安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201800

摘要：本文簡單介紹了地下水廠智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，并在綜合分析了智能照明設(shè)備選擇、供電方式和控制方法等智能照明技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了一種較智能照明控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的應(yīng)用達(dá)到了理想的照明、節(jié)能減排效果。

關(guān)鍵詞：智能照明；地下水廠；遠(yuǎn)程控制

1引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，越來越多的污水處理廠突破傳統(tǒng)地上污水處理廠用地觀念，科學(xué)合理地利用了地下空間，具有占用空間小、節(jié)約地上土地資源等優(yōu)點，在節(jié)省城市開闊空間的同時，也不會對周圍景觀的美觀性產(chǎn)生影響，不僅提高了周圍土地資源的價值，也*解決了污水處理過程中產(chǎn)生的污濁氣、噪音等問題，對周圍居民和環(huán)境產(chǎn)生“零影響”。在建設(shè)過程中，地下水廠的照明也變得越來越重要，針對地下水廠的智能照明系統(tǒng)應(yīng)運而生。智能照明可達(dá)到安全、節(jié)能、高效的目的，因此在公共設(shè)施領(lǐng)域有較好應(yīng)用前景。本次以三亞市某地下污水廠實例為依托，詳細(xì)介紹該工程中智能照明設(shè)計思路和方法。

2 地下水廠照明系統(tǒng)設(shè)計

2.1　傳統(tǒng)照明控制方式的缺點

傳統(tǒng)照明控制利用設(shè)置在燈具配電回路中的開關(guān)或手動旋鈕來控制配電回路的通斷和燈光的明暗調(diào)節(jié)。對于地下式污水處理廠來說其有以下顯著缺點：

（1）當(dāng)管理人員對現(xiàn)場進(jìn)行巡視時，需要逐個對照明回路進(jìn)行開關(guān)，對于現(xiàn)代地下水廠來說，將耗費大量的人力、物力；（2）因為沒有后臺管理系統(tǒng)，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障時不能及時發(fā)現(xiàn)和及時處理，影響水廠效率，存在安全隱患；（3）電力電纜鋪設(shè)量大，安裝施工量大；（4）采用本地式一開一關(guān)的控制方式，沒有簡單的方法實現(xiàn)全開全關(guān)操作；（5）在大面積空間照明上沒有場景操作，不能對成組的燈進(jìn)行控制；（6）雙控開關(guān)布線復(fù)雜，更難以實現(xiàn)多控；（7）沒有智能控功能，燈具控制只能依靠手動操作，技術(shù)落后；（8）沒有系統(tǒng)地、完整地建立用電管理體制，容易出現(xiàn)“長明燈”的現(xiàn)象，造成電力能源浪費。

2.2　本工程照明控制系統(tǒng)設(shè)計

本方案設(shè)計中因地因廠制宜，體現(xiàn)水廠建筑用能特色，管控結(jié)合，以控為主，把能源管理工作與日常運行保障工作相結(jié)合，變革污水處理廠能源管控方式，提升廠內(nèi)后勤保障工作信息化和自動化水平。

智能照明配電箱按照照明負(fù)荷分布情況合理設(shè)置；應(yīng)急照明配電箱依據(jù)防火分區(qū)劃分設(shè)置，每個防火分區(qū)至少設(shè)置一個，為本分區(qū)內(nèi)應(yīng)急照明燈具配電。照明配電箱進(jìn)線均設(shè)置雙電源自動切換裝置，主電源引自低壓配電系統(tǒng)照明供電回路，備用電源引自EPS照明回路。

圖1  照明箱配電系統(tǒng)圖其中智能照明配電箱內(nèi)含有總線驅(qū)動器、網(wǎng)絡(luò)接口、開關(guān)控等模塊。

普通工藝單元燈具布置根據(jù)《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013要求進(jìn)行設(shè)置，采用節(jié)能型LED 光源。走廊、樓梯間、車間及其余各單體設(shè)置疏散照明。走廊設(shè)置燈光疏散指示標(biāo)志。

正常照明采用智能照明控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由安裝于照明配電箱中的智能開關(guān)模塊、現(xiàn)場智能開關(guān)面板及中控室中的監(jiān)控計算機組成。每回路照明燈具可由現(xiàn)場開關(guān)面板控制，亦可由監(jiān)控計算機遠(yuǎn)程控制或編程控制。由照明配電箱至燈具的導(dǎo)線采用ZRBY-750-4，疏散照明回路導(dǎo)線采用NHBY-750-4。智能照明系統(tǒng)總線采用阻燃無鹵型導(dǎo)線。鑒于地下水廠燈具較多，通過在線編程來在線識別相序，要求過零時刻閉合，有效減少投入涌流，大大延長繼電器及斷路器的電氣壽命。

