智能照明在某地下污水處理廠中的應用分析

秦成龍，李世濤

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

隨著互聯網、芯片技術、通信傳輸的技術革新和成熟，智能照明已經廣泛應用于居民生活和工業發展領域。傳統的工業照明設計，常在門口附近設置集中控制箱，由控制箱內相應開關控制照明。當工廠面積較大，照明區域需求不同、負荷較大時，傳統的開關箱就無法靈活控制現場照明。智能照明就是對傳統照明進行技術改造，實現對現有照明設備的智能控制，符合綠色建筑要求。

2 智能照明的意義

根據調查統計，不同類型的建筑照明負荷相差不大，平均為總負荷的10%～20%。針對目前大多數建筑物內燈具設備分布范圍廣，而控制端又過于集中的特點，傳統的隨手關燈已經不適宜目前照明控制的要求，一種新的“現場智能總控開關”系統應運而生。同時，系統還可以對用戶使用習慣和照明設備工作中的實時數據進行智能分析，提高能源效率，降低系統運行和維護的成本，實現操作習慣和照明能耗高度和諧統一[1-4]。

3 工程概況

某建筑面積約為4萬㎡的地下污水處理廠為主體工程一體化區域，全部為地下設施，整體共兩層，設8個分區，分別為污水處理過程池，局部3層。

4 預見效果

①出水區入口設計單控開關。當巡檢或者操作人員進入出水區時，打開照明燈，進入下一區域時無法自動關閉當前區域照明，只能返回入口關燈，操作麻煩效率低下。

②在出入口設計雙控燈具開關。設置照明雙控開關可解決①的問題，較大程度上提高了操作便捷化，但是雙控開關的設計需要增加回路數量，增加的線路造成施工和材料成本增加。

③照明節能。地下污水處理廠照明燈具較多，若沒有電腦后臺監控系統，人工無法巡視到位，無法保證每一個燈具的狀態符合需求。當采用智能照明系統后，不僅可以自動檢測到照明燈具的狀態，還可以遠程或者程序化啟停照明，提高燈具的使用效率，達到節能效果。

④延長燈具壽命。智能照明系統利用自動控制技術進行程序化控制照明，程序化軟件啟動方式可以減少電流對電路和燈具的直接沖擊，提高燈具使用年限。

⑤改善照明質量。與傳統的燈具硬開關不同，智能照明系統可以通過控制面板根據現場需求調節照明亮度，不僅可以達到能源利用效率最大化，還可以減少燈具頻閃現象。

⑥豐富照明效果。智能照明系統可以根據照明場景需求不同，按照不同時間、不同用途、不同效果設置不同的照明方案，實現多種照明效果。

⑦維護檢修方便。智能照明控制系統根據照明需求編制方案，按照方案編寫好照明程序，通過可更改的程序控制燈具照明。現場控制采用模塊控制，人工控制為輔，燈具壽命的提高使現場檢修維護頻率低、操作便捷。

5 設計原則

①電路安全可靠。智能照明系統控制總線和各種模塊電壓為24V，實現低壓控制高壓的安全控制方式。

②實現地下污水廠照明靈活控制。智能照明系統控制靈活多樣，可以根據現場需求設置不同的控制方式，并且具有遠程控制、定時控制、亮度調節、根據現場亮度自動調節等功能。

③降低建設和改造成本。污水廠照明布線按照常規方式直接接入配電箱，采用2根信號線與控制開關串聯的方式實現控制功能。

6 智能照明系統

6.1 系統耦合器

1）控制器(CPU)

支線層：每一條支線上可以控制32個設備，可編程的總線設備可以為用戶提供255個I/O資源。區域層：每個區域可支撐255條支線，連接32×255=8160個總線設備，可以為用戶提供255×255=65025個I/O編程資源。

2）開關驅動器

開關驅動器有4路開關量輸入、4路繼電器輸出、4路電流檢測功能。開關、紅外感應器、報警信號可以輸入開關量，繼電器可以輸出照明燈具、報警和電機，每個繼電器輸出回路都可以自動檢測電流。

3）智能調光模塊

智能調光模塊的開關量輸入具有4路、模擬量輸出4路；輸入量與開關驅動器一樣，模擬量輸出的電壓范圍為0V～10V，可通過調節其輸出電壓控制設備。

4）智能觸摸屏

觸摸屏可采用嵌入式系統，用圖示展示現場的調光、控制和布局等功能，根據不同的圖示功能配以文字闡述。此外，還具有20s無操作待機保護功能。一般一個觸摸屏可實現對一個大區的照明集控。

5）中控軟件

①軟件采用windows中文系統，支持二次開發，可使用拖放方式編輯平面圖。

②軟件具有操作權限、區域設定、密碼管理、日志管理、報警管理、歷史記錄等功能，還可以進行圖形化編程，具有系統自檢功能，自檢系統各個組件工作狀態。

6）控制功能

軟件可選多種場景，操作者根據現場需要進行場景設置。同時，可以根據氣候、天氣、作息時間、照度變化等設定定時程序，通過畫面列表控制回路燈光。

7）具有照明監控功能

可通過軟件上圖形示意顯示現場燈具狀態。當有異常情況時，后臺可以發出報警，并提示報警內容和位置信息。

6.2 電氣系統圖

污水處理廠照明控制回路采用24V電壓，配電箱中安裝1個24V電源模塊為所有智能設備供電，包括開關驅動器和調光器、智能面板和感應器（見圖1）。

圖1 出水區照明配電箱系統

7 智能照明的優越性

污水處理廠使用智能照明系統，與傳統的照明方式相比，具有較多優點。

1）布線方式

只需要在開關上連接兩根信號線，便可以實現一個開關控制多個照明回路。

2）控制方式

在后臺監控軟件上可以實現對整個污水處理廠的照明控制，系統可以根據設定好的程序對整個廠區的照明燈具進行自動控制，節省了人力成本和電量消耗。

3）智能調整

通過現場傳感器監測環境及自然亮度的不同，將這些變量輸入系統進行分析整理，使現場燈具亮度根據參數進行調整。當需要進行廠區功能改造時，智能照明系統可以根據需要進行布局和方式變更，有效縮短了改造工期和費用。

4）操作安全

現場控制回路與照明回路線路分離，控制回路電壓為直流24V，低于人體安全電壓，通過智能面板圖標進行操作，可自動顯示實時負載數據，對燈具進行軟啟動操作可降低瞬間電流對燈具的沖擊。

5）控制靈活

①智能面板的靈活定義。通過中控計算機可以監視和控制全部照明系統，按需進行單回路、多回路或者定時操作，并接收現場照明啟用狀態反饋。

②在白天人員多、雜時，可以禁用現場手動控制面板，避免人為操作頻繁影響燈具壽命。直接啟動照明自動控制系統，根據環境照度自動調節燈具出力。

8 結語

在傳統的照明方式下，大空間地下污水處理場因面積大、照明系統所需回路多、材料管線及施工成本高，無法對大面積照明燈具實現自動靈活管控。通過引入智能照明系統，不僅節省了施工和后續改造成本，同時智能照明系統的自適應、遠程性實現了照明的智慧靈活控制，增加了廠區的照明的舒適度，有效提高了廠區的自動化、現代化和電能利用水平。