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FHEMS系列高桿燈（機位牌）控制系統
FH-XGK-ZP系列站坪機務配電亭
遠程監控-安全預警-控制靈活-高效節能
目 錄
第一章 簡介 1
第二章 機坪照明、機務配電的特點 2
第三章 傳統機坪高桿燈控制系統的問題闡述 3
3.1、采用串行總線控制方式 3
3.2、采用光照度傳感器的控制方式 4
3.3、采用時間繼電器的控制方式 4
3.4、采用GSM/Zigbee等無線網絡的控制方式 5
第四章 機坪高桿燈控制及機務配電解決方案 7
4.1、機務配電亭介紹 7
4.1.1、用途 8
4.1.2、使用環境 8
4.1.3、結構特征 8
4.1.4、主要技術性能 11
4.1.5、功能選型 11
4.2、控制系統介紹 13
4.2.1、系統組網 13
4.2.2、系統配電 14
4.2.3、主要硬件介紹 17
4.2.3.1 觸摸控制屏 17
4.2.3.2 光電交換機 17
4.2.3.3 控制器模塊 18
4.2.4、軟件功能 19
4.2.4.1 用戶管理功能 19
4.2.4.2 定時/鼠標點控功能 20
4.2.4.3 電量參數監測與查詢功能（可選） 21
4.2.4.4 故障報警與記錄查詢功能 22
4.2.4.5 操作日志功能 23
第五章 部分應用案例 24
航空交通是現代文明的重要體現，是現代生活中不可缺少的重要交通工具，而機場也被視為一個城市對外展示的窗口，其各個配套系統的智能性、先進性、穩定性更是代表著行業的技術實力。
而伴隨著機場建設的突飛猛進，國家新建、改擴建機場的機坪機位數量也不斷攀升，機坪呈現區域性分散發展。機場站坪照明和機務供電是機場供配電系統的重要組成部分，對機場的安全可靠運行和正常維護都起到重要作用。作為機場設施重要組成部分之一的機坪高桿燈照明遠程監控系統，已越來越為業界所關注，隨著科技的不斷進步，為適應人們不斷提高的“智能化”的需求，美觀、可靠且結合高桿燈現場/遠程控制、機務配電以及電量監測等功能的機務配電亭已成為機場停機坪的首選。
第二章 機坪照明、機務配電的特點
機坪以機位為單元設置機務用電配電亭（箱），主要提供機務維修用電、飛機400hz電源裝置、飛機預制冷裝置，以及泊位引導裝置和機坪監控裝置的低壓電源。
高桿燈的電源原則上每個高桿燈直接從變電站的低壓單獨供電，以便于高桿燈的單獨控制；機位標記牌應按組直接從變電站的低壓單獨供電，以便于標記牌按組控制。如不能單獨供電，只能機務配電箱取電源時，應在機務配電箱設單獨開關加交流接觸器或控制模塊，形成高桿燈和機位標記牌的集中監控系統。對規模較小的機場，高桿燈和機位標記牌的控制應直接接入助航燈光監控系統中。
高桿燈光源數量增多，遠機位距離管理中心越來越遠，加之運營部門對機坪照度和能源管理要求的提高，不但要求各分控中心能控制各區域照明系統運行，顯示光源的亮度值，而且還需要在第一時間得到光源故障的信息，以便維護人員對故障設備及時維修和更換。中央控制中心也可以同時訪問各分控區域照明系統的狀態，必要時實現相應的遠程控制。
第三章 傳統機坪高桿燈控制系統的問題闡述
停機坪高桿燈控制系統在不斷實踐與成長的過程中，部分機場運用民建里遠程設備控制方式或者在高桿燈配電柜中加時控器等做法，已能達到遠程監控的目的，但由于其所處位置以及受控方式的不同而顯得特殊，無論是傳統的遠程控制方式還是現在推廣的民建中智能照明的方式，都不能較為完美解決機坪高桿燈遠程控制問題。
下文就現在機坪常用的幾種高桿燈遠程控制方式分別闡述其優缺點
