在地下水廠(chǎng)中智能照明系統的應用設計

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定 201801

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

【關(guān)鍵詞】地下水廠(chǎng) ；智能照明 ；液晶顯示

1 智能照明系統的結構

為對照明做到智能的監控與管理， 智能照明系統將管理的軟件與硬件融入 其中并結合互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )通信。系統的主要構成有三部分，分別為站控、通信管理以及間隔,系統中的數據來(lái)源為通信系統的歸集而后將數據傳輸至控制主站，以此來(lái)完成對照明系統的遠程控制，可以對其進(jìn)行遠程調節。通過(guò)通信系統，能夠準確掌握照明的狀態(tài)是否處于正常，除了監測之外還可完成各項數據的收集歸整與查看。

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

1）可以運用鍵盤(pán)操作照明開(kāi)關(guān)，在控制室進(jìn)行對照明系統給出開(kāi)或關(guān)的命令，之后運用 RS485 通訊線(xiàn)將命令傳輸至每個(gè)照明控制端，而后各控制端能夠利用繼電器來(lái)實(shí)現照明設備的開(kāi)關(guān)控制，最后還能將設備處于開(kāi)或關(guān)的情況傳輸回控制室 ；

2）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(shí)觀(guān)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(kāi)啟的，而當其出現不同跳閃的情況時(shí)，則意味著(zhù)設備出現異常。

3）當通過(guò)鍵盤(pán)對鍵入開(kāi)或關(guān)的命令時(shí)，總控制室的屏幕上會(huì )同時(shí)出現鍵入的 相關(guān)命令，并且也會(huì )出現命令傳輸后照明設備是否有被控制。

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

2 智能照明系統方案

2.1 項目概況

某一總面積為 4 萬(wàn) m2 的地下水廠(chǎng)為此次智能照明系統的項目工程，其主要是一體化箱體區域，一共可分為 8 個(gè)區域，由各工藝過(guò)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(kāi)關(guān)的形式設計出入口照明開(kāi)關(guān)。該地下水廠(chǎng)占地面積較大，與出口相距最遠的距離會(huì )＞ 200m。因此若僅以單控開(kāi)關(guān)開(kāi)控制照明系統，會(huì )給施工人員造成諸多困難，且若需要對水廠(chǎng)進(jìn)行例行檢查時(shí)，當穿越 A 區，到達 B 區之后，要關(guān)閉 A 區開(kāi)關(guān)則需重新到達 A 區起點(diǎn)處，多行走 200m 的路程。

2）照明節能。地下水廠(chǎng)占地面積較大，含有較多的照明設備，當進(jìn)行例行檢查或作業(yè)時(shí)，需要開(kāi)啟較多數量的照明設備，卻并非所有區域均需照明，所以會(huì )出現嚴重的能源浪費現象。

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

2.3 設計原則

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

2）便于管理。設定與控制 T/U 地址以此來(lái)實(shí)現其與照明開(kāi)關(guān)的一一對應，而后進(jìn)行對應范圍內照明設備的控制。依據不同的實(shí)際需求對開(kāi)關(guān)做出調整，以達到可進(jìn)行異地和集中控制等操作的標準。 針對不同區域的開(kāi)關(guān)進(jìn)行相應標記，實(shí)時(shí)監測對應范圍照明設備情況。

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

4）節約能源。依據實(shí)際需求，對某些回路做處理，實(shí)現照明區域的變動(dòng)。依據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模式開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作就可。任一照明區域的照明情況度能夠在總控制室進(jìn)行監測并控制。

3 照明系統的具體應用

3.1 控制單元

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

2）電磁遙控開(kāi)關(guān)。此地下水廠(chǎng)工程運用 20A 的電磁遙控開(kāi)關(guān)，而開(kāi)關(guān)在使用時(shí)還需配和電磁遙控開(kāi)關(guān)控制 T/U 及控制系統用變壓器共同運用。在開(kāi)關(guān)上設有自鎖功能，能夠進(jìn)行手動(dòng)控制，當需要時(shí)開(kāi)啟不需要使用時(shí)即會(huì )自動(dòng)鎖定，節約了能源的同時(shí)還延長(cháng)了電磁遙控的使用時(shí)間，此外自動(dòng)鎖能夠保證當有照明設備異常時(shí)依舊保持照明。

