城市综合管廊智能照明设计

罗 刚

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司, 湖北 武汉 430000)

随着中国城镇化快速发展,城市基础设施建设处于薄弱阶段,经常出现路面频挖、管线事故等问题,因此,寻找新的管线建设管理方式迫在眉睫。借鉴国内外经验,解决城市各类问题的途径是城市综合管廊。近几年,国家大力支持城市综合管廊的建设,智能化、科技化、现代化的科技成果在综合管廊广泛应用[1]。随着绿色、环保的理念深入人心,如何实现综合管廊的可持续发展成为一个重要的课题。

随着人们对照明的需求不断提高,传统照明由于电耗高、控制系统落后等缺点难以满足智能化的发展,节能环保、高效、便捷的智能照明系统已在越来越多的行业中广泛应用。照明系统是城市综合管廊重要组成部分,也是整个管廊中电能消耗最大的,综合管廊运营单位对于照明系统的控制和节能的需求越来越强烈[2]。综合管廊照明系统包括普通照明和应急照明,应急照明在平常情况下兼做正常照明使用,普通照明和应急照明由各自防火分区的照明箱供电。目前,照明系统为“人来手开,人走手关”的管理模式。管廊的分区和节点繁多,容易造成人为漏关灯的情况,中控室无法远程控制,造成电能的浪费。因此,智能照明系统对于综合管廊的安全、节能运行十分重要。

2.1 智能照明系统

智能照明控制系统利用物联网技术,主要由感知层、网络层和应用层组成。其中,感知层由LED智能灯具和智能照明网关构成,用来识别物体,采集信息来源;网络层由局域网和中央服务器组成,负责处理传递和处理信息。智能照明控制系统如图1所示。

图1 智能照明控制系统

智能照明控制系统主要利用LED智能灯具发出多普勒波来检测人员运动,把收集的信号上传至操作员站,操作员站发出信号对附近智能灯具进行点亮,再通过PWM调光技术对LED智能灯具进行调节,真正实现“人来灯开,人走灯熄”的管理方式。

2.2 感应原理

(1) 多普勒效应原理。根据多普勒效应原理,当有物体移动的时候,传感器检测到微波,并产生多普勒信号,再对输出信号进行放大及滤波处理,通过控制单元点亮该灯具内的LED光源,并通过网关联动控制其他LED灯点亮,通过PWM调光技术对LED灯的亮度进行调节[3]。多普勒效应LED控制系统由传感器单元、处理单元及控制单元组成。传感器单元主要对多普勒信号和光照进行收集。处理单元的作用是,对已经采集的多普勒信号和光照信号进行放大及整形处理,并产生中断信号,通知控制器对信号进行分析。控制单元对处理后的信号进行分析,并向LED智能灯具发出控制指令,点亮LED灯并对亮度进行调节。多普勒效应LED控制系统如图2所示。

图2 多普勒效应LED控制系统

系统工作原理:传感器单元接收自然光和物体的信号,传感器不断发射和接收微波,将微波的频率信号转换为电信号,当无物体的时候为高电平,当有物体通过时为低电平。在一段的时间内产生几个低脉冲信号时,判断有人通过,再确定点亮LED灯,同时通知相邻的控制单元点亮相近的LED灯。

(2) 多普勒效应的优点。随着技术和科技的发展,灯具市场也紧跟着时代发展的步伐,不管灯具还是控制方式都发生了天翻地覆的变化,具有节能环保、光效高、智能控制、响应快等一系列优点,倍受大众喜爱。灯具和控制方式也随着物联网的快速发展,从以前钨灯手动控制发展为雷达感应自动开启的智能控制方式。

2.2.1 灯具的优点

现阶段市场主要为节能灯、普通的LED灯具和LED智能灯几种。相比之下,LED智能灯具有很大的优势。各种灯具参数对比如表1所示。

表1 各种灯具参数对比

经过以上技术对比,LED智能灯具有以下优点:(1) 通过PWM调光技术控制,对灯具寿命没有影响;(2) 反应速度灵敏,节能指标高,可按指令开启任意一只或几只灯具;(3) 使用寿命长;(4) 可按业务需求点亮,实现联动控制设计需求;(5) 自动调光,可以营造最为舒适的照明环境。

2.2.2 工作原理

灯具的工作原理随着科技发展也在与时俱进,主要有触摸式、声控式、红外式及雷达式等。不同的工作原理也有着各自的优缺点。各种灯具工作原理对比如表2所示。

表2 各种灯具工作原理对比

经过以上技术对比,雷达式感应技术具有以下优点:(1) 更加灵活的控制方式;(2) 受环境影响小,不受环境、温度、灰尘等影响;(3) 更加节能;(4) 自动化管理,管理成本更低。

采用多普勒效应原理的LED灯智能照明控制系统使综合管廊的照明系统更加高效、节能,更容易控制。

2.3 综合管廊的综合设计

综合管廊要求以每个防火分区作为单独控制区域,一个防火分区由配电间、通风口、逃生口、投料口和管廊标准段等区域组成。其中一些区域带有百叶窗,有自然光可以辅助照明,可通过优化照度来节能。所以又将综合管廊的区域分为有光区域和无光区域。综合管廊设计方案如表3所示。

表3 综合管廊设计方案

城市综合管廊的子系统繁多而复杂,实现子系统有机统一使得统一管理平台变得更加集成化。智能照明系统的LED智能灯具可以拥有自己的地址,可以在中控室显示自己的状态,实现人员定位,形成人员巡检路径。在非正常进入的情况下,LED智能灯具把信号上传至中控室,中控室发出报警,并联动安防系统进行取证。智能照明控制系统与管廊中的人员定位系统、红外入侵系统可以完美相结合。

智能照明系统加强前端设备和数据采集功能,弱化巡检的需求。通过安装接近传感器和人员定位系统,检测入侵和非正常事件。实现准确定位人员位置和精确报警入侵检测,提供具体入侵位置,并自动上传报警位置视频信息。

城市综合管廊智能照明系统可以实现“人来灯开,人走灯熄”的管理模式,通过集中管理的方式,达到经济、高效的照明控制模式,节约人力成本和节能,可以为企业带来良好的社会效益和经济效益,是市政工程响应国家绿色照明号召的典型,也是建设绿色节能管廊的必然需求。

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