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淺談單燈控制的智慧照明系統(tǒng)在高速公路主線照明中的應用

瀏覽次數(shù):648更新時間:2024-07-30
摘要: 本文探討了單燈控制的智慧照明系統(tǒng)在高速公路主線照明中的應用。詳細闡述了其系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理、優(yōu)勢以及面臨的挑戰(zhàn),并通過實際案例分析展示了其應用效果。研究表明,該系統(tǒng)在提高照明質(zhì)量、節(jié)能降耗、提升管理效率等方面具有顯著優(yōu)勢,為高速公路的安全、高效運行提供了有力支持。
一、引言
隨著我國高速公路建設(shè)的迅速發(fā)展,對其照明系統(tǒng)的要求也日益提高。傳統(tǒng)的高速公路照明系統(tǒng)在管理和節(jié)能方面存在諸多局限性,難以滿足現(xiàn)代交通的需求。單燈控制的智慧照明系統(tǒng)作為一種創(chuàng)新的解決方案,逐漸在高速公路主線照明中得到應用。
二、單燈控制的智慧照明系統(tǒng)構(gòu)成

(一)單燈控制器

負責采集燈具的運行數(shù)據(jù),如電流、電壓、功率等,并根據(jù)控制指令實現(xiàn)對燈具的開關(guān)、調(diào)光等操作。

(二)通信網(wǎng)絡(luò)

用于傳輸數(shù)據(jù)和指令,常見的有電力線載波通信、Zigbee、NB-IoT 等技術(shù)。

(三)監(jiān)控管理平臺

對整個照明系統(tǒng)進行集中監(jiān)控和管理,包括燈具狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、策略制定等功能。
三、單燈控制的智慧照明系統(tǒng)工作原理
系統(tǒng)通過單燈控制器實時采集燈具的運行參數(shù),并將這些數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控管理平臺。平臺根據(jù)預設(shè)的策略和實際需求,向單燈控制器發(fā)送控制指令,實現(xiàn)對燈具的精確控制。例如,在夜間車流量較小時,可以降低燈具亮度以節(jié)約能源;在惡劣天氣條件下,則提高亮度以保障行車安全。
四、單燈控制的智慧照明系統(tǒng)在高速公路主線照明中的優(yōu)勢

(一)節(jié)能

根據(jù)交通流量和環(huán)境光照條件實時調(diào)整燈具亮度,避免了過度照明,大大降低了能耗。
例如,某高速公路在采用單燈控制的智慧照明系統(tǒng)后,經(jīng)測算,夜間平均節(jié)能率達到了 30%以上。

(二)提高照明質(zhì)量

能夠?qū)崿F(xiàn)對每盞燈的單獨控制,確保照明的均勻性和穩(wěn)定性,減少照明盲區(qū),提高行車舒適性和安全性。
在一些彎道、陡坡等特殊路段,通過針對性地調(diào)整燈具亮度和角度,可以有效改善照明效果。

(三)精準故障檢測與定位

及時發(fā)現(xiàn)燈具故障,并準確定位故障位置,便于快速維修,減少因照明故障帶來的安全隱患。
傳統(tǒng)照明系統(tǒng)往往需要人工巡檢來發(fā)現(xiàn)故障,效率低下且容易遺漏。而智慧照明系統(tǒng)可以實時監(jiān)測燈具狀態(tài),一旦出現(xiàn)故障,立即發(fā)出警報并提供準確的故障信息。

(四)智能化管理

實現(xiàn)遠程集中控制和管理,減少人工干預,提高管理效率,降低運維成本。
管理人員可以通過監(jiān)控管理平臺隨時隨地掌握照明系統(tǒng)的運行情況,進行遠程操作和參數(shù)設(shè)置。
五、單燈控制的智慧照明系統(tǒng)在高速公路主線照明應用中面臨的挑戰(zhàn)

(一)通信可靠性

高速公路沿線環(huán)境復雜,通信信號可能受到干擾,影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。
例如,山區(qū)、隧道等路段的通信信號可能會受到山體遮擋、電磁干擾等因素的影響。

(二)設(shè)備兼容性

不同廠家生產(chǎn)的燈具、控制器和通信設(shè)備可能存在兼容性問題,增加了系統(tǒng)集成的難度。
在系統(tǒng)建設(shè)過程中,需要對各類設(shè)備進行嚴格的測試和篩選,以確保其兼容性和穩(wěn)定性。

(三)初始投資成本較高

相比傳統(tǒng)照明系統(tǒng),單燈控制的智慧照明系統(tǒng)需要配備更多的智能設(shè)備和通信設(shè)施,導致初始投資較大。
然而,從長期運行和節(jié)能效益來看,其綜合成本可能會低于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)。
六、實際案例分析
以某高速公路為例,該路段全長 100 公里,在引入單燈控制的智慧照明系統(tǒng)之前,照明能耗較高,故障維修響應時間長,照明質(zhì)量也不盡人意。
在實施智慧照明系統(tǒng)改造后,通過實時監(jiān)測和智能控制,根據(jù)車流量和天氣情況動態(tài)調(diào)整照明亮度,年節(jié)約電量約 200 萬千瓦時。同時,故障檢測和定位時間從原來的平均 2 小時縮短至 15 分鐘以內(nèi),大大提高了維修效率,保障了照明的可靠性。
此外,通過對照明數(shù)據(jù)的分析,還能夠為高速公路的運營管理提供有價值的參考,如根據(jù)照明能耗數(shù)據(jù)優(yōu)化交通流量控制策略等。
七、未來發(fā)展趨勢