采用Modbus RTU或KNX／EIB等總線控制方式需要將每臺高桿燈控制器都連接到一條總線上，各控制設備模塊之間采用“手拉手”通訊方式，中央控制服務器通過總線發送控制命令，完成對高桿燈的控制。該方式目前在國內機場運用得最多?，F在就該方式的優缺點進行分析：
1、優勢：
①該控制方式比較靈活，施工布線也比較方便，控制精度高。無論是施工人員還是使用人員，都比較容易理解接受。
②具有良好的可擴展性和聯網功能，便于系統后期功能和系統的擴充和升級。
③Modbus RTU、KNX/EIB或其他通訊總線都是國際上較為成熟的通訊協議，具備較高的可靠性和實時性，同時由于其成熟且應用的廣泛，使得配套的軟硬件開發和集成更為簡便
2、應用中的局限性：
① 因機場高桿燈控制柜都在室外機坪，且機場所在區域大多屬于雷區，而通訊總線傳輸為電流信號，即算屏蔽保護措施做得到位，也難杜絕“感應雷”等干擾現象發生，再加上模塊自身的防雷擊功能不夠強大，因此在實際應用中，系統經常遭到損壞，尤其在夏季，模塊受到雷擊而損壞或“死機”的現象時有發生；而在北方嚴寒的冬季，沒有防護措施 模塊的工作溫度也難滿足工作環境要求。
②如果系統數據過大，容易造成通訊不穩定，數據阻塞或“丟包”。因此在實際應用中為保證主要的控制功能正常使用，常常將其他如電量檢測、狀態反饋等等功能舍棄或局部少量采用。
③總線通訊距離有限制。雖然部分廠家模塊具有中繼作用，或通過調整波特率等方式能增加通訊距離，但實際應用中從控制服務器至最末端模塊之間的距離還是不建議超過1200米。而停機坪的長度往往超過此數。
利用光照度等光敏傳感的控制方式的基本原理是：通過光敏器件來檢測當前的環境亮度值，根據程序設定的閾值，當光照條件不足時，自動開啟高桿燈；當光照條件充足時，自動關閉高桿燈。該控制方式在路燈和景觀照明中應用較多，現在就該方式的優缺點進行分析：
1、優勢：
①不需要控制服務器即可開關燈，節約人力和物力資源。
②開關燈時間根據光亮度情況而定，符合自動控制的理念。
2、應用中的局限性
①控制不靈活。各控制模塊之間不適合增加通訊方式，造成控制設備之間不成“系統”，不能發揮除控制以為的其他功能。
②照度傳感器的感應值和人體的感應值難以統一。當地勤人員認為要開燈時，高桿燈卻還遲遲不開，而停機坪不像路燈和室外景觀，即算遲開10分鐘影響也非常大。
③控制不穩定。高桿燈會因為在傳感器周圍局部的光亮度變化而誤開關燈（如有鳥或其他遮擋物）；另外，傳感器光敏元件的靈敏性也會越來越差，導致高桿燈的啟停越來越不符合工作人員的要求。
該控制方式是利用時間繼電器作為高桿燈的控制元件，根據事先設定好的時間周期表來啟停高桿燈。在早期的機場建設中使用較多，是上世紀的高桿燈控制系統的典型代表，其控制原理如下圖所示：
1、優勢：
①時控器價格低廉，控制方式簡單，只需在高桿燈控制箱中按原理圖增加時控器即可，無論是施工人員還是使用人員，都比較容易理解接受。另外，系統的維護成本低且易于維護。
②無需為控制高桿燈鋪設專用電纜，可直接對高桿燈一次回路進行啟?？刂?。
③ 時間周期表設定簡單，控制精度高。
2、應用中的局限性：
①控制不靈活。該方式是通過調整時間繼電器的閉合與斷開延遲時間，完成對高桿燈的控制，因時間繼電器的調整只能手動，當需要更改啟停時間時（天氣變化、季節變化等），需要到每個時控器處手動更改，當天氣恢復正常時又要調整回來，過程及其繁瑣。
②各控制模塊之間不適合增加通訊方式，造成控制設備之間不成“系統”，不能發揮除控制以為的其他功能。
③控制不穩定。時控器的晶振芯片的靈敏性會越來越差，導致高桿燈的啟停越來越不符合工作人員的要求，同時由于時控器時間偏差的持續積累，導致系統運行一年以后需要手動到現場調節。
