淺談變電站智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

安科瑞 陳聰

【摘要】：在當(dāng)今數(shù)字化和智能化的時(shí)代，電力系統(tǒng)正經(jīng)歷著新的變革。變電站作為電力系統(tǒng)的核心組成部分，其*效運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。照明系統(tǒng)屬于變電站內(nèi)部設(shè)施的基礎(chǔ)，其智能化管理成為提升變電站運(yùn)行效率和能源利用效率的關(guān)鍵一環(huán)。文章主要就變電站智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，包括控制方式、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，希望能為相關(guān)的工作人員提供一定的參考。

【關(guān)鍵字】：變電站；智能照明控制系統(tǒng)；照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和科技的進(jìn)步，電力系統(tǒng)的可持續(xù)性、智能化成為各行各業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。在電力設(shè)施中，變電站作為電能的重要分配與傳輸*心，其運(yùn)行管理對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率至關(guān)重要。在變電站的基礎(chǔ)設(shè)施中，照明系統(tǒng)是維護(hù)人員操作、設(shè)備檢修和應(yīng)急處理的基礎(chǔ)，相關(guān)部門和工作人員一定要加強(qiáng)關(guān)注，加強(qiáng)研究力度。

1變電站智能照明控制系統(tǒng)概述

變電站智能照明控制系統(tǒng)是一種應(yīng)用**的自動(dòng)化控制算法，根據(jù)感知到的環(huán)境數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整照明設(shè)備的亮度和開關(guān)狀態(tài)，以適應(yīng)變電站內(nèi)不同區(qū)域的照明需求。實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)備的智能調(diào)光和調(diào)色功能，根據(jù)時(shí)間、環(huán)境和工作需求動(dòng)態(tài)調(diào)整光照效果，提高能效，降低能耗。提供遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，管理人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站內(nèi)照明系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)設(shè)定報(bào)警機(jī)制，對(duì)異常情況進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)，使能源得到更加有效的利用，符合現(xiàn)代綠色、智能建設(shè)的理念。

2變電站智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 控制方式

變電站智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不同的控制方式能夠滿足不同的需求和場(chǎng)景，提高照明系統(tǒng)的智能性和靈活性。

2.1.1 定時(shí)控制

定時(shí)控制是一種在變電站智能照明控制系統(tǒng)中常見的管理方式。引入時(shí)鐘管理器是實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制的關(guān)鍵。時(shí)鐘管理器具有高精度的時(shí)間計(jì)量功能，在系統(tǒng)中可以設(shè)定變電站運(yùn)行情況下的照明設(shè)備的開關(guān)時(shí)間，根據(jù)不同的需求，例如白天和夜晚的工作時(shí)間來預(yù)定照明設(shè)備的開關(guān)時(shí)刻。到達(dá)預(yù)定的開關(guān)時(shí)間點(diǎn)時(shí)，時(shí)鐘管理器自動(dòng)向照明設(shè)備下達(dá)開關(guān)控制指令，提高系統(tǒng)的智能性和自動(dòng)化水平。定時(shí)控制在無人占用或需要較低照明強(qiáng)度時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)閉部分或全部照明設(shè)備，達(dá)到節(jié)能的效果。

2.1.2 亮度自調(diào)節(jié)控制

在變電站中，亮度自調(diào)節(jié)控制*為關(guān)鍵，是各區(qū)域的內(nèi)部署光敏傳感器，光敏傳感器持續(xù)采集現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信號(hào)，通過即時(shí)反饋獲取當(dāng)前光照狀況，確保系統(tǒng)對(duì)環(huán)境變化能夠快速響應(yīng)。通過智能算法，并根據(jù)變電站日常運(yùn)維情況進(jìn)行綜合考慮，從而判斷環(huán)境照度能否達(dá)到工作需求，*后實(shí)現(xiàn)調(diào)光指令的自動(dòng)下達(dá)。當(dāng)系統(tǒng)判斷到當(dāng)前光照不足或過量時(shí)，自動(dòng)下達(dá)調(diào)光指令，通過智能照明系統(tǒng)與照明設(shè)備的通信，動(dòng)態(tài)調(diào)整光照強(qiáng)度，以適應(yīng)實(shí)際需求.

