停車場節能降耗的探索與實踐

上海煙草（集團）公司 施全臻

0 引言

改革開放以來，我國經濟發展取得了舉世矚目的成就，“十一五”規劃綱要中把建設資源節約型社會擺在了突出位置，確定把節約資源作為基本國策，明確提出了節能降耗20%的約束性指標。

上海煙草（集團）公司貫徹落實國家和上海市的節能減排要點，確立集團節能項目，對停車場實施節能降耗節能工程改造，運用技術手段，降低管理成本，提高管理水平，間接為企業創造經濟效益。集團停車場屬內部專用停車場，共有七層，每層分為AB兩個區域，常用照明每層共8排，分18路控制，其中A區5排，分9路控制，B區3排，分6路控制。

改造前，停車場的照明開關采用人工操作，雖然能滿足日常需要，但由于開關不及時造成需要照明時燈具沒有開啟，不需要照明時燈具沒有關掉，即浪費了電能又縮短了燈具壽命，存在著極大的浪費，能耗居高不下。

根據以上具體情況，公司提出了實現自動化、智能化、信息化和科學化的節電改造目標和最終實現節電20%以上的停車場節電改造指標。經過深入調研采用成熟高效的節電產品可以進一步降低電能損耗，抑制電網電壓波動，提高功率因數、減少諧波污染、改善三相不平衡現象。在節能降耗的基礎上，還可以通過信息化管理手段，建立健全科學的管理機制，進行遠程集中監控，匯總用電數據，杜絕浪費。

1 立項調研

結合停車場的實際情況，以實事求是的態度對項目的需求進行了分析、匯總和整理，對系統的未來整體架構進行了設想，力求做到有的放矢，優質高效。

停車場一層A區為職工自行車停車場，B區為中巴車停車場，二層至五層AB區為職工汽車停車場，六層至七層AB區為公司專用停車場，每層在管理室內有兩個PZ30控制盤分別控制A區和B區。A區共兩個行車道和三個停車道，B區共有一個行車道和兩個停車道。

根據統計停車場使用情況如圖1所示，每天6:00-7:00、13:00-14:00、22:00-23:00為職工交接班高峰，其余時間車庫人員流動很小。但是照明燈具一直處于打開狀態，基本上是24小時常開狀態，特別是靠近窗戶的停車位與室外光照度基本一樣，但燈具也處于常開狀態，這就存在著極大的浪費。

通過分析研究制定了比較合理的管理模式，原則上交接班高峰時段由時鐘控制燈具開啟，使車位、行車道燈具點亮，保證上下班的員工使用，其他時間段，車位照明燈具關閉，只保留行車道照明燈具打開，供少數人使用。靠近窗戶的傳感器檢測到照度值小于200Lux時，近窗照明燈具打開，當照度值大于300Lux時，近窗照明燈具關閉。且23:00-6:00燈具始終處于關閉狀態。

這就要求系統提供智能分段時鐘控制和光感智能控制兩種基本控制方式，實現控制的自動化。結合本地智能控制和遠程智能控制，可以更加靈活的調整開關燈時間和設置光感閾值等參數，做到隨需而變使得管理更加科學靈活，實現控制的智能化。雖然不再需要人工操作，但管理人員仍可在本地設備進行必要的查看和設置以備應急處理。

燈具的光電特性為節電設備控制節電提供了空間。燈具有一個工作電氣參數和發光特性的最佳匹配值“拐點”，如圖2所示。供電的電流電壓超過“拐點”之后再升高對燈的亮度影響不大，主要是增加發熱耗電，同時降低燈具的使用壽命。因此調整波動電壓，使電壓保持在原本存在的波谷位置，既不影響使用，又能大量節約電能。

2 項目系統架構

停車場照明管理系統包括高效節電、智能控制和監控中心三個子系統。由若干節電設備、網絡路由、監控計算機等硬件和計算機管理軟件所構成，系統架構如圖3所示：

2.1 高效節電子系統

高效節電子系統是整個系統的基礎，起到穩壓和智能調控的作用。當電網電壓波動較大時穩定電壓，保護用電器，延長燈具的使用壽命。當來自電網的輸入電壓較高時，系統自動輸出一最優功率，使照明系統處于最佳工作狀態。

2.2 智能監控子系統

智能監控子系統是整個系統的核心，采用微電腦控制，實現自動采集、自動計算、自動控制、保護報警和人機交互功能，最終實現智能分段時鐘控制、光感智能控制、閉環控制、動態跟蹤、帶載連調的目的。

2.3 監控中心子系統

監控中心子系統是整個系統的靈魂，通過以太網絡實現遙測、遙控、遙信和遙調功能。由計算機管理軟件集中進行管理，方便靈活，科學高效，并為進一步的數據處理和系統集成提供了可能。

