不同智能照明系统在地铁车站中的应用分析

邢文军

摘要：在城市的现代化发展中，地铁作为重要的交通工具，不可或缺。智能照明系统是地铁运营中必不可少的一部分，合适智能照明系统的应用可以在保障运营所需的照明功能前提下，实现能源节约;可以更稳定地工作，达到更长久的使用寿命，实现成本降低。本文通过对地铁车站中不同智能照明系统的应用进行对比分析，从初期建设成本、节能效果、故障维护等多方面综合来看，无线智能照明系统有较为明显的优势，是未来地铁车站智能照明的发展趋势。

关键词：智能照明系统;地铁车站;应用

引言

在城市的现代化发展中，地铁作为重要的交通工具，不可或缺。由于地铁车站一般设置于地下，没有自然采光，只能依靠照明来保证内部光环境，因此智能照明系统是地铁运营中必不可少的一部分。合适智能照明系统的应用可以在保障运营所需的照明功能前提下，实现能源节约;可以更稳定地工作，达到更长久的使用寿命，实现成本降低。地铁照明智能系统总体可分为传统智能照明系统、有线智能照明系统和无线智能照明系统。目前，大部分地铁车采用的还是传统智能照明系统，但是，这种模式一般只能根据时间调整照明场景，成本较高。随着科技的发展，考虑将更多形式的智能照明技术应用于地铁车站，具有重要意义。

1 概况

1.1 传统智能照明系统

传统智能照明系统由触摸屏、控制器、控制模块三部分组成。控制器、控制模块设置在每个照明配电箱中，通过总线与设置在车控室的触摸屏连接成网络。工作人员可以通过触摸屏对配电箱内的照明回路进行开关和调光操作，也可根据时间、照度等在系统中预设不同照明场景。

优点：设备成熟，接线简单可靠，成本较低。

缺点：只能针对回路进行控制，分组不灵活，目前车站均采用双回路交叉供电，增加配电线路;一般只能根据时间调整照明场景，如要在非高峰时段实现人来灯亮人走灯暗的效果，要增加大量人体感应器及相应总线，提高成本，故目前大部分采用传统智能照明系统的车站不做调光。

1.2 有線智能照明系统

有线智能照明控制系统，由计算机（主机）、网关、控制器、红外移动传感器和光线传感器组成。主机及网关设置在车控室或照明配电室，控制器设置在每盏灯上，红外移动传感器和光线传感器根据分组情况可以每盏灯设置一个，也可以每组灯设置一个。上述系统通过总线结成网络。

有线智能照明系统优点：

1、灯具分组忽略配电回路，减少配电线路;

2、控制功能多样，按实际需求随意控制。开关控制、调光控制（亮度、颜色）按需选择;

3、单灯、分组、批量自由组合;

4、以灯为载体，每个灯具即想当与一个感知和传输神经单元。

5、可以渐进调节亮度，延长灯具使用寿命，节约能源等。

6、可利用手持设备直接控制单个灯具。

有线智能照明系统缺点：

1、需敷设大量总线，一次投资成本高;

2、维保难度大，需要专业工程师长时间的售后服务。

1.3 无线智能照明系统

无线智能照明控制系统，由计算机（主机）、无线网关、控制器、微波/红外人体移动传感器和光线传感器组成。主机及网关设置在车控室或照明配电室，控制器、传感器设置在每盏灯上，传感器根据分组情况可以每盏灯设置一个，也可以多盏灯设置一个。无线网关目前有无线、WiFi、移动网络等形式。上述系统通过无线网关结成网络。

目前无线智能照明系统通过技术改造的方式在南京地铁3号线全线，南京4号线的部分车站已经应用，效果非常明显。

无线智能照明系统优点：

1、灯具分组忽略配电回路，控制信号采用无线网传输，无需总线，敷设管线最少。

2、控制功能多样，按实际需求随意控制。开关控制、调光控制（亮度、颜色）按需选择;

3、单灯、分组、批量自由组合;

