阿爾及利亞首都機(jī)場機(jī)坪高桿燈照明控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用研究*

殷文龍, 瞿 濤

[上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司, 上海 200063]

0 引 言

機(jī)坪高桿燈照明控制系統(tǒng)作為機(jī)場照明系統(tǒng)的重要組成部分,在機(jī)場的實(shí)際運(yùn)行中承擔(dān)著重要的任務(wù)[1-2],其自動控制的能力體現(xiàn)機(jī)坪照明控制系統(tǒng)的智能化水平。目前,機(jī)坪照明控制系統(tǒng)的智能化水平還不是很高。

本文設(shè)計一種基于多照度傳感器群體決策控制和全光纖環(huán)網(wǎng)自動控制的智能機(jī)坪照明控制系統(tǒng),可以根據(jù)多個照度傳感器采集環(huán)境照度變化,結(jié)合自動控制監(jiān)控中心對機(jī)坪高桿燈進(jìn)行智能化自動控制[3-4]。

1 系統(tǒng)概述

阿爾及利亞首都機(jī)場機(jī)坪照明控制系統(tǒng)由1個機(jī)坪監(jiān)控中心和2個分控中心組成,可對兩個區(qū)域32個高桿燈進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,在每個高桿燈的燈桿頂端安裝1個照度傳感器來采集光照度,采集的照度信息通過每個高桿燈電亭里安裝的終端控制器發(fā)送到機(jī)坪照明監(jiān)控中心。32個高桿燈分成兩個區(qū)域,每個區(qū)域由16個高桿燈組成,通過兩個光纖環(huán)網(wǎng)將終端所有高桿燈的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心。機(jī)坪高桿燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 機(jī)坪高桿燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)組成

2.1 高桿燈終端控制器

高桿燈終端控制器原理如圖2所示,控制器有3個輸入端,分別采集高桿燈兩路回路和一路障礙燈接觸器的反饋信號,實(shí)時監(jiān)測高桿燈的運(yùn)行狀態(tài)。照度傳感器采集的照度信息通過控制器的第5個輸入端將開關(guān)投票信息反饋給控制器?？刂破魍ㄟ^通信端口采集三相智能電表的電能、電流、電壓數(shù)值,通過開關(guān)燈命令和采集的電流、電壓數(shù)值進(jìn)行計算分析高桿燈的故障情況,控制命令通過輸出繼電器來控制高桿燈的開關(guān),控制器與機(jī)坪照明監(jiān)控中心通過光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行通信。

圖2 高桿燈終端控制器原理

2.2 多照度傳感器群體決策方法

控制高桿燈開關(guān)的群體決策過程如圖3所示。所有燈桿頂端的照度傳感器定期對檢測到的環(huán)境照度進(jìn)行處理,得出開關(guān)燈的投票信息,并將這些投票信息反饋給高桿燈電亭中的控制器。32個控制器計算所有高桿燈節(jié)點(diǎn)開關(guān)燈的投票信息,并將投票信息發(fā)送給機(jī)坪照明監(jiān)控中心,如果高桿燈節(jié)點(diǎn)數(shù)量大于預(yù)設(shè)值,監(jiān)控中心就向所有的控制器發(fā)送開燈控制命令,否則發(fā)送關(guān)燈控制命令。該過程的數(shù)學(xué)描述:

(1)

式中:r——監(jiān)控中心得出的最終開關(guān)燈結(jié)果,取1或0;

n——所有高桿燈節(jié)點(diǎn)的數(shù)量;

mi——高桿燈節(jié)點(diǎn)i的投票信息,取1或0,1代表開燈,0代表關(guān)燈;

s——控制器中預(yù)先設(shè)置的極限值。

圖3 控制高桿燈開關(guān)的群體決策過程

3 機(jī)坪照明監(jiān)控系統(tǒng)及其功能

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)軟件

機(jī)坪照明監(jiān)控系統(tǒng)屬于自主開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)軟件,設(shè)置于機(jī)場能源中心監(jiān)控室,可實(shí)現(xiàn)對高桿燈照明、機(jī)位標(biāo)記牌和障礙燈進(jìn)行遠(yuǎn)程智能化監(jiān)控,實(shí)時監(jiān)測相關(guān)的運(yùn)營狀態(tài)、能耗數(shù)據(jù)、異常信息等,并可通過手動/自動控制模式進(jìn)行群控、分組控、回路控,實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控對象的不同控制需求(如全夜燈、半夜燈等),從而達(dá)到合理安排、節(jié)能減排的目的。機(jī)坪照明監(jiān)控系統(tǒng)界面如圖4所示。

