机场航站楼往往面积庞大，其公共场所照明的种类相当多。除了有众多工作场所的一般照明外，楼内还有大量的装饰照明以及广告、标识照明等。整个照明系统灯具数量众多且分布面广，因此实施照明的智能化节能控制管理在此类工程中显得十分必要。

北京大兴国际机场 (IATA代码：PKX), 也称北京新机场，是由巴黎机场集团建筑设计公司ADP Ingénierie（ADPI）、已故建筑女爵扎哈·哈迪德（Zaha Hadid）及其团队与北京建筑设计研究院三方联合打造的惊世之作，是目前全球最大的机场，也是继北京首都国际机场之后的北京第二大国际机场。从空中俯瞰，北京大兴国际机场犹如一只浴火重生的凤凰,寓意凤凰展翅，与首都机场T3航站楼形成“龙凤呈祥”的双枢纽格局位。



航站区由航站楼、陆侧交通路桥、东西停车楼、综合服务楼、地下轨道交通等主要建设项目组成。其中航站楼与综合服务楼组成了一个直径1200米、六指廊中心放射的整体构型，建筑采用金属屋面覆盖，最高点50米，向周边起伏下降至25米。

航站楼由主楼和五条指廊组成，主楼地上共四层，采用了上部双出发层-下部双到达层的基本楼层功能设置，并配置了双层出港高架桥，中央指廊为国际指廊，采用了下夹层到港的分流模式，其他四条为国内指廊，采用了进出港混流模式，航站楼近机位共78个，在国内国际交界的西南和东南指廊根部设有可转换使用的近机位。综合换乘中心与航站楼一体化设计，交通连接功能完全整合到了航站楼的整体设计当中，地下一层设置轨道进出站的连接过厅和轨道站厅，连接地下二层的两条城际铁路线和三条城市地铁线。航站楼和综合换乘中心建筑面积共约78万平方米，航站区范围内的轨道交通工程面积约21.9万平方米，被誉为“世界第七大奇迹”。



作为机场标志性的建筑，机场航站楼及综合换乘中心规模庞大、标准高，建筑内的照明设备数量及类型也极其复杂，而设备又分散在各个楼层和角落，若采用分散管理，就地监测和操作，将占用大量人力资源，有时几乎难以实现。航站楼建筑照明、候机楼照明、停车楼照明等是集建筑美化、人体工程和航空安全于一身的综合体，它不同于普通民用建筑照明控制，而是有着更高的要求。而对于机场照明系统的运行而言，节能控制管理同样有着非常重要的意义，这些区域各自都有不同的控制策略和要求，要通过不同的设备、不同的场景设置等来实现对其相对应的照明控制。

由于有了西门子GAMMA instabus KNX的加持，所有这些要求都可以迎刃而解。西门子GAMMA instabus KNX楼宇控制产品系列为大兴国际机场智能照明控制系统提供了智能解决方案与产品，有助于实现更高能效、提高舒适度并为机场的所有使用者提供一个舒适健康的环境。



大兴国际机场GAMMA instabus KNX智能照明控制系统采用集中管理、分散控制的模式，避免使用中央集中控制的模式。通过智能照明监控系统实现照明控制自动化，允许运行人员根据目前区域占有情况，遥控、设置与调整公共区域的照明场景，实现灯光的自动调光、开关和手动控制，能够达到分散集中控制、远程控制、延时控制、定时控制、光线感测控制、人体感应控制、并能够与其他系统进行联动控制等，可以快速对系统进行扩展和适应机场运行的变化，让整个系统的控制方式方便、灵活、简单易用。

同时，北京新机场航站楼智能照明控制系统是一个按“需”设计的控制系统，也是一个可“智能生长，可扩展”的照明控制系统。系统通过OPC SERVER的方式把照明运行状况传递给上层管理信息系统IBMS，IBMS通过对监测数据的分析，能够从照明控制自动化系统中得到相应的运行状况信息，可以使相关的工作人员了解每个区域的照明回路的以往状态和目前状态，随着航站楼运行不断调整运行策略同时为航站楼其他系统运行提供技术数据。

系统构架

GAMMA instabus KNX智能照明控制系统，采用模块化结构及国际标准化组织ISO的标准OSI模型通信协议，底层采用KNX协议通信，通过KNX/IP网关接入上层以太网，采用TCP/IP协议与上位机管理软件通信，通过上位机即可对整个大兴国际机场航站楼的照明系统进行集中监视和远程控制，并可以查看所有灯具的运行情况。同时在每个控制区域设置就地控制智能面板，可实现就地控制和操作。在自然光充足的区域，通过照度感应器，自动控制灯光的开关/调光，达到舒适、节能目的。



