摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了地下水廠(chǎng)智能照明控制系統的設計思路，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(shù)的基礎上，介紹了一種較先進(jìn)智能照明控制系統，系統的應用達到了理想的照明、節能減排效果。

關(guān)鍵詞：智能照明；地下水廠(chǎng)；遠程控制

1引言

隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮化進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的污水處理廠(chǎng)突破傳統地上污水處理廠(chǎng)用地觀(guān)念，科學(xué)合理地利用了地下空間，具有占用空間小、節約地上土地資源等優(yōu)點(diǎn)，在節省城市開(kāi)闊空間的同時(shí)，也不會(huì )對周?chē)坝^(guān)的美觀(guān)性產(chǎn)生影響，不僅提高了周?chē)恋刭Y源的價(jià)值，也*解決了污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污濁氣、噪音等問(wèn)題，對周?chē)用窈铜h(huán)境產(chǎn)生“零影響"。在建設過(guò)程中，地下水廠(chǎng)的照明也變得越來(lái)越重要，針對地下水廠(chǎng)的智能照明系統應運而生。智能照明可達到安全、節能、高效的目的，因此在公共設施領(lǐng)域有較好應用前景。本次以三亞市某地下污水廠(chǎng)實(shí)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(chǎng)照明系統設計

2.1　傳統照明控制方式的缺點(diǎn)

傳統照明控制利用設置在燈具配電回路中的開(kāi)關(guān)或手動(dòng)旋鈕來(lái)控制配電回路的通斷和燈光的明暗調節。對于地下式污水處理廠(chǎng)來(lái)說(shuō)其有以下顯著(zhù)缺點(diǎn)：

（1）當管理人員對現場(chǎng)進(jìn)行巡視時(shí)，需要逐個(gè)對照明回路進(jìn)行開(kāi)關(guān)，對于現代地下水廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，將耗費大量的人力、物力；（2）因為沒(méi)有后臺管理系統，當現場(chǎng)設備出現故障時(shí)不能及時(shí)發(fā)現和及時(shí)處理，影響水廠(chǎng)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(kāi)一關(guān)的控制方式，沒(méi)有簡(jiǎn)單的方法實(shí)現全開(kāi)全關(guān)操作；（5）在大面積空間照明上沒(méi)有場(chǎng)景操作，不能對成組的燈進(jìn)行控制；（6）雙控開(kāi)關(guān)布線(xiàn)復雜，更難以實(shí)現多控；（7）沒(méi)有智能控功能，燈具控制只能依靠手動(dòng)操作，技術(shù)落后；（8）沒(méi)有系統地、完整地建立用電管理體制，容易出現“長(cháng)明燈"的現象，造成電力能源浪費。

2.2　本工程照明控制系統設計

本方案設計中因地因廠(chǎng)制宜，體現水廠(chǎng)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(chǎng)能源管控方式，提升廠(chǎng)內后勤保障工作信息化和自動(dòng)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防火分區劃分設置，每個(gè)防火分區至少設置一個(gè)，為本分區內應急照明燈具配電。照明配電箱進(jìn)線(xiàn)均設置雙電源自動(dòng)切換裝置，主電源引自低壓配電系統照明供電回路，備用電源引自EPS照明回路。

圖1  照明箱配電系統圖其中智能照明配電箱內含有總線(xiàn)驅動(dòng)器、網(wǎng)絡(luò )接口、開(kāi)關(guān)控等模塊。

圖2  智能照明控制系統圖

普通工藝單元燈具布置根據《建筑照明設計標準》GB50034-2013要求進(jìn)行設置，采用節能型LED 光源。走廊、樓梯間、車(chē)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，系統由安裝于照明配電箱中的智能開(kāi)關(guān)模塊、現場(chǎng)智能開(kāi)關(guān)面板及中控室中的監控計算機組成。每回路照明燈具可由現場(chǎng)開(kāi)關(guān)面板控制，亦可由監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(xiàn)采用ZRBY-750-4，疏散照明回路導線(xiàn)采用NHBY-750-4。智能照明系統總線(xiàn)采用阻燃無(wú)鹵型導線(xiàn)。鑒于地下水廠(chǎng)燈具較多，通過(guò)在線(xiàn)編程來(lái)在線(xiàn)識別相序，要求過(guò)零時(shí)刻閉合，有效減少投入涌流，大大延長(cháng)繼電器及斷路器的電氣壽命。

智能照明系統的特點(diǎn)：

（1） 智能控制系統可實(shí)現能源管理自動(dòng)化，通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò )，只需一臺計算機就可實(shí)現對整個(gè)水廠(chǎng)智能照明的管理。通過(guò)在軟件上設定定時(shí)控制、邏輯控制等可實(shí)現水廠(chǎng)照明的自動(dòng)化運行而不需要人工干預?？赏ㄟ^(guò)計算機、手機終端、現場(chǎng)智能面板、紅外傳感器等任一終端開(kāi)啟或者關(guān)閉照明燈具。

（2） 當現場(chǎng)設備出現故障時(shí)，可通過(guò)軟件上的實(shí)時(shí)數據、報警等方式及時(shí)通知管理人員進(jìn)行維護，自動(dòng)生成相關(guān)報表。

（3） 智能照明系統采用總線(xiàn)式系統，大截面的負載線(xiàn)纜從輸出單元端直接接到照明燈具上，無(wú)須經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)，安裝不必考慮任何控制關(guān)系，縮短了施工安裝時(shí)間，節省了人工費用。