(一)與 5G 技術(shù)融合

利用 5G 網(wǎng)絡(luò)的高速率、低延遲特性,進一步提高通信的可靠性和實時性,實現(xiàn)更精準的控制和更豐富的應用場景。

(二)人工智能與大數(shù)據(jù)應用

通過對大量照明數(shù)據(jù)的分析和挖掘,借助人工智能算法實現(xiàn)照明系統(tǒng)的預測性維護和智能優(yōu)化控制。

(三)綠色能源整合

結(jié)合太陽能、風能等綠色能源,實現(xiàn)照明系統(tǒng)的自給自足,進一步降低能源消耗和碳排放。

八、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

(一)概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù),技術(shù)成熟可靠,安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)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(shè)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(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。

(二)應用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)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。

(三)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

淺談單燈控制的智慧照明系統(tǒng)在高速公路主線照明中的應用

(四)系統(tǒng)功能

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

2)當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)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(xiàn)開關(guān)控制;每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān),也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4)開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)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(wǎng)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(shè)掉電狀態(tài),當照明電源掉電時,開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預設(shè)的掉電狀態(tài);確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6)拖動調(diào)光控件,照明設(shè)備從0%到100%進行調(diào)光,可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制,通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7)點擊場景控件,打開或者關(guān)閉對應場景設(shè)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(tài)是打開還是關(guān)閉。

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

9)系統(tǒng)可以通過預設(shè)的當?shù)亟?jīng)緯度信息,自動計算每天的日升日落時間;根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān),實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10)所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊;當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時,驅(qū)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(zhí)行,不影響日常的照明控制效果。

11)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu);系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作;系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12)預留BA或三方集成平臺接口,采用modbus、opc等方式。

(五)設(shè)備選型

名稱

型號

功能

備注

安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

ALIBUS

可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能化控制

 

名稱

型號

上行

下行

外形尺寸

備注

智能通信管理機

Anet-1E1S1

1路以太網(wǎng)

1路RS485

140*90*50

 

智能通信管理機

Anet-1E2S1

1路以太網(wǎng)

1路RS485

140*90*50

 

智能通信管理機

Anet-2E4S1

2路以太網(wǎng)

4路RS485

168*113*54

 

智能通信管理機

Anet-2E8S1

2路以太網(wǎng)

8路RS485

168*113*54

 

名稱

型號

負載電流

安裝方式

外形尺寸

備注

4路開關(guān)驅(qū)動器

ASL220Z-S4/16

16A

導軌式

144*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時控制

5.電流檢測

6.定時控制

8路開關(guān)驅(qū)動器

AS220Z-S8/16

16A

導軌式

216*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時控制

5.電流檢測

6.定時控制

12路開關(guān)驅(qū)動器

ASL220Z-S12/16

16A

導軌式

288*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時控制

5.電流檢測

6.定時控制

16路開關(guān)驅(qū)動器

ASL220Z-S16/16

16A

導軌式

360*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時控制

5.電流檢測

6.定時控制

8路調(diào)光驅(qū)動器

ASL220Z-SD8/16

16A

導軌式

360*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時控制

5.0-10V調(diào)光

名稱

型號

性能

安裝方式

外形尺寸

備注

紅外感應傳感器

ASL220-PM/T

3-5m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

微波感應傳感器

ASL220-RM/T

5-7m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

微動感應傳感器

ASL220-PR/T

5-7m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

IP網(wǎng)關(guān)

ASL200-485-IP

ALIBUSnet/IP

導軌式

14*28*39

系統(tǒng)組網(wǎng)元件

監(jiān)控軟件接口設(shè)備

1聯(lián)2鍵智能面板

ASL220-F1/2

2組控制指令

86盒

86*24*86

開關(guān)

調(diào)光

場景

2聯(lián)4鍵智能面板

ASL220-F2/4

4組控制指令

86盒

86*24*86

3聯(lián)6鍵智能面板

ASL220-F3/6

6組控制指令

86盒

86*24*86

4聯(lián)8鍵智能面板

ASL220-F4/8

8組控制指令

86盒

86*24*86

基于單燈控制的智慧照明系統(tǒng)發(fā)揮了物聯(lián)網(wǎng)和路燈的雙重優(yōu)勢,在提高高速公路照明管理智慧化、精細化、綠色化的同時,可作為建設(shè)智慧高速公路的重點切入方向?;趩螣艨刂频闹腔壅彰飨到y(tǒng)在佛山市高速公路照明工程中的應用案例,表明了智慧照明系統(tǒng)的建設(shè)在減少資源浪費、優(yōu)化管理機制和實現(xiàn)運維一體化上是可行的。相信隨著未來對照明方案不斷優(yōu)化拓展與技術(shù)進步,智慧照明系統(tǒng)的應用將進一步有利于推動智慧高速公路的建設(shè)。

參考文獻:

[1].唐曉棟.降低路燈照明用電量[J].科技展望,2016,26(19):301.

[2].周蓓蓓.探討單燈控制系統(tǒng)在EMC模式LED道路照明節(jié)能改造中的應用[J].低碳世界,2019,9(3):159-160.

[3].肖曉鵬.基于單燈控制的智慧照明系統(tǒng)在高速公路主線照明中的應用與展望.廣東華路交通科技有限公司

[4].安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊.2022年05版

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