隨著無線通訊技術的發展，采用GSM網絡通過GPRS或建立Zigbee網絡等進行無線數據傳輸，從而完成對高桿燈的控制，該方案在實際中也有機場采用，此方案的優點除了具有采用數傳電臺的優勢還有如下優點：
①無需布線，施工和調試簡便，減少了建設成本。
②控制方便，可以根據需要隨時啟停設備。
③網絡通訊較為穩定。無論是移動通信頻段還是Zigbee，都是經過了無數的實踐證明。
2、應用中局限性：
①GSM使用過程中有后續費用，只要對高桿燈進行控制，就要向移動公司繳納通信費，日積月累，其后續費用也是不容小視的。Zigbee雖然不需要后期通訊費用，但是其通訊距離較短，需要增加的設備多，前期的投入較高。
②無線傳輸的數據量有限制，從而導致系統功能的不完善。
以上幾種控制方案是目前已建機場主要采用的高桿燈及機位牌控制方式，歸納來看，需要解決的問題如下：
1、要有一套中央照明控制系統（服務器、觸摸屏），要求可以直觀地顯示各區域照明狀態和故障信息，以便管理值班人員實時了解照明的整體狀況，如有問題，多種方式及時報警，提醒維修故障，同時可以設置時間等參數。
2、要考慮中央控制中心及其他遠機位各分控中心對照明系統的控制和相應的狀態反饋不受長距離影響，并能保證系統的可擴展性，在機場擴建或增加時，不需整體推翻重建。
3、照明控制系統在滿足工作照度同時，要最大限度地節省能源，要能更加便捷的實現啟?？刂坪凸δ芮袚Q，做到真正意義上自動化控制。
4、高桿燈控制和機務配電結合，減少機坪內安裝的設備，同時方便電量監測、手動操作和后期維護。
5、如有必要，可將機坪照明與航站樓的室內照明納入同一系統或更高一級系統集成（BMS/IBMS）。
第四章 機坪高桿燈控制及機務配電解決方案
為滿足機坪、鐵路、碼頭、通信基站等戶外區域對配電與控制的可靠性與靈活性的要求，長沙豐禾智能科技有限公司根據多年自動化控制系統集成的經驗，結合新一代“互聯網+”技術，專門設計了基于FH-XGK-ZP** 系列站坪機務配電亭的高桿燈控制系統。
4.1、機務配電亭介紹
FH-XGK-ZP 系列站坪機務配電亭，適用于頻率50~60Hz、額定電壓380V的配電網絡中，為多路用電設備提供相適應的電源接口。我公司生產的FH-XGK-ZP 系列站坪機務配電亭是本著安全、合理、可靠的原則而設計生產的，本產品具有可通信（可擴展網絡通信功能）、智能化、分斷能力高、可靠性好、結構新穎合理、電氣方案切實實際，適用性強、防護等級高等特點。并配用防護等級高、可靠性能好的工業用插頭、插座（符合IEC60309-1、IEC60309-2、GB11918-89、GB11919-89標準）作為電源輸入或輸出接口，并具有過載、短路和漏電保護等功能。外殼防護等級高，可在戶內、戶外使用。FH-XGK-ZP 系列站坪機務配電亭符合GB7251.1-2015《低壓成套開關設備》等標準。4.1.1、用途
該產品適用于機場、軌道交通、碼頭、通信基站、發電廠、變電站、工礦企業、碼頭等電力用戶作為交流頻率50~60Hz額定電壓低于1000V以下的低壓配電系統中作為動力、照明、控制或檢修設備的電源接口。
? 海拔高度不超過2000m
? 使用環境溫度為-25℃~+40℃。
? 范圍空氣相對濕度在最高溫度+40℃時不超過50%，最濕月的月平均最低溫度不超過+25℃。
? 在較低溫度時允許有較大的相對濕度（如+20℃時為90%）但應考慮到由于溫度變化可能會偶然產生的凝露。
? 安裝傾斜度不超過5°。
? 安裝場所應沒有火災爆炸危險、嚴重污染、化學腐蝕及劇烈振動。
? 本產品為封閉型、落地式室外箱體，正反面開門操作，門上配有門鎖，當電源設備插頭插在輸出插座時仍能將門關上，不影響使用。
