1.概述

　　上海是我国东部沿海的最重要城市，地处东南沿海经济发展带与长江流域经济带的交汇点，是连接国内与世界经济、贸易的枢纽。上海机场运行的日益繁忙成为其最直接的表现。

　　上海浦东国际机场的定位为国际大型航空枢纽港。其中二期航站楼建设是整个二期工程中最重要的建设项目，总建筑面积近50万平方米。

　　机场航站楼作为当代功能复杂，应用广泛的建筑，其照明也成为建筑中一个重要组成部分。机场航站楼建筑照明是集建筑美化、人体工程和航空安全于一身的综合体，它不同于普通民用建筑照明，而是有着更高的要求。而对于机场照明系统的运行而言，节能控制管理同样有着非常重要的意义。

　　2.实施照明节能与智能控制管理的现实意义

　　浦东国际机场二期航站楼面积庞大，由主楼、连接廊、候机长廊三部分组成，其公共场所照明的种类也相当多。除了有众多满足航站楼工作场所的一般照明外，楼内还有大量能体现建筑效果、增加室内晚间美感的大空间效果照明、装饰照明以及广告、标识照明等。整个照明系统灯具数量众多且开关分布面广，若以人工控制照明的开关既不经济又不合理且几乎难以实现，更无法体现节能的目标，因此实施照明的智能化节能控制管理十分必要。

　　3.二期航站楼智能照明系统实现节能控制运行的主要设计构想与实施策略

　　3.1照明系统的节能设计

　　二期航站楼照明设计中，首先通过选用合理的照度标准，采用高效的节能灯具和光源，按照不同的功能区域，确定不同的照度，并按《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)现行的照明功率密度值严格控制照明功率。在满足《建筑照明设计标准》现行的照明功率密度值的基础上,许多场所的照明功率密度值已经达到了《建筑照明设计标准》提出的节能目标值，为照明节能打下了基础。

　　其次在需要照明控制的区域进行合理的配电回路分配，如相邻或隔行(排)灯具由不同回路进行配电等措施，为照明的节能控制管理创造条件。

　　3.2光源和灯具的选择

　　在进行光源选择时对光源的各种性能(技术性和经济性)进行综合比较、评价，主要依据下列基本原则来选择：

　　(1)照节能性、高光效、长寿命的原则选择光源;

　　(2)按照环境对光源显色性及色温的要求选择光源。

　　二期航站楼中根据不同的功能区域采用了相应的照明灯具，如大空间部分采用高性能金属卤化物灯(HID)作为主要光源，公共区域采用226W及218W节能灯作为直接照明光源，135W、128W的T5荧光灯带作为间接照明光源，办公室采用228W或314W的T5荧光灯作为照明光源，行李机房采用70W金属卤化物灯作为照明光源。这些高效光源与具有先进配光作用的高效灯具结合使用，进一步节约了二期航站楼照明运行的固有成本。

　　3.3二期航站楼中智能照明节能控制技术的应用

　　由于航站楼的面积庞大，其照明系统的电能消耗总量是还是非常大的，仅靠控制各场所的照明功率密度值、采用高性能照明灯具及节能光源等措施尚不够，还达不到真正意义上对照明的充分节能。因此必须采用合适的智能照明控制系统，这是对照明系统进行合理运行管理、进一步体现节能功效的重要手段。

　　智能照明节能控制系统是根据室内外光亮度的变化或系统设定的参数，自动调节灯光开启的时间、数量、亮度，达到预先设定的灯光效果、场景，从而合理节约电能的照明控制系统。它包括楼宇设备管理(BA)系统中的照明控制系统、专用的智能照明控制系统以及所有由光控、程控、时间控制等智能控制方式构成的具有记忆、识别、判断功能的照明节能控制系统。

　　智能照明节能控制系统通过日常的设计程序控制来自动开启/关闭各个区域的照明回路;也可以制定特定时段的时间程序控制，及时地关闭不使用的照明回路。在二期航站楼中还通过控制系统与航班信息的集成，在候机厅等受航班信息影响的区域根据航班信息所提供的时间程序关闭/打开相应的照明回路，进行全面、灵活的节能控制，以节约电能的消耗，同时也大大方便了照明的运行管理。

