FHEMS系列高桿燈（機(jī)位牌）控制系統(tǒng)

FH-XGK-ZP系列站坪機(jī)務(wù)配電亭

遠(yuǎn)程監(jiān)控-安全預(yù)警-控制靈活-高效節(jié)能

目  錄

第一章 簡介 1

第二章 機(jī)坪照明、機(jī)務(wù)配電的特點(diǎn) 2

第三章 傳統(tǒng)機(jī)坪高桿燈控制系統(tǒng)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(shí)間繼電器的控制方式 4

3.4、采用GSM/Zigbee等無線網(wǎng)絡(luò)的控制方式 5

第四章 機(jī)坪高桿燈控制及機(jī)務(wù)配電解決方案 7

4.1、機(jī)務(wù)配電亭介紹 7

4.1.1、用途 8

4.1.2、使用環(huán)境 8

4.1.3、結(jié)構(gòu)特征 8

4.1.4、主要技術(shù)性能 11

4.1.5、功能選型 11

4.2、控制系統(tǒng)介紹 13

4.2.1、系統(tǒng)組網(wǎng) 13

4.2.2、系統(tǒng)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(jī) 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(shí)/鼠標(biāo)點(diǎn)控功能 20

4.2.4.3 電量參數(shù)監(jiān)測與查詢功能（可選） 21

4.2.4.4 故障報(bào)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(yīng)用案例 24

    第一章 簡介

航空交通是現(xiàn)代文明的重要體現(xiàn)，是現(xiàn)代生活中不可缺少的重要交通工具，而機(jī)場也被視為一個(gè)城市對外展示的窗口，其各個(gè)配套系統(tǒng)的智能性、先進(jìn)性、穩(wěn)定性更是代表著行業(yè)的技術(shù)實(shí)力。

而伴隨著機(jī)場建設(shè)的突飛猛進(jìn)，國家新建、改擴(kuò)建機(jī)場的機(jī)坪機(jī)位數(shù)量也不斷攀升，機(jī)坪呈現(xiàn)區(qū)域性分散發(fā)展。機(jī)場站坪照明和機(jī)務(wù)供電是機(jī)場供配電系統(tǒng)的重要組成部分，對機(jī)場的安全可靠運(yùn)行和正常維護(hù)都起到重要作用。作為機(jī)場設(shè)施重要組成部分之一的機(jī)坪高桿燈照明遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，已越來越為業(yè)界所關(guān)注，隨著科技的不斷進(jìn)步，為適應(yīng)人們不斷提高的“智能化”的需求，美觀、可靠且結(jié)合高桿燈現(xiàn)場/遠(yuǎn)程控制、機(jī)務(wù)配電以及電量監(jiān)測等功能的機(jī)務(wù)配電亭已成為機(jī)場停機(jī)坪的首選。

第二章 機(jī)坪照明、機(jī)務(wù)配電的特點(diǎn)

機(jī)坪以機(jī)位為單元設(shè)置機(jī)務(wù)用電配電亭（箱），主要提供機(jī)務(wù)維修用電、飛機(jī)400hz電源裝置、飛機(jī)預(yù)制冷裝置，以及泊位引導(dǎo)裝置和機(jī)坪監(jiān)控裝置的低壓電源。

高桿燈的電源原則上每個(gè)高桿燈直接從變電站的低壓單獨(dú)供電，以便于高桿燈的單獨(dú)控制；機(jī)位標(biāo)記牌應(yīng)按組直接從變電站的低壓單獨(dú)供電，以便于標(biāo)記牌按組控制。如不能單獨(dú)供電，只能機(jī)務(wù)配電箱取電源時(shí)，應(yīng)在機(jī)務(wù)配電箱設(shè)單獨(dú)開關(guān)加交流接觸器或控制模塊，形成高桿燈和機(jī)位標(biāo)記牌的集中監(jiān)控系統(tǒng)。對規(guī)模較小的機(jī)場，高桿燈和機(jī)位標(biāo)記牌的控制應(yīng)直接接入助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)中。

