FHEMS系列高杆灯（机位牌）控制系统

FH-XGK-ZP系列站坪机务配电亭

远程监控-安全预警-控制灵活-高效节能

目  录

第一章 简介 1

第二章 机坪照明、机务配电的特点 2

第三章 传统机坪高杆灯控制系统的问题阐述 3

3.1、采用串行总线控制方式 3

3.2、采用光照度传感器的控制方式 4

3.3、采用时间继电器的控制方式 4

3.4、采用GSM/Zigbee等无线网络的控制方式 5

第四章 机坪高杆灯控制及机务配电解决方案 7

4.1、机务配电亭介绍 7

4.1.1、用途 8

4.1.2、使用环境 8

4.1.3、结构特征 8

4.1.4、主要技术性能 11

4.1.5、功能选型 11

4.2、控制系统介绍 13

4.2.1、系统组网 13

4.2.2、系统配电 14

4.2.3、主要硬件介绍 17

4.2.3.1 触摸控制屏 17

4.2.3.2 光电交换机 17

4.2.3.3 控制器模块 18

4.2.4、软件功能 19

4.2.4.1 用户管理功能 19

4.2.4.2 定时/鼠标点控功能 20

4.2.4.3 电量参数监测与查询功能（可选） 21

4.2.4.4 故障报警与记录查询功能 22

4.2.4.5 操作日志功能 23

第五章 部分应用案例 24

    第一章 简介

航空交通是现代文明的重要体现，是现代生活中不可缺少的重要交通工具，而机场也被视为一个城市对外展示的窗口，其各个配套系统的智能性、先进性、稳定性更是代表着行业的技术实力。

而伴随着机场建设的突飞猛进，国家新建、改扩建机场的机坪机位数量也不断攀升，机坪呈现区域性分散发展。机场站坪照明和机务供电是机场供配电系统的重要组成部分，对机场的安全可靠运行和正常维护都起到重要作用。作为机场设施重要组成部分之一的机坪高杆灯照明远程监控系统，已越来越为业界所关注，随着科技的不断进步，为适应人们不断提高的“智能化”的需求，美观、可靠且结合高杆灯现场/远程控制、机务配电以及电量监测等功能的机务配电亭已成为机场停机坪的首选。

第二章 机坪照明、机务配电的特点

机坪以机位为单元设置机务用电配电亭（箱），主要提供机务维修用电、飞机400hz电源装置、飞机预制冷装置，以及泊位引导装置和机坪监控装置的低压电源。

高杆灯的电源原则上每个高杆灯直接从变电站的低压单独供电，以便于高杆灯的单独控制；机位标记牌应按组直接从变电站的低压单独供电，以便于标记牌按组控制。如不能单独供电，只能机务配电箱取电源时，应在机务配电箱设单独开关加交流接触器或控制模块，形成高杆灯和机位标记牌的集中监控系统。对规模较小的机场，高杆灯和机位标记牌的控制应直接接入助航灯光监控系统中。

高杆灯光源数量增多，远机位距离管理中心越来越远，加之运营部门对机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区域照明系统运行，显示光源的亮度值，而且还需要在第一时间得到光源故障的信息，以便维护人员对故障设备及时维修和更换。中央控制中心也可以同时访问各分控区域照明系统的状态，必要时实现相应的远程控制。

第三章 传统机坪高杆灯控制系统的问题阐述

停机坪高杆灯控制系统在不断实践与成长的过程中，部分机场运用民建里远程设备控制方式或者在高杆灯配电柜中加时控器等做法，已能达到远程监控的目的，但由于其所处位置以及受控方式的不同而显得特殊，无论是传统的远程控制方式还是现在推广的民建中智能照明的方式，都不能较为完美解决机坪高杆灯远程控制问题。

下文就现在机坪常用的几种高杆灯远程控制方式分别阐述其优缺点

3.1、采用串行总线控制方式

采用Modbus RTU或KNX／EIB等总线控制方式需要将每台高杆灯控制器都连接到一条总线上，各控制设备模块之间采用“手拉手”通讯方式，中央控制服务器通过总线发送控制命令，完成对高杆灯的控制。该方式目前在国内机场运用得最多。现在就该方式的优缺点进行分析：

