浅析高速公路隧道变电所智能照明控制方案

【摘要】：目前公路隧道无人值守变电所均已设置了视频监控设施，在日常运营中由于光线不足，隧道监控室人员无法远程巡视，存在监控的盲检、漏检问题。该问题存在是由于传统照明方式无法完远程开启照明设施，文章针对该问题，提出公路隧道无人值守变电所智能照明方案，为隧道变电所照明工程设计提供参考。

【关键字】：高速公路；隧道变电所；智能照明

0引言

高速公路沿线隧道变电所承担隧道照明、通风、监控、消防设施的电源，其安全运行对隧道的安全运营起着至关重要的作用。隧道变电所具有点多、分散的特点，而且大多数属于无人值守变电所，隧道监控室已对其进行了智能化监控管理，但由于光线不足，隧道监控室人员无法远程巡视，存在监控的盲检、漏检问题，为配合视频监控设施，实现远程开启照明设施，隧道变电所智能照明设计变得十分必要。另外，由于部分高速公路沿线无人值守隧道变电所多达几十处，当出现或故障情况时，能够及时查看变电所现场情况，减少人员赶往现场查看处置，大大减少运营成本。目前，国网变电所由于智能变电站建设的要求，变电所已按智能照明方式设计或者改造传统的照明方式，公路隧道变电所照明目前仍采用传统照明方式，故从实现公路信息化、智能化的角度，进行公路隧道变电所智能照明设计也是十分有意义的。

1 变电所智能照明技术网络结构

变电所智能照明系统采用CAN总线形式智能照明系统，系统主要对变电所建筑各功能房间照明、室外照明进行智能控制，也可对完成对开关量设备的驱动或与第三方智能设备的联动。系统中所有单元器件（除电源外）均有物理地址，通过CAN总线将所有模块组成网络，由配置软件对设备进行设置及定义，当有信号输入时，输入单元将信号通过CAN-BUS总线与相对应的控制模块进行通信，由输出单元做出相应的执行动作。

系统的网络结构由区域层，线路层，设备层组成，每个区域支持多条线路，每条线路可支持不同类型的模块或控制面板。

设备层：设备层又称CAN总线层，设备层所有模块（除电源外）均具有物理地址，可通过后台软件对模块进行设置及定义，设备层模块可通过通信转换模块接入网络交换机。

线路层：每条线路*多可以支持62个设备层模块。线路之间通过网络交换机相互通信。

区域层：区域层*多可以支持62条独立的线路。

智能照明系统网络结构如图1所示。 

图1智能照明系统网络结构示意图

2 系统组成及配电系统设计

系统的设备组成主要有智能照明系统是由系统单元、输入单元、输出单元三部分组成。系统单元：主机、PC接口等；输入单元：触摸屏、智能开关等；输出单元：智能继电器等。系统结构图、配电箱系统图如图2、3所示 

图2系统结构图

图3配电箱系统图

智能照明控制系统采用智能控制面板，具有照明、感应功能的开关现场控制，也可根据不同时间和外部环境通过软件编程设定不同开灯时段，也可通过后台软件中央控制，在主控中心对所有照明回路进行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关。

3 主要设备选择

（1）输出单元选型：输出单元是智能照明系统中接受总线信号，对终端设备进行控制的驱动器。变电所智能照明主要输出单元为继电器输出模块，对各灯光回路、插座或其他设备进行开关量控制。设计中选用四路继电器输出模块，八路继电器输出模块。

（2）输入单元选型：输入单元是智能照明控制系统中发送总线信号，对输出单元进行命令控制的总线设备。变电所智能照明主要输入单元为智能面板，安装于现场，用于对灯具的控制。设计中采用6键LCD智能控制面板，8路交流开关状态采集模块。

（3）系统单元选型：系统单元主要用于总线组网、通信、逻辑存储，第三方接口通信等功能。

电源模块：主要为智能照明系统提供DC24V总线电源的系统设备，内置限流器保证总线电源稳定与可靠。

智能网关：智能网关用于实现智能照明控制系统的通信和网络管理功能，具有IP网络、定时、处理RS232/485数据的功能，通过TCP/UDP协议与管理平台通信。

4 安科瑞智能照明控制系统

4.1概述

ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术，技术成熟可靠，安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力，适用于一些中小型的项目；模块化设计，可以任意拼接扩展，同时预留I/O口以及Modbus接口，还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。

4.2应用场所

适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明控制需求。

4.3系统结构

4.4系统功能

1）实时检测并显示各个模块的在线状态，反馈现场受控回路的开关状态，监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。

2）当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障，并将故障信息记录并显示在界面中。

3）可以对单个照明回路实现开关控制；每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关，也可以一个模块或者整个楼层实现开关控制。

4）开关驱动器支持过零触发功能，负载（灯具）的分合操作仅在交流电过零时进行；可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击，延长灯具与控制装置的寿命。

5）对每个照明回路可以预设掉电状态，当照明电源掉电时，开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态；确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。

6）拖动调光控件，照明设备从0%到100%进行调光，可以对单个照明回路实现调光控制，调光总控可以对一个模块的照明回路实现调光控制，也可以对多个照明回路实现调光控制，通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。

7）点击场景控件，打开或者关闭对应场景设置，软件界面上显示不同的场景模式和场景功能，通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。

8）设置定时时间，确认时间点后，对该事件点执行的动作进行设置，设置灯在设定的时间点亮或者灭。

9）系统可以通过预设的当地经纬度信息，自动计算每天的日升日落时间；根据天文时钟控制照明开关，实现日落开灯、日出关灯的功能。

10）所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块；当上位机系统故障或模块离线时，驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行，不影响日常的照明控制效果。

11）系统结构是分布式总线结构；系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作；系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。

12）预留BA或第三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。

4.5设备选型

5 结束语

为践行数字交通和智能交通，以信息技术手段对大量的公路沿线设施进行统筹管理是大势所趋，隧道变电所对保障行车安全地位特殊，无人值守隧道变电所智能照明能够帮助更好地完成监控任务，解决盲检、漏检问题，本文主要从系统结构、主要功能给出了无人值守隧道变电所智能照明系统方案，为工程设计提供帮助。

参考文献

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[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05