高桿燈光源數(shù)量增多，遠(yuǎn)機(jī)位距離管理中心越來越遠(yuǎn)，加之運(yùn)營部門對機(jī)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(qū)域照明系統(tǒng)運(yùn)行，顯示光源的亮度值，而且還需要在第一時(shí)間得到光源故障的信息，以便維護(hù)人員對故障設(shè)備及時(shí)維修和更換。中央控制中心也可以同時(shí)訪問各分控區(qū)域照明系統(tǒng)的狀態(tài)，必要時(shí)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的遠(yuǎn)程控制。

第三章 傳統(tǒng)機(jī)坪高桿燈控制系統(tǒng)的問題闡述

停機(jī)坪高桿燈控制系統(tǒng)在不斷實(shí)踐與成長的過程中，部分機(jī)場運(yùn)用民建里遠(yuǎn)程設(shè)備控制方式或者在高桿燈配電柜中加時(shí)控器等做法，已能達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)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(tǒng)的遠(yuǎn)程控制方式還是現(xiàn)在推廣的民建中智能照明的方式，都不能較為完美解決機(jī)坪高桿燈遠(yuǎn)程控制問題。

下文就現(xiàn)在機(jī)坪常用的幾種高桿燈遠(yuǎn)程控制方式分別闡述其優(yōu)缺點(diǎn)

3.1、采用串行總線控制方式

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(shè)備模塊之間采用“手拉手”通訊方式，中央控制服務(wù)器通過總線發(fā)送控制命令，完成對高桿燈的控制。該方式目前在國內(nèi)機(jī)場運(yùn)用得最多?，F(xiàn)在就該方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析：

1、優(yōu)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(kuò)展性和聯(lián)網(wǎng)功能，便于系統(tǒng)后期功能和系統(tǒng)的擴(kuò)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(xié)議，具備較高的可靠性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)由于其成熟且應(yīng)用的廣泛，使得配套的軟硬件開發(fā)和集成更為簡便

2、應(yīng)用中的局限性：

① 因機(jī)場高桿燈控制柜都在室外機(jī)坪，且機(jī)場所在區(qū)域大多屬于雷區(qū)，而通訊總線傳輸為電流信號，即算屏蔽保護(hù)措施做得到位，也難杜絕“感應(yīng)雷”等干擾現(xiàn)象發(fā)生，再加上模塊自身的防雷擊功能不夠強(qiáng)大，因此在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)經(jīng)常遭到損壞，尤其在夏季，模塊受到雷擊而損壞或“死機(jī)”的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；而在北方嚴(yán)寒的冬季，沒有防護(hù)措施 模塊的工作溫度也難滿足工作環(huán)境要求。

②如果系統(tǒng)數(shù)據(jù)過大，容易造成通訊不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)阻塞或“丟包”。因此在實(shí)際應(yīng)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(tài)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(diào)整波特率等方式能增加通訊距離，但實(shí)際應(yīng)用中從控制服務(wù)器至最末端模塊之間的距離還是不建議超過1200米。而停機(jī)坪的長度往往超過此數(shù)。

3.2、采用光照度傳感器的控制方式

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(dāng)前的環(huán)境亮度值，根據(jù)程序設(shè)定的閾值，當(dāng)光照條件不足時(shí)，自動開啟高桿燈；當(dāng)光照條件充足時(shí)，自動關(guān)閉高桿燈。該控制方式在路燈和景觀照明中應(yīng)用較多，現(xiàn)在就該方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析：

1、優(yōu)勢：

①不需要控制服務(wù)器即可開關(guān)燈，節(jié)約人力和物力資源。

②開關(guān)燈時(shí)間根據(jù)光亮度情況而定，符合自動控制的理念。

2、應(yīng)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(shè)備之間不成“系統(tǒng)”，不能發(fā)揮除控制以為的其他功能。

