安科瑞 劉邁 15161613276

　　【摘要】：軌道交通智能照明控制系統(tǒng)可提高運行效率,、節(jié)約能源,、減少污染,，文章介紹了該系統(tǒng)的概念,、特點及在節(jié)能,、安全,、智能化方面的作用，闡述了其在車站,、隧道,、軌行區(qū)的應(yīng)用，探討了該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),，并分析了其發(fā)展趨勢和面臨的挑戰(zhàn),。

　　【關(guān)鍵字】：軌道交通；智能照明控制系統(tǒng),；感知技術(shù),；控制算法；無線通信技術(shù)

　　0引言

　　城市化加速,，軌道交通系統(tǒng)在緩解擁堵,、節(jié)能減排方面發(fā)揮重要作用。但其照明系統(tǒng)能耗占比較大,，提高能效對降低運營成本,、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展意義重大。基于此,，智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)運而生,，通過靈活控制策略和感知技術(shù)，可根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)光,，大幅降低能源消耗,，是解決這一問題的有效途徑。

　　1軌道交通智能照明控制系統(tǒng)的重要性

　　軌道交通作為現(xiàn)代城市重要基礎(chǔ)設(shè)施,，其運營效率和服務(wù)質(zhì)量事關(guān)城市競爭力和緩解交通壓力,。照明系統(tǒng)不僅關(guān)乎運營安全，也影響能耗和成本,。傳統(tǒng)照明系統(tǒng)存在弊端,，無法適應(yīng)節(jié)能環(huán)保和智能化需求。智能照明控制系統(tǒng)通過技術(shù)和靈活策略,，實現(xiàn)了智能化管理和精細調(diào)控,，可根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)光，大限度節(jié)能,，同時提升照明質(zhì)量,、運營安全性和出行舒適度，是實現(xiàn)軌道交通可持續(xù)智能綠色發(fā)展的重要手段[1],。

　　2軌道交通智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　2.1車站照明控制應(yīng)用

　?。?）照明控制策略。車站照明控制是軌道交通智能照明控制系統(tǒng)的重要應(yīng)用場景,。照明控制策略通常根據(jù)車站客流量,、時間段等因素進行動態(tài)調(diào)整。在夜間或客流量較低的時段可適當降低照明亮度,，減少能源消耗,；在日間或客流量較大時，則提高照明水平,，確保良好的視覺舒適度和安全性,。一些照明控制系統(tǒng)還采用分區(qū)控制的策略，將車站區(qū)域劃分為不同的照明控制區(qū)域,，根據(jù)各區(qū)域的實際情況單獨調(diào)節(jié)亮度,，避免了提高或降低照明水平帶來的能源浪費。

　?。?）節(jié)能效果分析,。車站照明控制應(yīng)用顯著提升了軌道交通系統(tǒng)的能源利用效率。采用智能照明控制系統(tǒng)后,，不同車站的節(jié)能效果如表1所示,。

　　以A市地鐵樞紐站為例,，每年照明用電約700×104kW·h，采用智能控制系統(tǒng)后節(jié)能率達35%,，年節(jié)電量高達245×104kW·h,，節(jié)約成本122.5萬元。節(jié)能效果不僅來自降低亮度,，更多源于系統(tǒng)對照明設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)控和管理,。傳統(tǒng)照明控制方式由于缺乏狀態(tài)監(jiān)測，部分設(shè)備長期處于全亮狀態(tài)浪費能源,。智能系統(tǒng)通過無線傳感技術(shù)實時監(jiān)測發(fā)現(xiàn)異常,，及時報警并遠程控制，消除了能源浪費,，進一步提升能效,。該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅大幅節(jié)省運營成本，還體現(xiàn)了軌道交通事業(yè)對可持續(xù)發(fā)展的承諾,。

