明系統的控制和節能的需求越來越強烈図。綜合管廊照明系統包括普通照明和應急照明，應急照明在平常情況下兼做正常照明使用，普通照明和應急照明由各自防火分區的照明箱供電。目前，照明系統為“人來手開，人走手關”的管理模式。管廊的分區和節點繁多，容易造成人為漏關燈的情況,中控室無法遠程控制，造成電能的浪費。因此，智能照明系統對于綜合管廊的安全、節能運行十分重要。

2智能照明控制系統設計

2.1智能照明系統

智能照明控制系統利用物聯網技術，主要由感知層、網絡層和應用層組成。其中，感知層由led智能燈具和智能照明網關構成，用來識別物體，采集信息來源；網絡層由局域網和中央服務器組成，負責處理傳遞和處理信息。智能照明控制系統如圖1所示。

圖1智能照明控制系統

智能照明控制系統主要利用LED智能燈具發出多普勒波來檢測人員運動，把收集的信號上傳至操作員站，操作員站發出信號對附近智能燈具進行點亮,再通過PWM調光技術對LED智能燈具進行調節，真正實現“人來燈開,人走燈熄”的管理方式。

2.2感應原理

(1)多普勒效應原理。根據多普勒效應原理,當有物體移動的時候，傳感器檢測到微波，并產生多普勒信號，再對輸出信號進行放大及濾波處理，通過控制單元點亮該燈具內的LED光源，并通過網關聯動控制其他LED燈點亮，通過PWM調光技術對LED燈的亮度進行調節閃。多普勒效應MD控制系統由傳感器單元、處理單元及控制單元組成。傳感器單元主要對多普勒信號和光照進行收集。處理單元的作用是，對已經采集的多普勒信號和光照信號進行放大及整形處理，并產生中斷信號，通知控制器對信號進行分析。控制單元對處理后的信號進行分析，并向LED智能燈具發出控制指令，點亮LED燈并對亮度進行調節。多普勒效應LED控制系統如圖2所示。

圖2多普勒效應LED控制系統

系統工作原理:傳感器單元接收自然光和物體的信號，傳感器不斷發射和接收微波,將微波的頻率信號轉換為電信號,當無物體的時候為高電平,當有物體通過時為低電平。在一段的時間內產生幾個低脈沖信號時,判斷有人通過，再確定點亮LED燈，同時通知相鄰的控制單元點亮相近的LED燈。

1. 多普勒效應的優點。隨著技術和科技的發展，燈具市場也緊跟著時代發展的步伐，不管燈具還是控制方式都發生了天翻地覆的變化,具有節能環保、光效高、智能控制、響應快等一系列優點，倍受大眾喜愛。燈具和控制方式也隨著物聯網的快速發展,從以前鑄燈手動控制發展為雷達感應自動開啟的智能控制方式。

2.2.1燈具的優點

現階段市場主要為節能燈、普通的LED燈具和LED智能燈幾種。相比之下,LED智能燈具有很大的優勢。各種燈具參數對比如表1所示。

經過以上技術對比,LED智能燈具有以下優點:（1）通過PWM調光技術控制,對燈具壽命

沒有影響;（2）反應速度靈敏，節能指標高，可按指令開啟任意一只或幾只燈具;（3）使用壽命長;（4）可按業務需求點亮，實現聯動控制設計需求;（5）自動調光，可以營造舒適的照明環境。

2.2.2工作原理

燈具的工作原理隨著科技發展也在與時俱進,主要有觸摸式、聲控式、紅外式及雷達式等。

不同的工作原理也有著各自的優缺點。各種燈具工作原理對比如表2所示。

經過以上技術對比,雷達式感應技術具有以下優點：（1）更加靈活的控制方式；（2）受環境影響小，不受環境、溫度、灰塵等影響；（3）更加節能;（4）自動化管理，管理成本更低。采用多普勒效應原理的LED燈智能照明控制系統使綜合管廊的照明系統更加高效、節能,更容易控制。

2.3綜合管廊的綜合設計

綜合管廊要求以每個防火分區作為單獨控制區域，一個防火分區由配電間、通風口、逃生口、投料口和管廊標準段等區域組成。其中一些區域帶有百葉窗，有自然光可以輔助照明，可通過優化照度來節能。所以又將綜合管廊的區域分為有光區域和無光區域。綜合管廊設計方案如表3所示。

3與其他系統相結合

城市綜合管廊的子系統繁多而復雜，實現子系統有機統一使得統一管理平臺變得更加集成化。智能照明系統的LED智能燈具可以擁有自己的地址，可以在中控室顯示自己的狀態，實現人員定位,形成人員巡檢路徑。在非正常進入的情況下,ULD智能燈具把信號上傳至中控室，中控室發出，并聯動安防系統進行取證。

智能照明控制系統與管廊中的人員定位系統、紅外入侵系統可以相結合。智能照明系統加強前端設備和數據采集功能，弱化巡檢的需求。通過安裝接近傳感器和人員定位系統，檢測入侵和非正常事件。實現準確定位人員位置和精確入侵檢測,提供具體入侵位置,并自動上傳位置視頻信息。

4.安科瑞智能照明控制系統

4.1概述

ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業微電網管理云平臺進行數據交換。

4.2應用場所

適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3系統結構

4.4系統功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關狀態，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障，并將故障信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關狀態是確定與可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線結構；系統內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5結語

城市綜合管廊智能照明系統可以實現“人來燈開，人走燈熄”的管理模式，通過集中管理的方式，達到經濟、高效的照明控制模式，節約人力成本和節能，可以為企業帶來良好的社會效益和經濟效益，是市政工程響應綠色照明號召的典型，也是建設綠色節能管廊的必然需求。

參考文獻：

[1]羅剛.城市綜合管廊智能照明設計

[2]上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，同濟大學.城市綜合管廊工程技術規范:GB50838—2015[S].北京：中國計劃出版社,2015.

[3]孟子雄.智能照明控制系統在城市綜合管廊中的應用研究[J].城市建筑,2017（8）：400,

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.06版