一种码头堆场高杆灯智慧电箱

朱焕杰

湛江港(集团)股份有限公司

1 引言

传统的码头堆场高杆灯只有照明功能。随着视频监控、通信基站、环境监测、IP音柱广播系统设备的普及，高杆灯所承载的功能也越来越丰富，但也出现以下问题：

(1)因各系统相互独立，每套系统常常独立配置一台电箱(包含供电和通讯设备)，但各系统配套的电箱外形、尺寸、规格等各不相同，不仅影响整体美观，且不利于统一管理，同时因数量较多，增加运行维护成本。

(2)码头堆场高杆灯分布区域广，各灯塔多采用时控或光控模式。时控模式下，应季节变化，需要人员经常到现场各个控制点调节开关灯时间，以适应每时间段的光亮变化；光控模式下，需要人工经常到现场清洁感光元件。上述两种模式均无法实现按需照明，过度照明或不合理的开关灯时间造成大量的电能浪费。

(3)高杆灯传统照明控制方式多数为本地控制，无法远程集中监控管理；单个灯塔多只灯具同时开、关；无灯具负载电流采集装置，管理人员无法及时了解现场灯具运行情况，当灯具故障时，对堆场作业也存在一定影响。

(4)传统电箱箱门无可靠锁闭装置，无关人员可轻易打开箱门操作，停、送电均无法实现严格管理，私拉乱接现象较为普遍，存在用电安全隐患，同时也对系统设备正常运行造成一定影响。

为解决以上问题，研发了一种码头堆场高杆灯多功能智慧电箱，使灯塔集节能、安全、智控、环境感知、通信等功能于一体，成为数字化港口建设的重要组成部分。

2 智慧电箱设计

高杆灯多功能智慧电箱同时具备检修、照明、通讯等功能。箱体上部为检修仓、照明仓和通讯仓，设上仓门；下部为外供电电缆电源接线仓，设下仓门；箱体侧面设工业插座(见图1)。

1.通讯仓 2.检修仓 3.照明仓 4.上仓门 5.下仓门 6.上仓门电控锁RL1 7.下仓门电控锁RL2 8.外供电接线仓端子排DZ 9.电力测控装置A/B 10.检修插座CZ1/CZ2 11.照明控制器ZM1/ZM2图1 智慧电箱结构图

通讯仓设置智能网关、POE交换机、ONU及光纤终端盒等设备。智能网关具备TTL、485和232等多种通讯接口，可与电力测控装置和照明控制器通讯；同时具备DI和DO接点，可接收相关开关量信号并对设备进行控制。智能网关通过4G无线模式组网与远程照明监控平台通讯，实现集中控制与管理。

检修仓设置空气开关、电力测控装置和接触器等设备。照明仓设置空气开关、电力测控装置和照明控制器等设备。

3 智慧电箱特征

电箱上、下仓门均设有电控锁。上仓门电控锁需授权人员通过企业微信方能打开，杜绝了无关人员随意开门操作。同时电控锁位置指示信号接入智能网关，通过无线网络传回监控平台，当上仓门非授权打开时，手机终端将及时报警，提醒管理人员注意。

照明仓为高杆灯照明灯具提供电源。智能网关通过编程算法实现经纬度控制功能，自动高精度计算现场的天黑天亮时间，自动调整开关灯时间，无需人员经常到现场调整开关灯时间或清洁感光元器件，克服了高杆灯传统的时控、光控的缺点，达到了节电节能的效果。当遇到暴雨天气，环境光照变暗时，可根据生产需求通过手机实现远程开灯。智能网关配合照明控制器，实现单灯控制；电力测控装置可实时监测负载灯具电流、电压、功率、有功电能等电参量，配合智能网关自主开发的智能巡检功能，可及时发现故障灯具，通过手机终端报告，实时掌握灯具运行状况，及时维护更换故障灯具，保证现场作业照明亮度符合要求。

高杆灯灯具创新采用不同标识，比如堆场内、堆场外、上层和下层等标识，实现灯具灵活分组控制策略，配合灯具调光模块，联动生产业务信息，即可实现堆场无作业区亮度调低或关闭灯具，避免过度照明，以实现节电节能。

箱体侧面设置工业插座可为日常检修提供临时电源，无需开启箱门，减少箱门开启次数。使用手机终端便可通过智能网关控制其接触器吸合输出电源，同时检修用电电流、功率及接触器吸合状态等信号接入智能网关，方便监控平台远程监控，手机终端同时显示相关信息。当电流超限时或检修设定时间结束后接触器仍吸合，手机终端将及时报警，提醒操作人员和管理人员，杜绝超负荷使用或人走电未断现象。

下仓门电控锁需开启上仓门后方可操作开启。下部外供电接线仓设有电气联锁，防止人员带电接线，保障人身安全。仅当下仓门是关闭状态时，接线仓端子排电源开关方能合闸；当供电过程中，下仓门被打开，电源开关将跳闸，接线仓端子排失电，防止人员触电。同时，接线仓电缆通道入口与端子排不在同一竖直线，实为近似S型通道，利用进出口错位，能够有效防止下方溅水直接到达接线仓端子排，从而也保证了箱体IP65防护等级要求(见图2)。

1.外供电接线仓端子排DZ 2.通道出口 3.电缆通道 4.通道入口图2 接线仓电缆通道示意图

通讯仓设置有POE交换机、ONU、光纤等设备，为高杆灯搭载的视频监控、环境监测等系统统一提供电源及通讯通道，便于集中监控管理，节省了投资与运行维护成本。同时，由于电源与通讯通道设置在电箱内，且电箱门开启需权限认证，避免了人为断电或破坏通信线缆事件的发生，保障了各系统设备正常运行。

远程照明监控平台可远程对各点智能网关进行集中管理和控制，具有智慧照明管理功能和安全用电管理功能等；具有数据编辑、查询和存储功能，可对每座灯塔用能数据、操作信息、报警信息分类、分时查询；实现灯具故障率、亮灯率、亮灯时间、能耗等统计分析。

4 结语

依托智慧电箱，在码头堆场范围内建立智慧照明及安全用电系统管理平台，对原有及新建灯塔实现监控、集中管理，形成标准化、智能化电箱产品，集照明控制、安全用电、数据采集、视频监控、通信等功能于一体。码头堆场高杆灯智慧电箱的应用可减少人力成本，提高安全生产管理水平，助力智慧港口的发展建设。