　　二期航站楼采用的是独立的智能照明控制系统，对照明进行节能控制与运行管理，并作为BA系统的一个子系统。航站楼内设置了4个智能照明控制系统分控站(设有分控照明工作站、服务器)，对相关管理区域的照明回路进行监控管理;在航站楼总运行管理中心(TOC)设置了照明控制系统总站(设有总控照明工作站、服务器)，负责整个航站楼的照明控制管理。

　　照明控制系统总站通过网络传输光缆连接整个楼内4个分控区域以及交通中心(另一子项工程)的分控照明工作站、服务器，并通过OPC(OLEforProcessControl,是一个工业标准,用于过程控制,这个标准定义了一个开放接口，在工业客户机和服务器之间进行数据交换)方式与BA系统集成。管理者可以在运行管理中心通过可视化管理软件实时地直接掌握相关照明回路的控制状态，故障时通过传输技术向管理者发出警报，确保系统的正常运行，及时了解各控制区域的照明情况;也可以在分控站中对相关区域灯光进行控制，对灯光进行有效的控制及管理。

　　3.3.1系统设计的总体思路

　　(1)航站楼智能照明控制系统要在满足机场正常运营以及特殊照明的情况下，同时兼顾环境舒适、科学管理和有效节能的目标。并确保系统在运行数年内仍具有一定的先进性，使机场成为融合高效、安全、节能、管理、先进为一体的，达到国内外先进水平的智能化机场。具体主要体现于：

　　先进性采用具有先进电流检测的模块实现对末端照明的控制，并采用国际或国内通行的先进技术，先进的网络架构及节能监控技术;

　　成熟性选择一个具有成熟技术的系统，同时考虑安全性;

　　扩展性系统设计中充分考虑未来系统的扩展，通过系统总线结构特点，在设计中留有充分接口余量;

　　可靠性控制系统内的模块设计充分考虑系统故障时能手动启动的功能，增强其可靠性;

　　经济性整个系统设计充分考虑经济性，能充分利用其他网络的通路来构建整个系统，以取得良好的经济效果。

　　(2)航站楼内长廊、主楼、连接廊等公共部位的照明，包括：大空间照明、公共区域及通道照明、装饰照明广告和标识灯箱照明等，这些区域各自都有不同的控制策略和要求，智能照明控制系统要通过不同的场景设置来实现不同功能区域的照明控制要求。

　　(3)由于航站楼公共部位的面积十分庞大，需考虑进行节能控制管理的照明区域众多，仅航站楼内系统所监控的照明回路数近7000条、灯具多达90,000余套，这在普通公共建筑中是非常少见的，虽然系统的实现有一定难度，但所构建的系统要确保技术先进、可靠安全、方便管理。

　　3.3.2系统的构建

　　构建的智能照明节能控制系统主要考虑由四部分组成：驱动器、传感器(控制面板等)、系统辅助元件、服务器等。

　　驱动器为执行模块，从总线上得到并执行命令，如输入输出控制模块等。

　　传感器类元件是感测和发出命令给总线的元器件，如智能面板及直接挂在总线上的光线感测器等。

　　系统辅助元件是构成系统的一些必配元器件，如系统电源、支线耦合器、时钟控制器、RS232接口等。

　　服务器是指中央监控计算机及控制软件等。

　　系统采用大型联网式的形式，根据所控区域内不同时间、不同场所、不同功能用途，利用光照度控制、时间控制以及航班信息等手段对照明系统进行自动控制。

　　系统是全数字、模块化、分布式总线型控制系统，并将控制功能分散给各功能模块，以提高安全性。中央处理器、模块之间通过网络总线直接通信，以实现灵活控制。

　　根据机场航站楼的平面结构，将航站楼控制区域分为：4个大区域，设置36条支线。智能照明系统在主楼，长廊各设置2个大区域，其中主楼有20条支线，长廊有16条支线。

　　考虑到机场的照明控制管理系统所管理的区域庞大，各种驱动器、传感器、控制模块很多，需要构成一个完整的系统，实现完全分布式集散控制，达到集中监控、分区控制、分级管理，所以4大区域的监控信息都是先通过IG/S1.1网关在相应的弱电间内就近连接到以太网中，再通过以太网连接照明监控管理服务器工作总站和BA系统服务器。