智能照明系統(tǒng)的特點：

（1）智能控制系統(tǒng)可實現(xiàn)能源管理自動化，通過分布式網(wǎng)絡(luò)，只需一臺計算機就可實現(xiàn)對整個水廠智能照明的管理。通過在軟件上設(shè)定定時控制、邏輯控制等可實現(xiàn)水廠照明的自動化運行而不需要人工干預(yù)?？赏ㄟ^計算機、手機終端、現(xiàn)場智能面板、紅外傳感器等任一終端開啟或者關(guān)閉照明燈具。

（2）當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障時，可通過軟件上的實時數(shù)據(jù)、報警等方式及時通知管理人員進(jìn)行維護(hù)，自動生成相關(guān)報表。

（3）智能照明系統(tǒng)采用總線式系統(tǒng)，大截面的負(fù)載線纜從輸出單元端直接接到照明燈具上，無須經(jīng)過開關(guān)，安裝不必考慮任何控制關(guān)系，縮短了施工安裝時間，節(jié)省了人工費用。

2.3　地下水廠智能照明控制策略

（1）軟件自動控制 

· 時間、條件觸發(fā)、場景預(yù)置、多條件多參數(shù)模糊算法，實現(xiàn)自動運行照明。

· 根據(jù)人員及車輛的流動觸發(fā)走廊、工藝單元的自動照明。

    · 基于時段、預(yù)設(shè)場景實現(xiàn)工藝區(qū)段的人性化照明。

圖3  智能照明控制軟件示意圖

（2）現(xiàn)場、區(qū)域、遠(yuǎn)程三級人工控制 

· 現(xiàn)場配電箱附近設(shè)置強制啟動開關(guān)。 

· 通訊控制模塊附近設(shè)置觸摸/多聯(lián)開關(guān)。 

· 控制室通過上位機單獨控制所有照明回路。 

（3）詳細(xì)控制方法

上班時間段整個公共廊道的照明保持開啟狀態(tài)，營造一個明亮、高效的工程運行環(huán)境，此時照明驅(qū)動器判定紅外傳感器不工作，下班時間段根據(jù)預(yù)設(shè)程序及人員活動情況開關(guān)照明。運行初期具體設(shè)置如下：

· 地下水廠主廊道的照明設(shè)施在日常工作階段全開。

· 地下水廠工藝單元的照明設(shè)施在日常工作階段全開。

· 地下水廠主廊道的照明設(shè)施在夜間關(guān)閉，根據(jù)屋頂紅外傳感器觸碰信號打開，通過觸摸開關(guān)關(guān)閉，此時紅外傳感器延時工作。

· 地下水廠工藝單元的照明設(shè)施在夜間關(guān)閉。根據(jù)屋頂紅外傳感器觸碰信號打開。一旦通過觸摸開關(guān)打開某工藝單元內(nèi)任一照明設(shè)置，該工藝單元內(nèi)所有紅外傳感器停止工作。

后期可根據(jù)地下水廠實際運行情況靈活調(diào)整智能照明控制策略。

2.4　系統(tǒng)的特點

（1）標(biāo)準(zhǔn)化模塊積木式組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

· 符合傳統(tǒng)配電習(xí)慣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 

· 最小單元模塊積木式組網(wǎng)，簡單快捷輸出模塊特色。

· 最小系統(tǒng)單元只含三種產(chǎn)品且單一型號，便于運營管理。 

（2）消防安全與燈光控制*隔離 

大多數(shù)電氣公司消防系統(tǒng)都需經(jīng)過單片機來進(jìn)行邏輯運算與判斷，然后發(fā)送指令以此完成消防命令，如果單片機發(fā)生故障必定造成消防命令難以發(fā)送，導(dǎo)致消防系統(tǒng)無法正常工作，造成難以想象的危害。本系統(tǒng)在最底層的繼電器輸出模塊中提供2套獨立的繼電器線圈驅(qū)動電路及電源，消防強制啟動信號通過干接點接口直接啟動輸出繼電器，與控制單元*隔離，純硬件控制，避免了上述危害。

3 安科瑞電氣針對水廠用電推出能效管理解決方案--AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

3.1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護(hù)、監(jiān)測、分析、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度，重點監(jiān)測主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

圖1 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

3.2 平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務(wù)配電系統(tǒng)運行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

3.3 平臺拓?fù)鋱D

3.3.1監(jiān)控管理層

監(jiān)控管理層設(shè)置在綜合能源管理中心，配置能源管理數(shù)據(jù)服務(wù)器和監(jiān)控主機，通過水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)，完成對廠區(qū)配電系統(tǒng)、主要用能設(shè)備如電機、風(fēng)機的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，以曲線、棒圖、餅圖、散列等方式呈現(xiàn)給用戶，方便值班人員時刻掌握各工段的運行參數(shù)和狀態(tài)，全廠需量、電能及其他重要統(tǒng)計數(shù)據(jù)，同時預(yù)留數(shù)據(jù)上傳上一級水務(wù)系統(tǒng)的通訊接口。

