淺談智能照明系統(tǒng)調(diào)試階段節(jié)能方案的探究與產(chǎn)品選型

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】針對當(dāng)今智能照明系統(tǒng)調(diào)試完成前能源浪費(fèi)的問題，本文結(jié)合工程案例，分析研究了智能照明系統(tǒng)調(diào)試階段的節(jié)能方法，提出了采用時間控制器來解決能源及人工浪費(fèi)等問題的方式。實踐證明，該方案節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

【關(guān)鍵詞】智能照明；系統(tǒng)調(diào)試；時間控制器；重復(fù)利用；節(jié)能減排

0引言

隨著科技的進(jìn)步，智能化系統(tǒng)在現(xiàn)代工廠項目中已大范圍應(yīng)用，取代了傳統(tǒng)的人工操作模式，在達(dá)到真正的智能化生產(chǎn)生活與節(jié)能減排的同時，更彰顯出現(xiàn)代化的科技成果與人類的智慧。

智能照明系統(tǒng)是工廠智能化系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)需經(jīng)過安裝、本地調(diào)試和上位機(jī)軟件組態(tài)調(diào)試(BMS調(diào)試)這幾個階段才能實現(xiàn)*終的節(jié)能減排。由于本地調(diào)試及BMS調(diào)試有一定復(fù)雜性，并且會受到現(xiàn)場實際條件的制約，所以調(diào)試的整個階段會耗時數(shù)月甚至更久，在此期間燈具長亮不受控制，能源消耗較大。傳統(tǒng)的調(diào)試方法采用配電柜拉閘控制方式，受到施工區(qū)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(jī)率的增加了故障率，縮減了整個系統(tǒng)的工作壽命。

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

1技術(shù)背景

時間控制器在國內(nèi)已得到廣泛的應(yīng)用，普通的機(jī)械式時間控制器無法滿足智能照明系統(tǒng)的需求，功能稍微多一些的電子式時間控制器可以滿足部分智能照明系統(tǒng)的需求，但是無法接入多路輸入輸出信號以及實現(xiàn)較為復(fù)雜的時間序列控制功能。因此，在系統(tǒng)調(diào)試階段選用一種德國品牌時間控制器，其具有功能性強(qiáng)、使用便利、技術(shù)成熟、穩(wěn)定可靠、性價比高、可重復(fù)利用等特點(diǎn)，對于智能照明系統(tǒng)調(diào)試階段的節(jié)約能源，降低成本作用顯著。

2項目概況

沈陽寶馬汽車工廠項目位于沈陽市寶馬工業(yè)園區(qū)，總建筑面積12,380m2,智能照明系統(tǒng)布置于能源中心2兩個車間。智能照明系統(tǒng)包含智能照明控制柜17臺，電纜、運(yùn)動傳感器、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，能源2配備智能照明控制盒2個。燈具種類包含金屬鹵素?zé)簦浪疅晒鉄簦矡簦駯艧簦灿?71套。

3工藝實施方案

3.1工藝原理

3.1.1階段一(本地調(diào)試完成前)

本地調(diào)試時，用時間控制器取代控制柜PLC。在智能照明控制柜內(nèi)增設(shè)時間控制器，通過接線改裝，用時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。

通過在時間控制器上編程，達(dá)到時間表控制效果。比如實現(xiàn)在每個工作日的8h-18h點(diǎn)亮所有燈具(繼電器吸合),其他時間自動關(guān)閉(繼電器斷開)。

在時間控制器上增加安裝本地開關(guān)，實現(xiàn)時間控制器定義的非工作時間臨時點(diǎn)亮燈具，確保加班順利進(jìn)行。

對于現(xiàn)場個別回路需保持長亮的燈具，則通過對控制柜的硬件進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)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(diào)試完成前)

BMS調(diào)試時，用時間控制器模擬輸出開關(guān)信號。此時照明控制柜自帶的PLC已經(jīng)開始工作，通過接線改裝，時間控制器可以模擬輸出開關(guān)信號，接到PLC控制節(jié)點(diǎn)的開關(guān)量輸入模塊。

在照明控制柜的本地調(diào)試界面中進(jìn)行配置，把需要被時間控制器控制的燈具分配到一個虛擬房間內(nèi)，進(jìn)行運(yùn)行模式設(shè)置，這些燈具包括本地不受控?zé)艟撸舶镜厥鼙镜亻_關(guān)通過傳感器控制的燈具。通過對時間控制器編程，達(dá)到時間表控制效果，比如實現(xiàn)在每個工作日的8h-18h點(diǎn)亮所有燈具(輸入亮燈信號),其他時間自動關(guān)閉(輸入關(guān)燈信號)。

