淺談智能照明系統調試階段節能方案的探究與產(chǎn)品選型

【摘要】針對當智能照明系統調試完成能源浪費的問(wèn)題，本文結合工程案例，分析研究了智能照明系統調試階段的節能方法，提出了采用時(shí)間控制器來(lái)解決能源及人工浪費等問(wèn)題的方式。實(shí)踐證明，該方案節能效果好，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。

【關(guān)鍵詞】智能照明；系統調試；時(shí)間控制器；重復利用；節能減排

0引言

隨著(zhù)科技的發(fā)展，智能化系統在現代工廠(chǎng)項目中已大范圍應用，取代了傳統的人工操作模式，在達到真正的智能化生產(chǎn)生活與節能減排的同時(shí)，更彰顯出現代化的科技成果與人類(lèi)的智慧。

智能照明系統是工廠(chǎng)智能化系統的一部分，該系統需經(jīng)過(guò)安裝、本地調試和上位機軟件組態(tài)調試(BMS調試)這幾個(gè)階段才能實(shí)現*終的節能減排。由于本地調試及BMS調試有一定復雜性，并且會(huì )受到現場(chǎng)實(shí)際條件的制約，所以調試的整個(gè)階段會(huì )耗時(shí)數月甚至更久，在此期間燈具長(cháng)亮不受控制，能源消耗較大。傳統的調試方法采用配電柜拉閘控制方式，受到施工區域面積大、照明柜安裝分散的制約，投入人力成本很高，且配電柜頻繁拉閘合閘，大機率的增加了故障率，縮減了整個(gè)系統的工作壽命。

本方案采用的時(shí)間控制器，是一為“并列”。將I段母線(xiàn)電壓互感器柜內的三相電壓小母線(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則I段100V小母線(xiàn)電壓靠Ⅱ段小母線(xiàn)提供。反之，若將段母線(xiàn)電壓互感器柜內的三相電壓小母線(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則Ⅱ段100V小母線(xiàn)電壓靠I段小母線(xiàn)提供。分別測量I段和Ⅱ段電壓小母線(xiàn)U對V,U對W,V對W之間的電壓，若為100V,則表示PT自動(dòng)投切功能正常。若為0V,則表示PT自動(dòng)投切失敗。

1技術(shù)背景

時(shí)間控制器在國內已得到廣泛的應用，普通的機械式時(shí)間控制器無(wú)法滿(mǎn)足智能照明系統的需求，功能稍微多一些的電子式時(shí)間控制器可以滿(mǎn)足部分智能照明系統的需求，但是無(wú)法接入多路輸入輸出信號以及實(shí)現較為復雜的時(shí)間序列控制功能。因此，在系統調試階段選用一種德國品牌時(shí)間控制器，其具有功能性強、使用便利、技術(shù)成熟、穩定可靠、性?xún)r(jià)比高、可重復利用等特點(diǎn)，對于智能照明系統調試階段的節約能源，降低成本作用顯著(zhù)。

2項目概況

沈陽(yáng)寶馬汽車(chē)工廠(chǎng)項目位于沈陽(yáng)市寶馬工業(yè)園區，總建筑面積12,380m2,智能照明系統布置于能源中心2兩個(gè)車(chē)間。智能照明系統包含智能照明控制柜17臺，電纜、運動(dòng)傳感器、槽盒及燈具等。其中，能源1包含照明控制柜7臺，能源2包含照明控制柜4臺，管廊包含照明控制柜6臺，另外能源1配備智能照明控制盒3個(gè)，能源2配備智能照明控制盒2個(gè)。燈具種類(lèi)包含金屬鹵素燈，防水熒光燈，筒燈，格柵燈，共計571套。

3工藝實(shí)施方案

3.1工藝原理

3.1.1階段一(本地調試完成)

本地調試時(shí)，用時(shí)間控制器取代控制柜PLC。在智能照明控制柜內增設時(shí)間控制器，通過(guò)接線(xiàn)改裝，用時(shí)間控制器取代控制柜PLC,對照明柜的所有繼電器進(jìn)行控制，并控制所有燈具。

通過(guò)在時(shí)間控制器上編程，達到時(shí)間表控制效果。比如實(shí)現在每個(gè)工作日的8h-18h點(diǎn)亮所有燈具(繼電器吸合),其他時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉(繼電器斷開(kāi))。

在時(shí)間控制器上增加安裝本地開(kāi)關(guān)，實(shí)現時(shí)間控制器定義的非工作時(shí)間臨時(shí)點(diǎn)亮燈具，確保加班順利進(jìn)行。