1、优势：

①该控制方式比较灵活，施工布线也比较方便，控制精度高。无论是施工人员还是使用人员，都比较容易理解接受。

②具有良好的可扩展性和联网功能，便于系统后期功能和系统的扩充和升级。

③Modbus RTU、KNX/EIB或其他通讯总线都是国际上较为成熟的通讯协议，具备较高的可靠性和实时性，同时由于其成熟且应用的广泛，使得配套的软硬件开发和集成更为简便

2、应用中的局限性：

① 因机场高杆灯控制柜都在室外机坪，且机场所在区域大多属于雷区，而通讯总线传输为电流信号，即算屏蔽保护措施做得到位，也难杜绝“感应雷”等干扰现象发生，再加上模块自身的防雷击功能不够强大，因此在实际应用中，系统经常遭到损坏，尤其在夏季，模块受到雷击而损坏或“死机”的现象时有发生；而在北方严寒的冬季，没有防护措施 模块的工作温度也难满足工作环境要求。

②如果系统数据过大，容易造成通讯不稳定，数据阻塞或“丢包”。因此在实际应用中为保证主要的控制功能正常使用，常常将其他如电量检测、状态反馈等等功能舍弃或局部少量采用。

③总线通讯距离有限制。虽然部分厂家模块具有中继作用，或通过调整波特率等方式能增加通讯距离，但实际应用中从控制服务器至最末端模块之间的距离还是不建议超过1200米。而停机坪的长度往往超过此数。

3.2、采用光照度传感器的控制方式

利用光照度等光敏传感的控制方式的基本原理是：通过光敏器件来检测当前的环境亮度值，根据程序设定的阈值，当光照条件不足时，自动开启高杆灯；当光照条件充足时，自动关闭高杆灯。该控制方式在路灯和景观照明中应用较多，现在就该方式的优缺点进行分析：

1、优势：

①不需要控制服务器即可开关灯，节约人力和物力资源。

②开关灯时间根据光亮度情况而定，符合自动控制的理念。

2、应用中的局限性

①控制不灵活。各控制模块之间不适合增加通讯方式，造成控制设备之间不成“系统”，不能发挥除控制以为的其他功能。

②照度传感器的感应值和人体的感应值难以统一。当地勤人员认为要开灯时，高杆灯却还迟迟不开，而停机坪不像路灯和室外景观，即算迟开10分钟影响也非常大。

③控制不稳定。高杆灯会因为在传感器周围局部的光亮度变化而误开关灯（如有鸟或其他遮挡物）；另外，传感器光敏元件的灵敏性也会越来越差，导致高杆灯的启停越来越不符合工作人员的要求。

3.3、采用时间继电器的控制方式

该控制方式是利用时间继电器作为高杆灯的控制元件，根据事先设定好的时间周期表来启停高杆灯。在早期的机场建设中使用较多，是上世纪的高杆灯控制系统的典型代表，其控制原理如下图所示：

1、优势：

①时控器价格低廉，控制方式简单，只需在高杆灯控制箱中按原理图增加时控器即可，无论是施工人员还是使用人员，都比较容易理解接受。另外，系统的维护成本低且易于维护。

②无需为控制高杆灯铺设专用电缆，可直接对高杆灯一次回路进行启停控制。

③ 时间周期表设定简单，控制精度高。

2、应用中的局限性：

①控制不灵活。该方式是通过调整时间继电器的闭合与断开延迟时间，完成对高杆灯的控制，因时间继电器的调整只能手动，当需要更改启停时间时（天气变化、季节变化等），需要到每个时控器处手动更改，当天气恢复正常时又要调整回来，过程及其繁琐。

②各控制模块之间不适合增加通讯方式，造成控制设备之间不成“系统”，不能发挥除控制以为的其他功能。

③控制不稳定。时控器的晶振芯片的灵敏性会越来越差，导致高杆灯的启停越来越不符合工作人员的要求，同时由于时控器时间偏差的持续积累，导致系统运行一年以后需要手动到现场调节。

3.4、采用GSM/Zigbee等无线网络的控制方式

随着无线通讯技术的发展，采用GSM网络通过GPRS或建立Zigbee网络等进行无线数据传输，从而完成对高杆灯的控制，该方案在实际中也有机场采用，此方案的优点除了具有采用数传电台的优势还有如下优点：

