阿尔及利亚首都机场机坪高杆灯照明控制系统的工程应用研究*

殷文龙, 瞿 涛

[上海电器科学研究所(集团)有限公司, 上海 200063]

0 引 言

机坪高杆灯照明控制系统作为机场照明系统的重要组成部分,在机场的实际运行中承担着重要的任务[1-2],其自动控制的能力体现机坪照明控制系统的智能化水平。目前,机坪照明控制系统的智能化水平还不是很高。

本文设计一种基于多照度传感器群体决策控制和全光纤环网自动控制的智能机坪照明控制系统,可以根据多个照度传感器采集环境照度变化,结合自动控制监控中心对机坪高杆灯进行智能化自动控制[3-4]。

1 系统概述

阿尔及利亚首都机场机坪照明控制系统由1个机坪监控中心和2个分控中心组成,可对两个区域32个高杆灯进行远程监控,在每个高杆灯的灯杆顶端安装1个照度传感器来采集光照度,采集的照度信息通过每个高杆灯电亭里安装的终端控制器发送到机坪照明监控中心。32个高杆灯分成两个区域,每个区域由16个高杆灯组成,通过两个光纤环网将终端所有高杆灯的数据发送给监控中心。机坪高杆灯控制系统结构如图1所示。

图1 机坪高杆灯控制系统结构

2 系统组成

2.1 高杆灯终端控制器

高杆灯终端控制器原理如图2所示,控制器有3个输入端,分别采集高杆灯两路回路和一路障碍灯接触器的反馈信号,实时监测高杆灯的运行状态。照度传感器采集的照度信息通过控制器的第5个输入端将开关投票信息反馈给控制器。控制器通过通信端口采集三相智能电表的电能、电流、电压数值,通过开关灯命令和采集的电流、电压数值进行计算分析高杆灯的故障情况,控制命令通过输出继电器来控制高杆灯的开关,控制器与机坪照明监控中心通过光纤环网交换机进行通信。

图2 高杆灯终端控制器原理

2.2 多照度传感器群体决策方法

控制高杆灯开关的群体决策过程如图3所示。所有灯杆顶端的照度传感器定期对检测到的环境照度进行处理,得出开关灯的投票信息,并将这些投票信息反馈给高杆灯电亭中的控制器。32个控制器计算所有高杆灯节点开关灯的投票信息,并将投票信息发送给机坪照明监控中心,如果高杆灯节点数量大于预设值,监控中心就向所有的控制器发送开灯控制命令,否则发送关灯控制命令。该过程的数学描述:

(1)

式中:r——监控中心得出的最终开关灯结果,取1或0;

n——所有高杆灯节点的数量;

mi——高杆灯节点i的投票信息,取1或0,1代表开灯,0代表关灯;

s——控制器中预先设置的极限值。

图3 控制高杆灯开关的群体决策过程

3 机坪照明监控系统及其功能

3.1 监控系统软件

机坪照明监控系统属于自主开发的监控系统软件,设置于机场能源中心监控室,可实现对高杆灯照明、机位标记牌和障碍灯进行远程智能化监控,实时监测相关的运营状态、能耗数据、异常信息等,并可通过手动/自动控制模式进行群控、分组控、回路控,实现对监控对象的不同控制需求(如全夜灯、半夜灯等),从而达到合理安排、节能减排的目的。机坪照明监控系统界面如图4所示。

图4 机坪照明监控系统界面

3.2 系统控制方式

机坪照明监控系统的系统控制方式分为本地手动控制、远程手动控制和自动控制。本地手动控制应用于现场设备检修、维护、升级等操作。远程手动控制应用于突发情况或临时对机场高杆灯有控制需求,可在监控室中心远程对高杆灯进行全控、分组控和单个控制等灵活操作。自动控制是系统根据下发的控制策略和光控来实现的。考虑到机场特殊的安全等级需求,系统设计的终端控制器可脱离监控系统独立运行1个月以上,可根据系统下发的控制策略结合本地光控自动控制机坪高杆灯,在监控系统出现故障或与监控系统通信中断的情况下仍可确保机场安全运行1个月以上,有充足的时间来进行系统的维护、升级,实现安全、方便、高效。

3.3 自动控制方式

机坪照明监控系统自动控制是基于多照度传感器群体决策和监控系统设置的控制策略对机坪所有高杆灯进行控制的,控制方式可以设置为只通过光照度来控制,也可以设置由监控中心下发的控制策略来控制。该项目控制方式采用的是复合判断条件,监控中心根据当地日出日落时间下发开关灯控制策略,或根据机场航班情况下发半夜灯节能控制策略,系统自动判断,在监控中心下发控制策略的开关灯时间推迟20 min前以光强度优先控制,凌晨期间的半夜灯节能控制以下发策略优先控制为原则。这种控制方式在遇到突发暴雨、大雾等恶劣天气,机场光强度不足却还没到开灯时间时提前自动开灯,光强度符合机场照度标准时会自动延迟开灯或提前关灯,在凌晨之后航班较少时会根据策略自动切换半夜灯控制模式,在确保机场机坪照明需求的情况下最大程度地节能减排。

3.4 实时数据采集

高杆灯远程控制系统可实现对单个高杆灯、机场所有高杆灯的能耗计量和统计、分析和定期存储,并可对能耗数据进行年、月、日的比对分析和追溯查询、导出打印等。机场各个高杆灯能耗计量柱状图如图5所示。机场高杆灯用电趋势分析图如图6所示。

图5 机场各个高杆灯能耗计量柱状图

图6 机场高杆灯用电趋势分析图

3.5 故障报警

机坪照明监控系统提供丰富的报警信息浏览功能,可对单个高杆灯上控制回路开关错误和灯具破损等异常故障进行监测和报警,用户可以在系统界面设置、筛选出各种报警条件,并将故障信息保存到数据库,使操作人员可通过界面查看具体的警报信息。机坪照明监控系统故障报警界面如图7所示。

图7 机坪照明监控系统故障报警界面

3.6 管理权限

系统可设置不同管理权限。系统管理员具有最高权限,可修改系统配置,增加和删除普通权限用户,可对机场高杆灯下发控制策略、修改策略等操作,并可分配不同权限的用户。普通权限用户只能在给定的权限范围内进行操作,所有用户登录信息都会被纪录和保存,便于事后分析及责任认定。

4 结 语

阿尔及利亚首都机场应用的多照度传感器群体决策和全光纤环网自动控制相结合的智能控制方式,极大提高机坪照明控制系统的智能化水平,解决光敏控制和定时控制方式易受灯光、灰尘、天气等因素干扰以及控制不灵活的问题,确保机场机坪照明,提高机坪照明运行管理效率,减少人员投入,大大降低机坪高杆灯的能耗。另外,系统还预留航班信息接入的接口,未来可根据航班信息来控制高杆灯照明,可更进一步提高机坪照明控制系统的智能化水平。

收稿日期：2018-05-23