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淺談智能照明系統(tǒng)在地下水廠的應用

更新時間：2022-12-28

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吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201800

【摘要】文章結(jié)合某地下水廠的智能照明系統(tǒng)的應用，探討了智能照明系統(tǒng)的設計及構(gòu)成部分，并結(jié)合該廠的照明配電箱系統(tǒng)做了簡要的說明，指出了智能照明系統(tǒng)的應用優(yōu)勢，提高了整體照明系統(tǒng)效益，保證水廠的正常運行。

【關(guān)鍵詞】地下水廠；智能照明；液晶顯示

1 智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

為對照明做到智能的監(jiān)控與管理，智能照明系統(tǒng)將管理的軟件與硬件融入其中并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)絡通信。系統(tǒng)的主要構(gòu)成有三部分，分別為站控、通信管理以及間隔,系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)來源為通信系統(tǒng)的歸集而后將數(shù)據(jù)傳輸至控制主站，以此來完成對照明系統(tǒng)的遠程控制，可以對其進行遠程調(diào)節(jié)。通過通信系統(tǒng)，能夠準確掌握照明的狀態(tài)是否處于正常，除了監(jiān)測之外還可完成各項數(shù)據(jù)的收集歸整與查看。

該系統(tǒng)的主要遠程控制方式具體可見圖1。主要將該智能照明系統(tǒng)運用于地下水廠，可對其照明設備做出下列操控：

1）可以運用鍵盤操作照明開關(guān)，在控制室進行對照明系統(tǒng)給出開或關(guān)的命令，之后運用 RS485 通訊線將命令傳輸至每個照明控制端，而后各控制端能夠利用繼電器來實現(xiàn)照明設備的開關(guān)控制，最后還能將設備處于開或關(guān)的情況傳輸回控制室；

2）每個照明的控制端主要通過對繼電器上經(jīng)過的電流來斷定是否照明設備存在異常，出現(xiàn)問題。倘若看到有電流且繼電器也處于關(guān)閉狀態(tài)時，則照明設備存在異常，設備異常的訊息可以 RS485 通訊線傳輸至總控制室。

3）當通過鍵盤對鍵入開或關(guān)的命令時，總控制室的屏幕上會同時出現(xiàn)鍵入的相關(guān)命令，并且也會出現(xiàn)命令傳輸后照明設備是否有被控制。

4）在總控制室中設置的相關(guān)指示燈與照明設備相對應，能夠同步及時觀察到照明設備的具體狀態(tài)，若指示燈為熄滅則表明設備為關(guān)閉的，若為亮起則表明設備為開啟的，而當其出現(xiàn)不同跳閃的情況時，則意味著設備出現(xiàn)異常。

2 智能照明系統(tǒng)方案

2.1 項目概況

某一總面積為 4 萬 m2 的地下水廠為此次智能照明系統(tǒng)的項目工程，其主要是一體化箱體區(qū)域，一共可分為 8 個區(qū)域，由各工藝過程中池所組成，總體與局部分別為 2 層和 3 層。

2.2 設計方案

1）以單控開關(guān)的形式設計出入口照明開關(guān)。該地下水廠占地面積較大，與出口相距最遠的距離會＞ 200m。因此若僅以單控開關(guān)開控制照明系統(tǒng)，會給施工人員造成諸多困難，且若需要對水廠進行例行檢查時，當穿越 A 區(qū)，到達 B 區(qū)之后，要關(guān)閉 A 區(qū)開關(guān)則需重新到達 A 區(qū)起點處，多行走 200m 的路程。

2）以雙控形式設計出入口照明開關(guān)。若要設計雙控開關(guān)，由于地下水廠面積較大，照明設備較多，需要較多的線路連接，增加作業(yè)難度，且會因此增加總體施工成本。且地下水廠有較多的出入口，各區(qū)域之間位置錯亂，雙控開關(guān)的設置依舊不能提升整體工程效益。

3）照明節(jié)能。地下水廠占地面積較大，含有較多的照明設備，當進行例行檢查或作業(yè)時，需要開啟較多數(shù)量的照明設備，卻并非所有區(qū)域均需照明，所以會出現(xiàn)嚴重的能源浪費現(xiàn)象。

2.3 設計原則

1）操控的安全保障。在智能照明控制系統(tǒng)中的開關(guān)主要為傳輸指令。且傳輸信號為 24V，在安全電壓范圍內(nèi)。且操作人員只需對繼電器進行遙控，不會直接與電源進行危險接觸 [1]。

2）便于管理。設定與控制 T/U 地址以此來實現(xiàn)其與照明開關(guān)的一一對應，而后進行對應范圍內(nèi)照明設備的控制。依據(jù)不同的實際需求對開關(guān)做出調(diào)整，以達到可進行異地和集中控制等操作的標準。針對不同區(qū)域的開關(guān)進行相應標記，實時監(jiān)測對應范圍照明設備情況。