本方案充分考虑系统的先进性及控制效果，采用全以太网的二层控制架构，即上位机软件与KNX/IP网关，全部通过建筑设备网通信，通信速率10M/100M自适应。规避线路耦合器带来的速率低问题，KNX/IP网关，直接下挂总线设备，保证系统运行效果。

大兴国际机场智能照明系统目前共148条IP支线，分别配置在3个VLAN中，整体项目近11000个开闭回路控制、12000多个DALI调光地址、4600多个KNX人体感应器、350多个KNX双重照度感应器、950多个KNX触摸面板、7台互为备份的OPC服务器、3台照明控制主站及13台分站。

在本设计方案中，我们将机场航站楼及综合换乘中心按照不同的区域和功能组建不同的控制支线，并按照要求设计相关的场景模式，例如可以包括：有航班、无航班、正常工作日、节假日、值班（清扫）不同的场景，另外，还可以针对不同的天气，例如：晴天、阴天、黄昏、深夜等设置不同的场景。

考虑到机场的照明监控管理系统管理的区域庞大，而且各种驱动器、传感器、控制模板也较多，并且需要构成一个完整的系统，实现完全分布式集散控制，达到集中监控、分区控制、管理的分级。而作为以太网，我们采用建筑设备系统构建的环形以太网，以充分发挥现代网络技术的优势，降低楼宇管理系统的总体造价，同时提高系统总体安全性与运行效果。



智能照明系统控制区域及应用举例

北京大兴国际机场航站楼及综合换乘中心照明监控系统控制的范围主要包括：高大空间照明、公共区域公共通道照明、屋顶顶棚照明、卫生间照明、走道及楼梯间、大面积机房照明、标识灯箱照明、广告灯箱照明、VIP/CIP房间照明及环境控制、停车楼车位及车道照明、综合服务楼公共照明等。

1. 高大空间照明控制（DALI调光控制）
高大空间照明系统包含以下三部分：
◆ 浮岛顶部向顶棚投光漫反射照明。
◆ 顶棚内安装向下照射的照明。
◆ 位于底部的灯杆照明。

机场管理人员可根据具体时间和实际情况，结合室外环境照度、航班信息对以上三部分灵活控制。

大兴国际机场航站楼采用了中央天窗、条形天窗、气泡天窗和大量玻璃设计，建筑内部采光极好，核心区70%均有日光。西门子KNX/DALI数字照明控制是西门子GAMMA instabus KNX智能照明系统中一项非常重要的控制功能，通过KNX/DALI网关N141/03，对带有高大空间的7000多盏DALI灯具进行开关，调光，场景，以及状态查询，故障检测等功能。



为了充分利用自然光，按需自动调节空间照明灯具亮度，分布在航站楼各个典型区域的照度感应器为灯具亮度输出提供了依据。系统充分发挥了KNX系统的开放性标准，选择优势KNX品牌产品做为补充，为消除光照感应器测量时误差，项目选用了德国施特朗（Steinel）具有双重照度检测的照度传感器LIGHT SENSOR DUAL，此传感器可同时定向检测某个点的照度及环境照度同时检测的功能，根据监测到的典型区域照度计算出全区域照度情况，智能照明控制系统根据照度检测值，并合航站楼靠外窗受日光的影响不同，对不同安装位置的灯具调整光通输出为不同值，以达到满足机场运营设定的照度值，从而完成恒照度控制以及节能运行模式。另外，智能照明控制系统参考天文时钟，按照北京大兴地区的纬度和经度编写程序，将日出、日落、季节变化、绝对时间以及室外照度结合起来调整场景模式，分析人眼对不同照度的敏感性设置舒适照明模式。



在候机区设置的灯杆照明作为屋面下射灯的光源补充，使候机区划分为不同的功能分区。灯杆照明区作为纸版书籍阅读区提供较高照度，根据照度传感器照度数据与航班信息进行调光控制，当登机口有航班时且照度低于设定值时打开灯杆照明，无航班时关闭。其他区域灯杆仅作为地面照度补充照明，根据航班信息及照度控制开闭及调光控制。



2. 大面积房间与连廊照明控制
对于此区域采用了N 512/11、N 512/21主子模块进行照明回路开闭控制，按功能分区设置有航班、无航班或正常工作、值班（清扫）不同场景的照明控制。根据管理需求，就地设有西门子Arina系列KNX 触控面板，方便现场控制；并对于有外窗房间采用室外亮度控制和时钟控制相结合进行辅助控制。为了保证配电负荷相位的平衡，公共区照明场景组合原则是：◆ 保证同一时间所有照明回路关闭——全关；
◆ 保证同一时间A、B电源部分回路开——50%开；
◆ 保证同一时间A或B电源部分支路——25%开。
◆ 保证同一时间所有照明支路开启——全开。
◆ 应急照明开——最小疏散照度，所有回路关闭后，智能照明模块干节点输出，通过中间继电器接入消防系统，由消防系统联动开启应急照明。