三個子系統自上而下構成了一個有機的整體，其中智能節電設備為高效節電子系統和智能監控子系統提供了物理載體，采用一體化設計思想，高度集成，分布式安裝，接口靈活多樣能夠適應現場復雜需要，安全可靠。

3 系統設計與實現

3.1 智能節電設計與實現

智能節電設備由嵌入式控制單元（電腦盒）、執行器件（節能線圈等）和輔助單元（傳感器等）組成。將計算機控制技術、閉環自動控制技術、勵磁控制技術應用到運行控制之中，其工作原理如圖4所示：

1)節電線圈。多組合節電線圈綜合運用了電磁平衡技術、電磁移相技術和零序電壓、負序電壓補償技術，從而減小了附加損耗和中性點偏移，使電壓、電流不平衡現象得到改善。較之只有一組自耦變壓器的低端產品，能夠提供8種輸出電壓組合方式，滿足了動態跟蹤和連續調節的需要，沒有燈閃燈滅現象。主回路沒有觸點和電子元件，解決了以前產品的帶載調節打火與拉弧問題，提高了產品自身抗電網電壓波動和大負載沖擊能力。

2)節電控制。電腦盒根據檢測到的不同照明回路最佳節電工作電壓，控制執行器件的功率輸出，使得照明系統無論在任何時間里都工作在最優的節電狀態。電腦盒可采集三相電壓、電流、功率、電能、功率因數等參數，通過控制單元處理以上參數可用于實現輸出的動態調節、與設定值比較越線報警、本地液晶顯示和存儲、遠程監控等功能。

3)開關控制。電腦盒根據本地或遠程設置的時鐘參數分時段開關燈和節電，燈具的控制規律可以自由設定。此項目在原有硬件基礎上，增加了光線傳感器實現了光感智能控制，智能分段時鐘控制和光感智能控制結合使得控制更加靈活。

4)保護控制。實時監測電壓、電流、功率等多項電能參數，并具備過流、過溫、過壓、欠壓等故障自動保護措施。當現場發生故障或數據傳輸阻塞時能主動報警，主動隔離故障自動旁路，保證系統安全可靠運行。必要時可通過手動旁路直接將主回路與控制回路分開，如圖5所示。

5)安裝方便。節電設備安裝調試方便，電工經過簡單培訓就能掌握安裝和使用方法。只需在各配電室內串接在照明線路中，經由線槽與配電柜上端線槽對接即可，如圖6所示。

3.2 網絡通信設計與實現

停車場內部采用網線通信，停車場與監控中心之間采用光纖通信。光端機成對使用，采用光纖通信可以保證遠距離傳輸、抗干擾性強。根據現場情況，就近設計線路，網線采用五類雙絞線滿足TSB－67標準。所有終端通信電纜匯集到監控中心交換機組成通訊網絡。

3.3 監控中心設計與實現

硬件配置：計算機1臺，顯示器1臺，打印機1臺，UPS電源1臺，交換機1臺，路由器臺，工作臺等。

管理軟件：該軟件平臺實時監控所有設備的運行狀態、各電量參數，提供歷史數據查詢、報表打印功能，是便捷的網絡管理工具。該平臺基于VC+SQLserver2000開發，遵循TCP/IP協議實現數據通信，每個設備都有唯一的地址編碼，命令和數據報文應用CRC校驗，保證了通信的可靠性。

通過友好的人機交互界面，幫助管理者了解設備的地理分布，設備的工作狀態如圖7所示（設備斷線設備在線但未開燈設備在線并且開燈）：

系統監控狀態都是通過每個設備的“數據采集模塊”來顯示的（見圖8），雙擊設備圖標即可進入。在此可以對設備進行監控，如查看電量參數實時值，設置開關燈時間，操作立即開關燈等。

在菜單區，通過“報表”項可以生成和打印日報表、自由報表和日運行曲線等。可有直方圖、曲線、報表等多種統計表現形式，并可進行比較分析。在狀態顯示區顯示系統運行狀態，即信息提示、告警信息、通信成功/失敗/超時、設置地址有重復、設備地址不存在、群發指令開始/結束提示。

4 結束語

改造工程驗收階段委托上海市權威部門 (上海市節能服務中心)對智能節電設備進行了測試，結論為：A控制箱投入使用節電裝置節電率在22%左右，B控制箱投入使用節電裝置節電率在21%左右。改造后，停車場照明系統實現全智能控制和信息化管理，完全不需要人工手動操作，上下班高峰時段燈具自動打開，平時燈具處于關閉狀態，降低了運行成本又延長了燈具的壽命。經過一年的系統運行，環比上一年節約電費22%，節約維修費30%，達到了既節能又降本的目的。

該系統的成功設計和實現為節能降耗開拓了思路，是一次有意義的探索與實踐，為集團公司提供了樓宇節能方面的典型案例。