　　2.2隧道照明控制應(yīng)用

　?。?）照明控制方法。隧道照明控制是智能照明控制系統(tǒng)在軌道交通領(lǐng)域的另一重要應(yīng)用場景,。由于隧道環(huán)境封閉,、視線受限，照明質(zhì)量對行車安全和乘客舒適度至關(guān)重要,。智能照明控制系統(tǒng)通常采用分段控制和自適應(yīng)調(diào)光的方法,，根據(jù)列車位置、行駛狀態(tài)以及隧道內(nèi)外光照條件動態(tài)調(diào)節(jié)照明亮度,，實現(xiàn)精細化照明控制,。當列車駛?cè)胨淼罆r，系統(tǒng)可提前適當距離打開隧道照明,，為車頭照明提供補充,；當列車行駛至隧道內(nèi)時,，沿線區(qū)域的照明燈具亮度隨之提升,，確保車廂兩側(cè)有足夠的照明；列車通過后,，各區(qū)域照明則可逐步降低亮度,，避免資源的無謂浪費[2]。該控制方法不僅保證了隧道照明質(zhì)量,，充分考慮駕駛和乘客視覺需求,，還大限度節(jié)約了能源，顯著提高了運營效率,。

　?。?）安全性和舒適性評估,。隧道智能照明控制系統(tǒng)不僅提高了能源利用效率，還為乘客和駕駛員提供了更好的安全性和舒適性,。根據(jù)多條隧道的實測數(shù)據(jù),，該系統(tǒng)不僅確保了安全和舒適度，還顯著降低了能源消耗,。傳統(tǒng)照明與智能照明控制系統(tǒng)安全性和舒適性評估結(jié)果如表2所示,。

　　從表中可以看出，智能照明控制系統(tǒng)在保證足夠照度水平的前提下,，將年平均能耗從280×104kW·h降至168×104kW·h,，節(jié)省率高達40%。同時,，由于靈活的分段控制策略,，駕駛員和乘客的視覺舒適度評分也分別提高到4.5和4.3，遠高于傳統(tǒng)照明系統(tǒng),。這些數(shù)據(jù)充分證明,，智能照明控制系統(tǒng)在隧道照明領(lǐng)域的性能。該系統(tǒng)既滿足了隧道行車安全和乘客舒適的照明需求,，又大幅降低了能源消耗,，是軌道交通綠色低碳發(fā)展的有力保證。

　　2.3軌行區(qū)照明控制應(yīng)用

　?。?）區(qū)域劃分控制,。軌行區(qū)照明控制是智能照明系統(tǒng)在軌道交通領(lǐng)域另一重要應(yīng)用。軌行區(qū)是指鐵路線路兩側(cè)的區(qū)域,，包括站臺,、路基、橋隧等,。傳統(tǒng)照明控制方式下,，這些區(qū)域的照明通常一視同仁，無法根據(jù)不同區(qū)域的實際需求調(diào)節(jié)亮度,，導(dǎo)致能源的低效利用,。智能照明控制系統(tǒng)則采用區(qū)域劃分控制的策略，根據(jù)區(qū)域特點和重要性將軌行區(qū)劃分為不同的照明控制分區(qū),，實現(xiàn)分區(qū)獨立控制,。通過精細化的分區(qū)控制，智能系統(tǒng)大限度滿足了不同區(qū)域的照明需求,，既保證了運營安全,，又實現(xiàn)了能源的節(jié)約利用。

　?。?）智能化管理,。智能照明控制系統(tǒng)在軌行區(qū)的應(yīng)用不僅體現(xiàn)在靈活的分區(qū)控制策略上,，還體現(xiàn)在系統(tǒng)智能化管理能力。通過部署無線傳感網(wǎng)絡(luò),，系統(tǒng)可實時采集軌行區(qū)的各種狀態(tài)數(shù)據(jù),，如環(huán)境亮度、設(shè)備工作狀態(tài),、列車位置等,，并將這些數(shù)據(jù)傳輸至控制[3]?？刂苾?nèi)的決策算法可基于這些數(shù)據(jù),，自動生成*優(yōu)的照明控制策略，并將控制指令下發(fā)至現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備,。

　　3軌道交通智能照明控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

　　3.1感知技術(shù)