3.3.2網(wǎng)絡(luò)通信層

網(wǎng)絡(luò)通訊層從能源中心到用戶變電所、水泵站、工藝車間敷設(shè)光纜，配置網(wǎng)絡(luò)交換機和光電轉(zhuǎn)換機，構(gòu)建星型以太雙網(wǎng)，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃酝ㄐ欧绞?，實現(xiàn)能源管理的主干通信功能。在每個站配置數(shù)據(jù)采集箱和通訊管理機，采集能源中心，污水泵站、曝氣生物處理、污泥泵站的用電數(shù)據(jù)、開關(guān)狀態(tài)，采集各PLC控制盤監(jiān)控的水泵、風(fēng)機等設(shè)備運行參數(shù)和狀態(tài)，如風(fēng)機水泵的啟停、運行時間以及水泵壓力、流量、風(fēng)機氣壓以及曝氣系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及水池水位等。

3.3.3現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層，由分散安裝在用戶站、污水泵站、曝氣生物處理、污泥泵站內(nèi)的繼電保護(hù)、多功能電表、電動機保護(hù)器、溫度傳感器、火災(zāi)探測器、水池水位計、壓力表、流量計、以及各PLC控制柜等組成，完成配電回路的電參數(shù)監(jiān)測、電機保護(hù)，水池水位、水泵流量、風(fēng)機風(fēng)量監(jiān)測，實現(xiàn)水泵、風(fēng)機的自動/手動運行控制。

3.4 平臺功能：

本平臺包含了電力監(jiān)控子系統(tǒng)，能耗分析子系統(tǒng)，智能照明子系統(tǒng)，電能質(zhì)量監(jiān)測和提升子系統(tǒng)，電氣火災(zāi)監(jiān)測子系統(tǒng)，消防電源監(jiān)控子系統(tǒng)，防火門監(jiān)控子系統(tǒng)，消防應(yīng)急照明和疏散指示子系統(tǒng) ，工藝監(jiān)控，視頻監(jiān)控等子系統(tǒng)，下面介紹智能照明監(jiān)控系統(tǒng)消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)及典型硬件選型

圖2  AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺主接線圖

3.4.1智能照明控制子系統(tǒng)

系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能，盡量利用自然光照，實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達(dá)到安全、節(jié)能、舒適、高效的目的。

3.4.2消防應(yīng)急照明和疏散指示

根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

3.4.3典型硬件

智能照明系統(tǒng)

4 小結(jié) 

本文簡要介紹了地下水廠智能照明設(shè)計和控制的一般方法和思路。節(jié)能燈具和豐富的智能控制策略可以達(dá)到更好的節(jié)能效果，雖然建設(shè)的投資費用升高，但*可以從長期節(jié)省的電費來回收額外增加的投資，并產(chǎn)生持續(xù)的經(jīng)濟效益。為充分響應(yīng)國家推行的節(jié)能政策，作為用電大戶的水廠照明，理應(yīng)從設(shè)計開始保持其性。同時，為了水廠運行后能更好的提升管理水平，可從水廠實際情況出發(fā)，提出符合水廠自身管理維護(hù)的智能照明控制策略。 

綜上所述，智能照明是包括大型地下水廠在內(nèi)的公共照明未來發(fā)展趨勢，將會在越來越多的建設(shè)工程中得到應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)： 

[1] 譚寶, 劉建群. 智能建筑中分布式照明控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 自動化與儀表, 2017, ( 10 ) : 57 - 62. 

[2] 顧俊. 城市路燈照明中的智能控制系統(tǒng)分析[J]. 科技與創(chuàng)新, 2015, ( 6 ) : 121 - 121,123. 

[3] 譚寶, 劉建群. 基于IEC 61499分布式智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2017, ( 22 ) : 182 - 186. 

[4] 何秦峰. 智能照明控制系統(tǒng)在大型辦公樓的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2017, ( 11 ) : 267. 

[5] 彭杰, 盧淋多. 一種智能照明系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 自動化儀表, 2011, ( 9 ) : 41 - 42, 45. 

[6] 鄒洪喜. 淺述智能控制在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 價值工程, 2016, ( 11 ) : 215 - 216. 

[7] 徐華. 淺談?wù)彰骺刂萍爸悄苷彰骺刂葡到y(tǒng)[J]. 低壓電器, 2008, ( 6 ) : 4 - 7. 

[8] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計應(yīng)用手冊.2022.05版