圖4 機(jī)坪照明監(jiān)控系統(tǒng)界面

3.2 系統(tǒng)控制方式

機(jī)坪照明監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)控制方式分為本地手動控制、遠(yuǎn)程手動控制和自動控制。本地手動控制應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備檢修、維護(hù)、升級等操作。遠(yuǎn)程手動控制應(yīng)用于突發(fā)情況或臨時對機(jī)場高桿燈有控制需求,可在監(jiān)控室中心遠(yuǎn)程對高桿燈進(jìn)行全控、分組控和單個控制等靈活操作。自動控制是系統(tǒng)根據(jù)下發(fā)的控制策略和光控來實(shí)現(xiàn)的?？紤]到機(jī)場特殊的安全等級需求,系統(tǒng)設(shè)計的終端控制器可脫離監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行1個月以上,可根據(jù)系統(tǒng)下發(fā)的控制策略結(jié)合本地光控自動控制機(jī)坪高桿燈,在監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障或與監(jiān)控系統(tǒng)通信中斷的情況下仍可確保機(jī)場安全運(yùn)行1個月以上,有充足的時間來進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)、升級,實(shí)現(xiàn)安全、方便、高效。

3.3 自動控制方式

機(jī)坪照明監(jiān)控系統(tǒng)自動控制是基于多照度傳感器群體決策和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的控制策略對機(jī)坪所有高桿燈進(jìn)行控制的,控制方式可以設(shè)置為只通過光照度來控制,也可以設(shè)置由監(jiān)控中心下發(fā)的控制策略來控制。該項目控制方式采用的是復(fù)合判斷條件,監(jiān)控中心根據(jù)當(dāng)?shù)厝粘鋈章鋾r間下發(fā)開關(guān)燈控制策略,或根據(jù)機(jī)場航班情況下發(fā)半夜燈節(jié)能控制策略,系統(tǒng)自動判斷,在監(jiān)控中心下發(fā)控制策略的開關(guān)燈時間推遲20 min前以光強(qiáng)度優(yōu)先控制,凌晨期間的半夜燈節(jié)能控制以下發(fā)策略優(yōu)先控制為原則。這種控制方式在遇到突發(fā)暴雨、大霧等惡劣天氣,機(jī)場光強(qiáng)度不足卻還沒到開燈時間時提前自動開燈,光強(qiáng)度符合機(jī)場照度標(biāo)準(zhǔn)時會自動延遲開燈或提前關(guān)燈,在凌晨之后航班較少時會根據(jù)策略自動切換半夜燈控制模式,在確保機(jī)場機(jī)坪照明需求的情況下最大程度地節(jié)能減排。

3.4 實(shí)時數(shù)據(jù)采集

高桿燈遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對單個高桿燈、機(jī)場所有高桿燈的能耗計量和統(tǒng)計、分析和定期存儲,并可對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行年、月、日的比對分析和追溯查詢、導(dǎo)出打印等。機(jī)場各個高桿燈能耗計量柱狀圖如圖5所示。機(jī)場高桿燈用電趨勢分析圖如圖6所示。

圖5 機(jī)場各個高桿燈能耗計量柱狀圖

圖6 機(jī)場高桿燈用電趨勢分析圖

3.5 故障報警

機(jī)坪照明監(jiān)控系統(tǒng)提供豐富的報警信息瀏覽功能,可對單個高桿燈上控制回路開關(guān)錯誤和燈具破損等異常故障進(jìn)行監(jiān)測和報警,用戶可以在系統(tǒng)界面設(shè)置、篩選出各種報警條件,并將故障信息保存到數(shù)據(jù)庫,使操作人員可通過界面查看具體的警報信息。機(jī)坪照明監(jiān)控系統(tǒng)故障報警界面如圖7所示。

圖7 機(jī)坪照明監(jiān)控系統(tǒng)故障報警界面

3.6 管理權(quán)限

系統(tǒng)可設(shè)置不同管理權(quán)限。系統(tǒng)管理員具有最高權(quán)限,可修改系統(tǒng)配置,增加和刪除普通權(quán)限用戶,可對機(jī)場高桿燈下發(fā)控制策略、修改策略等操作,并可分配不同權(quán)限的用戶。普通權(quán)限用戶只能在給定的權(quán)限范圍內(nèi)進(jìn)行操作,所有用戶登錄信息都會被紀(jì)錄和保存,便于事后分析及責(zé)任認(rèn)定。

4 結(jié) 語

阿爾及利亞首都機(jī)場應(yīng)用的多照度傳感器群體決策和全光纖環(huán)網(wǎng)自動控制相結(jié)合的智能控制方式,極大提高機(jī)坪照明控制系統(tǒng)的智能化水平,解決光敏控制和定時控制方式易受燈光、灰塵、天氣等因素干擾以及控制不靈活的問題,確保機(jī)場機(jī)坪照明,提高機(jī)坪照明運(yùn)行管理效率,減少人員投入,大大降低機(jī)坪高桿燈的能耗。另外,系統(tǒng)還預(yù)留航班信息接入的接口,未來可根據(jù)航班信息來控制高桿燈照明,可更進(jìn)一步提高機(jī)坪照明控制系統(tǒng)的智能化水平。

收稿日期：2018-05-23