淺析軌道地鐵智能照明系統的能耗分析及節能優(yōu)化措施

摘要：地鐵智能照明系統的建設是保證地鐵照明合理配置的關(guān)鍵。文章針對我國地鐵智能照明系統建設的現狀，總結了智能照明系統的能耗問(wèn)題，并提出了優(yōu)化節能技術(shù)、提高地鐵智能照明系統集成建設質(zhì)量的策略。

關(guān)鍵詞:地鐵照明；智能照明系統；地鐵能耗

0引言

地鐵智能照明系統對于當前地鐵基本運行技術(shù)的改造至關(guān)重要。地鐵智能照明系統的突出優(yōu)點(diǎn)是節能，對此展開(kāi)分析有助于進(jìn)一步發(fā)揚其優(yōu)點(diǎn)，提高節能效果。

1智能照明系統概述

我國照明控制系統的發(fā)展主要經(jīng)歷了四個(gè)階段，即手動(dòng)控制階段、定時(shí)控制階段、自動(dòng)調光控制階段，以及EIB智能控制階段[1]。在地鐵發(fā)展初期，因為計算機技術(shù)才剛剛開(kāi)始發(fā)展，人工控制基礎的應用受到了比較多的限制，主要是結合現場(chǎng)情況及操作時(shí)間上的差異來(lái)配置照明管理人員，并由該人員完成照明參數的設定工作，這種控制方式缺乏合理性，可能會(huì )造成能源浪費等問(wèn)題。

目前，自動(dòng)控制在通信技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中得到了廣泛應用，在交通領(lǐng)域，也開(kāi)始關(guān)注智能照明控制技術(shù)，著(zhù)手應用智能照明系統。智能照明控制系統主要是指以智能化的方式完成照明管理工作，以科學(xué)的方式控制照明時(shí)間和光源群，使得調光、場(chǎng)景控制、傳感器控制等得以實(shí)現的系統。在智能照明控制系統的應用過(guò)程中，應該結合地鐵內部的實(shí)際情況和環(huán)境需求，收集相關(guān)照明數據，并對數據進(jìn)行分析，從而更好地實(shí)現控制效果。

2我國地鐵車(chē)站能耗的基本情況

與其他城市交通方式相比，地鐵具有低能耗的優(yōu)勢。然而，由于地鐵系統的規模相對較大，其總能耗非常高。例如，2008年上海地鐵1號線(xiàn)的總成本接近3億元，其中電費占總成本的40%，這進(jìn)一步說(shuō)明在地鐵站改用智能照明系統的重要性與必要性。

在軌道交通運行過(guò)程中，電力負荷是其中一項關(guān)鍵的能源消耗。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，人們越發(fā)關(guān)注節能問(wèn)題，大多數的鐵路車(chē)站設備都會(huì )考慮節能控制的應用。例如，當溫度和空氣質(zhì)量達到一定的標準時(shí)，空調及通風(fēng)系統就會(huì )開(kāi)始運行。再如，大部分地鐵的自動(dòng)扶梯都會(huì )應用節能裝置，在有乘客搭乘時(shí)開(kāi)始運行，而沒(méi)有乘客時(shí)會(huì )停止運行。雖然在地鐵運行過(guò)程中，照明系統只是其中很小的一個(gè)分支，但是因為在設計與管理方面存在不足，使得地鐵照明系統經(jīng)常會(huì )出現資源浪費的現象。

3地鐵車(chē)站照明系統的能耗分析

通過(guò)調查發(fā)現，大多數地鐵站站臺和大廳的能源浪費現象非常普遍，多數情況下，在地鐵車(chē)站結束一天的運營(yíng)之后，幾乎全部的站臺及大廳依舊燈火通明，這造成了能源浪費。由于地鐵站的照明系統沒(méi)有儀表，因此無(wú)法記錄和監測實(shí)際耗電量。此外，地鐵車(chē)站的用電量與工作人員的經(jīng)濟利益之間沒(méi)有相關(guān)性，他們很少積極主動(dòng)地及時(shí)關(guān)燈。

