機坪泛光照明高桿燈LED改造及智慧化控制建設探討

陳 強

廣州白云國際機場股份有限公司（廣東 廣州 510470）

0 引言

廣州白云國際機場是我國三大國際樞紐機場之一，2019年航班起降49.12萬架次，旅客吞吐量達7 337.84萬人次，貨郵吞吐量達1.919 9×106t。新時代民航高質量發(fā)展要求加快推進以“平安機場、綠色機場、智慧機場、人文機場”為核心的“四型機場”建設。隨著白云機場旅客吞吐量、貨郵吞吐量和航班架次的不斷增加，機場綠色發(fā)展面臨極大的挑戰(zhàn)。

1 機坪高桿燈現(xiàn)狀

廣州白云國際機場飛行區(qū)機坪可分為T1航站區(qū)和T2航站區(qū)。T1航站區(qū)機坪包括東南站坪、東一指廊、東二指廊、東三指廊、西南站坪、西一指廊、西二指廊和西三指廊。共有77基高桿燈，具體包括1 000 W高壓鈉燈550盞，400 W高壓鈉燈148盞，總功率為609.2 kW，T1航站區(qū)機坪高桿燈統(tǒng)計表如表1所示。

表1 T1航站區(qū)機坪高桿燈統(tǒng)計表

機坪高桿燈需要在每天夜間和能見度不好時開啟，據(jù)統(tǒng)計，2019年機坪高桿燈每天開燈時間約為12.81 h，每年能耗約為2.844×106kW·h。為降低能耗，提高現(xiàn)場照明質量，計劃采用LED燈具替換原有高壓鈉燈。

2 測試情況

根據(jù)《民用機場機坪泛光照明技術要求》（MH/T 6108—2014）標準要求，對個別燈桿進行更換測試，考慮到測試效果，選取了大機位和燈具朝向塔臺的燈桿為測試燈桿。

一年多來，筆者依次測試了不同品牌的燈具，同時針對各廠家燈具又測試了不同光源、不同色溫下的運行情況。測試燈具必須取得符合資質的檢測機構出具的安規(guī)質檢、光電參數(shù)、抗風等級等質檢報告，確保測試期間高桿燈的運行安全。通過測試的不斷改進和總結發(fā)現(xiàn)，采用低色溫、高顯色指數(shù)的LED燈具替換原有的高壓鈉燈是可行的，LED燈具測試統(tǒng)計分析表如表2所示。

表2 LED燈具測試統(tǒng)計分析表

3 改造方案

依據(jù)《民用機場機坪泛光照明技術要求》（MH/T 6108—2014）提出的燈具安全規(guī)范、性能、照明效果等要求進行改造，確保機坪泛光照明安全運營。

為保證改造后的光照度達到機位相關區(qū)域照度要求，同時具備一定的節(jié)能效果，采用200 W的LED燈具替代原148盞400 W高壓鈉燈，400 W的LED燈具替代原550盞1 000 W高壓鈉燈，項目實施的整體節(jié)電率高于55%。同一功率燈具采用兩種配光種類燈具，以更好地實現(xiàn)現(xiàn)場配光和合理控制備件種類。

在燈具色溫選擇上，采用接近原高壓鈉燈燈具的色溫，以提高雨霧等特殊天氣情況下燈具的穿透力。相關燈具技術參數(shù)參考如下。（1）燈具通過CQC認證。（2）投標燈具色溫≤2 700 K，顯色指數(shù)≥80，整燈光效＞120 lm/W。（3）投標燈具LED光源采用LED單顆大功率燈珠，且為國際一線品牌。（4）LED光源壽命50 000 h以上，整燈質保6年以上，年光衰率＜2%。（5）燈具驅動電源選用國際國內知名品牌可調光電源，功率因數(shù)0.9以上，電源防護等級IP65或以上。（6）燈具配置10 kV（含）以上防浪涌保護器保護電源，具有不銹鋼金屬防墜鏈，支架和螺栓采用不銹鋼材質，且需帶有安裝刻度盤及可調式支架。（7）燈具采用非對稱投光燈具，并具有合理配光。方案實施前對全部更換區(qū)域進行模擬配光，制訂配光方案，現(xiàn)場實現(xiàn)要達到或優(yōu)于配光方案。實施安裝時需制訂詳細的實施方案，確保飛行區(qū)正常安全運行。在實施更換的每天夜間對更換燈桿進行照度測量，與模擬配光方案核對，如果現(xiàn)場達不到設計要求，及時調整，以確保更換效果。