2.2硬件設(shè)計(jì)

變電站智能照明控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括智能照明設(shè)備、智能控制終端以及其他系統(tǒng)輔助硬件設(shè)備。

2.2.1 智能照明設(shè)備

（1）燈箱可以采用標(biāo)準(zhǔn)的 220 V 電壓接入，以確保設(shè)備在各種應(yīng)用環(huán)境下能夠方便地接入電源。為了滿足不同使用場(chǎng)景和需求，需要調(diào)整照明設(shè)備的參數(shù)。通過調(diào)整穩(wěn)壓電容、*高電壓、*高工作電流等關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的靈活調(diào)整，并且根據(jù)具體的照明需求和環(huán)境條件，靈活地定制照明設(shè)備的性能，以達(dá)到*佳的能效和照明效果。穩(wěn)壓電容的調(diào)整可以幫助確保電壓的穩(wěn)定性，防止設(shè)備受到電壓波動(dòng)的影響。設(shè)備的*高電壓和*高工作電流的調(diào)整則允許在不同的電力環(huán)境下運(yùn)行設(shè)備，同時(shí)確保設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。

（2）智能觸摸開關(guān)是由數(shù)字控制板和模擬電源板等主要部件構(gòu)成的智能化裝置。數(shù)字控制板負(fù)責(zé)處理控制信號(hào)、執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的準(zhǔn)確控制，通過數(shù)字控制板，觸摸開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制、調(diào)光功能，無線射頻通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)與其他智能設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建更智能化的照明系統(tǒng)。模擬電源板為智能觸摸開關(guān)提供穩(wěn)定的電源支持，采用單火線取電的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了安裝和布線的復(fù)雜性。通過單火線取電，不僅簡(jiǎn)化了電路連接，還提高了整體系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。管理人員可以通過遠(yuǎn)程方式下達(dá)控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。同時(shí)，觸摸開關(guān)本身也配備手動(dòng)觸摸控制功能，方便現(xiàn)場(chǎng)直接操作，滿足不同使用場(chǎng)景的需求。

（3）智能控制器能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行妥善處理，及時(shí)掌握變電站照明的各種狀態(tài)，經(jīng)過*密的運(yùn)算和深入的分析，智能控制器能夠獲得關(guān)鍵信息，并通過下達(dá)控制指令來準(zhǔn)確地操控整個(gè)照明系統(tǒng)。此外，可以選擇引入可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)作為智能控制器的核心組件。PLC 的優(yōu)勢(shì)十分明顯，主要表現(xiàn)在編程簡(jiǎn)便、組態(tài)靈活、功能完善等方面，可以滿足各類控制場(chǎng)景。同時(shí)，還能編寫梯形圖程序，然后結(jié)合照明控制的實(shí)際需求進(jìn)行有效的控制邏輯，能夠大大提高整體的可靠性。另外，編寫梯形圖程序可以根據(jù)具體的控制目標(biāo)和系統(tǒng)反饋信息，設(shè)計(jì)出*效的控制邏輯，實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的智能化和個(gè)性化控制，為變電站照明系統(tǒng)的可靠性提供了強(qiáng)大的支持，使系統(tǒng)能夠更好地適應(yīng)不同環(huán)境和需求的變化。

2.2.2 智能控制終端

智能控制終端通過適配器供電，并根據(jù)模組參數(shù)實(shí)現(xiàn)電源適配，以確保其穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。該終端通常配備有監(jiān)控串口和命令串口兩個(gè)串口接口，用于實(shí)現(xiàn)與控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信。監(jiān)控串口作為智能控制終端與控制器之間的通信通道，主要用于遠(yuǎn)程智能控制端口的指令下發(fā)，通過監(jiān)控串口智能控制終端能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控控制器的電壓、電流等運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器實(shí)時(shí)工作狀態(tài)的管理和監(jiān)控。命令串口是控制器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能開關(guān)的媒介，也是數(shù)字信息交流的基礎(chǔ)紐帶，通過命令串口智能控制終端可以向控制器發(fā)送各種控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的智能化操作，包括開關(guān)控制、亮度調(diào)節(jié)等功能 [6]。

