杭州湾跨海大桥智能绿色照明控制管理系统设计方案
2017-05-15
前言
中国论文网 http://www.xzbu.com/6/view-2364561.htm
中国城市每年用于公共照明的能源支出高达280多亿，节能空间巨大。其中路灯照明能耗占30%以上。发展城市道路照明的同时，路灯以供街道照明以外，还大力兴建了不少景观照明工程，美化城市的夜景，但同时也带来了能耗的极大浪费。
现代照明控制系统要求以节能、环保和智能化为设计理念，实现公共照明设备智能化的远程监控，并提供全面、系统、稳定的解决方案。
工程概况
杭州湾跨海大桥地处杭州湾，自然环境条件复杂、气候恶劣多变，基于对地理和气候环境的熟悉和了解，设计出适合杭州湾跨海大桥智能路灯照明监控系统。该系统是按高速公路路桥技术规范结合大桥运营功能需求、自然条件而设计的路桥照明智能化管理和控制系统。
系统构成
智能照明控制系统由路灯控制中心（包括控制设备、服务器、大屏幕投影显示设备等）、智能路灯控制器、智能终端控制器及通讯系统等组成。 (见图1)
系统功能
路灯和雾灯控制采用智能照明监控方式，每基路灯处安装一个智能终端控制器，分别控制路灯和雾灯；每个路灯段安装一台智能照明控制器，控制由监控中心通过通讯网络实现远程控制；智能照明监控系统具备如下功能：
1.地理信息功能
数字网络式监控，通过通讯系统传输，可在地图屏上动态显示全线的任一处路灯控制段及每个路灯和雾灯的工作状态、地理位置（公里标，方向）及灯组编号。
2.变频控制/自动稳压/功率控制功能
通过变频技术启动降低冲击电流，保护线路，自动稳压克服电压波动对光通量影响，提高光源寿命，降低电能消耗。
3.自动/人工调光功能
在正常光通量运行工况下，后半夜通过智能系统的指令，光通量下调30%；也可根据环境需求，在控制中心人工无级调节（系统/区域/单灯）路灯的光通量。
4.定时控制功能
监控中心按一年日照的长短自动调整路灯的开启时间，以及每天前半夜和后半夜的不同运作状况编程并下载到各控制点，无特殊情况，各路灯段将按时间表运作。
5.单灯控制
可实现单点单灯的任意控制，单灯开关、定时、降功率控制，故障检测和定位，如照明器故障、镇流器故障、短路故障、漏电故障、电缆断线故障、故障发生时间、故障恢复时间、远程报警等功能。
6.气象联动
系统也可共享交通工程监控系统的气象信息，预设气象控制参数，在出现恶劣气候（如大雾、暴雨雪能见度低时），自动开启/关闭控制区域内的路灯和雾灯，并同时报告给监控中心。
7.雾灯控制
雾灯与路灯共用一终端模块，并可单独控制，并可和气象信息联动控制。具体功能有：可单独控制；可任意编组控制；可做警示灯作用（如遇到道路维修、交通事故，可任意闪烁，提醒车辆慢行）；雾灯有故障，可自动上报给控制中心。
8.多点多类型控制
单灯控制时可针对于每一个灯柱上的多个或十几个灯的单灯的独立控制，并可检测灯柱的门有否关闭，可接气象探测，以便灵活控制路灯和雾灯的状态。
9.工况监测
对每个灯开关状态、电源电压、线路电流和功率进行监测，可适时更换损坏的元器件。
10.系统异常和故障报警
当出现电源故障/通讯故障/线路故障/单灯控制器故障/灯泡故障时，能自动报警并作相应记录。控制装置具有再启辉功能，在故障排除后，经自动程序指令再次点亮灯具。
11.统计分析与查询功能
灯组控制器故障统计分析； 单灯控制器故障统计分析； 灯具使用统计分析。
12.系统维护与管理功能
用户添加、修改用户权限的设定；系统时间设定；数据库维护；数据备份与恢复； 数据库的修复；历史数据维护；日志的查询与维护；系统操作日志管理。
系统特点
智能照明控制系统依据杭州跨海特大桥梁、长距离、高盐雾、多雷雨、台风等天气复杂多变的恶劣环境进行特殊控制设计。其特点如下：
⒈ 多用途
智能监控路灯和雾灯，既满足大桥路灯控制同时智能监控雾灯；减少工程投入（可接省雾灯电缆80多公里和相应施工费）又将安全照明集中控制管理。
⒉ 远程实时智能单灯监控
路灯监控管理中心，远程实时智能监控管理全桥区域的每一盏灯路灯、雾灯；其优点：
⑴ 中心直接智能监控到每一个路灯、雾灯；可实现路灯、雾灯按需要任意组合开启/关闭/调节。
⑵ 可对路灯、雾灯进行工作状态实时检测、故障准确定位，不需要安排专人上路巡查，故障时可及时维护；维护费用减少50％以上。
⑶ 单灯自稳压，可在电压165V～265 V内安全使用，克服电网、长距离供电电压波动对道路照明及设施的影响，光源寿命延长约1.5倍。
⑷ 路段采用电力线载波通讯，对该路段各智能终端控制器进行远程控制，不需要敷设控制电缆。
⒊ 节约电能
路灯可在中心控制，采用降功率节能运行模式运行，全程降功率开灯运行时，节电可达30%以上（最高可节电50％）。
⒋ 高可靠性
系统设备具有多重防护，可抵御感应雷击和电网浪涌，防水汽侵入和盐雾腐蚀，可靠性高；在个别设备出现故障的情况下系统仍能稳定运行，不影响或者少影响照明系统的按时开启和关闭。
⒌ 可扩展性
硬件采用模块化设计，软件采用组态化设计，使得系统扩展、升级均不必改变现有设备的状态。系统还可同时控制多种不同的对象：如高压汞灯、节能灯、航空障碍灯、航道灯、景观灯等。
⒍ 易维修
系统的设备智能化设计，并且各部件可远程故障定位，便于设备维修更换。智能终端控制器具备电源开关，灯具和控制器等故障时，可以不停系统，直接更换。
小结
整个照明工程应用了先进的控制系统，在国内桥梁工程中采用桥面照明智能监控系统，能实现单灯控制、故障检测和调光功能，能对地理信息和系统异常实现实时检测，并对路灯和雾灯同时控制。本智能照明控制系统的应用，可以有效地将提高跨海大桥道路照明管理效率、改善照明质量，保障行车安全，节约电能，降低消耗和保护环境。