在地鐵車(chē)站中有很多廣告燈箱，這些廣告燈箱會(huì )用到大量的電能，使得地鐵車(chē)站廣告照明的負荷能耗較高。目前，地鐵廣告燈箱在設計和安裝的過(guò)程中，都需要依靠無(wú)屏蔽門(mén)站臺來(lái)完成設計，通過(guò)豐富的色彩和有吸引力的畫(huà)面，以滿(mǎn)足燈箱廣告的需求。在完成了站臺屏蔽門(mén)的設置以后，屏蔽門(mén)廣告便難以引起乘客的注意，廣告無(wú)法達到預期效果。因此，廣告商為了達到廣告效果，采取了提高燈箱亮度及增加廣告色彩的措施，從而大大增加了能耗。另外，由于廣告燈箱的設計獨立于車(chē)站照明的設計，地鐵車(chē)站的設計只保留了廣告燈箱的電氣控制和位置，廣告燈箱的照明功能不能得到充分發(fā)揮，這也是造成地鐵車(chē)站照明系統能耗居高不下的原因之一。

4地鐵智能照明系統在節能方面的不足

目前，智能控制技術(shù)已經(jīng)在地鐵運營(yíng)中得到了較為廣泛的應用，這也推動(dòng)了地鐵照明自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，但由于各種因素的影響，當前的地鐵照明系統在節能方面仍然存在很大的不足。比如，當前的智能控制技術(shù)雖然已經(jīng)結合了電子技術(shù)與通信技術(shù)，具有一定的優(yōu)勢，但是仍無(wú)法滿(mǎn)足個(gè)性化節能需求，在需要進(jìn)行大面積公共照明的區域，無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)運行管理及節能管理，無(wú)法保障智能照明系統的良好運行。同時(shí)，由于當前的地鐵智能照明系統在調光功能方面還不夠完善，使得照明效果與照明質(zhì)量仍不盡如人意。雖然地鐵智能照明系統的應用可以進(jìn)一步提升管理效率，并提高節能水平，但由于當前我國的智能照明系統還不完善，在節能方面仍有很大的進(jìn)步空間。

這要求相關(guān)從業(yè)人員重視地鐵智能照明系統在節能方面存在的不足，尋找有效的措施解決問(wèn)題。在節能系統中，系統方案主要決定了資源的組成、配置和應用。在對目前已有的系統功能方案進(jìn)行設計時(shí)，尚存在如下方面的問(wèn)題。

第一，在設計過(guò)程中，尚未能研究清楚車(chē)輛的控制現狀，因而無(wú)法準確地分析出控制網(wǎng)關(guān)在構建過(guò)程中存在的問(wèn)題，從而導致車(chē)站構建好的開(kāi)關(guān)模塊可能不能滿(mǎn)足系統的共建需求。

第二，在構建節能系統的過(guò)程中，沒(méi)有充分分析技術(shù)應用的功能和范圍，忽視了不同系統的不同功能價(jià)值，進(jìn)而導致地鐵的相關(guān)輔助設備在配置過(guò)程中無(wú)法匹配節能系統的應用特點(diǎn)，不同模塊節能技術(shù)的集成對接難于實(shí)現。

第三，在節能方案設計過(guò)程中，對照明小區管理措施的建設狀況重視度不夠，特別是對人員流動(dòng)未能做到科學(xué)有效的管理，使得節能系統電力方案在設計階段未能兼顧照明服務(wù)質(zhì)量。

第四，在對節能技術(shù)的創(chuàng )新及相關(guān)的應用策略進(jìn)行分析時(shí)，技術(shù)人員無(wú)法地分析出地鐵在高峰時(shí)段內乘客對照明系統的需求，尤其是對各種列車(chē)運輸工況的分析還不夠準確，使得智能照明系統建設和運行的具體需求很難被準確識別，也就無(wú)法提高高峰時(shí)段地鐵智能照明服務(wù)水平。

5地鐵智能照明系統的節能優(yōu)化策略

5.1?制訂科學(xué)合理的節能系統功能方案

相關(guān)人員需要進(jìn)一步強化對地鐵智能照明系統相關(guān)方案的調查與分析，特別是要研究清楚車(chē)輛控制的現狀，從控制機構和控制入口兩個(gè)層面上做好智能照明系統功能特點(diǎn)的分析工作，從而保證地鐵照明管理系統的建設可以得到滿(mǎn)足。另外，還應該根據地鐵在高峰時(shí)段和普通時(shí)段的不同特點(diǎn)，對系統功能進(jìn)行個(gè)性化設計，確保平時(shí)至少有20%～50%的照明燈具處于節能狀態(tài)；夜間客流量較少時(shí)，只需要打開(kāi)20%～30%的燈具；地鐵車(chē)站關(guān)閉以后，僅保留應急照明。同時(shí)，還要重視分析傳感器在智能照明系統中的性能應用，特別是總結傳感器系統的覆蓋范圍和功能特點(diǎn)，確保節能系統的功能方案更加匹配智能照明系統，進(jìn)一步完善系統功能方案，使得照明系統的綜合能耗控制在規定范圍內。