在時間控制器上增加安裝本地開關(guān)，實現(xiàn)時間控制器定義的非工作時間臨時點(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(diào)試完成前)及階段二(BMS調(diào)試完成前)，通過接線改裝，增加時間控制器，根據(jù)現(xiàn)場的實際照明需求，編制時間表，合理地控制廠區(qū)燈具的亮滅，對特定的需要長亮的燈具進(jìn)行特別編配，滿足需求。對于臨時加班需要開燈的情況，在時間控制器上增加本地開關(guān)，滿足需求。根據(jù)設(shè)計圖紙中的照明控制分區(qū)圖，利用JAVA程序在模塊中編配了所有燈具的虛擬房間，在這個虛擬房間中能清楚地體現(xiàn)出燈具的功率、種類、開關(guān)號等，并根據(jù)現(xiàn)場的不同生產(chǎn)需求編配照明模式及不同時間段的照度計劃。由于該智能照明實現(xiàn)的前提是所有設(shè)備實現(xiàn)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*終全面實現(xiàn)，此過程(階段一，階段二)周期較長且此期間耗電成本較高。所以，此階段過程中增設(shè)時間控制器，解決調(diào)試階段造成的能源浪費(fèi)及成本高昂問題。針對現(xiàn)場需求，做了每一個控制分區(qū)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: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(jī)械、R07WS-電氣、R08車輛冬季服務(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時間控制器控制的區(qū)域及燈具，針對不同的區(qū)域會在時間控制器上設(shè)置不同的指令，控制燈具的亮滅，達(dá)到*優(yōu)化的現(xiàn)場控制。

經(jīng)過現(xiàn)場的實際應(yīng)用及分析計算，時間控制器的應(yīng)用在滿足現(xiàn)場應(yīng)用需求的同時，大大節(jié)約了電能，保護(hù)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(xù)進(jìn)行及成本調(diào)控作用很大[3]。

3.3工藝流程

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

圖1階段一接線改裝方式

手控開關(guān)采用帶自鎖的通斷開關(guān)，這樣只有具備一定權(quán)限的現(xiàn)場人員才能用鑰匙操作此開關(guān)。開關(guān)可吸附在照明柜門上，或固定于其他柜外面板上。這樣只要根據(jù)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間控制器后，就可以在此階段實現(xiàn)時間順序控制功能。

在階段一安裝時間控制器由照明控制柜供應(yīng)商來具體實施，因為控制柜供應(yīng)商對柜內(nèi)接線*了解，并且在出廠前實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(diào)試完成后BMS調(diào)試前(階段二)，采用圖2方式在柜內(nèi)對時間控制器的接線進(jìn)行改裝。

圖2階段二接線改裝方式

之后，需要對照明柜的硬件和軟件根據(jù)上述工作原理進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲茫咽孪染幹坪玫倪m用于本階段的程序下載到時間控制器上。

階段二安裝時間控制器由照明控制柜供應(yīng)商配合施工總包單位完成，因為此時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(diào)試期間(階段三)，時間控制器的控制策略與上位機(jī)Zenon上要實現(xiàn)的控制策略可能會有沖突，所以在對某照明控制柜開始調(diào)試之前，把照明控制柜的時間控制器拆除。但是，不建議對BMS項目涉及的照明控制柜統(tǒng)一拆除時間控制器。因為BMS項目調(diào)試可能耗時較長，而在Zenon對控制柜組態(tài)是統(tǒng)一展開的，所以在階段三建議由業(yè)主部門牽頭協(xié)調(diào)拆除順序及時間。拆除的時間控制器若經(jīng)過檢驗功能正常，可在下一項目繼續(xù)使用。

3.4注意事項

方案實施前應(yīng)注意，現(xiàn)場無開關(guān)控制區(qū)域、運(yùn)動傳感器控制的區(qū)域、需要長亮的區(qū)域等，需要經(jīng)過與業(yè)主的溝通進(jìn)行特別編配，在達(dá)到生產(chǎn)需求的同時，要做到*大限度的節(jié)能。

4安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

4.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設(shè)計，可以任意拼接擴(kuò)展，同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時時間，確認(rèn)時間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執(zhí)行的動作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān)，實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設(shè)備選型

5結(jié)語

智能照明系統(tǒng)因其元器件標(biāo)準(zhǔn)化、布線簡單，不需編程，只要參數(shù)配置，且能精確控制每一盞燈，具有可智能調(diào)節(jié)照度，實現(xiàn)節(jié)約能源，已在越來越多的工廠中得到應(yīng)用。但是，BMS系統(tǒng)調(diào)試完成前，存在暴露的問題，恰恰與當(dāng)今低碳環(huán)保和諧發(fā)展的理念相違背，而通過增加時間控制器進(jìn)行調(diào)試方案的優(yōu)化，很大程度解決了該缺陷。每臺時間控制器的采購費(fèi)用低，還可以重復(fù)利用，并且可以根據(jù)現(xiàn)場不同區(qū)域的照明控制柜安裝及調(diào)試完成時間，合理計算采購的*佳數(shù)量。

該方案通過工程實踐，節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟(jì)成本控制效果顯著，為貫徹執(zhí)行國家節(jié)能減排方針做出了實質(zhì)貢獻(xiàn)。該方案的實施可為國內(nèi)類似安裝工程提供可靠的參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]智能建筑工程質(zhì)量驗收規(guī)范：GB50339－2013

[2]建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：GB50034－2013[S]．

[3]華晨寶馬技術(shù)規(guī)格書[Z]

[4]馮巖明.霍東東.孫諱晨.趙亮.智能照明系統(tǒng)調(diào)試階段節(jié)能方案的探究與應(yīng)用

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022年05版

審核編輯 黃宇