3）節(jié)約能源。依據(jù)實際需求，對某些回路做處理，實現(xiàn)照明區(qū)域的變動。依據(jù)照明的不同要求設定不同的照明模式。

要啟用該模式只需對應模式開關(guān)進行操作就可。任一照明區(qū)域的照明情況度能夠在總控制室進行監(jiān)測并控制。

4）減少工程費用。智能照明控制系統(tǒng)采用總線式，任一回路與配電箱直接相連，只需就近選擇一個照明設備將設備中的兩根信號線連接，就能夠完成對所有照明設備的管控。并且當照明區(qū)域發(fā)生變化也不需要對線路進行更改，直接更改設定即可。

3 照明系統(tǒng)的具體應用

3.1 控制單元

1）傳送單元。當照明回路的數(shù)量低于 256 時可以只設置一個傳送單元，且其可以放入任一配電箱。

2）電磁遙控開關(guān)。此地下水廠工程運用 20A 的電磁遙控開關(guān)，而開關(guān)在使用時還需配和電磁遙控開關(guān)控制 T/U 及控制系統(tǒng)用變壓器共同運用。在開關(guān)上設有自鎖功能，能夠進行手動控制，當需要時開啟不需要使用時即會自動鎖定，節(jié)約了能源的同時還延長了電磁遙控的使用時間，此外自動鎖能夠保證當有照明設備異常時依舊保持照明。

3）電磁遙控開關(guān)控制 T/U。其主要搭配 20A 電磁遙控開關(guān)一起操作，一個20A 電磁遙控開關(guān)控制 T/U 搭配四個相同功率電磁遙控開關(guān)。

3.2 電氣系統(tǒng)圖

配電箱系統(tǒng)的檢查修理區(qū)域設置如圖2。根據(jù)圖 1 中可分析得知，一個電磁遙控開關(guān)對應配置四個回路，并且配電箱中均安裝有一個控制系統(tǒng)用變壓器。配電箱與控制設備之間僅通過一根線路即可連接，能夠?qū)π盘栔噶钸M行接受發(fā)送。

這樣的智能照明系統(tǒng)很大程度上減輕了在占地面積如此大的地下水廠進行照明控制時的工作量。

3.2 電氣系統(tǒng)圖

這樣的智能照明系統(tǒng)很大程度上減輕了在占地面積如此大的地下水廠進行照明控制時的工作量。

圖 2 生物處理池區(qū)檢修工作區(qū)域的照明配電箱系統(tǒng)

方案中設計的智能照明可以借助于遙控器，施工人員只需輕輕按下整個遙控按鈕，就可以自動開啟廠內(nèi)照明系統(tǒng)。

4 智能照明系統(tǒng)應用中的注意事項

1）地下水廠的主廠房整體照明系統(tǒng)均在一個電源系統(tǒng)中控制，并且系統(tǒng)中回路均只負載照明，因此信息發(fā)送接收不易被干擾，一般不會出現(xiàn)信息傳送異常情況。相較而言輔助廠房中的電源系統(tǒng)回路就會受到電動機操作而受到影響，因為其連接于就地 MCC，信號傳送中斷的問題時常出現(xiàn)，導致控制受阻。

2）由于單元控制與系統(tǒng)控制模塊以及接觸器等部件都被安裝于照明箱中，一定程度上增加了檢修的工作量。

3）若沒有對照明配線與照明控制方式做出適當?shù)恼{(diào)節(jié)，則對照明系統(tǒng)的節(jié)能功能形成一定的阻礙。當有區(qū)域已經(jīng)使用PLC 照明控制系統(tǒng)時，只可以在控制中心運用設備樹選擇區(qū)域，因此不能達到較好的直觀視圖。

5.智能照明系統(tǒng)--AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

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、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)測主要用能設備能效，保護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、精細的解決方案。

5.1 平臺組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統(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，涵蓋了水務中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務配電系統(tǒng)運行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務后勤部門管理需要。

5.2 平臺拓撲圖

6.平臺子系統(tǒng)

6.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

對水務配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，對異常情況及時預警。

監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。

6.2 電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電系統(tǒng)中存在大量諧波，通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量，并配置對應的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

6.3 電動機管理

馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。高效、準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

6.4 能耗管理

為水務搭建計量體系，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域。

將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。

能效分析按三級計量架構(gòu)，分別進行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環(huán)比、對標等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析，同時將污水的單耗與指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

6.5 智能照明控制

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)照明的智能控制達到安全、節(jié)能、舒適、高效的目的。

6.6 典型硬件

7 結(jié)語

在特殊教育學校當中，通過加強視覺感知范圍，提高視覺注意力等方面補償聽障人員在聽覺方面的不足，在智能觸感系統(tǒng)、色彩系統(tǒng)、智能燈光等方面對特殊教育學校交通空間提出設計策略，保證聽覺障礙學生在行走方面無障礙行走，希望能對特教學校交通空間設計方面提供一定的參考。

參考文獻

[1] 黃冏 .智能照明系統(tǒng)在地下水廠的應用

[2] 張翼 . 基于特殊兒童障礙特征的我國特殊教育學校建筑設計研究

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版

作者簡介：

吳柯霓，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室在線監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應用。