①无需布线，施工和调试简便，减少了建设成本。

②控制方便，可以根据需要随时启停设备。

③网络通讯较为稳定。无论是移动通信频段还是Zigbee，都是经过了无数的实践证明。

2、应用中局限性：

①GSM使用过程中有后续费用，只要对高杆灯进行控制，就要向移动公司缴纳通信费，日积月累，其后续费用也是不容小视的。Zigbee虽然不需要后期通讯费用，但是其通讯距离较短，需要增加的设备多，前期的投入较高。

②无线传输的数据量有限制，从而导致系统功能的不完善。

以上几种控制方案是目前已建机场主要采用的高杆灯及机位牌控制方式，归纳来看，需要解决的问题如下：

1、要有一套中央照明控制系统（服务器、触摸屏），要求可以直观地显示各区域照明状态和故障信息，以便管理值班人员实时了解照明的整体状况，如有问题，多种方式及时报警，提醒维修故障，同时可以设置时间等参数。

2、要考虑中央控制中心及其他远机位各分控中心对照明系统的控制和相应的状态反馈不受长距离影响，并能保证系统的可扩展性，在机场扩建或增加时，不需整体推翻重建。

3、照明控制系统在满足工作照度同时，要最大限度地节省能源，要能更加便捷的实现启停控制和功能切换，做到真正意义上自动化控制。

4、高杆灯控制和机务配电结合，减少机坪内安装的设备，同时方便电量监测、手动操作和后期维护。

5、如有必要，可将机坪照明与航站楼的室内照明纳入同一系统或更高一级系统集成（BMS/IBMS）。

第四章 机坪高杆灯控制及机务配电解决方案

为满足机坪、铁路、码头、通信基站等户外区域对配电与控制的可靠性与灵活性的要求，长沙丰禾智能科技有限公司根据多年自动化控制系统集成的经验，结合新一代“互联网+”技术，专门设计了基于FH-XGK-ZP** 系列站坪机务配电亭的高杆灯控制系统。

4.1、机务配电亭介绍

FH-XGK-ZP 系列站坪机务配电亭，适用于频率50~60Hz、额定电压380V的配电网络中，为多路用电设备提供相适应的电源接口。我公司生产的FH-XGK-ZP 系列站坪机务配电亭是本着安全、合理、可靠的原则而设计生产的，本产品具有可通信（可扩展网络通信功能）、智能化、分断能力高、可靠性好、结构新颖合理、电气方案切实实际，适用性强、防护等级高等特点。并配用防护等级高、可靠性能好的工业用插头、插座（符合IEC60309-1、IEC60309-2、GB11918-89、GB11919-89标准）作为电源输入或输出接口，并具有过载、短路和漏电保护等功能。外壳防护等级高，可在户内、户外使用。FH-XGK-ZP 系列站坪机务配电亭符合GB7251.1-2015《低压成套开关设备》等标准。4.1.1、用途

该产品适用于机场、轨道交通、码头、通信基站、发电厂、变电站、工矿企业、码头等电力用户作为交流频率50~60Hz额定电压低于1000V以下的低压配电系统中作为动力、照明、控制或检修设备的电源接口。

