基于物联网技术的智慧照明在地铁车站的应用

基于物联网技术的智慧照明在地铁车站的应用

杜华洲

贵阳市城市轨道交通集团有限公司运营分公司 贵州 贵阳 550000

摘 要：我国经济正处于从高速度发展向高质量发展转变的关键阶段，城镇化进程也在加快，城镇路面通行私有车辆增加，交通堵塞成为各大城市普遍面临的问题。而地铁建设不占用土地或占用土地较少，具有安全系数高、承载能力大、通行效率高、低污染等诸多优势。一般来说，地铁车站的照明总负荷约占车站设备总负荷的15%，因此照明节能是地铁节能措施的主要方向之一。目前，地铁正线车站使用的大部分照明，仍处于由传统灯管至带驱动装置的LED灯的过渡阶段。在设计新地铁线路时，将优先采用传统的灯管，带驱动装置的LED灯照明作为补充，导致电力损失。

关键词：物联网技术；智慧照明；地铁车站；

前言：为减轻城市交通负担，增强城市综合竞争力，激发城市活力，各大城市都把目光投向地铁建设。而地铁运营亏损是国内外地铁行业普遍关注的问题，其中电费占总运营成本的20-25%，因此更好地利用电力是解决经营亏损的主要措施之一。地铁运营管理的许多环节中，车站照明由于涵盖面广、影响面积大、灯具安装密集等特点，它吸引了地铁运营管理者的注意，智能地控制地铁车站的照明系统，在满足设计照度的前提下，可以有效降低运营成本、人工成本和提升服务效率，也成为了地铁节能的重要方向。 

一、智慧照明系统

智慧照明系统由智能照明模块通过通信技术设施成网络布置，覆盖地铁站各个区域，设备间可相互通讯。地铁车站管理人员可以通过ISCS屏、网关箱、手持终端等常用的传统信息设备对现场照明设备进行控制。智能照明的工作主要依靠其内置的传感器和其他接口设备传输的信息来进行灯光的控制，还可以通过网络操作控制服务器（智能照明主机）下发和接收指令，执行开关操作。通过将智能控制模块引入LED光源，经过高度集成后，成为标准光源，末端设备类似于传统的日光灯，可以单个直接更换，不增加维护保养成本。智慧照明系统包含三种主要集成控制模式，运行的程序控制，光感控制，专用网络控制。可根据照明模式或区域需要，延伸部分接口，包括雷达、红外、蓝牙、照度传感器等设备，实现感知有无人员通行，进行LED光照度增强或减弱，感知自然光照度强弱，调整灯具亮度，远程控制和与手持终端的直接通信等。将照明灯具连接到智慧照明专用网络后，形成智慧照明系统，每盏灯既是执行者又是管理者。因此，网络从没有控制中心过渡到中心特征控制，它的联动类似于蜜蜂在飞行过程中改变方向，依赖于邻近蜜蜂的行为，并对其飞行路线改变后的总体判断，导致蜜蜂向同一方向的整体有序迁移。这种分散的网络结构也可以转化为一个中心的、单灯的环境变化感知，一个警报，整个灯具组随之改变工作模式，例如智能照明系统的应急模式，所有灯具都会响应并实现，前提是网络中的任何灯具都有指示。

二、地铁照明常见问题

设计和建设的问题。地铁设计照明，考虑到车站的各种用途和主题，经常超出国家标准，为地铁企业的节能创造空间。在设计照明电路时，通常不会考虑到实际情况，例如，地下车站入口处飞顶上的照明和站内照明是在同一电路中设计的，使得单独的电路管理变得困难。在敷设电力线路时，不严格按照交错灯的设计原则，这导致在同一电路中完全发现的照明区域不节能，完全绝缘，甚至黑暗等等。地铁照明电力节约的一般做法是关掉灯，关闭一些照明电路，以达到中断的效果。新型智慧照明系统的电路控制还将关联在BAS系统中，制定不同的节能模式，根据实际情况运行不同模式。但智慧照明也有三个方面的问题：照明的不均匀性、设计和建筑的问题导致了部分灯具网络化布置不能遵守智慧照明布置要求。其次，很难发现故障，而且由于节能或故障而导致的照明故障，长期积累使空间站变得越来越暗。第三，它会影响人们对地铁站的普遍看法。近年来，地铁站的装饰采用了主题设计，如南京地铁的红场主题、龙船主题；贵阳地铁的壁画、造型灯等等。壁画和微型画，为地铁站空间营造了特殊的气场，在一段时间内关闭灯光可能会对地铁车站空间的整体美感和乘客的视线产生模糊的影响。

