机坪泛光照明高杆灯LED改造及智慧化控制建设探讨

陈 强

广州白云国际机场股份有限公司（广东 广州 510470）

0 引言

广州白云国际机场是我国三大国际枢纽机场之一，2019年航班起降49.12万架次，旅客吞吐量达7 337.84万人次，货邮吞吐量达1.919 9×106t。新时代民航高质量发展要求加快推进以“平安机场、绿色机场、智慧机场、人文机场”为核心的“四型机场”建设。随着白云机场旅客吞吐量、货邮吞吐量和航班架次的不断增加，机场绿色发展面临极大的挑战。

1 机坪高杆灯现状

广州白云国际机场飞行区机坪可分为T1航站区和T2航站区。T1航站区机坪包括东南站坪、东一指廊、东二指廊、东三指廊、西南站坪、西一指廊、西二指廊和西三指廊。共有77基高杆灯，具体包括1 000 W高压钠灯550盏，400 W高压钠灯148盏，总功率为609.2 kW，T1航站区机坪高杆灯统计表如表1所示。

表1 T1航站区机坪高杆灯统计表

机坪高杆灯需要在每天夜间和能见度不好时开启，据统计，2019年机坪高杆灯每天开灯时间约为12.81 h，每年能耗约为2.844×106kW·h。为降低能耗，提高现场照明质量，计划采用LED灯具替换原有高压钠灯。

2 测试情况

根据《民用机场机坪泛光照明技术要求》（MH/T 6108—2014）标准要求，对个别灯杆进行更换测试，考虑到测试效果，选取了大机位和灯具朝向塔台的灯杆为测试灯杆。

一年多来，笔者依次测试了不同品牌的灯具，同时针对各厂家灯具又测试了不同光源、不同色温下的运行情况。测试灯具必须取得符合资质的检测机构出具的安规质检、光电参数、抗风等级等质检报告，确保测试期间高杆灯的运行安全。通过测试的不断改进和总结发现，采用低色温、高显色指数的LED灯具替换原有的高压钠灯是可行的，LED灯具测试统计分析表如表2所示。

表2 LED灯具测试统计分析表

3 改造方案

依据《民用机场机坪泛光照明技术要求》（MH/T 6108—2014）提出的灯具安全规范、性能、照明效果等要求进行改造，确保机坪泛光照明安全运营。

为保证改造后的光照度达到机位相关区域照度要求，同时具备一定的节能效果，采用200 W的LED灯具替代原148盏400 W高压钠灯，400 W的LED灯具替代原550盏1 000 W高压钠灯，项目实施的整体节电率高于55%。同一功率灯具采用两种配光种类灯具，以更好地实现现场配光和合理控制备件种类。

在灯具色温选择上，采用接近原高压钠灯灯具的色温，以提高雨雾等特殊天气情况下灯具的穿透力。相关灯具技术参数参考如下。（1）灯具通过CQC认证。（2）投标灯具色温≤2 700 K，显色指数≥80，整灯光效＞120 lm/W。（3）投标灯具LED光源采用LED单颗大功率灯珠，且为国际一线品牌。（4）LED光源寿命50 000 h以上，整灯质保6年以上，年光衰率＜2%。（5）灯具驱动电源选用国际国内知名品牌可调光电源，功率因数0.9以上，电源防护等级IP65或以上。（6）灯具配置10 kV（含）以上防浪涌保护器保护电源，具有不锈钢金属防坠链，支架和螺栓采用不锈钢材质，且需带有安装刻度盘及可调式支架。（7）灯具采用非对称投光灯具，并具有合理配光。方案实施前对全部更换区域进行模拟配光，制订配光方案，现场实现要达到或优于配光方案。实施安装时需制订详细的实施方案，确保飞行区正常安全运行。在实施更换的每天夜间对更换灯杆进行照度测量，与模拟配光方案核对，如果现场达不到设计要求，及时调整，以确保更换效果。

通过LED灯具改造，现场机位平均照度达55 lx，均匀度达0.4，节能55%以上，即每年节约电能约1.564 2×106kW·h。

4 智慧化控制建设

机坪高杆灯照明控制系统是机场照明系统的重要组成部分，在机场的实际运营中发挥着重要的作用。原有高压钠灯灯具只能通过定时、感光或远程遥控的方式控制管理开关，其发光特性导致无法实现实时调整控制。为进一步提高飞行区机坪高杆灯的管理效率，节省高杆灯运行能耗，将高杆灯控制系统与航班信息系统进行联动，建设智能控制系统。根据航班运行情况，实时开关高杆灯，调整高杆灯亮度等级，实现分区、分时精细化管理。

原高杆灯控制系统光纤通信网络只布网至每个指廊配电机房，实现高杆灯的通电控制。为实现控制每盏灯具的调光，需为每盏灯具安装控制器，根据通信方式的不同，可以选取不同的改造方式，控制改造方式分析如表3所示。

表3 控制改造方式分析表

结合现场实际和应用情况，采用窄带物联网技术（NB-IoT）方式。高杆灯每个LED灯具安装NB-IoT通信设备，连接至电信NB-IoT平台，本地服务器兼操作站通过专网连接至平台，实现监视和控制[1]。

为确保整体信息安全，避免出现较大安全风险，可在路由器出口部署边界隔离设备，与机场园区网进行边界隔离；在防火墙后部署入侵防御系统，检测与防护异常流量；在内部工控系统与其他系统之间部署物理隔离设备，将内部重要信息系统与办公网其他网络资产隔离；在内部交换机旁挂日志审计，方便公司内部安全运维，记录每天的安全防护日志。部署终端准入，有效管控内部终端，网络安全拓扑示意图如图1所示。

图1 网络安全拓扑示意图

通过智慧控制，设定机位保障、不保障，机位停场作业或无作业等环境下的亮灯照度等级，在更换LED灯具的基础上再节电30%左右[2-3]。

5 总结

与普通泛光照明相比，机场机坪泛光照明有其特殊要求。结合《民用机场机坪泛光照明技术要求》（MH/T 6108—2014），白云机场经过两年多的测试，灯具满足了低色温、高显色指数、可调电源等需求，同时与航班联动智慧控制，节能减排效果更好。在旧高杆灯改造中，以下几个方面可以作为同行业内改造的参考。（1）采用低色温、高显指灯具，减少特殊天气对运行环境的影响。（2）采用可调电源，为实现高杆灯智慧控制奠定基础。（3）采用NB-IoT方式实现远程控制，降低智慧控制的施工难度。（4）采用全场模拟配光与现场安装相结合的方式，改善现场照明效果，减少调试工作量。（5）采用与航班联动的控制方式，提高节能效果和管理效率。

机坪泛光照明进行LED灯具改造和智慧控制，可以有效地节能减排，为“绿色机场”建设添砖加瓦。