4、以灯为载体，采用最新去中心化的多路径传输无线通讯连接技术，达到每个灯具即想当与一个感知和传输神经单元。

5、可以渐进调节亮度，延长灯具使用寿命，节约能源等。

6、可利用手持设备直接控制单个灯具。

7、升级改造简单，人体移动、光照度、温湿度、环境、气象传感器随意接入或退出组网。

8、扩展性强，传感器可作为智慧车站物联网的信息采集终端，无线网关可兼作物联网系统网关。

无线智能照明系统缺点：

1、复杂电磁环境可能造成掉线。

2、信号受建筑布局影响，有墙壁阻挡会减少无线网关辐射范围。

组网下的运维拓展功能：

1、在组网下，软件算法结合物联网设备终端可以根据需求设立电子围栏，对于未佩戴电子标签（亦可植入腕表、工牌）的外来入侵者，将会触发告警信息，以保证管理人员能及时了解报警区域的情况，快速的作出处理。

2、在组网下，通过算法可精确计算移动终端与固定位置物联网终端的距离，从而实现精准室内定位。巡逻或安检人员佩戴电子标签（亦可植入腕表、工牌）即可获取实时位置及历史轨迹。

3、可作为智能物联网的基础设备，方便车站运行以后升级智慧车站智能物联网。

2 对比分析

2.1 使用功能及性能对比

2.2 节能对比

（1）照明场景

地铁运营时间：6：15-23：00，按照6点开始乘客进入共计17h，分类如下：

高峰时段：早上3h，下午3h;非高峰时段：11h;地铁公共区运营准备时间：早上5：00-6：00 ，下午11：00-12：00。

（2）车站分类

根据客流预测车站分为3类，按南京3号线无线智能照明运营2年的数据，不同类车站在不同时段相比节能效果如下表：

（3）采用傳统智能照明时，车站公共区照明用电成本测算

2.3 成本对比

无线智能照明系统设备成本有所增加，但其减少了配电回路和控制总线支出，总体来说对于新建项目成本没有大幅度增长。无线智能照明系统因为可以渐进调节亮度，延长灯具使用寿命，其维护成本也降低了。

3 典型故障维修

3.1传统智能照明系统

2017年6月21日南京地铁10号线龙华路站早高峰期间站台一半照明失电。经过排查，故障由站台上行车头站台照明配电箱内的PLC输出模块损坏导致。 站台A端的供电回路全部断电，因控制分组不灵活，未能在短时间内恢复设备，对运营服务造成了一定影响。因为传统智能照明系统只监控到回路的总开关，维护工人仍需要对车站每个角落的灯具逐个巡检，势必花费巨大的时间和人工成本。

3.2有线智能照明系统

2019年8月5日南京地铁城西路基地组合厂房内17-31道车库照明发生故障，无法按照既有模式进行开关。经过排查，故障由库内的控制总线短路造成。通过搭设脚手架，对控制管线进行逐段排查，花费了大量的人工最终将故障排除。有线智能照明系统受到单回路控制总线的局限，一旦近端的控制总线发生故障，远端的照明设备将全部失控，这对照明的稳定性带来很大的挑战。

3.3无线智能照明系统

2019年南京地铁3号线未发生大面积照明故障，也没有重大疑难故障。个别故障仅是灯珠自身损坏，对整个系统未造成影响。通过对每一盏灯的内置编码和实际物理地址进行一一编程对应，维护工人可以实现在电脑端或者手机端对全线的所有灯具进行监控，极大节省了人工和时间成本。同时无线控制系统的兼容性能相对来说更加突出，给日后的备件采购降低了门槛。无线智能照明系统在有效保障车站运营的同时，也实现大幅度的节能，带来可观的经济效益。

4 结语

本文通过对传统智能照明系统、有线智能照明系统和无线智能照明系统三种地铁车站智能照明系统进行对比分析，研究表明：从建设成本、使用功能和性能、节能效果和故障维护等多方面综合来看，无线智能照明系统有较为明显的优势。相对于有线控制，无线智能照明灵活性高、新建项目综合成本低、后期运营成本低等特点。正如十几年前家里上网使用有线网络，现在使用无线Wi-Fi一样，灯与灯之间的控制方式，无线替代有线，地铁车站采用无线智能照明系统将是必然的趋势。

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