　　设计中考虑用一个IG/S1.1网关连接15条支线，每条支线最多可连接64个驱动器或控制模板或传感器等设备，但考虑到系统的长期可扩展性及冗余性，实施时一条支线只连接60个以内的设备。每条支线的最大长度不超过1000米，两个元件之间的最大距离控制在700米以内。对线长超过1000米的，采用中继器或光纤连接的方式将线长扩展。

　　照明控制系统的连接网络则利用已有的综合布线系统构建的以太网(六类线或光纤)，充分发挥综合布线系统的优势，降低照明控制、BA系统的总体造价。36条支线采用专用数据总线J-Y(ST)YH2X2X0.8屏蔽双绞线，连接每一个支线上的元件，每条支线通过支线耦合器同区域主干线连接。

　　通过一条专用数据线，将区域内各楼层各分区的照明控制箱及控制器(或面板)等原件联接在一起，实现智能控制。各楼层、分区的照明控制也可以独自运行，不需要控制主机进行干预。同时照明控制系统通过OPCServer与BA系统进行连接，在BA系统的监控管理主机中也能实现对所有区域的照明系统进行集中监视和控制，并及时了解每个区域照明回路的当前状态，有关灯具使用时间以及运行状态和故障的信息等。

　　3.3.3系统具有的功能

　　构建的智能照明节能控制系统具有以下功能：

　　(1)控制功能：能将布灯区、场景信息在管理控制器中进行预设，保持系统对布灯区场景的记忆，使用时可直接调用需要的场景进行快速开启;系统同时可根据机场航班信息自动对场内的灯光进行开关控制。

　　(2)应急处理功能：在接收到安保系统、消防系统的警报后，自动将指定区域照明或应急照明全部打开。

　　(3)天文时钟功能：系统通过对主机所在地理位置的经纬度设置，自动推算出当天的日出日落时间，根据这个时间来定时控制场内照明的启/闭。

　　(4)日照补偿功能：预先将场内设定2～3个照度等级，由照度传感器检测场内照度，当照度跨越一个等级时，自动打开/关闭相应的场景，使场内照度保持在一定的水平，以节约电能。

　　(5)与BA系统的集成：照明控制系统带有通信接口、干接点输入端口，接受来自BA系统、安保系统、消防系统或其他设备提供的信息及干接点信号并与BA系统进行无缝集成。BA系统能直接从管理器上获得被控光区的各种照明参数。

　　(6)通过电话Modem及英特网(Internet)可对系统进行监控：照明控制系统通过LAN调制解调器及通过英特网IE浏览器，可对照明控制系统进行远程操作，以实现对系统中各个照明控制箱的照明参数进行设定、修改及对系统的场景照明进行监控。

　　(7)图示化监控：使用电子地图功能，对整个控制区域的照明进行直观控制;并将整个建筑平面图输入系统中，采用各种不同的颜色来表示该区域实时的状态。

　　(8)日程计划安排：根据机场航班特点，设定每天不同时间段的照明场景状态。将每天的场景调用情况记录到日志中，并可将其打印输出，方便管理。

　　3.3.4系统所具有的技术特点

　　(1)系统不仅包括所有照明监控管理系统自身的硬件设备和底层系统，同时还可通过上层的监控管理工作站进行监控管理，有相关的图形化监控管理软件系统，能通过楼宇管理系统得到相关的时钟信号、以及其他如航班信息等，同时能也返回相关的运行数据给上层的管理软件系统。

　　(2)整个系统只有一条总线，没有大量的电缆附设和繁杂的控制设计，现场控制面板采用24V安全低电压供电方式，安全可靠，操作方便。

　　(3)每个模块均为智能元件，内置有CPU和储存器。可以独立工作运行，增加系统可靠性和安全性。

　　(4)输出驱动模块均带有机械自锁装置，即使模块断电，也不会自行释放，从而保证突发断电后，模块能保持原有的状态。当电源恢复后使灯光也能即刻恢复到原开启状态，以减少可能产生的混乱。输出驱动模块选用20A和16A大容量负载能力的驱动器，直接接入回路，并都带有手动操作开关，可在应急时进行强行手动启动。