②照度傳感器的感應(yīng)值和人體的感應(yīng)值難以統(tǒng)一。當(dāng)?shù)厍谌藛T認(rèn)為要開燈時(shí)，高桿燈卻還遲遲不開，而停機(jī)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(wěn)定。高桿燈會因?yàn)樵趥鞲衅髦車植康墓饬炼茸兓`開關(guān)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(dǎo)致高桿燈的啟停越來越不符合工作人員的要求。

3.3、采用時(shí)間繼電器的控制方式

該控制方式是利用時(shí)間繼電器作為高桿燈的控制元件，根據(jù)事先設(shè)定好的時(shí)間周期表來啟停高桿燈。在早期的機(jī)場建設(shè)中使用較多，是上世紀(jì)的高桿燈控制系統(tǒng)的典型代表，其控制原理如下圖所示：

1、優(yōu)勢：

①時(shí)控器價(jià)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(shí)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(tǒng)的維護(hù)成本低且易于維護(hù)。

②無需為控制高桿燈鋪設(shè)專用電纜，可直接對高桿燈一次回路進(jìn)行啟?？刂啤?/span>

③ 時(shí)間周期表設(shè)定簡單，控制精度高。

2、應(yīng)用中的局限性：

①控制不靈活。該方式是通過調(diào)整時(shí)間繼電器的閉合與斷開延遲時(shí)間，完成對高桿燈的控制，因時(shí)間繼電器的調(diào)整只能手動，當(dāng)需要更改啟停時(shí)間時(shí)（天氣變化、季節(jié)變化等），需要到每個(gè)時(shí)控器處手動更改，當(dāng)天氣恢復(fù)正常時(shí)又要調(diào)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(shè)備之間不成“系統(tǒng)”，不能發(fā)揮除控制以為的其他功能。

③控制不穩(wěn)定。時(shí)控器的晶振芯片的靈敏性會越來越差，導(dǎo)致高桿燈的啟停越來越不符合工作人員的要求，同時(shí)由于時(shí)控器時(shí)間偏差的持續(xù)積累，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行一年以后需要手動到現(xiàn)場調(diào)節(jié)。

3.4、采用GSM/Zigbee等無線網(wǎng)絡(luò)的控制方式

隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，采用GSM網(wǎng)絡(luò)通過GPRS或建立Zigbee網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，從而完成對高桿燈的控制，該方案在實(shí)際中也有機(jī)場采用，此方案的優(yōu)點(diǎn)除了具有采用數(shù)傳電臺的優(yōu)勢還有如下優(yōu)點(diǎn)：

①無需布線，施工和調(diào)試簡便，減少了建設(shè)成本。

②控制方便，可以根據(jù)需要隨時(shí)啟停設(shè)備。

③網(wǎng)絡(luò)通訊較為穩(wěn)定。無論是移動通信頻段還是Zigbee，都是經(jīng)過了無數(shù)的實(shí)踐證明。

2、應(yīng)用中局限性：

①GSM使用過程中有后續(xù)費(fèi)用，只要對高桿燈進(jìn)行控制，就要向移動公司繳納通信費(fèi)，日積月累，其后續(xù)費(fèi)用也是不容小視的。Zigbee雖然不需要后期通訊費(fèi)用，但是其通訊距離較短，需要增加的設(shè)備多，前期的投入較高。

②無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量有限制，從而導(dǎo)致系統(tǒng)功能的不完善。

以上幾種控制方案是目前已建機(jī)場主要采用的高桿燈及機(jī)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(tǒng)（服務(wù)器、觸摸屏），要求可以直觀地顯示各區(qū)域照明狀態(tài)和故障信息，以便管理值班人員實(shí)時(shí)了解照明的整體狀況，如有問題，多種方式及時(shí)報(bào)警，提醒維修故障，同時(shí)可以設(shè)置時(shí)間等參數(shù)。

2、要考慮中央控制中心及其他遠(yuǎn)機(jī)位各分控中心對照明系統(tǒng)的控制和相應(yīng)的狀態(tài)反饋不受長距離影響，并能保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，在機(jī)場擴(kuò)建或增加時(shí)，不需整體推翻重建。