2.2.3 輔助設(shè)備

輔助設(shè)備在智能照明控制系統(tǒng)中包括通信模塊和繼電保護(hù)裝置，主要任務(wù)是改善整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行工況，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。通信模塊是智能照明控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，負(fù)責(zé)確保系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備之間的有效通信。通過通信模塊，不僅實(shí)現(xiàn)了智能控制終端與控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸，還能夠與其他智能設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)部件的協(xié)同工作。通信模塊的使用提高了系統(tǒng)的連通性，使各個(gè)設(shè)備能夠快速響應(yīng)指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。繼電保護(hù)裝置是為了確保照明系統(tǒng)在面臨電力波動(dòng)、過載或其他異常情況時(shí)能夠迅速作出響應(yīng)，保護(hù)系統(tǒng)免受損壞 [7]。繼電保護(hù)裝置通過監(jiān)測(cè)電流、電壓等參數(shù)，一旦檢測(cè)到異常情況，能夠迅速切斷電路，防止異常傳播，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。這種保護(hù)機(jī)制不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還延長(zhǎng)了各個(gè)設(shè)備的使用壽命，提高了整個(gè)照明系統(tǒng)的可靠性。引入這些輔助設(shè)備，智能照明控制系統(tǒng)能夠更好地應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)和異常情況，提高系統(tǒng)的整體性能。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

變電站智能照明控制系統(tǒng)中的軟件是非常重要的部分，通常分為本地控制和遠(yuǎn)程終端控制，二者共同協(xié)作以實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的智能控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.3.1 本地服務(wù)器程序

在變電站的智能照明控制系統(tǒng)中，主站起著*樞作用。主站通過持續(xù)向現(xiàn)場(chǎng)控制器發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的智能化控制。這一過程是通過智能控制器傳遞信號(hào)完成的，其主要任務(wù)是將主站發(fā)來的指令進(jìn)行分解，并將相應(yīng)的控制信號(hào)傳送至觸摸開關(guān)，以*終實(shí)現(xiàn)照明燈具的啟閉、調(diào)光等*確動(dòng)作。本地計(jì)算機(jī)充當(dāng)主站的角色，擔(dān)負(fù)起整個(gè)照明控制系統(tǒng)的總體指揮和監(jiān)測(cè)責(zé)任，主站通過持續(xù)不斷地向現(xiàn)場(chǎng)控制器發(fā)送信號(hào)，確保照明系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地響應(yīng)各類控制需求。智能控制器作為連接主站和現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的關(guān)鍵媒介，起到了信號(hào)傳遞和解析的關(guān)鍵作用。一旦智能控制器接收到主站的指令，它會(huì)對(duì)這些指令進(jìn)行分解，并將相應(yīng)的控制信號(hào)傳遞至觸摸開關(guān)。觸摸開關(guān)作為連接照明系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的橋梁，接收到信號(hào)后負(fù)責(zé)將指令準(zhǔn)確傳達(dá)至照明燈具。這使照明系統(tǒng)能夠執(zhí)行啟閉、調(diào)光等各項(xiàng)操作，以滿足變電站內(nèi)照明需求的靈活變化。在本地服務(wù)器結(jié)束初始化之后，會(huì)按照一定的順序?qū)h(yuǎn)程串口、本地串口進(jìn)行讀取。當(dāng)遠(yuǎn)程串口讀取完之后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)其進(jìn)行判斷，看其是否為空。若是不為空，系統(tǒng)會(huì)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到本地串口，從而對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。然后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)本地串口進(jìn)行判斷，看其是否為空，若是不為空，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)操作類型按照一定的順序?qū)⑾嚓P(guān)信息展示出來。若是遠(yuǎn)程串口、本地串口都被判斷為空，當(dāng)前操作會(huì)被直接中止，以提高系統(tǒng)的效率和資源利用。靈活的數(shù)據(jù)處理機(jī)制可以確保系統(tǒng)能夠*效地響應(yīng)各種操作類型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)更新和上傳。同時(shí)，通過判斷串口的狀態(tài)，系統(tǒng)可以在必要時(shí)快速結(jié)束操作過程，從而提高整體操作的效率和性能。