機務配電亭設計側視圖
? 柜體采用優質冷軋鋼板（或不銹鋼板）壓彎，采用先進工藝焊接而成，結構牢固，造型美觀并具有良好的接地措施。
? 本產品為滿足遠程監控的功能需要，專門為光纖網絡通信及現場控制模塊預留了獨立的安裝空間，方便客戶增加高桿燈控制、柜內電氣參數監控等功能。
? 本產品配有智能感溫散熱風扇，當柜內溫度高于40℃±2℃時，散熱風扇自動運行散熱。
? 電纜的進線與出線置于箱體的底部。
? 柜體表面處理采用磷化酸洗和靜電粉噴工藝（或不銹鋼拉絲工藝），外觀美觀大方、防腐蝕能力強。
? 柜前上方可配儀表窗和信號燈，能實現對電路進線控制保護和監測等功能。
? 如主母線安裝于絕緣框上，可根據用戶需要加裝母線防護罩，防止有異物墜落造成主母線短路和人身觸電的惡性事故，中性母線置于柜下方絕緣子上。
? 額定絕緣電壓：交流1000V以下
? 額定工作電壓：交流380V 直流440V
? 額定工作頻率：50Hz
? 額定工作電流：630A以下
? 輔助電路額定工作電壓交流220V、380V、直流110V、220V
? 饋電電路最大額定電流：600A
? 輸出插座級數：1P+N+PE、3P+PE、3P+N+PE
? 插座裝置：16A、32A、63A、125A、200A、400A
? 柜體防護等級：IP55、IP65
結合傳統總線通信和無線通信傳輸的優缺點，利用工業級的光電交換機，我們提出“光纖總線”的組網方式。光纖通信是現代通信的主要支柱之一，是世界新技術革命的重要標志和未來信息社會中主要的傳送工具。其特點有：
1、通信容量大、傳輸距離遠。一根光纖的潛在帶寬可達20THz，并且光纖的損耗極低，單模光纖損耗可低于0.25dB/km，這比任何傳輸媒質的損耗都低。無中繼傳輸距離可達幾十、甚至上百公里。
2、信號干擾小、保密性能好?？闺姶鸥蓴_、傳輸質量佳，電纜通信不能完全解決一些電磁干擾問題，唯有光纖通信不受任何電磁以及雷電干擾。光纖通信傳輸的是光信號，不會攜帶任何電信號，更不會有諧波干擾、感應電流、沖擊電流等影響，因此對兩端的模塊來說也是種保護。
3、光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設和運輸，其價格也比較低廉，相對某些特制的總線，（如EIB總線）價格甚至更便宜；光纖材料來源豐富，環境保護好，有利于節約有色金屬銅。
4、光纜適應性強，壽命長，尤其是室外型鎧裝光纖，不但能應付惡劣的自然環境，還能防止鼠咬蟲蛀。
前期的光纖通信只能采用“點對點”的布線方式，需要從控制中心對每個分控設備都施放一條光纖，增加了施工難度的同時還極大的提高了工程造價，因此在工程使用中受到限制。但隨著新一代光電轉換技術的成熟，“光纖總線”或“光纖環網”的組網方式體現出了極大的優勢，成為系統組網的不二之選。
下圖為某機場的高桿燈及機位牌控制系統網絡拓撲圖。該機場共有18臺機務配電亭，根據實際情況，將其分為南北機坪各9臺，然后再采用交叉(“跳花”)控制的方式各分成2條光纖總線（如南機坪1~9號配電亭分成1、3、5、7、9號一條總線，2、4、6、8一條總線），總共4條光纖總線，光纖為室外單模4芯光纖。
采用交叉（“跳花”）的布線方式，能進一步保障控制的安全穩定，因為即算有其中一條光纖損壞，其控制的高桿燈也只是間隔著不亮，能至少保證基本的照度要求，不至于一片區域全黑而造成生產事故。此時工作人員再去現場手動開燈和維護也有時間裕度和照度保證。
前期建設的機場高桿燈配電方式多是從機場變電站或機坪箱變內直接施放電纜至高桿燈內，在燈桿內安裝配電箱進行二級配電和控制，由于燈桿直徑較小，桿內配電箱的空間更是狹小，各種元器件之間的間隙遠遠不能滿足要求，不但不利于通風散熱，后期的維護也更是難題。
