0引言

中國近40年經濟快速增長，面臨快速城市化挑戰。城市軌道交通成為發達國家主要交通方式。2016年，43個城市獲建設許可，比2012年多8個。"十三五"期間，新建城市軌道交通5357公里，年均1071公里，是"十二五"的近4倍。預計到2020年，地鐵總里程8000公里，投資2萬億元。為實現可持續性，研究人員和從業者正尋求合適的資源管理方式。地鐵工程復雜，需全面能源管理策略優化能源使用，確保能源供應。地下地鐵網絡需滿足衛生、舒適要求，是高能源消耗者。

1方法

本文介紹了一種結合DIALux軟件和BECH工具的智能照明控制系統，旨在優化車站照明性能并減少電力消耗。通過集成能源分析軟件，創建了節能模型以驗證能源效率。系統利用BECH的仿真數據和實際測試結果進行比較，證明了其有效性和實用性。智能照明控制系統通過深入分析建筑能耗，執行智能分析、反饋和控制流程，同時優化照明方案。該系統不僅關注高能耗模塊，還深入研究能耗細節，為地鐵照明智能化管理提供支持，并為建筑能源分析貢獻了一種新方法。

2光源分布優化

照明裝置的布局通常利用有限元法、蒙特卡洛法或線性優化軟件計算。工程師應采取成熟方法，確保視覺舒適同時減少能源和維護成本。城市軌道系統需減少能源消耗以降低成本和環境影響，因此，通過人工智能技術優化光源分布對節能和環境改善至關重要。

從功能角度分析，地鐵站可劃分為四個主要區域：出入口區域、站廳區域、站臺區域以及工作區域。在照明設計方面，每個區域的側重點各異。照明的強度應當恰到好處，避免過度，以確保每個區域的照明設施能夠盡可能地降低電力消耗。特別是工作區的照明設計，其目的是為了滿足員工日常工作的需求，而非直接服務于乘客的使用。

2.1出入口區域

入口和出口區域作為地下與地面空間的過渡，光適應時間較短，約1分鐘。這些區域應結合自然光和人工光，以自然光為主，不足時輔以人工照明如聚光燈和筒燈。為吸收更多自然光，建筑材料應選用透光性強的材料，如玻璃。同時，應考慮燈具的方向性，以增強乘客的方向感。

2.2車站大廳

車站大廳寬敞，包含多個功能區，各具特色。燈具多樣，可以混用，以強化空間特點和照明效果。此外，過渡區照明需有導向性，確保空間間過渡自然，照明布局和諧，確保重點突出。輔助區域通過明確界限相連。站廳照明標準為100至200勒克斯，照度均勻度至少0.7，推薦0.8，色溫范圍3000至6000K。

2.3站臺區

站臺區作為候車區與出入口區的連接，旨在提供舒適的等待環境，因此調整了照明光源和色溫。出于安全考慮，站臺與列車運行區之間安裝了屏蔽門，并配備了主照明設施，如熒光燈形成的光帶，以明確站臺與列車間的界限，預防事故。

3 照明節能管理系統

大連地鐵1號線引入了基于DALI的智能照明節能系統，通過精確控制不同區域的照明，旨在減少能耗并提升乘客舒適體驗。

3.1照明面積分布

大連地鐵1號線的照明系統分為三個主要區域：地鐵站、站臺和出入口。每個區域都有特定的功能需求。地鐵站照明包括客流、售票、廣告、樓梯和扶梯區域。站臺照明涵蓋客流、休息區、屏蔽門燈帶和高低交換區。出入口照明則包括客流區和室外高低交換區。

3.2系統功能設計

大連地鐵1號線的智能控制系統包括中央控制機、控制網關、配電開關、DALI模塊、照明和紅外傳感器。照明系統分為六個子系統：客流區域、附屬設備、廣告、休息區、車門照明和室外區域。

細化技術用于控制照明分布，確保地鐵乘客基本照明需求和公共設備使用。照明系統智能控制，根據客流自動調整亮度。輔助功能區照明隨乘客移動變化。廣告區照明根據燈箱附近亮度調節。乘客休息區照明根據是否有人在場調整。屏蔽門燈帶區域照明用于提醒乘客上下車。室外區域，室內傳感器檢測自然光，決定是否調整室內照明。

4結果

本節介紹使用DIALux軟件，基于CAD結構對中國大連地鐵站進行優化、模擬及能源性能分析，旨在改善地鐵站關鍵區域的照明布局設計。

4.1優化的人工智能照明分布模擬

以西安路地鐵站廳為例，探討了照明節能現狀和設計，使用DIALux軟件進行照明分布優化。DIALux是專業工具，具備環境模擬和數據分析功能。

4.1.1現有能源消耗和管理模式

照明系統在80x30x5米室內空間的原始設計得到改進。雙港地鐵站廳的燈具排列有序，但未針對不同區域的照明需求設計，未能有效引導乘客。所有燈具使用同類型的LED燈，色溫為3000-6000K，功率49瓦，尺寸2x0.2米。每隔5米安裝一盞，共15盞，垂直間隔1米，每串10個燈，總計150個燈。簡化模型見圖1。

圖1地鐵站燈具布置圖

將方案導入DIALux進行分析，發現選定的燈光布局和燈具存在問題。3D效果圖顯示，過于有序的燈光布置無法滿足不同區域的功能照明和引導需求。燈具過于密集導致照度超標，不僅造成不適和能源浪費，還高于標準照度值。