2.3　地下水廠(chǎng)智能照明控制策略

（1）軟件自動(dòng)控制

· 時(shí)間、條件觸發(fā)、場(chǎng)景預置、多條件多參數模糊算法，實(shí)現自動(dòng)運行照明。

· 根據人員及車(chē)輛的流動(dòng)觸發(fā)走廊、工藝單元的自動(dòng)照明。

    · 基于時(shí)段、預設場(chǎng)景實(shí)現工藝區段的人性化照明。

圖3  智能照明控制軟件示意圖

（2）現場(chǎng)、區域、遠程三級人工控制

· 現場(chǎng)配電箱附近設置強制啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。

· 通訊控制模塊附近設置觸摸/多聯(lián)開(kāi)關(guān)。

· 控制室通過(guò)上位機單獨控制所有照明回路。

（3）詳細控制方法

上班時(shí)間段整個(gè)公共廊道的照明保持開(kāi)啟狀態(tài)，營(yíng)造一個(gè)明亮、高效的工程運行環(huán)境，此時(shí)照明驅動(dòng)器判定紅外傳感器不工作，下班時(shí)間段根據預設程序及人員活動(dòng)情況開(kāi)關(guān)照明。運行初期具體設置如下：

· 地下水廠(chǎng)主廊道的照明設施在日常工作階段全開(kāi)。

· 地下水廠(chǎng)工藝單元的照明設施在日常工作階段全開(kāi)。

· 地下水廠(chǎng)主廊道的照明設施在夜間關(guān)閉，根據屋頂紅外傳感器觸碰信號打開(kāi)，通過(guò)觸摸開(kāi)關(guān)關(guān)閉，此時(shí)紅外傳感器延時(shí)工作。

· 地下水廠(chǎng)工藝單元的照明設施在夜間關(guān)閉。根據屋頂紅外傳感器觸碰信號打開(kāi)。一旦通過(guò)觸摸開(kāi)關(guān)打開(kāi)某工藝單元內任一照明設置，該工藝單元內所有紅外傳感器停止工作。

后期可根據地下水廠(chǎng)實(shí)際運行情況靈活調整智能照明控制策略。

2.4　系統的特點(diǎn)

（1）標準化模塊積木式組網(wǎng)結構

· 符合傳統配電習慣的網(wǎng)絡(luò )結構。 

· 最小單元模塊積木式組網(wǎng)，簡(jiǎn)單快捷輸出模塊特色。

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

（2）消防安全與燈光控制*隔離

大多數電氣公司消防系統都需經(jīng)過(guò)單片機來(lái)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，導致消防系統無(wú)法正常工作，造成難以想象的危害。本系統在最底層的繼電器輸出模塊中提供2套獨立的繼電器線(xiàn)圈驅動(dòng)電路及電源，消防強制啟動(dòng)信號通過(guò)干接點(diǎn)接口直接啟動(dòng)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(chǎng)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(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。

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。

3.3 平臺拓撲圖

3.3.1監控管理層

監控管理層設置在綜合能源管理中心，配置能源管理數據服務(wù)器和監控主機，通過(guò)水務(wù)綜合能效管理系統，完成對廠(chǎng)區配電系統、主要用能設備如電機、風(fēng)機的遠程數據采集和實(shí)時(shí)監控，并對數據進(jìn)行統計分析，以曲線(xiàn)、棒圖、餅圖、散列等方式呈現給用戶(hù)，方便值班人員時(shí)刻掌握各工段的運行參數和狀態(tài)，全廠(chǎng)需量、電能及其他重要統計數據，同時(shí)預留數據上傳上一級水務(wù)系統的通訊接口。

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(hù)變電所、水泵站、工藝車(chē)間敷設光纜，配置網(wǎng)絡(luò )交換機和光電轉換機，構建星型以太雙網(wǎng)，提高網(wǎng)絡(luò )傳輸的可靠性通信方式，實(shí)現能源管理的主干通信功能。在每個(gè)站配置數據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、污泥泵站的用電數據、開(kāi)關(guān)狀態(tài)，采集各PLC控制盤(pán)監控的水泵、風(fēng)機等設備運行參數和狀態(tài)，如風(fēng)機水泵的啟停、運行時(shí)間以及水泵壓力、流量、風(fēng)機氣壓以及曝氣系統的工作狀態(tài)以及水池水位等。

3.3.3現場(chǎng)設備層

現場(chǎng)設備層，由分散安裝在用戶(hù)站、污水泵站、曝氣生物處理、污泥泵站內的繼電保護、多功能電表、電動(dòng)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監測、電機保護，水池水位、水泵流量、風(fēng)機風(fēng)量監測，實(shí)現水泵、風(fēng)機的自動(dòng)/手動(dòng)運行控制。

3.4 平臺功能：

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

圖2  AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺主接線(xiàn)圖

3.4.1智能照明控制子系統

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。

3.4.2消防應急照明和疏散指示

根據預先設置的應急預案快速啟動(dòng)疏散方案引導人員疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據，通過(guò)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

消防應急照明和疏散指示系統

4 小結

本文簡(jiǎn)要介紹了地下水廠(chǎng)智能照明設計和控制的一般方法和思路。節能燈具和豐富的智能控制策略可以達到更好的節能效果，雖然建設的投資費用升高，但*可以從長(cháng)期節省的電費來(lái)回收額外增加的投資，并產(chǎn)生持續的經(jīng)濟效益。為充分響應國家推行的節能政策，作為用電大戶(hù)的水廠(chǎng)照明，理應從設計開(kāi)始保持其先進(jìn)性。同時(shí)，為了水廠(chǎng)運行后能更好的提升管理水平，可從水廠(chǎng)實(shí)際情況出發(fā)，提出符合水廠(chǎng)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(chǎng)在內的公共照明未來(lái)發(fā)展趨勢，將會(huì )在越來(lái)越多的建設工程中得到應用。

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