【摘要】：目前公路隧道無人值守變電所均已設置了視頻監(jiān)控設施，在日常運營中由于光線不足，隧道監(jiān)控室人員無法遠程巡視，存在監(jiān)控的盲檢、漏檢問題。該問題存在是由于傳統(tǒng)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(jiān)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(shù)屬于無人值守變電所，隧道監(jiān)控室已對其進行了智能化監(jiān)控管理，但由于光線不足，隧道監(jiān)控室人員無法遠程巡視，存在監(jiān)控的盲檢、漏檢問題，為配合視頻監(jiān)控設施，實現(xiàn)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(xiàn)報警或故障情況時，能夠及時查看變電所現(xiàn)場情況，減少人員趕往現(xiàn)場查看處置，大大減少運營成本。目前，國網(wǎng)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(tǒng)的照明方式，公路隧道變電所照明目前仍采用傳統(tǒng)照明方式，故從實現(xiàn)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(wǎng)絡結構
變電所智能照明系統(tǒng)采用CAN總線形式智能照明系統(tǒng)，系統(tǒng)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(lián)動。系統(tǒng)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(wǎng)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(zhí)行動作。
系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構由區(qū)域層，線路層，設備層組成，每個區(qū)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(wǎng)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(wǎng)絡交換機相互通信。
區(qū)域層：區(qū)域層*多可以支持62條獨立的線路。
智能照明系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖1所示。
圖1智能照明系統(tǒng)網(wǎng)絡結構示意圖
2 系統(tǒng)組成及配電系統(tǒng)設計
系統(tǒng)的設備組成主要有智能照明系統(tǒng)是由系統(tǒng)單元、輸入單元、輸出單元三部分組成。系統(tǒng)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(tǒng)結構圖、配電箱系統(tǒng)圖如圖2、3所示
圖2系統(tǒng)結構圖
圖3配電箱系統(tǒng)圖
智能照明控制系統(tǒng)采用智能控制面板，具有照明、感應功能的開關現(xiàn)場控制，也可根據(jù)不同時間和外部環(huán)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(jiān)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(tǒng)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(tǒng)中發(fā)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(xiàn)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(tài)采集模塊。
（3）系統(tǒng)單元選型：系統(tǒng)單元主要用于總線組網(wǎng)、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(tǒng)提供DC24V總線電源的系統(tǒng)設備，內置限流器保證總線電源穩(wěn)定與可靠。
智能網(wǎng)關：智能網(wǎng)關用于實現(xiàn)智能照明控制系統(tǒng)的通信和網(wǎng)絡管理功能，具有IP網(wǎng)絡、定時、處理RS232/485數(shù)據(jù)的功能，通過TCP/UDP協(xié)議與管理平臺通信。
4 安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
4.1概述
ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩(wěn)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(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。
4.2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。
4.3系統(tǒng)結構
4.4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)關設備掉線或者狀態(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(xiàn)開關控制。
4）開關驅動器支持過零觸發(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掉電狀態(tài)，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(tài)；確保重新上電時燈具的開關狀態(tài)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(xiàn)調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調光控制，通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關的狀態(tài)。
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(tài)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(zhí)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(tǒng)可以通過預設的當?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，實現(xiàn)日落開燈、日出關燈的功能。
10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅動模塊；當上位機系統(tǒng)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(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。
11）系統(tǒng)結構是分布式總線結構；系統(tǒng)內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統(tǒng)內各元件可以通過程序的設定實現(xiàn)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
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名稱 |
型號 |
功能 |
備注 |
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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路開關驅動器 |
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路開關驅動器 |
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路開關驅動器 |
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路開關驅動器 |
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路調光驅動器 |
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調光 |
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名稱 |
型號 |
性能 |
安裝方式 |
外形尺寸 |
備注 |
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紅外感應傳感器 |
ASL220-PM/T |
3-5m 120° |
嵌入式吸頂 |
φ80 |
開孔55mm |
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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 |
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IP網(wǎng)關 |
ASL200-485-IP |
ALIBUSnet/IP |
導軌式 |
14*28*39 |
系統(tǒng)組網(wǎng)元件 監(jiān)控軟件接口設備 |
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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 調光 場景 |
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2聯(lián)4鍵智能面板 |
ASL220-F2/4 |
4組控制指令 |
86盒 |
86*24*86 |
|
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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 |
5 結束語
為踐行數(shù)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(tǒng)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(jiān)控任務，解決盲檢、漏檢問題，本文主要從系統(tǒng)結構、主要功能給出了無人值守隧道變電所智能照明系統(tǒng)方案，為工程設計提供幫助。
參考文獻
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[3]張岳軍，吳光明.智能照明系統(tǒng)控制網(wǎng)絡的研究[J].照明工程學報，2004，5（4）：16-19.
[4]趙 偉，高速公路無人值守隧道變電所智能照明方案.
[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05
作者簡介：龔永波，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com?????QQ:2881392115
