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

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】針對(duì)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(shí)間控制器來解決能源及人工浪費(fèi)等問題的方式。實(shí)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(shí)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(xiàng)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(shí)，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(gè)階段才能實(shí)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(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件的制約，所以調(diào)試的整個(gè)階段會(huì)耗時(shí)數(shù)月甚至更久，在此期間燈具長(zhǎng)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(gè)系統(tǒng)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(cè)量I段和Ⅱ段電壓小母線U對(duì)V,U對(duì)W,V對(duì)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(guó)內(nèi)已得到廣泛的應(yīng)用，普通的機(jī)械式時(shí)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(shí)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(hào)以及實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的時(shí)間序列控制功能。因此，在系統(tǒng)調(diào)試階段選用一種德國(guó)品牌時(shí)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(jià)比高、可重復(fù)利用等特點(diǎn)，對(duì)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(xiàng)目概況

沈陽寶馬汽車工廠項(xiàng)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(gè)車間。智能照明系統(tǒng)包含智能照明控制柜17臺(tái)，電纜、運(yùn)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(tái)，能源2包含照明控制柜4臺(tái)，管廊包含照明控制柜6臺(tái)，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)。燈具種類包含金屬鹵素?zé)?，防水熒光燈，筒燈，格柵燈，共?jì)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(diào)試完成前)

本地調(diào)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(nèi)增設(shè)時(shí)間控制器，通過接線改裝，用時(shí)間控制器取代控制柜PLC,對(duì)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(shí)間控制器上編程，達(dá)到時(shí)間表控制效果。比如實(shí)現(xiàn)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)。

在時(shí)間控制器上增加安裝本地開關(guān)，實(shí)現(xiàn)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(duì)于現(xiàn)場(chǎng)個(gè)別回路需保持長(zhǎng)亮的燈具，則通過對(duì)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(shí)，用時(shí)間控制器模擬輸出開關(guān)信號(hào)。此時(shí)照明控制柜自帶的PLC已經(jīng)開始工作，通過接線改裝，時(shí)間控制器可以模擬輸出開關(guān)信號(hào)，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(shí)間控制器控制的燈具分配到一個(gè)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?，也包含本地受本地開關(guān)通過傳感器控制的燈具。通過對(duì)時(shí)間控制器編程，達(dá)到時(shí)間表控制效果，比如實(shí)現(xiàn)在每個(gè)工作日的8h-18h點(diǎn)亮所有燈具(輸入亮燈信號(hào)),其他時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉(輸入關(guān)燈信號(hào))。

在時(shí)間控制器上增加安裝本地開關(guān)，實(shí)現(xiàn)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(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(shí)間控制器，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際照明需求，編制時(shí)間表，合理地控制廠區(qū)燈具的亮滅，對(duì)特定的需要長(zhǎng)亮的燈具進(jìn)行特別編配，滿足需求。對(duì)于臨時(shí)加班需要開燈的情況，在時(shí)間控制器上增加本地開關(guān)，滿足需求。根據(jù)設(shè)計(jì)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(gè)虛擬房間中能清楚地體現(xiàn)出燈具的功率、種類、開關(guān)號(hào)等，并根據(jù)現(xiàn)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(jì)劃。由于該智能照明實(shí)現(xiàn)的前提是所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)連接，即每臺(tái)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(shí)現(xiàn)，此過程(階段一，階段二)周期較長(zhǎng)且此期間耗電成本較高。所以，此階段過程中增設(shè)時(shí)間控制器，解決調(diào)試階段造成的能源浪費(fèi)及成本高昂?jiǎn)栴}。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)需求，做了每一個(gè)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(hào)/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(gè)時(shí)間控制器控制的區(qū)域及燈具，針對(duì)不同的區(qū)域會(huì)在時(shí)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(chǎng)控制。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用及分析計(jì)算，時(shí)間控制器的應(yīng)用在滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求的同時(shí)，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(duì)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(shí)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(chǎng)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(duì)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(xiàn)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(yīng)商來具體實(shí)施，因?yàn)榭刂乒窆?yīng)商對(duì)柜內(nèi)接線*了解，并且在出廠前實(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(diào)試完成后BMS調(diào)試前(階段二)，采用圖2方式在柜內(nèi)對(duì)時(shí)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(duì)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?，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(yīng)商配合施工總包單位完成，因?yàn)榇藭r(shí)對(duì)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(shí)間控制器的控制策略與上位機(jī)Zenon上要實(shí)現(xiàn)的控制策略可能會(huì)有沖突，所以在對(duì)某照明控制柜開始調(diào)試之前，把照明控制柜的時(shí)間控制器拆除。但是，不建議對(duì)BMS項(xiàng)目涉及的照明控制柜統(tǒng)一拆除時(shí)間控制器。因?yàn)锽MS項(xiàng)目調(diào)試可能耗時(shí)較長(zhǎng)，而在Zenon對(duì)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(shí)間。拆除的時(shí)間控制器若經(jīng)過檢驗(yàn)功能正常，可在下一項(xiàng)目繼續(xù)使用。

3.4注意事項(xiàng)

方案實(shí)施前應(yīng)注意，現(xiàn)場(chǎng)無開關(guān)控制區(qū)域、運(yùn)動(dòng)傳感器控制的區(qū)域、需要長(zhǎng)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(shí)，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(dòng)器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)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(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)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(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場(chǎng)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(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)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(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動(dòng)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(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的狀態(tài)。

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

8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)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(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)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(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集成平臺(tái)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(jiǎn)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(shí)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(shí)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(tái)時(shí)間控制器的采購(gòu)費(fèi)用低，還可以重復(fù)利用，并且可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同區(qū)域的照明控制柜安裝及調(diào)試完成時(shí)間，合理計(jì)算采購(gòu)的*佳數(shù)量。

該方案通過工程實(shí)踐，節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟(jì)成本控制，為貫徹執(zhí)行國(guó)家節(jié)能減排方針做出了實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)。該方案的實(shí)施可為國(guó)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(yàn)收規(guī)范：GB50339－2013

[2]建筑照明設(shè)計(jì)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(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022年05版