通過LED燈具改造，現(xiàn)場機位平均照度達55 lx，均勻度達0.4，節(jié)能55%以上，即每年節(jié)約電能約1.564 2×106kW·h。

4 智慧化控制建設

機坪高桿燈照明控制系統(tǒng)是機場照明系統(tǒng)的重要組成部分，在機場的實際運營中發(fā)揮著重要的作用。原有高壓鈉燈燈具只能通過定時、感光或遠程遙控的方式控制管理開關，其發(fā)光特性導致無法實現(xiàn)實時調整控制。為進一步提高飛行區(qū)機坪高桿燈的管理效率，節(jié)省高桿燈運行能耗，將高桿燈控制系統(tǒng)與航班信息系統(tǒng)進行聯(lián)動，建設智能控制系統(tǒng)。根據(jù)航班運行情況，實時開關高桿燈，調整高桿燈亮度等級，實現(xiàn)分區(qū)、分時精細化管理。

原高桿燈控制系統(tǒng)光纖通信網(wǎng)絡只布網(wǎng)至每個指廊配電機房，實現(xiàn)高桿燈的通電控制。為實現(xiàn)控制每盞燈具的調光，需為每盞燈具安裝控制器，根據(jù)通信方式的不同，可以選取不同的改造方式，控制改造方式分析如表3所示。

表3 控制改造方式分析表

結合現(xiàn)場實際和應用情況，采用窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術（NB-IoT）方式。高桿燈每個LED燈具安裝NB-IoT通信設備，連接至電信NB-IoT平臺，本地服務器兼操作站通過專網(wǎng)連接至平臺，實現(xiàn)監(jiān)視和控制[1]。

為確保整體信息安全，避免出現(xiàn)較大安全風險，可在路由器出口部署邊界隔離設備，與機場園區(qū)網(wǎng)進行邊界隔離；在防火墻后部署入侵防御系統(tǒng)，檢測與防護異常流量；在內部工控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間部署物理隔離設備，將內部重要信息系統(tǒng)與辦公網(wǎng)其他網(wǎng)絡資產(chǎn)隔離；在內部交換機旁掛日志審計，方便公司內部安全運維，記錄每天的安全防護日志。部署終端準入，有效管控內部終端，網(wǎng)絡安全拓撲示意圖如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡安全拓撲示意圖

通過智慧控制，設定機位保障、不保障，機位停場作業(yè)或無作業(yè)等環(huán)境下的亮燈照度等級，在更換LED燈具的基礎上再節(jié)電30%左右[2-3]。

5 總結

與普通泛光照明相比，機場機坪泛光照明有其特殊要求。結合《民用機場機坪泛光照明技術要求》（MH/T 6108—2014），白云機場經(jīng)過兩年多的測試，燈具滿足了低色溫、高顯色指數(shù)、可調電源等需求，同時與航班聯(lián)動智慧控制，節(jié)能減排效果更好。在舊高桿燈改造中，以下幾個方面可以作為同行業(yè)內改造的參考。（1）采用低色溫、高顯指燈具，減少特殊天氣對運行環(huán)境的影響。（2）采用可調電源，為實現(xiàn)高桿燈智慧控制奠定基礎。（3）采用NB-IoT方式實現(xiàn)遠程控制，降低智慧控制的施工難度。（4）采用全場模擬配光與現(xiàn)場安裝相結合的方式，改善現(xiàn)場照明效果，減少調試工作量。（5）采用與航班聯(lián)動的控制方式，提高節(jié)能效果和管理效率。

機坪泛光照明進行LED燈具改造和智慧控制，可以有效地節(jié)能減排，為“綠色機場”建設添磚加瓦。