三、基于物联网技术的智慧照明在地铁车站的应用

1. 照明强度。照明密度(LPD)是限制照明能源消耗的指标之一，也是照明设计的唯一必要条件。它的大小主要取决于使用的光源和灯的平均光度和效率。在中等照度下，灯泡的效率越高，LPD就越小。因此，LPD的边际值将允许充分考虑照明和能源效率，从而提高照明设计水平，并在新的建筑设计中，更有效地使用照明设备，例如照明源、灯等。新标准没有规定LPD对地铁车站的重要性。以前，地铁设计相关标准与LPD标准无关。因此，为了控制地铁站的照明能耗，我们可以引用建筑照明设计标准，用限制地铁站不同空间的照明密度方式，用来控制车站照明的照度。由于在照明空间中LPD的密度主要取决于灯的平均光度和效率，因此，LPD的值与平均光照度工作原理相同。因此，在地铁站厅、站台、走廊的公共空间广告照明等，会增加10 - 20%照明负荷，所以在达到最大节能照明质量的情况下，可以降低室内照明10 - 20%的标准LPD。城市地下铁路是城市公共交通的重要组成部分，每天工作时间很长。在正常工作时间，地下铁路的乘客流量主要是固定的，因为为了确保安全，所有地下车站的总空间都需要在乘客流量高峰时得到更大的照明，在乘客流量高峰时可以相应降低照明水平。换句话说，对于地铁车站的公共场所，照明标准可以在一天之内适用于乘客通行高峰和地铁列车停靠后的不同时段，根据不同的标准，乘客交通高峰时段的照明水平可能会下降到灯光全开的50 - 70%，非地铁列车运行时段，公共区域只保留随叫随到的灯光，它的强度可能会正常时段下降到10%，此时提供应急照明常亮。根据客流不同、列车通行时段不同，使用同样照度标准，为乘客提供舒适的地下照明。

2.地铁车站智能照明设计。地铁站通常分为两到三层，面积很大。如果所有地区的灯都受到智慧照明的控制，这将不可避免地提高成本，并不利于有效使用。在这方面，应根据实际工作确定使用智能照明技术的地点。地铁站智能照明的选择应集中在更大的空间、高质量的地点布置，通常是公共区站厅、站台、出入口照明、广告照明等等。地铁的运行方式必须与光、定时器和手动控制相结合。在通往地下车站和高架桥的公共区域，应使用集中的灯光控制。系统可以根据自然光的关系，实时调整相应区域的亮度，对公共区域站厅站台、广告照明等区域灯的控开和控关，应考虑到空间站不同功能区域的特点和不同的照明需求。智能照明应充分满足按功能区域分散的个别或公共空间的不同需求，并将网络照明模块集成。集中控制是通过提供分散控制来实现的，根据地铁站的特点，根据照明、分区和分区管理的需要，以及根据照明类型来实时调节，根据照明标准。使用光管理、时间管理、人员管理策略，再加上几个控制机制，实现节能和环境控制，并为乘客提供智能、绿色和舒适的照明。地铁车站照明灯具的数量是复杂的，而更大的控制电路是如何简化，简化复杂的控制电路的，是地铁车站运营管理者的主要问题之一。为了解决这些问题，建立一个理性的照明系统是非常重要的。工作模式与通常以照明设备或照明电路为导向的控制模式截然不同，而工作模式更广泛，面向整个车站的照明系统。车站照明系统可以在下列情况下设置：正常的日光模式、日光模式、正常的夜间照明模式、夜间经济照明模式、夜间关闭模式。在制定不同的工作模式时，应首先考虑地铁运行时间、区域灯的位置、客流量和其他条件。

结论

地铁和关键要素设计战略，信息交换、系统操作、能源控制等技术，是当前亟需进行的研究。我希望通过这项研究，为地铁照明设计提供一个新的思路，设计出地铁智能照明系统的架构。

参考文献：

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[2]李鹏. 智能照明控制技术在地铁电气节能中的应用[J]. 工程建设与设计，2020(12):126-127.

[3]李赛. 现代地铁中的智能照明控制系统[J]. 自动化应用，2019(2):20-22.