2.3.2 遠(yuǎn)程客戶端程序

遠(yuǎn)程客戶端程序能夠提供用戶友好的界面，使管理人員能夠方便地遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制照明系統(tǒng)。開發(fā)直觀、易用的用戶界面，提供圖形化的照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，確保管理人員能夠輕松理解和操作系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，以便用戶清晰地了解不同區(qū)域的照明狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)照明系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提供圖表和報(bào)表，以直觀展示歷史數(shù)據(jù)和趨勢(shì)，幫助管理人員作出決策。在互聯(lián)網(wǎng)上為串口服務(wù)器建立靜態(tài) IP 地址，通過與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）協(xié)商，保證 IP 地址的穩(wěn)定性和可靠性。在客戶端主機(jī)上，配置虛擬串口，充當(dāng)本地設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)上串口服務(wù)器之間的橋梁，虛擬串口是在客戶端主機(jī)上通過虛擬串口軟件建立的，為了確保與遠(yuǎn)程服務(wù)器的通信順暢，需要對(duì)虛擬串口的參數(shù)進(jìn)行了精心配置，通過 IP 地址映射，將客戶端主機(jī)上的虛擬串口與遠(yuǎn)程串口服務(wù)器相連，客戶端主機(jī)就能夠通過互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程串口服務(wù)器建立通信，實(shí)現(xiàn)了本地設(shè)備與遠(yuǎn)程設(shè)備之間的無縫連接。通過遠(yuǎn)程客戶端軟件，管理人員可以隨時(shí)遠(yuǎn)程訪問虛擬串口，并下達(dá)各種控制指令。這一架構(gòu)為遠(yuǎn)程管理提供了高度便利性，使管理人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控串口設(shè)備，無需實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作，在保障系統(tǒng)安全性的同時(shí)，提升管理效率和響應(yīng)速度。

2.3.3 移動(dòng)端軟件

搭建兼容移動(dòng)端設(shè)備的 App 程序，讓用戶可以隨時(shí)隨地遠(yuǎn)程管理變電站智能照明控制系統(tǒng)，允許用戶通過移動(dòng)設(shè)備方便地開關(guān)燈光、調(diào)整亮度和設(shè)置定時(shí)任務(wù)等，加入狀態(tài)更新功能、歷史信息查詢功能，確保用戶可以隨時(shí)了解各個(gè)區(qū)域的照明狀態(tài)、能耗情況等，也可以回顧過去一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)的運(yùn)行記錄和事件歷史。無論用戶身處何地，都能夠通過 App 程序與本地服務(wù)器實(shí)時(shí)通信，獲取*新的系統(tǒng)信息，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作，確保變電站日常巡檢工作的順利進(jìn)行。

3安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

3.1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(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)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(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場(chǎng)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(dāng)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(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)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(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動(dòng)器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)場(chǎng)景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)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(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或*三方集成平臺(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

3.5設(shè)備選型

4結(jié)束語(yǔ)

文章通過對(duì)變電站智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的深入研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)照明設(shè)備的智能調(diào)光、調(diào)色和開關(guān)控制，為變電站提供了更加靈活和個(gè)性化的照明服務(wù)。智能照明控制系統(tǒng)使變電站管理人員可以通過遠(yuǎn)程方式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管理的即時(shí)性和便捷性，在提高管理效率的同時(shí)也為緊急情況下的靈活應(yīng)對(duì)提供了有力支持，進(jìn)而有效保障變電站照明控制效果，創(chuàng)造高質(zhì)量的照明環(huán)境，確保變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

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