4.1.2、使用环境

Ø 海拔高度不超过2000m

Ø 使用环境温度为-25℃~+40℃。

Ø 范围空气相对湿度在最高温度+40℃时不超过50%，最湿月的月平均最低温度不超过+25℃。

Ø 在较低温度时允许有较大的相对湿度（如+20℃时为90%）但应考虑到由于温度变化可能会偶然产生的凝露。

Ø 安装倾斜度不超过5°。

Ø 安装场所应没有火灾爆炸危险、严重污染、化学腐蚀及剧烈振动。

4.1.3、结构特征

Ø 本产品为封闭型、落地式室外箱体，正反面开门操作，门上配有门锁，当电源设备插头插在输出插座时仍能将门关上，不影响使用。

机务配电亭设计侧视图

Ø 柜体采用优质冷轧钢板（或不锈钢板）压弯，采用先进工艺焊接而成，结构牢固，造型美观并具有良好的接地措施。

Ø 本产品为满足远程监控的功能需要，专门为光纤网络通信及现场控制模块预留了独立的安装空间，方便客户增加高杆灯控制、柜内电气参数监控等功能。

Ø 本产品配有智能感温散热风扇，当柜内温度高于40℃±2℃时，散热风扇自动运行散热。

Ø 电缆的进线与出线置于箱体的底部。

Ø 柜体表面处理采用磷化酸洗和静电粉喷工艺（或不锈钢拉丝工艺），外观美观大方、防腐蚀能力强。

Ø 柜前上方可配仪表窗和信号灯，能实现对电路进线控制保护和监测等功能。

Ø 如主母线安装于绝缘框上，可根据用户需要加装母线防护罩，防止有异物坠落造成主母线短路和人身触电的恶性事故，中性母线置于柜下方绝缘子上。

4.1.4、主要技术性能

Ø 额定绝缘电压：交流1000V以下

Ø 额定工作电压：交流380V   直流440V

Ø 额定工作频率：50Hz

Ø 额定工作电流：630A以下

Ø 辅助电路额定工作电压交流220V、380V、直流110V、220V

Ø 馈电电路最大额定电流：600A

Ø 输出插座级数：1P+N+PE、3P+PE、3P+N+PE

Ø 插座装置：16A、32A、63A、125A、200A、400A

Ø 柜体防护等级：IP55、IP65

4.2、控制系统介绍

4.2.1、系统组网

结合传统总线通信和无线通信传输的优缺点，利用工业级的光电交换机，我们提出“光纤总线”的组网方式。光纤通信是现代通信的主要支柱之一，是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中主要的传送工具。其特点有：

1、通信容量大、传输距离远。一根光纤的潜在带宽可达20THz，并且光纤的损耗极低，单模光纤损耗可低于0.25dB/km，这比任何传输媒质的损耗都低。无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。

2、信号干扰小、保密性能好。抗电磁干扰、传输质量佳，电缆通信不能完全解决一些电磁干扰问题，唯有光纤通信不受任何电磁以及雷电干扰。光纤通信传输的是光信号，不会携带任何电信号，更不会有谐波干扰、感应电流、冲击电流等影响，因此对两端的模块来说也是种保护。

3、光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输，其价格也比较低廉，相对某些特制的总线，（如EIB总线）价格甚至更便宜；光纤材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜。

4、光缆适应性强，寿命长，尤其是室外型铠装光纤，不但能应付恶劣的自然环境，还能防止鼠咬虫蛀。

前期的光纤通信只能采用“点对点”的布线方式，需要从控制中心对每个分控设备都施放一条光纤，增加了施工难度的同时还极大的提高了工程造价，因此在工程使用中受到限制。但随着新一代光电转换技术的成熟，“光纤总线”或“光纤环网”的组网方式体现出了极大的优势，成为系统组网的不二之选。

下图为某机场的高杆灯及机位牌控制系统网络拓扑图。该机场共有18台机务配电亭，根据实际情况，将其分为南北机坪各9台，然后再采用交叉(“跳花”)控制的方式各分成2条光纤总线（如南机坪1~9号配电亭分成1、3、5、7、9号一条总线，2、4、6、8一条总线），总共4条光纤总线，光纤为室外单模4芯光纤。

采用交叉（“跳花”）的布线方式，能进一步保障控制的安全稳定，因为即算有其中一条光纤损坏，其控制的高杆灯也只是间隔着不亮，能至少保证基本的照度要求，不至于一片区域全黑而造成生产事故。此时工作人员再去现场手动开灯和维护也有时间裕度和照度保证。

4.2.2、系统配电

前期建设的机场高杆灯配电方式多是从机场变电站或机坪箱变内直接施放电缆至高杆灯内，在灯杆内安装配电箱进行二级配电和控制，由于灯杆直径较小，杆内配电箱的空间更是狭小，各种元器件之间的间隙远远不能满足要求，不但不利于通风散热，后期的维护也更是难题。

考虑到机场的机务配电亭和机坪高杆灯基本是一一对应关系，而机务配电亭有足够的空间和良好的动力环境，因此我们建议将高杆灯的控制单元和通讯单元都集中至机务配电亭内，保证控制稳定的同时也方便地勤人员的手动操作和维护，更是为系统功能的灵活组合提供了无限的可能性。