從地鐵照明區域的實(shí)際情況看，應該關(guān)注不同功能區照明系統的特點(diǎn)，尤其是要準確地分析系統功能方案中的各個(gè)組成部分，從而確保地鐵車(chē)站的照明服務(wù)可以同時(shí)滿(mǎn)足使用和節能環(huán)保的需求。另外，在設計系統功能方案時(shí)，還應該關(guān)注人員的流動(dòng)情況，尤其是對于一些人流量比較少的區域，應該根據實(shí)際情況對車(chē)站內的燈光亮度進(jìn)行自動(dòng)調節，保證地鐵智能照明系統的節能性。

5.2?提高地鐵智能照明系統控制方式的設計質(zhì)量

在對智能照明系統進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，應該考慮時(shí)間因素及空間因素，確保智能照明系統可以滿(mǎn)足地鐵工程建設與運行的實(shí)際需求。在設計過(guò)程中，可以應用BAS系統來(lái)對地鐵內部的照明回路進(jìn)行控制，從而使BAS系統實(shí)現不錯的使用效果。隨著(zhù)智能照明系統的發(fā)展，還需要進(jìn)一步提高光模塊的利用率，使智能照明系統能夠在不增加光模塊數量的情況下，以模塊化的方式優(yōu)化控制，構建組控模式。針對不同時(shí)段地鐵運營(yíng)的特點(diǎn)，應合理調整地鐵各區域的亮度，進(jìn)一步優(yōu)化并完善地鐵車(chē)站的照明系統，使優(yōu)化后的控制方案可以滿(mǎn)足地鐵智能照明的實(shí)際需求。在構建控制模式的過(guò)程中，應更多地關(guān)注列車(chē)運行的實(shí)際情況，特別是地鐵運行高峰時(shí)段智能照明系統的詳細情況，使得各種供電模式可以實(shí)現靈活且智能的切換，有效地適應地鐵智能照明系統的創(chuàng )新應用要求。另外，還應該對智能照明系統的未來(lái)發(fā)展趨勢進(jìn)行進(jìn)一步的研究，助推我國地鐵行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

6 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數據服務(wù)的平臺。用戶(hù)僅需購買(mǎi)安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數據服務(wù)。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語(yǔ)言、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。

（2）應用場(chǎng)所

本平臺適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠(chǎng)、樓管系統集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現對各種監測數據的查詢(xún)、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進(jìn)行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢(xún)供配電室內各設備運行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數，并根據實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢(xún)或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現從能源數據采集、過(guò)程監控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機結合起來(lái)，運用先進(jìn)的數據處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線(xiàn)生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現全廠(chǎng)能源系統的統一調度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶(hù)及權限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進(jìn)行配置；

3）用戶(hù)管理：對商鋪用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢(xún)等操作；

4）售電管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作；

5）售水管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售水、退水、記錄查詢(xún)等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢(xún)，本系統所有的報表及記錄查詢(xún)，都支持excel格式導出。

預付費看板

◆充電樁管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監控、運營(yíng)分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測，也可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

監控頁(yè)面

◆安全用電

安全用電采用剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線(xiàn)溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發(fā)現的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實(shí)現及時(shí)的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實(shí)現“防患于未然"的目的。

◆智慧消防

通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。原先針對“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實(shí)際需求。

（5）系統硬件配置

7結語(yǔ)

綜上所述，人們的出行離不開(kāi)地鐵車(chē)站，而要想保證地鐵的安全運行，照明管理非常重要，需要在保證照明質(zhì)量的前提條件下，實(shí)現節能照明，避免不必要的能源消耗。在地鐵運行過(guò)程中，確保地鐵智能照明系統的節能效果，有利于節約地鐵的成本支出。建設并應用智能照明系統，有利于優(yōu)化地鐵的整體節能效果。因此，分析地鐵照明系統的節能效果，并制定出科學(xué)合理的節能控制方案，可以進(jìn)一步提高地鐵智能照明系統的綜合應用質(zhì)量。

參考文獻

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