FHEMS系列高桿燈（機位牌）控制系統(tǒng)

FH-XGK-ZP系列站坪機務(wù)配電亭

遠程監(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 機坪照明、機務(wù)配電的特點 2

第三章 傳統(tǒng)機坪高桿燈控制系統(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 機坪高桿燈控制及機務(wù)配電解決方案 7

4.1、機務(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 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(shù)監(jiān)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(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，而機場也被視為一個城市對外展示的窗口，其各個配套系統(tǒng)的智能性、先進性、穩(wěn)定性更是代表著行業(yè)的技術(shù)實力。

而伴隨著機場建設(shè)的突飛猛進，國家新建、改擴建機場的機坪機位數(shù)量也不斷攀升，機坪呈現(xiàn)區(qū)域性分散發(fā)展。機場站坪照明和機務(wù)供電是機場供配電系統(tǒng)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(shè)施重要組成部分之一的機坪高桿燈照明遠程監(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/遠程控制、機務(wù)配電以及電量監(jiān)測等功能的機務(wù)配電亭已成為機場停機坪的首選。

第二章 機坪照明、機務(wù)配電的特點

機坪以機位為單元設(shè)置機務(wù)用電配電亭（箱），主要提供機務(wù)維修用電、飛機400hz電源裝置、飛機預(yù)制冷裝置，以及泊位引導(dǎo)裝置和機坪監(jiān)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(yīng)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(wù)配電箱取電源時，應(yīng)在機務(wù)配電箱設(shè)單獨開關(guān)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(jiān)控系統(tǒng)。對規(guī)模較小的機場，高桿燈和機位標記牌的控制應(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(qū)域照明系統(tǒng)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(shè)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(qū)域照明系統(tǒng)的狀態(tài)，必要時實現(xiàn)相應(yīng)的遠程控制。

第三章 傳統(tǒng)機坪高桿燈控制系統(tǒng)的問題闡述

停機坪高桿燈控制系統(tǒng)在不斷實踐與成長的過程中，部分機場運用民建里遠程設(shè)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(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坪高桿燈遠程控制問題。

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

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)機場運用得最多。現(xiàn)在就該方式的優(yōu)缺點進行分析：

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具有良好的可擴展性和聯(lián)網(wǎng)功能，便于系統(tǒng)后期功能和系統(tǒng)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(xié)議，具備較高的可靠性和實時性，同時由于其成熟且應(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 因機場高桿燈控制柜都在室外機坪，且機場所在區(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大，因此在實際應(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”的現(xiàn)象時有發(fā)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(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前的環(huán)境亮度值，根據(jù)程序設(shè)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(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)缺點進行分析：

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?shù)厍谌藛T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(wěn)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(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、采用時間繼電器的控制方式

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(jù)事先設(shè)定好的時間周期表來啟停高桿燈。在早期的機場建設(shè)中使用較多，是上世紀的高桿燈控制系統(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(tǒng)的維護成本低且易于維護。

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行啟停控制。

③ 時間周期表設(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(diào)整只能手動，當需要更改啟停時間時（天氣變化、季節(jié)變化等），需要到每個時控器處手動更改，當天氣恢復(fù)正常時又要調(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，同時由于時控器時間偏差的持續(xù)積累，導(dǎo)致系統(tǒng)運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，該方案在實際中也有機場采用，此方案的優(yōu)點除了具有采用數(shù)傳電臺的優(yōu)勢還有如下優(yōu)點：

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)的實踐證明。

2、應(yīng)用中局限性：

①GSM使用過程中有后續(xù)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(xù)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(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(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(shè)置時間等參數(shù)。

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(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(tǒng)在滿足工作照度同時，要最大限度地節(jié)省能源，要能更加便捷的實現(xiàn)啟?？刂坪凸δ芮袚Q，做到真正意義上自動化控制。

4、高桿燈控制和機務(wù)配電結(jié)合，減少機坪內(nèi)安裝的設(shè)備，同時方便電量監(jiān)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(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 機坪高桿燈控制及機務(wù)配電解決方案

為滿足機坪、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，結(jié)合新一代“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，專門設(shè)計了基于FH-XGK-ZP** 系列站坪機務(wù)配電亭的高桿燈控制系統(tǒng)。

4.1、機務(wù)配電亭介紹

FH-XGK-ZP 系列站坪機務(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 系列站坪機務(wù)配電亭是本著安全、合理、可靠的原則而設(shè)計生產(chǎn)的，本產(chǎn)品具有可通信（可擴展網(wǎng)絡(luò)通信功能）、智能化、分斷能力高、可靠性好、結(jié)構(gòu)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(yè)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(nèi)、戶外使用。FH-XGK-ZP 系列站坪機務(wù)配電亭符合GB7251.1-2015《低壓成套開關(guān)設(shè)備》等標準。4.1.1、用途

該產(chǎn)品適用于機場、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(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、嚴重污染、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，當電源設(shè)備插頭插在輸出插座時仍能將門關(guān)上，不影響使用。

機務(wù)配電亭設(shè)計側(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扇，當柜內(nèi)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(xiàn)對電路進線控制保護和監(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，利用工業(yè)級的光電交換機，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(zhì)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。抗電磁干擾、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。

3、光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設(shè)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(huán)境保護好，有利于節(jié)約有色金屬銅。

4、光纜適應(yīng)性強，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“點對點”的布線方式，需要從控制中心對每個分控設(shè)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(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。

下圖為某機場的高桿燈及機位牌控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。該機場共有18臺機務(wù)配電亭，根據(jù)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(wěn)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(qū)域全黑而造成生產(chǎn)事故。此時工作人員再去現(xiàn)場手動開燈和維護也有時間裕度和照度保證。

4.2.2、系統(tǒng)配電

前期建設(shè)的機場高桿燈配電方式多是從機場變電站或機坪箱變內(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(wù)配電亭和機坪高桿燈基本是一一對應(yīng)關(guān)系，而機務(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務(wù)配電亭內(nèi)，保證控制穩(wěn)定的同時也方便地勤人員的手動操作和維護，更是為系統(tǒng)功能的靈活組合提供了無限的可能性。