3、照明控制系統(tǒng)在滿足工作照度同時(shí)，要最大限度地節(jié)省能源，要能更加便捷的實(shí)現(xiàn)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(jī)務(wù)配電結(jié)合，減少機(jī)坪內(nèi)安裝的設(shè)備，同時(shí)方便電量監(jiān)測、手動操作和后期維護(hù)。

5、如有必要，可將機(jī)坪照明與航站樓的室內(nèi)照明納入同一系統(tǒng)或更高一級系統(tǒng)集成（BMS/IBMS）。

第四章 機(jī)坪高桿燈控制及機(jī)務(wù)配電解決方案

為滿足機(jī)坪、鐵路、碼頭、通信基站等戶外區(qū)域?qū)ε潆娕c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(jù)多年自動化控制系統(tǒng)集成的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合新一代“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，專門設(shè)計(jì)了基于FH-XGK-ZP** 系列站坪機(jī)務(wù)配電亭的高桿燈控制系統(tǒng)。

4.1、機(jī)務(wù)配電亭介紹

FH-XGK-ZP 系列站坪機(jī)務(wù)配電亭，適用于頻率50~60Hz、額定電壓380V的配電網(wǎng)絡(luò)中，為多路用電設(shè)備提供相適應(yīng)的電源接口。我公司生產(chǎn)的FH-XGK-ZP 系列站坪機(jī)務(wù)配電亭是本著安全、合理、可靠的原則而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，本產(chǎn)品具有可通信（可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)通信功能）、智能化、分?jǐn)嗄芰Ω摺⒖煽啃院?、結(jié)構(gòu)新穎合理、電氣方案切實(shí)實(shí)際，適用性強(qiáng)、防護(hù)等級高等特點(diǎn)。并配用防護(hù)等級高、可靠性能好的工業(yè)用插頭、插座（符合IEC60309-1、IEC60309-2、GB11918-89、GB11919-89標(biāo)準(zhǔn)）作為電源輸入或輸出接口，并具有過載、短路和漏電保護(hù)等功能。外殼防護(hù)等級高，可在戶內(nèi)、戶外使用。FH-XGK-ZP 系列站坪機(jī)務(wù)配電亭符合GB7251.1-2015《低壓成套開關(guān)設(shè)備》等標(biāo)準(zhǔn)。4.1.1、用途

該產(chǎn)品適用于機(jī)場、軌道交通、碼頭、通信基站、發(fā)電廠、變電站、工礦企業(yè)、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(tǒng)中作為動力、照明、控制或檢修設(shè)備的電源接口。

4.1.2、使用環(huán)境

? 海拔高度不超過2000m

? 使用環(huán)境溫度為-25℃~+40℃。

? 范圍空氣相對濕度在最高溫度+40℃時(shí)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(shí)允許有較大的相對濕度（如+20℃時(shí)為90%）但應(yīng)考慮到由于溫度變化可能會偶然產(chǎn)生的凝露。

? 安裝傾斜度不超過5°。

? 安裝場所應(yīng)沒有火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)、嚴(yán)重污染、化學(xué)腐蝕及劇烈振動。

4.1.3、結(jié)構(gòu)特征

? 本產(chǎn)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(dāng)電源設(shè)備插頭插在輸出插座時(shí)仍能將門關(guān)上，不影響使用。

機(jī)務(wù)配電亭設(shè)計(jì)側(cè)視圖

? 柜體采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板（或不銹鋼板）壓彎，采用先進(jìn)工藝焊接而成，結(jié)構(gòu)牢固，造型美觀并具有良好的接地措施。

? 本產(chǎn)品為滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能需要，專門為光纖網(wǎng)絡(luò)通信及現(xiàn)場控制模塊預(yù)留了獨(dú)立的安裝空間，方便客戶增加高桿燈控制、柜內(nèi)電氣參數(shù)監(jiān)控等功能。

