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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(yīng)用

瀏覽次數(shù):712更新時(shí)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(yīng)用。詳細(xì)闡述了其系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理、優(yōu)勢(shì)以及面臨的挑戰(zhàn),并通過(guò)實(shí)際案例分析展示了其應(yīng)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(shì),為高速公路的安全、高效運(yùn)行提供了有力支持。
一、引言
隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的迅速發(fā)展,對(duì)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(yīng)用。
二、單燈控制的智慧照明系統(tǒng)構(gòu)成

(一)單燈控制器

負(fù)責(zé)采集燈具的運(yùn)行數(shù)據(jù),如電流、電壓、功率等,并根據(jù)控制指令實(shí)現(xiàn)對(duì)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(tái)

對(duì)整個(gè)照明系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理,包括燈具狀態(tài)監(jiān)測(cè)、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(guò)單燈控制器實(shí)時(shí)采集燈具的運(yùn)行參數(shù),并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控管理平臺(tái)。平臺(tái)根據(jù)預(yù)設(shè)的策略和實(shí)際需求,向單燈控制器發(fā)送控制指令,實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具的精確控制。例如,在夜間車流量較小時(shí),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(shì)

(一)節(jié)能

根據(jù)交通流量和環(huán)境光照條件實(shí)時(shí)調(diào)整燈具亮度,避免了過(guò)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(cè)算,夜間平均節(jié)能率達(dá)到了 30%以上。

(二)提高照明質(zhì)量

能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每盞燈的單獨(dú)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(guò)針對(duì)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(zhǔn)故障檢測(cè)與定位

及時(shí)發(fā)現(xiàn)燈具故障,并準(zhǔn)確定位故障位置,便于快速維修,減少因照明故障帶來(lái)的安全隱患。
傳統(tǒng)照明系統(tǒng)往往需要人工巡檢來(lái)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燈具狀態(tài),一旦出現(xiàn)故障,立即發(fā)出警報(bào)并提供準(zhǔn)確的故障信息。

(四)智能化管理

實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制和管理,減少人工干預(yù),提高管理效率,降低運(yùn)維成本。
管理人員可以通過(guò)監(jiān)控管理平臺(tái)隨時(shí)隨地掌握照明系統(tǒng)的運(yùn)行情況,進(jìn)行遠(yuǎn)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(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)

(一)通信可靠性

高速公路沿線環(huán)境復(fù)雜,通信信號(hào)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(hào)可能會(huì)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(wèn)題,增加了系統(tǒng)集成的難度。
在系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中,需要對(duì)各類設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)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(dǎo)致初始投資較大。
然而,從長(zhǎng)期運(yùn)行和節(jié)能效益來(lái)看,其綜合成本可能會(huì)低于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)。
六、實(shí)際案例分析
以某高速公路為例,該路段全長(zhǎng) 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(yīng)時(shí)間長(zhǎng),照明質(zhì)量也不盡人意。
在實(shí)施智慧照明系統(tǒng)改造后,通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能控制,根據(jù)車流量和天氣情況動(dòng)態(tài)調(diào)整照明亮度,年節(jié)約電量約 200 萬(wàn)千瓦時(shí)。同時(shí),故障檢測(cè)和定位時(shí)間從原來(lái)的平均 2 小時(shí)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(guò)對(duì)照明數(shù)據(jù)的分析,還能夠?yàn)楦咚俟返倪\(yùn)營(yíng)管理提供有價(jià)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)

(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(jìn)一步提高通信的可靠性和實(shí)時(shí)性,實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制和更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。

(二)人工智能與大數(shù)據(jù)應(yīng)用

通過(guò)對(duì)大量照明數(shù)據(jù)的分析和挖掘,借助人工智能算法實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的預(yù)測(cè)性維護(hù)和智能優(yōu)化控制。