圖2地鐵站燈光布置的3D效果圖

將原始文件導入DIALux軟件后，可生成光分布曲線效果圖，便于計算年總能耗為42336kWh(150盞燈*49瓦*16小時/天*360天)。

4.1.2燈具布置優化模擬

審查整個照明系統布置以實現節能照明配置至關重要。地鐵站廳室內尺寸為80米長、30米寬、5米高，材料包括天花板、地板、墻壁和工作面已確定。相關設施如閘機、TVM、安檢和員工服務區的位置和材料也已確認。部分結構如柱子可能用于商業用途，表面材料設定為墻紙，其他結構材料則依據常用材料設定。

選擇照明設備類型和空間布局時，應遵循地鐵站廳照明和色溫要求，將智能照明設備主要布置在入口、出口、TVM、安檢和過渡區域，以確保滿足主要照明需求。

光分布曲線展示了人工智能照明設計的結果，顯示光從光源發射并分布到空間的方式。它描繪了照明強度和光分布，反映了空間內的光分布狀態。該方法記錄了不同方向的照度，顯示了光通量、光源數量、功率因數、尺寸和效率。智能配光曲線與燈具類型的選擇緊密相關，包括發射器形狀、透明部件、光源和位置。曲線提供了三種表示方法：極坐標法、直角坐標法和等角曲線法。

4.2智能照明節能控制模型的運行

建立模型后，可確定地鐵照明分布并用軟件計算模型系數，實現智能照明控制。結合自然光和智能控制算法，旨在降低能耗，營造舒適光環境，提升工作效率。

智能節能模型根據時間和照明需求自動調整亮度。高峰時段使用全亮度模式，非高峰時段則切換到一般模式。所有區域的照明需求控制在負荷的90%～100%以內，不同區域根據流量和功能需求調整照明強度。例如，流量低的區域照明需求為負荷的60%，而高流量過渡區則低于70%。晚上乘客少時，系統啟用低峰值模式。節假日，工作人員可自由調整照明模式，系統還提供空白模型供定制照明需求。

4.3節能效果

使用DIALux軟件，分析了大連地鐵1號線雙港站的照明數據，評估智能照明系統的節能效果。站點共有776盞燈，包括192盞屏蔽門燈帶(10W/盞)和584盞功能燈(22W/盞)。收集完數據后，進行了系統模擬。

智能照明系統預計將每天減少約100kW電力消耗，每年節省21876元電費，并減少363905噸碳排放。大連地鐵1號線年能耗為2億kWh，24個車站平均年能耗為22831.1kWh，日均6849.31kWh。照明系統能耗占總能耗14.05%，符合中國政策法規要求，且優于世衛組織標準，占地下車站能耗37%。提出的解決方案有助于降低地鐵照明系統負載，滿足平均消耗要求。

5安科瑞智能照明控制系統

5.1概述

ALIBUS智能照明產品運用了成熟的RS485總線技術，確保了技術的可靠性和系統的安全穩定性。其開關驅動器擁有獨立運作的能力，特別適合中小型項目的需求。此外，該產品采用了模塊化設計，支持靈活的拼接與擴展。它還配備了預留的I/O端口和Modbus接口，便于與AcrelEMS企業微電網管理云平臺進行數據交換。

5.2應用場所

適用于各種智能住宅區、醫療機構、教育機構、酒店以及體育場館、機場、隧道、車站等大型公共建筑項目的照明控制系統需求。

5.3系統結構

5.4系統功能

1)實時監控模塊在線狀態和現場回路開關狀態，界面按樓層分區和回路列表展示。

2)模塊離線、網關設備掉線或狀態反饋與控制命令不一致時，系統會觸發故障報警，并記錄及展示報警信息。

3)實現照明回路的開關控制，每個模塊和樓層均設有控制開關，支持單獨模塊或整個樓層的開關操作。

4)開關驅動器具備過零觸發功能，僅在交流電過零時操作負載，減少電磁干擾和電網沖擊，延長燈具和控制裝置壽命。

5)每個照明回路可設定掉電模式，電源斷電時自動切換至該模式，保證電源恢復后燈具狀態可預測且可控。

6)拖動調光控件可調節照明設備亮度，實現對單個或多個照明回路的控制。調光總控可管理一個或多個模塊的照明回路。圖標顯示的亮滅狀態表示現場開關的當前狀態。

7)點擊場景控件可切換場景設置，界面上展示不同模式和功能，圖標亮滅表示狀態。

8)設定定時器，選定時間后，配置事件發生時的相應動作，如設定燈光在特定時間開啟或關閉。

9)系統利用預設經緯度自動計算日出日落時間，并根據天文時鐘控制照明，實現日落后開燈、日出時關燈。

10)所有定時控制計劃可保存至驅動模塊，即使上位機故障或模塊離線，驅動模塊的RTC時鐘也能保證計劃正常執行，不影響照明控制。

11)系統采用分布式總線結構，各組件能獨立運作，且可通過程序設定實現多功能性。

12)預留與BA(樓宇自動化)或第三方集成平臺的接口，支持Modbus、OPC等協議。

5.5設備選型

6結束語

本文探討了地鐵照明系統的節能潛力，回顧了環境要求和智能照明技術的發展。分析了地鐵站不同區域的照明需求，并利用DIALux軟件設計了節能方案。通過實證研究驗證了智能照明系統在降低能耗、延長燈具壽命和提升工作效率方面的優勢。智能照明控制技術在負載控制、電流測試和開關燈方面優于傳統方法，提高了地鐵照明的管理效率。研究將照明節能方案與能源分析軟件結合，為節能型建筑提供了參考。