? 本產(chǎn)品配有智能感溫散熱風(fēng)扇，當(dāng)柜內(nèi)溫度高于40℃±2℃時(shí)，散熱風(fēng)扇自動運(yùn)行散熱。

? 電纜的進(jìn)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(qiáng)。

? 柜前上方可配儀表窗和信號燈，能實(shí)現(xiàn)對電路進(jìn)線控制保護(hù)和監(jiān)測等功能。

? 如主母線安裝于絕緣框上，可根據(jù)用戶需要加裝母線防護(hù)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。

4.1.4、主要技術(shù)性能

? 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(shù)：1P+N+PE、3P+PE、3P+N+PE

? 插座裝置：16A、32A、63A、125A、200A、400A

? 柜體防護(hù)等級：IP55、IP65

4.2、控制系統(tǒng)介紹

4.2.1、系統(tǒng)組網(wǎng)

結(jié)合傳統(tǒng)總線通信和無線通信傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)，利用工業(yè)級的光電交換機(jī)，我們提出“光纖總線”的組網(wǎng)方式。光纖通信是現(xiàn)代通信的主要支柱之一，是世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志和未來信息社會中主要的傳送工具。其特點(diǎn)有：

1、通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)。一根光纖的潛在帶寬可達(dá)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(zhì)的損耗都低。無中繼傳輸距離可達(dá)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(zhì)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?shù)氖枪庑盘?，不會攜帶任何電信號，更不會有諧波干擾、感應(yīng)電流、沖擊電流等影響，因此對兩端的模塊來說也是種保護(hù)。

3、光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設(shè)和運(yùn)輸，其價(jià)格也比較低廉，相對某些特制的總線，（如EIB總線）價(jià)格甚至更便宜；光纖材料來源豐富，環(huán)境保護(hù)好，有利于節(jié)約有色金屬銅。

4、光纜適應(yīng)性強(qiáng)，壽命長，尤其是室外型鎧裝光纖，不但能應(yīng)付惡劣的自然環(huán)境，還能防止鼠咬蟲蛀。

前期的光纖通信只能采用“點(diǎn)對點(diǎn)”的布線方式，需要從控制中心對每個(gè)分控設(shè)備都施放一條光纖，增加了施工難度的同時(shí)還極大的提高了工程造價(jià)，因此在工程使用中受到限制。但隨著新一代光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的成熟，“光纖總線”或“光纖環(huán)網(wǎng)”的組網(wǎng)方式體現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢，成為系統(tǒng)組網(wǎng)的不二之選。

下圖為某機(jī)場的高桿燈及機(jī)位牌控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。該機(jī)場共有18臺機(jī)務(wù)配電亭，根據(jù)實(shí)際情況，將其分為南北機(jī)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(jī)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(jìn)一步保障控制的安全穩(wěn)定，因?yàn)榧此阌衅渲幸粭l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(qū)域全黑而造成生產(chǎn)事故。此時(shí)工作人員再去現(xiàn)場手動開燈和維護(hù)也有時(shí)間裕度和照度保證。

4.2.2、系統(tǒng)配電

前期建設(shè)的機(jī)場高桿燈配電方式多是從機(jī)場變電站或機(jī)坪箱變內(nèi)直接施放電纜至高桿燈內(nèi)，在燈桿內(nèi)安裝配電箱進(jìn)行二級配電和控制，由于燈桿直徑較小，桿內(nèi)配電箱的空間更是狹小，各種元器件之間的間隙遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，不但不利于通風(fēng)散熱，后期的維護(hù)也更是難題。

考慮到機(jī)場的機(jī)務(wù)配電亭和機(jī)坪高桿燈基本是一一對應(yīng)關(guān)系，而機(jī)務(wù)配電亭有足夠的空間和良好的動力環(huán)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(jī)務(wù)配電亭內(nèi)，保證控制穩(wěn)定的同時(shí)也方便地勤人員的手動操作和維護(hù)，更是為系統(tǒng)功能的靈活組合提供了無限的可能性。