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

3.2 電氣系統圖

配電箱系統的檢查修理區域設置如圖2。根據圖 1 中可分析得知，一個(gè)電磁遙控開(kāi)關(guān)對應配置四個(gè)回路，并且配電箱中均安裝有一個(gè)控制系統用變壓器。配電箱與控制設備之間僅通過(guò)一根線(xiàn)路即可連接，能夠對信號指令進(jìn)行接受發(fā)送。

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

3.2 電氣系統圖

配電箱系統的檢查修理區域設置如圖2。 根據圖 1 中可分析得知，一個(gè)電磁遙控開(kāi)關(guān)對應配置四個(gè)回路，并且配電箱中均安裝有一個(gè)控制系統用變壓器。配電箱與控制設備之間僅通過(guò)一根線(xiàn)路即可連接，能夠對信號指令進(jìn)行接受發(fā)送。

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

圖 2 生物處理池區檢修工作區域的照明配電箱系統

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(gè)遙控按鈕，就可以自動(dòng)開(kāi)啟廠(chǎng)內照明系統。

4 智能照明系統應用中的注意事項

1）地下水廠(chǎng)的主廠(chǎng)房整體照明系統均在一個(gè)電源系統中控制，并且系統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(huì )出現信息傳送異常情況。相較而言輔助廠(chǎng)房中的電源系統回路就會(huì )受到電動(dòng)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(wèn)題時(shí)常出現，導致控制受阻。

2）由于單元控制與系統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(méi)有對照明配線(xiàn)與照明控制方式做出適當的調節，則對照明系統的節能功能形成一定的阻礙。當有區域已經(jīng)使用PLC 照明控制系統時(shí)，只可以在控制中心運用設備樹(shù)選擇區域，因此不能達到較好的直觀(guān)視圖。

5.智能照明系統--AcrelEMS-SW智慧水務(wù)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(wù)能效管理平臺通過(guò)在污水廠(chǎng)源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠(chǎng)能耗總量和能耗強度，重點(diǎn)監測主要用能設備能效，保護污水廠(chǎng)運行安全可靠，提高污水廠(chǎng)能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細的解決方案。

5.1 平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統由變電站綜合自動(dòng)化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統、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(wù)能源流的始終，幫助運維管理人員通過(guò)一套平臺、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務(wù)后勤部門(mén)管理需要。

5.2 平臺拓撲圖

6.平臺子系統

6.1變電站綜合自動(dòng)化系統及電力監控

對水務(wù)配電系統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實(shí)現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時(shí)預警。

監測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機的電流、電壓、有功/無(wú)功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

6.2電能質(zhì)量監測與治理

水務(wù)中大量的大功率電機、水泵變頻啟動(dòng)導致配電系統中存在大量諧波，通過(guò)監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動(dòng)、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(dòng)機管理

馬達監控實(shí)現水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動(dòng)機保護器能對過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護、監測和報警。高效、準確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間、故障地點(diǎn)、及相關(guān)信息，對電機進(jìn)行健康診斷和預防性維護。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制，監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

6.4能耗管理

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

將所有有關(guān)能源的參數集中在一個(gè)看板中，從多個(gè)維度對比分析，實(shí)現各個(gè)工藝環(huán)節的能耗對比，幫助領(lǐng)導掌控整個(gè)工廠(chǎng)的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務(wù)中污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、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排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車(chē)間/職能部門(mén)的能效水平進(jìn)行分析，同比、環(huán)比、對標等。通過(guò)污水處理產(chǎn)量以及系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析，同時(shí)將污水的單耗與行業(yè)/國家指標對標，以便企業(yè)能夠根據產(chǎn)品單耗情況來(lái)調整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

6.5智能照明控制

系統為污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區域控制、自動(dòng)控制、感應控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調光控制等多種控制方式，模塊可根據經(jīng)緯度自動(dòng)識別日出日落時(shí)間實(shí)現自動(dòng)控制功能，盡量利用自然光照，實(shí)現室內、廠(chǎng)區照明的智能控制達到安全、節能、舒適、高效的目的。

6.6.典型硬件

7 結語(yǔ) 

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

參考文獻

[1] 黃冏 .智能照明系統在地下水廠(chǎng)的應用

[2] 張翼 . 基于特殊兒童障礙特征的我國特殊教育學(xué)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