考慮到機場的機務配電亭和機坪高桿燈基本是一一對應關系，而機務配電亭有足夠的空間和良好的動力環境，因此我們建議將高桿燈的控制單元和通訊單元都集中至機務配電亭內，保證控制穩定的同時也方便地勤人員的手動操作和維護，更是為系統功能的靈活組合提供了無限的可能性。
為確保系統的穩定可靠，整套控制系統的核心部件全部采用工業級寬溫、寬壓設備，小到螺絲、線纜、接線端子、繼電器，大至控制模塊、交流接觸器、網絡配件、觸摸屏，全部滿足室外24×365小時全天候運行。下面就幾個主要配件進行簡介。
主要技術指標：
? TFT液晶屏、LED背光燈、65535真彩色
? 分辨率800×480、200cd/m2顯示亮度
? 處理器：Cortex-A8,600MHz；內存：128M
? USB接口1主1從、2個串口，可擴展至4個，1個10/100M自適應網口，可擴展CAN口
? 工作溫度：0℃~45℃；工作濕度：5%~90%
? 輸入電壓：24±20%V DC，額定功率：5W
? 防護等級：IP65（前面板）、產品認證：CE/FCC、工業三級電磁兼容
? 壁掛安裝，任意按鍵均支持開關、場景
主要技術指標：
? 支持IEEE802.3/u/x存儲轉發方式，支持最多5個10/100Base-TX電口、10/100M自適應功能。系統交換帶寬：1.0G，緩存64Kbits
? 輸入電壓：12~48VDC寬壓輸入，支持電源無極性
? 工作溫度：-40℃~75℃，存儲溫度：-40℃~80℃；工作濕度：5%~95%（無凝露）
? 防護等級：IP40，波紋式高強度金屬外殼
? 行業標準：①EMI：FCC Part15，CISPR（EN55022)class A
②EMS：EN61000-4-2(ESD),Leve4；EN61000-4-3(RS),Leve3
EN61000-4-4(EFT),Leve4；EN61000-4-5(Surge),Leve4
EN61000-4-6(CS),Leve3；EN61000-4-8,Leve5
③沖擊：IEC 60068-2-27
④自由落體：IEC 60068-2-32
⑤震動：IEC 60068-2-6
? 產品認證： CE、FCC、RoHS、UL508
主要技術指標：
? RJ45網口，10M/100M自適應，支持TCP/IP、UDP、2個RS232/485串口，波特率：9600，N，8，1
? 支持IEC 61131-3標準編程環境
? 支持 Modbus TCP、RTU 協議、TCNET 協議、IEC870-5-104 協議
? 支持作為 Modbus 從站與上位機連接，作為Modbus 主站與采集模塊連接
? 工作電壓：220VAC，允許電壓范圍：90VAC~250VAC
? 輸出內阻：約20歐；額定電流0.2A
? 工作溫度：-40℃~85℃，工作濕度：5%~95%（無凝露）
? 安裝方式：標準35mm導軌安裝或螺栓固定
有了穩定的網絡鏈路和控制元器件做保證，系統即可實現更多的功能來滿足日益提高的用戶需求。
本系統軟件提供豐富的功能復合組件，復合組件通過后臺標準化接口能夠實現多個組件間的內部對象化操作，來完成幾個組件的協同工作，組件具備豐富的方法、屬性，通過腳本可靈活的進行控制，也提供標準的趨勢曲線模板方便快速實現工程制作。提供了“類excel”操作方式的報表工具，可靈活的制作各類復雜格式報表，完成對實時、歷史和統計數據的查詢、顯示、打印和輸出。與.net技術無縫集成，支持WPF和WCF技術構建3D圖形對象組件；強大的ActiveX控件對象容器，定義了全新的容器接口集，通過“腳本”可直接操作容器，調用對象的方法、屬性，方便系統的集成等等。
