淺析高速公路隧道變電所智能照明控制方案

【摘要】：目前公路隧道無人值守變電所均已設置了視頻監控設施，在日常運營中由于光線不足，隧道監控室人員無法遠程巡視，存在監控的盲檢、漏檢問題。該問題存在是由于傳統照明方式無法完遠程開啟照明設施，文章針對該問題，提出公路隧道無人值守變電所智能照明方案，為隧道變電所照明工程設計提供參考。

【關鍵字】：高速公路；隧道變電所；智能照明

0引言

高速公路沿線隧道變電所承擔隧道照明、通風、監控、消防設施的電源，其安全運行對隧道的安全運營起著至關重要的作用。隧道變電所具有點多、分散的特點，而且大多數屬于無人值守變電所，隧道監控室已對其進行了智能化監控管理，但由于光線不足，隧道監控室人員無法遠程巡視，存在監控的盲檢、漏檢問題，為配合視頻監控設施，實現遠程開啟照明設施，隧道變電所智能照明設計變得十分必要。另外，由于部分高速公路沿線無人值守隧道變電所多達幾十處，當出現報警或故障情況時，能夠及時查看變電所現場情況，減少人員趕往現場查看處置，大大減少運營成本。目前，國網變電所由于智能變電站建設的要求，變電所已按智能照明方式設計或者改造傳統的照明方式，公路隧道變電所照明目前仍采用傳統照明方式，故從實現公路信息化、智能化的角度，進行公路隧道變電所智能照明設計也是十分有意義的。

1 變電所智能照明技術網絡結構

變電所智能照明系統采用CAN總線形式智能照明系統，系統主要對變電所建筑各功能房間照明、室外照明進行智能控制，也可對完成對開關量設備的驅動或與第三方智能設備的聯動。系統中所有單元器件（除電源外）均有物理地址，通過CAN總線將所有模塊組成網絡，由配置軟件對設備進行設置及定義，當有信號輸入時，輸入單元將信號通過CAN-BUS總線與相對應的控制模塊進行通信，由輸出單元做出相應的執行動作。

系統的網絡結構由區域層，線路層，設備層組成，每個區域支持多條線路，每條線路可支持不同類型的模塊或控制面板。

設備層：設備層又稱CAN總線層，設備層所有模塊（除電源外）均具有物理地址，可通過后臺軟件對模塊進行設置及定義，設備層模塊可通過通信轉換模塊接入網絡交換機。

線路層：每條線路*多可以支持62個設備層模塊。線路之間通過網絡交換機相互通信。

區域層：區域層*多可以支持62條獨立的線路。

智能照明系統網絡結構如圖1所示。

圖1智能照明系統網絡結構示意圖

2 系統組成及配電系統設計

系統的設備組成主要有智能照明系統是由系統單元、輸入單元、輸出單元三部分組成。系統單元：主機、PC接口等；輸入單元：觸摸屏、智能開關等；輸出單元：智能繼電器等。系統結構圖、配電箱系統圖如圖2、3所示圖2系統結構圖

圖3配電箱系統圖

智能照明控制系統采用智能控制面板，具有照明、感應功能的開關現場控制，也可根據不同時間和外部環境通過軟件編程設定不同開燈時段，也可通過后臺軟件中央控制，在主控中心對所有照明回路進行監控，通過電腦操作界面控制燈的開關。

3 主要設備選擇

（1）輸出單元選型：輸出單元是智能照明系統中接受總線信號，對終端設備進行控制的驅動器。變電所智能照明主要輸出單元為繼電器輸出模塊，對各燈光回路、插座或其他設備進行開關量控制。設計中選用四路繼電器輸出模塊，八路繼電器輸出模塊。

（2）輸入單元選型：輸入單元是智能照明控制系統中發送總線信號，對輸出單元進行命令控制的總線設備。變電所智能照明主要輸入單元為智能面板，安裝于現場，用于對燈具的控制。設計中采用6鍵LCD智能控制面板，8路交流開關狀態采集模塊。

（3）系統單元選型：系統單元主要用于總線組網、通信、邏輯存儲，第三方接口通信等功能。

電源模塊：主要為智能照明系統提供DC24V總線電源的系統設備，內置限流器保證總線電源穩定與可靠。

智能網關：智能網關用于實現智能照明控制系統的通信和網絡管理功能，具有IP網絡、定時、處理RS232/485數據的功能，通過TCP/UDP協議與管理平臺通信。

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報警，并將故障報警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 結束語

為踐行數字交通和智能交通，以信息技術手段對大量的公路沿線設施進行統籌管理是大勢所趨，隧道變電所對保障行車安全地位特殊，無人值守隧道變電所智能照明能夠幫助更好地完成監控任務，解決盲檢、漏檢問題，本文主要從系統結構、主要功能給出了無人值守隧道變電所智能照明系統方案，為工程設計提供幫助。

參考文獻

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[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05

作者簡介：陳芳芳，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明控制系統領域。