對于現場(chǎng)個(gè)別回路需保持長(cháng)亮的燈具，則通過(guò)對控制柜的硬件進(jìn)行適當的設置使其回路保持接通而不受繼電器控制。

3.1.2階段二(BMS調試完成)

BMS調試時(shí)，用時(shí)間控制器模擬輸出開(kāi)關(guān)信號。此時(shí)照明控制柜自帶的PLC已經(jīng)開(kāi)始工作，通過(guò)接線(xiàn)改裝，時(shí)間控制器可以模擬輸出開(kāi)關(guān)信號，接到PLC控制節點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量輸入模塊。

在照明控制柜的本地調試界面中進(jìn)行配置，把需要被時(shí)間控制器控制的燈具分配到一個(gè)虛擬房間內，進(jìn)行運行模式設置，這些燈具包括本地不受控燈具，也包含本地受本地開(kāi)關(guān)通過(guò)傳感器控制的燈具。通過(guò)對時(shí)間控制器編程，達到時(shí)間表控制效果，比如實(shí)現在每個(gè)工作日的8h-18h點(diǎn)亮所有燈具(輸入亮燈信號),其他時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉(輸入關(guān)燈信號)。

在時(shí)間控制器上增加安裝本地開(kāi)關(guān)，實(shí)現時(shí)間控制器定義的非工作時(shí)間臨時(shí)點(diǎn)亮燈具，確保加班順利進(jìn)行[2]。

3.2工藝方案

在階段一(本地調試完成)及階段二(BMS調試完成)，通過(guò)接線(xiàn)改裝，增加時(shí)間控制器，根據現場(chǎng)的實(shí)際照明需求，編制時(shí)間表，合理地控制廠(chǎng)區燈具的亮滅，對特定的需要長(cháng)亮的燈具進(jìn)行特別編配，滿(mǎn)足需求。對于臨時(shí)加班需要開(kāi)燈的情況，在時(shí)間控制器上增加本地開(kāi)關(guān)，滿(mǎn)足需求。根據設計圖紙中的照明控制分區圖，利用JAVA程序在模塊中編配了所有燈具的虛擬房間，在這個(gè)虛擬房間中能清楚地體現出燈具的功率、種類(lèi)、開(kāi)關(guān)號等，并根據現場(chǎng)的不同生產(chǎn)需求編配照明模式及不同時(shí)間段的照度計劃。由于該智能照明實(shí)現的提是所有設備實(shí)現局域網(wǎng)連接，即每臺照明控制柜都有IP地址，此情況下虛擬房間控制方可實(shí)現，此過(guò)程(階段一，階段二)周期較長(cháng)且此期間耗電成本較高。所以，此階段過(guò)程中增設時(shí)間控制器，解決調試階段造成的能源浪費及成本高昂?jiǎn)?wèn)題。針對現場(chǎng)需求，做了每一個(gè)控制分區的虛擬房間分配表，以下列舉其中一部分:

IP地址:10.194.40.71，房間號/名稱(chēng):R01壓縮空氣及冷卻中心防水型熒光燈TCW097T51*49WHFR;R02-R03加熱間TCW097T51*49WHFR:R04存放/軟服務(wù);R05存放/硬服務(wù)、R06WS-機械、R07WS-電氣、R08車(chē)輛冬季服務(wù)、R09室外燈，R04-R09為懸掛/吸頂式熒光燈TPS642T52*28HFR。

以上方案能清楚地知道每一個(gè)時(shí)間控制器控制的區域及燈具，針對不同的區域會(huì )在時(shí)間控制器上設置不同的指令，控制燈具的亮滅，達到*優(yōu)化的現場(chǎng)控制。

經(jīng)過(guò)現場(chǎng)的實(shí)際應用及分析計算，時(shí)間控制器的應用在滿(mǎn)足現場(chǎng)應用需求的同時(shí)，大大節約了電能，保護了照明柜的元器件，并且投入的人力成本也很大地降低，對工程的后續進(jìn)行及成本調控作用很大[3]。

3.3工藝流程

(1)在本地調試完成(階段一)，采用圖1方式把時(shí)間控制器安裝在照明控制柜內。

圖1階段一接線(xiàn)改裝方式

手控開(kāi)關(guān)采用帶自鎖的通斷開(kāi)關(guān)，這樣只有具備一定權限的現場(chǎng)人員才能用鑰匙操作此開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)可吸附在照明柜門(mén)上，或固定于其他柜外面板上。這樣只要根據上述工作原理對照明控制柜的硬件進(jìn)行一定的配置，并把事先編制的程序載入到時(shí)間控制器后，就可以在此階段實(shí)現時(shí)間順序控制功能。

