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淺談智能照明系統在地下水廠的應用

發布時間： 2022-11-30　　點擊次數： 838次

王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201800

文章結合某地下水廠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，并結合該廠的照明配電箱系統做了簡要的說明，指出了智能照明系統的應用優勢，提高了整體照明系統效益，保證水廠的正常運行。

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網絡通信。系統的主要構成有三部分，分別為站控、通信管理以及間隔,系統中的數據來源為通信系統的歸集而后將數據傳輸至控制主站，以此來完成對照明系統的遠程控制，可以對其進行遠程調節。通過通信系統，能夠準確掌握照明的狀態是否處于正常，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圖1。主要將該智能照明系統運用于地下水廠，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，在控制室進行對照明系統給出開或關的命令，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照明設備的開關控制，最后還能將設備處于開或關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過的電流來斷定是否照明設備存在異常，出現問題。倘若看到有電流且繼電器也處于關閉狀態時，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的命令時，總控制室的屏幕上會同時出現鍵入的相關命令，并且也會出現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，若指示燈為熄滅則表明設備為關閉的，若為亮起則表明設備為開啟的，而當其出現不同跳閃的情況時，則意味著設備出現異常。

2 智能照明系統方案

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的項目工程，其主要是一體化箱體區域，一共可分為 8 個區域，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）以單控開關的形式設計出入口照明開關。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開控制照明系統，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，到達 B 區之后，要關閉 A 區開關則需重新到達 A 區起點處，多行走 200m 的路程。

2）以雙控形式設計出入口照明開關。若要設計雙控開關，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，各區域之間位置錯亂，雙控開關的設置依舊不能提升整體工程效益。

3）照明節能。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時，需要開啟較多數量的照明設備，卻并非所有區域均需照明，所以會出現嚴重的能源浪費現象。

2.3 設計原則

1）操控的安全保障。在智能照明控制系統中的開關主要為傳輸指令。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 地址以此來實現其與照明開關的一一對應，而后進行對應范圍內照明設備的控制。依據不同的實際需求對開關做出調整，以達到可進行異地和集中控制等操作的標準。針對不同區域的開關進行相應標記，實時監測對應范圍照明設備情況。

3）節約能源。依據實際需求，對某些回路做處理，實現照明區域的變動。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指/定的模式開關進行操作就可。任一照明區域的照明情況度能夠在總控制室進行監測并控制。

4）減少工程費用。智能照明控制系統采用總線式，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。并且當照明區域發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。此地下水廠工程運用 20A 的電磁遙控開關，而開關在使用時還需配和電磁遙控開關控制 T/U 及控制系統用變壓器共同運用。在開關上設有自鎖功能，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）電磁遙控開關控制 T/U。其主要搭配 20A 電磁遙控開關一起操作，一個20A 電磁遙控開關控制 T/U 搭配四個相同功率電磁遙控開關。

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，一個電磁遙控開關對應配置四個回路，并且配電箱中均安裝有一個控制系統用變壓器。配電箱與控制設備之間僅通過一根線路即可連接，能夠對信號指令進行接受發送。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進行照明控制時的工作量。

3.2 電氣系統圖

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遙控按鈕，就可以自動開啟廠內照明系統。

4 智能照明系統應用中的注意事項

1）地下水廠的主廠房整體照明系統均在一個電源系統中控制，并且系統中回路均只負載照明，因此信息發送接收不易被干擾，一般不會出現信息傳送異常情況。相較而言輔助廠房中的電源系統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，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）若沒有對照明配線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。當有區域已經使用PLC 照明控制系統時，只可以在控制中心運用設備樹選擇區域，因此不能達到較好的直觀視圖。

5 智能照明系統--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品生態體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠能耗總量和能耗強度，重點監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由變電站綜合自動化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務中壓變配電系統、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運行狀況，并且根據權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

6.1變電站綜合自動化系統及電力監控

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

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

6.2電能質量監測與治理

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

6.3電動機管理

馬達監控實現水務中電機的保護、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、監測和報警。高效、準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關信息，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，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

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域。

將所有有關能源的參數集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現各個工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統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、環比、對標等。通過污水處理產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，并進行同比和環比分析，同時將污水的單耗與行業/國家/國/際/先/進指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。