　?。?）車流量檢測技術(shù)。車流量檢測技術(shù)是智能照明控制系統(tǒng)獲取交通狀態(tài)信息的重要手段,。該技術(shù)通過對路面車輛進行實時監(jiān)測和統(tǒng)計,，輸出包括車流量、車速,、車型等數(shù)據(jù),，為照明控制策略制訂提供關(guān)鍵依據(jù)。目前,，常用的車流量檢測技術(shù)主要有視頻檢測技術(shù)和微波雷達檢測技術(shù)兩大類,。視頻檢測技術(shù)利用視頻圖像處理算法對道路監(jiān)控畫面進行分析，識別并跟蹤車輛運動軌跡,，獲取車流參數(shù),；微波雷達檢測技術(shù)通過對車輛反射的微波信號進行分析，根據(jù)多普勒頻移原理計算車速,，并結(jié)合其他特征提取車流量等數(shù)據(jù),。

　　（2）環(huán)境亮度檢測技術(shù),。環(huán)境亮度檢測技術(shù)是智能照明控制系統(tǒng)中另一項關(guān)鍵的感知技術(shù),。該技術(shù)通過部署光傳感器網(wǎng)絡(luò)，實時監(jiān)測軌道交通場景下的自然光照條件變化,，為控制系統(tǒng)制訂合理的照明亮度調(diào)節(jié)策略提供依據(jù),。典型的環(huán)境亮度檢測方案是在隧道入口,、出口,、車站外部等區(qū)域布設(shè)光傳感器陣列，感知外界自然光線的強弱變化,。同時,，在隧道內(nèi)部,、站廳等封閉區(qū)域也需布設(shè)傳感器，監(jiān)測該區(qū)域的實際亮度水平,。

　?。?）其他感知技術(shù)。其他常用的感知技術(shù)及應(yīng)用情況如表3所示,。

　　通過多種感知技術(shù)的融合應(yīng)用,，系統(tǒng)可以感知列車運行狀態(tài)、人員分布,、障礙物位置,、設(shè)備運行狀態(tài)等多維度信息，為制訂精細化的照明控制策略奠定基礎(chǔ),，這些的感知技術(shù)是智能照明控制系統(tǒng)實現(xiàn)智能化管理的重要支撐,。

　　3.2控制算法

　　（1）時間控制算法,?；跁r間的控制算法根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析得出不同時間段的交通規(guī)律，預(yù)先將照明亮度設(shè)定為固定等級,。例如,，發(fā)現(xiàn)高峰時段車流量大，則高峰時段亮度等級較高,。這種算法簡單可靠,、成本低，適用于非關(guān)鍵線路,，缺點是響應(yīng)性差,、無法與實時交通匹配，以及存在能源浪費,。盡管有缺陷,，該算法依然是智能控制的基礎(chǔ)，在各線路中廣泛應(yīng)用,。

　?。?）需求控制算法?；谛枨蟮目刂扑惴ǜ鶕?jù)實時采集的車流量,、環(huán)境亮度等數(shù)據(jù),，動態(tài)評估當前照明需求,，并立即調(diào)整照明亮度以準確匹配,。該算法綜合考慮能耗、舒適度等多種因素,，通過算法量化和權(quán)衡，生成*優(yōu)控制方案,。相比固定的時間控制策略,，該算法具有更強適應(yīng)性和靈活性,，能充分滿足不同場景需求，提升了節(jié)能環(huán)保性能,。

　　（3）預(yù)測控制算法,。預(yù)測控制算法是智能照明控制中一種策略。該算法借助大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)技術(shù),，建立交通流量預(yù)測模型，能夠預(yù)判未來一段時間內(nèi)的交通變化趨勢,。系統(tǒng)據(jù)此提前調(diào)整照明亮度,，主動應(yīng)對需求變化，增強了系統(tǒng)的前瞻性和適應(yīng)能力,。相比被動響應(yīng)的需求控制，預(yù)測控制算法更有利于節(jié)省能源,，是實現(xiàn)軌道交通綠色智能發(fā)展的重要手段,。

