智能照明系统在西安地铁中的应用

摘要：控制中心智能照明系统采用ABB的I-bus总线控制系统，通过电源供应器、时间控制器、照明控制器、四键开关等智能照明模块以及I-bus总线实现相关区域照明的场景模式控制和定时控制等功能。智能照明系统不仅能够改善工作环境，实现照明的智能化管理，还能节约能源，节省费用。

关键词：智能照明系统；I-bus总线；智能照明模块；地铁智能照明

中图分类号：U453 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0074-03

随着计算机、通信、自动控制、总线、信号检测和微电子等技术的迅速发展和相互渗透，照明控制技术进入了智能化控制的时代。智能照明系统不仅可以提升环境的品质，使工作和生活的人们更加舒适和健康，同时也能够提高管理层次，节约能源。

智能照明是指智能照明系统通过网络进行通信，实现对照明设备的智能化控制。照明设备经过智能化控制后，具有灯光亮度的强弱调节、灯具的软启动、场景设置、定时控制等功能，并达到安全、节能、舒适、高效的特点。

一、智能照明与传统照明比较

智能照明系统一般采用主电源经可编程控制模块控制后，提供照明灯回路用电，灯的开、关和调节亮度由可编程多功能按键面板控制，控制模块与按键面板之间通过控制总线或其它控制方式相互连接起来。控制模块和按键面板内部有微处理器、存贮器和控制总线的接口电路，所有控制器和面板都可通过编程实现对各灯路的亮度控制，于是就可产生不同的灯光场景和系统控制的效果。

传统照明系统一般采用主电源经配电箱分成多路配电输出线后，提供照明灯回路用电，由串接在照明灯回路中的开关面板直接通断供电线来实现对灯回路的控制。灯只有开、关，无逻辑时序及亮、暗调光控制，因而无法形成各种灯光亮度组合的场景及系统控制。

（一）电路系统比较

智能照明电路特点：（1）负载回路连接到输出单元的输出端，控制开关用总线、电力载波或无线方式与输出单元相连。负载容量较大时仅考虑加大输出单元容量，控制开关不受影响；（2）开关距离较远时，只须加长控制的长度，节省大截面电缆用量；（3）可通过软件设置多种功能，如开/关、调光、定时等。

传统照明电路特点：（1）控制开关直接接在负载回路中；（2）当负载较大时，需相应增大控制开关的容量；（3）当开关离负载较远时，大截面电缆用量增加；（4）只能实现简单的开关功能。

（二）照明控制方式比较

智能照明控制采用调光模块、场景选择或定时模块，通过灯光的调光、不同的场景模式或定时开关在不同使用场合产生不同灯光效果，营造出不同的舒适氛围。

传统照明控制方式单一，只有开和关两种。

（三）管理方式比较

智能照明系统可实现能源管理自动化，通过分布式网络，只需一台计算机就可实现其管理。

传统照明系统是人为化的管理。传统照明的控制和布线方式，往往需要敷设大量的导线，形成越来越复杂的系统，一方面造成了设计与施工的难度，另一方面大大降低了系统的可靠性、易用性，给日后的维护工作带来诸多不便。

通过智能照明系统和传统照明系统的比较，智能照明系统体现出了强大的优越性，智能照明系统已逐渐成为照明系统的潮流。

二、智能照明系统在西安地铁中的应用

目前智能照明系统控制方式主要是有线控制（总线控制）、电力线载波控制以及无线射频控制三种。考虑到电力载波控制系统的电力线传输质量不高，有时会出现控制失灵，以及无线射频控制系统的传输距离有一定限度，超远距离控制可靠性较差等限制性因素，并结合西安地铁的实际情况，采用ABB的I-bus总线控制系统。

（一）I-bus简介

I-bus总线控制系统可以对灯光进行开关控制、调光控制、远程控制、延时控制、定时控制、光线感测控制等，控制方式方便、灵活、易于修改、易于操作、易于维护。

I-bus总线控制系统为分布式控制系统，对等控制方式，EIB（欧洲安装总线）标准，采用模块化结构及国际标准化组织ISO的标准OSI模型通信协议。整个系统只需要一根I-bus总线，总线为4芯屏蔽双绞线，其中2芯为总线使用（供电与电信号复用总线），另2芯备用，所有元件采用24VDC工作电源。

I-bus总线控制系统基本结构是支线，一根支线最多可挂64个元件，通过线路耦合器将最多15根支线连接成一个区域，通过干线耦合器又可将15个区域连接成一个更大的系统。I-bus系统在保证独立运行的同时可通过标准TCP/IP协议和网关接口或采用RS232 接口与BAS系统通讯，进行数据交换和共享。

（二）I-bus总线控制系统的特点

1．整个系统只须一条I-bus总线，没有大量的电缆附设和繁杂的控制设计。

2．控制模块安装在原有的配电箱内，可与微型断路器同装于照明配电箱中。

3．现场控制面板只需一条I-bus总线进行连接，采用24V安全低电压供电方式，安全可靠，操作

方便。

4．功能修改、控制修改方便灵活。只需做程序的调整，无须现场重新布线。

5．节约能源，提高效率。通过时钟，光线控制设定，自动运行到最佳状态，合理节约能源，方便管理和维护。

6．所有控制模块均为模数化产品，采用标准35mm导轨安装方式。

7．所有现场控制面板采用标准86盒墙装方式，施工简单，并且不同的面板可随时互换，控制功能变更方便。

（三）I-bus系统方案

控制中心智能照明系统主要实现照明设备的开关控制、分散集中控制、远程控制、场景设置和定时控制等。

1．系统组成。

（1）硬件组成。智能照明系统硬件主要有中央控制计算机、智能照明模块和I-bus总线，其中智能照明模块包括电源供应器、时间控制器、照明控制器及四键开关。

中央控制计算机通过I-bus总线与时间控制器、照明控制器直接通讯，通讯速率为9600bps。中央控制计算机采用WindowsXP操作系统，通过中央计算机的编程设置，可对任何照明回路进行控制，各回路状态通过LCD显示。