　　(5)照明控制模块能自动检测回路电流，并与正常回路电流进行比较，当照明光源发生故障时，发出故障信息，并在主机显示屏上显示各回路电流。

　　(6)开关模块在灯具集中启动时，通过编程可使灯具自动分组延时打开，防止产生过大的浪涌电流。

　　(7)能方便灵活地进行控制、功能的修改，对修改只需做小的程序调整，无需现场重新布线就可实现。

　　(8)系统的独立性高,不会受BA系统故障影响。

　　3.3.5照度传感器的分布

　　航站楼照明节能控制系统的控制手段之一是采用光感探测器控制，根据室外天然光的亮度以及室内探测到的照度来控制照明场所内相关灯具的启、闭，避免开启不必要的灯光，以节约电能。

　　考虑在航站楼连接廊屋顶安装4个室外照度传感器，航站楼室内根据功能、场所等的不同情况划分30个不同分区，各分区安装1个室内照度传感器，照明回路按室内外照度比较值及时间条件编制程序，提供有效的照明节能控制。

　　3.3.6公共照明(广告、装饰照明除外)的控制原则

　　在保证航站楼公共区域室内照度、亮度的前提下，出于节能、管理的目的，对楼内公共区域照明按室、内外光照度、时间、航班信息资料来分时间分区域进行照明控制。

　　公共照明的开灯流程定为：

　　当照明控制系统接收到航班信息后，其首先判断相关区域场内光照度是否满足设定值，若没有满足，则指示该区域的照明控制器先开启该区域1/3照明灯，若仍未满足，则开启该区域1/2照明灯，若还不满足，则开启室内全部照明灯。时间程序作为无特殊要求时按常规的设定时间控制。

　　公共照明的关灯流程可定为：

　　深夜当某区域需要关灯时，照明控制系统将根据时间程序及航班信息来关闭相关区域的照明灯。照明控制系统首先判断相关区域是否有航班信息，若有且光照度已达到设定值，当航班间隙时间较长时，则可关闭该区域1/2或2/3照明灯，若没有则关闭该区域全部照明灯。时间程序亦作为无特殊要求时按常规的设定时间控制。

　　3.3.7系统的集成管理

　　航站楼设计中是将智能照明节能控制系统作为BA系统的一个子系统，并很好地与BA系统实现集成，同时智能照明节能控制系统还能通过BA系统得到航班信息和统一的机场时钟信号，并把相关的信息返回给楼宇管理系统，作为维护管理信息系统的数据。

　　机场二期智能照明节能控制系统采用的是EIB的技术。系统中要求提供OPCServer软件，并通过EIB标准的网关接口，利用客户化的软件开发，实现与楼宇管理系统的数据交换，同时在网络物理链路上，IG/S1.1网关可实现把系统接口，转换成为标准的RJ45接口，即将EIB协议转换成TCP/IP协议，实现通过TCP/IP的网络协议连接。

　　系统通过综合布线系统的以太网平台，与BA系统的工作站实现物理链路，并以以太网为核心进行连接。而交换的数据，则通过BA系统的工作站与智能照明节能控制系统的OPC服务器工作站实现数据交换。

　　上层控制完全是以以太网为基础(传输速率为10M/100M/1000M)，通过以太网与楼宇管理系统集成，再通过楼宇控制系统与整个航站楼地面运行网连接，构建整个机场的智能管理系统。同时对于智能照明节能控制，则通过VLAN技术构成整个照明管理系统，并相互构成备份，以提高整个系统的可靠性。

　　4.结束语

　　浦东国际机场二期工程照明监控管理的区域庞大，监控点数众多，采用独立的智能照明控制系统并作为BA系统的一个子系统，可以大大提高BA系统和照明系统的可靠性。机场二期采用了独立的智能照明控制系统后，管理方式更加便利，控制手段更加丰富，响应速度更加快捷，节能效果更加突出。这一案例的成功实施也给超大型公共建筑照明控制系统提供了典型的示范效应。

　　【参考文献】

　　[1]建筑照明设计标准GB50034-20042004

　　[2]吴念祖主编.浦东国际机场二期工程节能研究.上海:上海科学技术出版社,2008.1

　　[3]上海浦东国际机场二期航站楼电气设计文本上海:华东建筑设计研究院有限公司