在階段一安裝時(shí)間控制器由照明控制柜供應商來(lái)具體實(shí)施，因為控制柜供應商對柜內接線(xiàn)*了解，并且在出廠(chǎng)實(shí)施有利于降低人工成本并能確保品質(zhì)。

(2)在照明控制柜本地調試完成后BMS調試(階段二)，采用圖2方式在柜內對時(shí)間控制器的接線(xiàn)進(jìn)行改裝。

圖2階段二接線(xiàn)改裝方式

之后，需要對照明柜的硬件和軟件根據上述工作原理進(jìn)行適當的配置，并把事先編制好的適用于本階段的程序下載到時(shí)間控制器上。

階段二安裝時(shí)間控制器由照明控制柜供應商配合施工總包單位完成，因為此時(shí)對控制柜的操作得到施工總包的允許和支持，且涉及到施工總包與BMS施工總包的交接。

(3)在BMS調試期間(階段三)，時(shí)間控制器的控制策略與上位機Zenon上要實(shí)現的控制策略可能會(huì )有沖突，所以在對某照明控制柜開(kāi)始調試之，把照明控制柜的時(shí)間控制器拆除。但是，不建議對BMS項目涉及的照明控制柜統一拆除時(shí)間控制器。因為BMS項目調試可能耗時(shí)較長(cháng)，而在Zenon對控制柜組態(tài)是統一展開(kāi)的，所以在階段三建議由業(yè)主部門(mén)牽頭協(xié)調拆除順序及時(shí)間。拆除的時(shí)間控制器若經(jīng)過(guò)檢驗功能正常，可在下一項目繼續使用。

3.4注意事項

方案實(shí)施應注意，現場(chǎng)無(wú)開(kāi)關(guān)控制區域、運動(dòng)傳感器控制的區域、需要長(cháng)亮的區域等，需要經(jīng)過(guò)與業(yè)主的溝通進(jìn)行特別編配，在達到生產(chǎn)需求的同時(shí)，要做到*大限度的節能。

4安科瑞智能照明控制系統

4.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線(xiàn)技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩定。開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時(shí)預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數據交換。

4.2應用場(chǎng)所

適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3系統結構

4.4系統功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線(xiàn)狀態(tài)，反饋現場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設備掉線(xiàn)或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì )發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個(gè)照明回路實(shí)現開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現開(kāi)關(guān)控制。

4）開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長(cháng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個(gè)照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器會(huì )自動(dòng)切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調光控件，照明設備從0%到100%進(jìn)行調光，可以對單個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，調光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現調光控制，也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，通過(guò)圖標的亮滅狀態(tài)反饋現場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對應場(chǎng)景設置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標的亮滅顯示對應的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8）設置定時(shí)時(shí)間，確認時(shí)間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執行的動(dòng)作進(jìn)行設置，設置燈在設定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統可以通過(guò)預設的當地經(jīng)緯度信息，自動(dòng)計算每天的日升日落時(shí)間；根據天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計劃均可下發(fā)保存至驅動(dòng)模塊；當上位機系統故障或模塊離線(xiàn)時(shí)，驅動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線(xiàn)結構；系統內各元件不依賴(lài)于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過(guò)程序的設定實(shí)現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5結語(yǔ)

智能照明系統因其元器件標準化、布線(xiàn)簡(jiǎn)單，不需編程，只要參數配置，且能控制每一盞燈，具有可智能調節照度，實(shí)現節約能源，已在越來(lái)越多的工廠(chǎng)中得到應用。但是，BMS系統調試完成，存在暴露的問(wèn)題，恰恰與當低碳環(huán)保和諧發(fā)展的理念相違背，而通過(guò)增加時(shí)間控制器進(jìn)行調試方案的優(yōu)化，很大程度解決了該缺陷。每臺時(shí)間控制器的采購費用低，還可以重復利用，并且可以根據現場(chǎng)不同區域的照明控制柜安裝及調試完成時(shí)間，合理計算采購的*佳數量。

該方案通過(guò)工程實(shí)踐，節能效果好，經(jīng)濟成本控制效果好，為貫徹執行國家節能減排方針做出了實(shí)質(zhì)貢獻。該方案的實(shí)施可為國內類(lèi)似安裝工程提供可靠的參考和借鑒。