安全保護是現場應用系統不可忽視的問題，對于有多個用戶共同使用的應用工程，必須解決好授權與安全性的問題，系統必須能夠依據用戶的使用權限允許或禁止其對系統進行操作。
本軟件提供的安全管理主要包括：用戶級別管理、安全區管理、系統安全管理及工程加密管理。對界面上的對象設置訪問權限，同時給操作者分配訪問優先級和安全區，運行時當操作者的優先級小于對象的訪問優先級或不在對象的訪問安全區內時，該對象為不可訪問，即要訪問一個有權限設置的對象，要求先具有訪問優先級，而且操作者的操作安全區須在對象的安全區內時，方能訪問。
高級管理員可以在服務器軟件中創建四個級別的用戶：操作工級、班長級、工程師級和系統管理員級。其中操作工的級別最低而系統管理員的級別最高，高級別的用戶可以修改低級別用戶的屬性。
值班人員對于設備的控制主要采用定時啟停和用鼠標點控，無論哪種控制方式，軟件需要保證控制的靈活和簡單易行。
鼠標點控界面
值班人員可以隨時對任意高桿燈的任意回路進行單獨的啟?？刂?。除此之外，用戶還可以對高桿燈進行場景組合控制，如深夜沒有航班，但貨運和服務車道方向還是需要照明，此時可以把停機坪方向的燈源關閉，把服務車道方向的燈源打開，這樣不僅節能環保，也更體現人性化管理理念。
定時設置界面
值班人員可以對任意高桿燈的任意回路進行定時設置，可以完成多種燈光的的定時組合和場景設置。根據機場的實際工作需要，我們對每個回路增加了2組定時時間，如用戶可以設置早上5點開燈，至早上7點關燈，然后下午16:30開燈，至凌晨12:30關燈。2組定時時間的設置方式同樣也體現了人性化管理和節能環保的需求。
如果機務配電亭內安裝了智能電量儀或其他電量監測設備，則可對各配電回路進行電量監測。電量監測不但能直觀的查看各個配電回路的用電情況，還能第一時間反應是否有燈泡燒壞、負載是否運行正常、三相是否平衡等情況。
為滿足系統無人值守或少人值守的要求，需要更加穩定的報警觸發機制以及多選擇的報警輸出，針對機坪高桿燈控制系統有以下幾種觸發報警。
1、通訊報警。當系統任何一處網絡中斷超過30秒，即觸發報警。當通訊恢復是，報警解除。
2、機務配電亭入侵報警（可選）。將機務配電亭的門內安裝門磁開關，當系統正常運行時，機務配電亭的門應該是正常關閉，如有人打開柜門即觸發報警。
3、水浸報警（可選）。由于機務配電亭安裝于室外機坪，隨時可能面對惡劣的天氣條件，加上配電亭的進出線由地下管道進入，因此有可能在暴雨季節出現箱內底部進水的情況，此時如果在箱內底部合適位置安裝水浸感應繩，即可在第一時間報警通知工作人員，將事故處理在萌芽階段，避免造成更大損失。
4、電量參數越限報警（可選）。安裝了智能電量儀的機務配電亭可以選擇設置過壓、過流以及浪涌保護器故障報警等，以便了解設備工作狀態，避免設備損壞。
系統同時擁有多種報警發送方式可選，如軟件聲光報警、手機短信報警、E-mail郵件報警等，管理人員可以根據需要選擇一種或多種方式組合。
一套完整的系統軟件可以自動用戶的每一步操作，其強大的數據庫功能，可以支持用戶操作的記錄查詢，記錄保存時間超過1年。
第五章 部分應用案例
FH-XGK-ZP系列機務配電亭已經成功運用于國內多個機場，部分案例如下：
1、長沙黃花國際機場
2、柳州白蓮機場
3、寧波櫟社國際機場
4、張家界荷花國際機場
5、海南博鰲機場
6、衡陽南岳機場
7、浙江蕭山機場
本站關鍵詞：高低壓成套電氣設備,智慧能源管理系統,站坪機務配電亭
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