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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

2024-7-30　　閱讀(1335)

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)勢以及面臨的挑戰(zhàn)，并通過實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，為高速公路的安全、高效運行提供了有力支持。

一、引言
隨著我國高速公路建設(shè)的迅速發(fā)展，對其照明系統(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)采集燈具的運行數(shù)據(jù)，如電流、電壓、功率等，并根據(jù)控制指令實現(xiàn)對燈具的開關(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

對整個照明系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，包括燈具狀態(tài)監(jiān)測、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)通過單燈控制器實時采集燈具的運行參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控管理平臺。平臺根據(jù)預(yù)設(shè)的策略和實際需求，向單燈控制器發(fā)送控制指令，實現(xiàn)對燈具的精確控制。例如，在夜間車流量較小時，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

（一）節(jié)能

根據(jù)交通流量和環(huán)境光照條件實時調(diào)整燈具亮度，避免了過度照明，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)對每盞燈的單獨控制，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，通過針對性地調(diào)整燈具亮度和角度，可以有效改善照明效果。

（三）精準(zhǔn)故障檢測與定位

及時發(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的安全隱患。

傳統(tǒng)照明系統(tǒng)往往需要人工巡檢來發(fā)現(xiàn)故障，效率低下且容易遺漏。而智慧照明系統(tǒng)可以實時監(jiān)測燈具狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，立即發(fā)出警報并提供準(zhǔn)確的故障信息。

（四）智能化管理

實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制和管理，減少人工干預(yù)，提高管理效率，降低運維成本。

管理人員可以通過監(jiān)控管理平臺隨時隨地掌握照明系統(tǒng)的運行情況，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可能會受到山體遮擋、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題，增加了系統(tǒng)集成的難度。

在系統(tǒng)建設(shè)過程中，需要對各類設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的測試和篩選，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，從長期運行和節(jié)能效益來看，其綜合成本可能會低于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)。

六、實際案例分析

以某高速公路為例，該路段全長 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)時間長，照明質(zhì)量也不盡人意。

在實施智慧照明系統(tǒng)改造后，通過實時監(jiān)測和智能控制，根據(jù)車流量和天氣情況動態(tài)調(diào)整照明亮度，年節(jié)約電量約 200 萬千瓦時。同時，故障檢測和定位時間從原來的平均 2 小時縮短至 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，通過對照明數(shù)據(jù)的分析，還能夠為高速公路的運營管理提供有價值的參考，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、未來發(fā)展趨勢

（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時性，實現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制和更豐富的應(yīng)用場景。

（二）人工智能與大數(shù)據(jù)應(yīng)用

通過對大量照明數(shù)據(jù)的分析和挖掘，借助人工智能算法實現(xiàn)照明系統(tǒng)的預(yù)測性維護(hù)和智能優(yōu)化控制。

（三）綠色能源整合

結(jié)合太陽能、風(fēng)能等綠色能源，實現(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(shè)計，可以任意拼接擴(kuò)展，同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（二）應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

（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(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(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進(jìn)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(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

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

8）設(shè)置定時時間，確認(rèn)時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?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(guān)，實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)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(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立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

（五）設(shè)備選型

名稱	型號	功能			備注
安科瑞智能照明控制系統(tǒng)	ALIBUS	可通過控制面板、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(jī)	Anet-1E1S1	1路以太網(wǎng)	1路RS485	1409050
智能通信管理機(jī)	Anet-1E2S1	1路以太網(wǎng)	1路RS485	1409050
智能通信管理機(jī)	Anet-2E4S1	2路以太網(wǎng)	4路RS485	16811354
智能通信管理機(jī)	Anet-2E8S1	2路以太網(wǎng)	8路RS485	16811354

名稱	型號	負(fù)載電流	安裝方式	外形尺寸	備注
4路開關(guān)驅(qū)動器	ASL220Z-S4/16	16A	導(dǎo)軌式	1449070	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(guān)驅(qū)動器	AS220Z-S8/16	16A	導(dǎo)軌式	2169070	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(guān)驅(qū)動器	ASL220Z-S12/16	16A	導(dǎo)軌式	2889070	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(guān)驅(qū)動器	ASL220Z-S16/16	16A	導(dǎo)軌式	3609070	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(diào)光驅(qū)動器	ASL220Z-SD8/16	16A	導(dǎo)軌式	3609070	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(diào)光

名稱	型號	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	142839	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	862486	開關(guān) 調(diào)光場景
2聯(lián)4鍵智能面板	ASL220-F2/4	4組控制指令	86盒	862486
3聯(lián)6鍵智能面板	ASL220-F3/6	6組控制指令	86盒	862486
4聯(lián)8鍵智能面板	ASL220-F4/8	8組控制指令	86盒	862486

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,在提高高速公路照明管理智慧化、精細(xì)化、綠色化的同時,可作為建設(shè)智慧高速公路的重點切入方向。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、優(yōu)化管理機(jī)制和實現(xiàn)運維一體化上是可行的。相信隨著未來對照明方案不斷優(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)一步有利于推動智慧高速公路的建設(shè)。

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[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)計與應(yīng)用手冊.2022年05版

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