西门子KNX模块化开关执行器N 512/11、N 512/21在航站楼分散、复杂的回路控制中，充分发挥了组合的灵活与控制功能的强大，3、6、9、12、15路输出自由组合，每路输出可以由主模块的直接控制模式手动控制，而且每个输出的状态都可以在主模块上通过LED显示；模块具有限值监控的工作小时计数器、具有限值监控的开关动作次数计数器，还可对负载电流记录、负载电流监控功能，监测的数据通过总线发送到智能照明系统监控平台，以便机场运营团队制定相应的运行策略。

3. 联检现场照明控制
联检现场照明按照检查通道划分为不同控制区域，采用KNX/DALI调光控制,当行通道使用时，所属控制区域及相邻通道区域的灯具提供100%亮度的照明，其他通道灯具关闭。夜间停航时，开25%灯具提供最小检修照度，作为检修照度的灯具按日循环调整。

4. 行李提取大厅照明控制
行李提取大厅照明按照行李转盘划分为不同控制区域，智能照明控制系统接收航班联动信息，来确定航班使用的行李转盘区域。当行李转盘运行时，所属控制区域的灯具提供100%的照明，相邻两个控制区域灯具提供50%的照明。夜间停航时，开25%灯具提供最小检修照度，作为检修照度的灯具按日循环调整。



5. 登机桥、远机位候机厅、中转厅照明控制
智能照明控制系统接收航班联动信息，来确定每个登机桥运营状态，运营时灯具提供100%的照明，登机桥停止运营后仅开启应急照明，提供最小的疏散照度；航站楼结束当天的运营后，关闭所有登机桥的所有照明；同样，远机位候机厅、中转厅运营时灯具提供100%的照明，该厅结束当天的运营后灯具调整为25%的照明。KNX智能照明系统可与多种信息交互联动，精准的对照明进行控制，最大程度的节约能源。



6. 公共卫生间、公共走廊、电气与设备管廊、员工走道等区域照明控制
以上区域采用照明分回路开闭控制，依照各个区域的建筑结构与使用习惯，设置不同类型的人体感应探测器，根据机场运营需求及人员活动情况，自动控制灯具点亮与熄灭；如对于走廊、通道及管廊之类的狭长区域，使用德国施特朗（Steinel）独有的DUAL HF KNX高频雷达存在式感应器作为控制照明的智能管理设备, 其在安装高度为2.8-3.5米时，探测范围为可达20 x 3米，且可根据走廊长度进行无极调整；其原理为凭借高精度高频雷达探测手段精确的探测处于通道内的任意细小动作, 例如人经过的瞬间即可启动照明。从而保持人员在通道内享受智能的持续性服务。

对于公共卫生间，则采用了施特朗全向360度探测的高频雷达存在式感应器HF 360 KNX，在安装高度为2.8-3.5米时，探测范围为可达直径12米，独特的雷达穿透探测技术，可穿透卫生间隔进行高灵敏断探测，不依赖于温度变化，即人员在其探测范围内，只要有微小的动作，HF 360 KNX会立即启动照明。另外，中央管理系统可根据航班信息及时钟，在航班运转高峰期分时段设置不同工作模式，航班高峰期时，感应器自动屏蔽感应功能，卫生间照明保持常亮，而在非高峰期，感应器恢复自动感应运行，根据卫生间旅客及保洁人员存在情况自动点亮、熄灭灯具，同时，在清洁间内设西门子Arina触控面板，在紧急情况下，保洁人员可进行现场手动控制照明。



7. 柜台照明控制
大兴国际机场的西门子GAMMA instabus KNX智能照明控制系统不仅为照明设备管理及电力能源管理提供了方便、高效、节能的解决方案，其智能化还体现在人性化的人文关怀上。对于众多工作在值机柜台、登机柜台的工作人员，每个人对灯光的敏感性不同，对于其工作面的照度要求也各有需求，于是，我们将每个柜台上的重点照明灯具纳入KNX/DALI可调光控制，每个柜台内设置独立控制的Arina触控面板，工作人员可根据自身感受及实际需求独立调节自己工作柜台上方灯具的亮度。



