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)的設計思路，并在綜合分析了智能照明設備選擇、供電方式和控制方法等智能照明技術的基礎上，介紹了一種較智能照明控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的應用達到了理想的照明、節(jié)能減排效果。

關鍵詞：智能照明；地下水廠；遠程控制

1引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程的加快，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)應運而生。智能照明可達到安全、節(jié)能、高效的目的，因此在公共設施領域有較好應用前景。本次以三亞市某地下污水廠實例為依托，詳細介紹該工程中智能照明設計思路和方法。

2 地下水廠照明系統(tǒng)設計

2.1　傳統(tǒng)照明控制方式的缺點

傳統(tǒng)照明控制利用設置在燈具配電回路中的開關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）當管理人員對現(xiàn)場進行巡視時，需要逐個對照明回路進行開關，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)，當現(xiàn)場設備出現(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）電力電纜鋪設量大，安裝施工量大；（4）采用本地式一開一關的控制方式，沒有簡單的方法實現(xiàn)全開全關操作；（5）在大面積空間照明上沒有場景操作，不能對成組的燈進行控制；（6）雙控開關布線復雜，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)設計

本方案設計中因地因廠制宜，體現(xiàn)水廠建筑用能特色，管控結合，以控為主，把能源管理工作與日常運行保障工作相結合，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荷分布情況合理設置；應急照明配電箱依據(jù)防火分區(qū)劃分設置，每個防火分區(qū)至少設置一個，為本分區(qū)內(nèi)應急照明燈具配電。照明配電箱進線均設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)含有總線驅動器、網(wǎng)絡接口、開關控等模塊。

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

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模塊、現(xiàn)場智能開關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)場開關面板控制，亦可由監(jiān)控計算機遠程控制或編程控制。由照明配電箱至燈具的導線采用ZRBY-750-4，疏散照明回路導線采用NHBY-750-4。智能照明系統(tǒng)總線采用阻燃無鹵型導線。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，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?？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閉照明燈具。

（2）當現(xiàn)場設備出現(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行維護，自動生成相關報表。

（3）智能照明系統(tǒng)采用總線式系統(tǒng)，大截面的負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，安裝不必考慮任何控制關系，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、預設場景實現(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、遠程三級人工控制 

· 現(xiàn)場配電箱附近設置強制啟動開關。 

· 通訊控制模塊附近設置觸摸/多聯(lián)開關。 

· 控制室通過上位機單獨控制所有照明回路。 

（3）詳細控制方法

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，此時照明驅動器判定紅外傳感器不工作，下班時間段根據(jù)預設程序及人員活動情況開關照明。運行初期具體設置如下：

· 地下水廠主廊道的照明設施在日常工作階段全開。

· 地下水廠工藝單元的照明設施在日常工作階段全開。

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

· 地下水廠工藝單元的照明設施在夜間關閉。根據(jù)屋頂紅外傳感器觸碰信號打開。一旦通過觸摸開關打開某工藝單元內(nèi)任一照明設置，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）標準化模塊積木式組網(wǎng)結構

· 符合傳統(tǒng)配電習慣的網(wǎng)絡結構。 

· 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智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關鍵節(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。

圖1 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

3.2 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)權限可以適用于水務后勤部門管理需要。

3.3 平臺拓撲圖

3.3.1監(jiān)控管理層

監(jiān)控管理層設置在綜合能源管理中心，配置能源管理數(shù)據(jù)服務器和監(jiān)控主機，通過水務綜合能效管理系統(tǒng)，完成對廠區(qū)配電系統(tǒng)、主要用能設備如電機、風機的遠程數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控，并對數(shù)據(jù)進行統(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)，同時預留數(shù)據(jù)上傳上一級水務系統(tǒng)的通訊接口。

3.3.2網(wǎng)絡通信層

網(wǎng)絡通訊層從能源中心到用戶變電所、水泵站、工藝車間敷設光纜，配置網(wǎng)絡交換機和光電轉換機，構建星型以太雙網(wǎng)，提高網(wǎng)絡傳輸?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)、開關狀態(tài)，采集各PLC控制盤監(jiān)控的水泵、風機等設備運行參數(shù)和狀態(tài)，如風機水泵的啟停、運行時間以及水泵壓力、流量、風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)場設備層

現(xiàn)場設備層，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、多功能電表、電動機保護器、溫度傳感器、火災探測器、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，水池水位、水泵流量、風機風量監(jiān)測，實現(xiàn)水泵、風機的自動/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)，電能質量監(jiān)測和提升子系統(tǒng)，電氣火災監(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。

3.4.2消防應急照明和疏散指示

根據(jù)預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統(tǒng)接入消防應急照明指示系統(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 

本文簡要介紹了地下水廠智能照明設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到更好的節(jié)能效果，雖然建設的投資費用升高，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。為充分響應國家推行的節(jié)能政策，作為用電大戶的水廠照明，理應從設計開始保持其性。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工程中得到應用。

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