(三)綠色能源整合

結(jié)合太陽(yáng)能、風(fēng)能等綠色能源,實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的自給自足,進(jìn)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(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力,適用于一些中小型的項(xiàng)目;模塊化設(shè)計(jì),可以任意拼接擴(kuò)展,同時(shí)預(yù)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(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

(二)應(yīng)用場(chǎng)所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店,以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)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(yīng)用

(四)系統(tǒng)功能

1)實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài),反饋現(xiàn)場(chǎng)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(lái)瀏覽。

2)當(dāng)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(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警,并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

3)可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制;每個(gè)模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān),也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

4)開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能,負(fù)載(燈具)的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行;可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊,延長(zhǎng)燈具與控制裝置的壽命。

5)對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài),當(dāng)照明電源掉電時(shí),開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài);確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6)拖動(dòng)調(diào)光控件,照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光,可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制,通過(guò)圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的狀態(tài)。

7)點(diǎn)擊場(chǎng)景控件,打開或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場(chǎng)景設(shè)置,軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能,通過(guò)圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8)設(shè)置定時(shí)時(shí)間,確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后,對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9)系統(tǒng)可以通過(guò)預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息,自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間;根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān),實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10)所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊;當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí),驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)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(dú)立工作;系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過(guò)程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12)預(yù)留BA或三方集成平臺(tái)接口,采用modbus、opc等方式。

(五)設(shè)備選型

名稱

型號(hào)

功能

備注

安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

ALIBUS

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

 

名稱

型號(hào)

上行

下行

外形尺寸

備注

智能通信管理機(jī)

Anet-1E1S1

1路以太網(wǎng)

1路RS485

140*90*50

 

智能通信管理機(jī)

Anet-1E2S1

1路以太網(wǎng)

1路RS485

140*90*50

 

智能通信管理機(jī)

Anet-2E4S1

2路以太網(wǎng)

4路RS485

168*113*54

 

智能通信管理機(jī)

Anet-2E8S1

2路以太網(wǎng)

8路RS485

168*113*54

 

名稱

型號(hào)

負(fù)載電流

安裝方式

外形尺寸

備注

4路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

ASL220Z-S4/16

16A

導(dǎo)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(shí)控制

5.電流檢測(cè)

6.定時(shí)控制

8路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

AS220Z-S8/16

16A

導(dǎo)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(shí)控制

5.電流檢測(cè)

6.定時(shí)控制

12路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

ASL220Z-S12/16

16A

導(dǎo)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(shí)控制

5.電流檢測(cè)

6.定時(shí)控制

16路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

ASL220Z-S16/16

16A

導(dǎo)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(shí)控制

5.電流檢測(cè)

6.定時(shí)控制

8路調(diào)光驅(qū)動(dòng)器

ASL220Z-SD8/16

16A

導(dǎo)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(shí)控制

5.0-10V調(diào)光

名稱

型號(hào)

性能

安裝方式

外形尺寸

備注

紅外感應(yīng)傳感器

ASL220-PM/T

3-5m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

微波感應(yīng)傳感器

ASL220-RM/T

5-7m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

微動(dòng)感應(yīng)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(dǎo)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(chǎng)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(shì),在提高高速公路照明管理智慧化、精細(xì)化、綠色化的同時(shí),可作為建設(shè)智慧高速公路的重點(diǎn)切入方向。基于單燈控制的智慧照明系統(tǒng)在佛山市高速公路照明工程中的應(yīng)用案例,表明了智慧照明系統(tǒng)的建設(shè)在減少資源浪費(fèi)、優(yōu)化管理機(jī)制和實(shí)現(xiàn)運(yùn)維一體化上是可行的。相信隨著未來(lái)對(duì)照明方案不斷優(yōu)化拓展與技術(shù)進(jìn)步,智慧照明系統(tǒng)的應(yīng)用將進(jìn)一步有利于推動(dòng)智慧高速公路的建設(shè)。

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[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(yīng)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(yīng)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(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022年05版

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