　　3.3無線通信技術(shù)

　?。?）無線傳感網(wǎng)絡(luò)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)智能照明控制系統(tǒng)的重要技術(shù)支撐,。該網(wǎng)絡(luò)由大量低功耗無線傳感節(jié)點組成，分布部署在軌道交通沿線的各個關(guān)鍵區(qū)域,，負責(zé)采集車流量,、環(huán)境亮度等現(xiàn)場信息，并將這些數(shù)據(jù)通過多跳自組織網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制,。無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有靈活部署,、自主組網(wǎng)和可擴展等優(yōu)點，能夠有效降低布線成本,，適應(yīng)軌道交通環(huán)境的復(fù)雜性和長程線性特征,。目前,，基于ZigBee、LoRa等技術(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)已在多個軌道線路成功應(yīng)用于智能照明控制系統(tǒng),。

　　（2）遠程監(jiān)控和控制,。無線通信技術(shù)為智能照明控制系統(tǒng)提供了遠程監(jiān)控和控制的能力,?？刂瓶梢酝ㄟ^移動通信網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)視沿線各區(qū)域的運行狀態(tài),，包括車流量、環(huán)境亮度,、照明設(shè)備工作狀況等,，并遠程向每個照明節(jié)點下發(fā)控制指令,，對亮度等參數(shù)進行調(diào)節(jié)。這種集中式的遠程控制模式,，不僅提高了管理效率,，還實現(xiàn)了彈性化調(diào)度,，能夠根據(jù)實際情況隨時對控制策略進行優(yōu)化和調(diào)整，充分發(fā)揮智能化系統(tǒng)的優(yōu)勢。同時,，遠程監(jiān)控功能也為后期維護保養(yǎng)帶來便利，可及時發(fā)現(xiàn)故障點，指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè),。

　　4軌道交通智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢與面臨的挑戰(zhàn)

　　軌道交通智能照明控制系統(tǒng)未來將朝著更加智能化、綠色化、一體化的方向發(fā)展,。

　?。?）智能化。系統(tǒng)算法水平將不斷提高，利用大數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)系統(tǒng)能夠自主學(xué)習(xí)交通規(guī)律，持續(xù)優(yōu)化控制策略,。

　?。?）綠色化,。系統(tǒng)將進一步降低能源消耗，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,。

　?。?）一體化。系統(tǒng)將與其他軌道運營系統(tǒng)深度融合,，形成智能化綜合管理平臺,，提升整體運營效率。

　　盡管前景廣闊,，但智能照明控制系統(tǒng)在發(fā)展過程中也面臨著一些挑戰(zhàn),。

　　（1）由于影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素復(fù)雜,，很難獲取準確的交通流量等預(yù)測數(shù)據(jù),，將直接影響控制策略的效果。

　?。?）系統(tǒng)的復(fù)雜度不斷提高,，對算法的實時性、魯棒性等提出了更高要求,。

　?。?）新技術(shù)的融合將帶來技術(shù)兼容性挑戰(zhàn)，需要制定統(tǒng)一的技術(shù)標準,。

　　5安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

　　5.1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)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。

　　5.2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,、機場、隧道,、車站等大型公建項目的照明控制需求,。

　　5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4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,，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；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,，確認時間點后,，對該事件點執(zhí)行的動作進行設(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?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,；當上位機系統(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,。

　　5.5設(shè)備選型

　　6結(jié)束語

　　智能照明控制系統(tǒng)在軌道交通領(lǐng)域大有可為,。該系統(tǒng)可顯著降低照明能耗、減少運營成本,、提高照明質(zhì)量和交通安全性,，實現(xiàn)了智能化自動化管理。未來,，可持續(xù)發(fā)展理念和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將進一步推動其在軌道交通中廣泛應(yīng)用,，但投資成本和技術(shù)創(chuàng)新也是制約因素。因此,，持續(xù)加大研發(fā)投入,、加快技術(shù)進步，是推動其在該領(lǐng)域取得更大發(fā)展的關(guān)鍵,。

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