8. CIP智能照明及环境监控管理
大兴国际机场CIP贵宾区是各国领导人、重要国宾、中高端商务旅客抵离大兴机场提供接待服务的专用区域，智能化系统需求很高，且需要与机电、精装专业紧密配合，才能打造出符合“中国服务名片”的智能化照明监控管理系统。
此区域的智能照明监控管理系统为一个相对独立的系统，设置就地的西门子GAMMA instabus KNX OPC管理服务器、工作站及分站，独立控制独立运行，并通过TCP/IP与航站楼智能照明监控系统进行互联，将CIP自身监控信息上传至航站楼智能照明监控管理系统，并接受航站楼信号对本区域智能照明监控设备进行管理。
CIP区域的各个贵宾厅照明采用KNX/DALI的控制方式，根据使用需求设置不同的灯光场景，为满足现场灯光的直观化控制的需求，每个贵宾厅安装了泰创10.1寸订制款的KNX触摸屏，实景图形化控制界面，让控制所见即所得。



为了便于对CIP环境舒适度的管理，将VRV空调控制纳入智能照明系统管理平台进行集中管理。管理平台上可实时显示每个贵宾厅及公共区域的实时温度，并可远程进行温度设定、运行设定，并且可利用移动终端进行控制，为此，我们采用了沛赢科技的天网融通KNX智能网关，无缝的将VRV空调系统与西门子GAMMA instabus KNX灯光管理系统、窗帘控制系统结合在一起，使得CIP区域的控制更加的完善与灵活。

9. 停车楼智能照明控制
停车楼内照明监控管理系统也是一个相对独立的照明控制系统，控制区域包括P1、P2停车楼地下一层、首层、夹层、二层的车位照明、车道照明、C1服务中心照明、C1商业区照明等。

采用照明回路的开闭控制，车道按行车方向布灯，车库灯具按三种光强控制模式分组控制。地下一层、夹层、二层采用车道安装施特朗IS 345红外移动感应控制器的形式进行控制， 达到人、车经过的路线照明自动开启和延时关闭，感应器自带光感，在车库内自然采光较好的条件下，感应器将不再开启楼内相应的照明回路。



首层照明采用KNX/DALI调光模块恒照度进行控制，通过分布安装在各个区域的施特朗亮度感应器，采集自然光线的亮度值，经过逻辑判断，对相应区域的灯具进行恒照度调光控制，让室内的照明更加舒适。

智能照明系统优势

1. 实现照明的人性化
采用西门子GAMMA instabus KNX智能照明控制系统，可按各个区域对照明的质量标准要求，自动调整控制各个区域照度，确保各个区域的照明质量。可以实现航班信息联动控制、亮度感应控制、场景控制、定时控制、多点控制及远程控制。

2. 提高管理水平
西门子GAMMA instabus KNX智能照明控制系统，将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理，对于DALI照明灯具，灯具的运行、故障状态可及时的反馈到智能照明管理平台，以提醒及时的维修和更换，可以使现代化机场的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统。

3. 延长灯具使用寿命
LED灯具虽说较传统光源的寿命要高，但因电网质量、灯体散热灯问题，光衰和损坏都是不可避免的，而新安装的照明系统，设计时考虑照明系统的维护系数，使用初期的光输出通常会超出实际需要10%-15%，采用了KNX/DALI技术后，可将灯具初期的满功率输出限定为90%，待照明系统运行多年后，再提升灯具的输出功率，可大大延长灯具的使用时间；另外，KNX/DALI系统采用了软启动和软关断技术，避免了LED灯具的热冲击，使灯具寿命进一步得到延长。采用了KNX/DALI智能照明控制系统能成功地延长灯具寿命2-4倍。不仅节省大量灯具，而且大大减少更换灯具的工作量，有效地降低了照明系统的运行费用，由于机场安检较为严格，对于有些区域限制人员进出，更换灯具非常不方便，因此，对于这些区域的灯具更具有特殊意义。

4. 可观的节能效果
西门子GAMMA instabus KNX智能照明控制系统利用航班信息联动控制与自动定时相结合的控制方式，既创造了最佳的照明环境，又达到节能的效果。KNX智能照明控制系统能够通过合理的管理，利用智能时钟管理设备可以根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行情况预先进行光照度的设置，不需要照明的时候，保证将灯关掉；在大多数情况下很多区域其实不需要把灯全部打开或打到最亮，KNX系统能用最经济的能耗提供最舒适的照明。西门子GAMMA instabus KNX智能照明控制系统已成功地为大兴国际机场节约20%~30%用电量的。

项目实施单位：
北京海安瑞航科技有限公司
西门子（中国）有限公司