电源供应器SV/630.640.5，为系统总线、模块元件提供24V 直流电源。一个电源供应器可以为多个模块提供电源，电源供应器和相邻模块之间的最大距离为350m，在实际应用中，如果线长需要超过1000m，可采用光纤连接的方式将线长加以扩展。时间控制器SW/S4.5，按照设定的时间发送开、关信号，2组输出，每组可分别设定24个时刻。照明控制器为双值输出AT/S4.16.5，有4个无电源的16A触点，可对4个独立的负载回路进行合断控制。四键开关6117-24G-101，可现场场景设置，控制照明设备。I-bus总线为cable 2×2×0.7。其中电源供应器、时间控制器、照明控制器设置于相应照明配电箱内，四键开关设置于各房间内。

（2）软件组成。中央控制计算机安装监控软件WinSwitch和编程软件ETS2.0。监控软件WinSwitch使操作人员可以在中文图形化显示的界面进行监控和操作，监视整个智能照明系统的运行状态，在照明设备平面布置图上以形象直观的方式实时动态地显示各区域的照明设备使用状况。中央监控计算机具有历史数据存储能力，能实时提供智能照明系统的资料，并生成和打印各种报表，为设备维护提供依据，实现照明设备管理的自动化。系统采用专用的编程软件ETS2.0对智能照明模块进行编程，每个模块设一个物理地址，每一个回路设一个回路地址，通过将相应的模块、回路地址组合到一个组地址来进行控制，积木式的编程使系统具有高度的方便性。

（3）系统控制原理。中央控制计算机设在消防控制室，可通过RS232接口或网关接口与BAS系统相连，因此I-bus控制系统既可成为独立的系统，也可通过系统集成纳入BAS系统统一管理。系统布线简单，采用RVS-2x2x0.7的I-bus总线，将系统中各输入、输出和系统支持单元连接起来，并通过软件设置各个单元的地址编码建立对应的控制关系。系统控制原理图见图1系统原理图、图2控制原理图（如下），其中SV为电源供应器、SW/S为时间控制器、LC为线路耦合器、AT/S为智能照明控制器。

该系统有三种控制方式：

第一，集中控制：I-bus中央控制计算机的Winswitch软件平台显示的照明模拟图，可实时掌握照明设备的运行状况，及时调整合理控制相应区域的照明设备。

第二，手动控制：四键开关就地控制房间内的照明设备，最多可设置16种场景。操作四键开关，选择设置场景，继而控制相应的照明设备。

第三，定时控制：依据软件编程的时间范围，时间控制器对所控区域的照明设备进行相应开关控制。

2．实现功能。西安地铁控制中心的智能照明系统由各层大办公室、地下车库、一层大餐厅、一层展示厅、五层控制大厅、六层参观演示室、六层应急指挥室等的智能照明模块及设备组成。

该系统通过中央控制计算机监视各房间的智能照明模块、设备的运行情况，可集中控制相应区域的照明模块及设备，对照明模块进行参数的修改，对照明设备进行开关的控制。除了中央级的控制外，就地级的四键开关可实现就地手动控制，根据房间内的环境状况，实现场景的切换，调节光线至最佳状态。时间控制器可实现控制区域内的照明设备按预先设定的时间自动开关，保证上班时间的定时开启，下班时间的定时关闭。

三、结语

ABB I-bus智能照明系统的优势：

1．良好的节能效果，延长灯具寿命。智能照明系统可以根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，并在需要时自动开启。控制系统实现了多种照明场景设置，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的

寿命。

2．较好的投资收益效果。智能照明控制系统在节能和节省灯具使用的同时，有效节省了电费与管理费用的支出。

3．改善工作环境，提高工作效率。良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。智能照明系统可以有效地控制各种照明场所的平均照度值，从而提高照度均匀性。同时，系统能根据不同的时间段，人们的不同需要，调节照度。

4．安装便捷，节省线缆。只需铺设少许的电缆就可以构建一个完整的系统，可节省大量设计和安装的时间和精力，如果想改变操作或功能，不必去改动布线，只需重新安排或补充总线和智能照明模块等，就可以实现新的功能。

西安地铁目前只有在控制中心采用了智能照明系统，但仅仅是重要场所（如大办公室、控制大厅等）实现场景设置控制和定时控制的功能。基于智能照明系统的种种优势，建议：在覆盖的范围上，车辆段的三大楼（综合楼、控制中心、信号楼）都可以采用智能照明系统，不仅包括重要场所，还应涵盖公共区走廊的照明。在功能上，不仅包括场景切换和定时控制，还应有调光功能。调光方式和场景设置功能的结合，不仅能够更好的产生各种灯光效果、营造不同的灯光环境，给人以舒适完美的视觉享受，还能更好的将灯光控制到合适的照度，以节约能源和降低运行费用。也许在不久的将来，智能照明系统也可运用到以后地铁线路的高架站。

参考文献

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作者简介：吴晓雪（1986-），西安地下铁道有限责任公司助理工程师，研究方向：检测技术。