摘要：地下污水處理廠由于空間較大照明回路多，如果采用傳統(tǒng)照明，不僅施工布線成本高，而且無法智能管理燈光。介紹了智能照明系統(tǒng)在某地下污水處理廠的應(yīng)用，提出采用智能照明控制系統(tǒng)可節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)便捷的照明管理，而且智能照明所有設(shè)備都釆用24V供電,更加安全便捷.

關(guān)鍵詞：污水處理廠智能照明節(jié)能安全便捷

    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)的成熟，智能照明得到了迅猛發(fā)展。在傳統(tǒng)工業(yè)項(xiàng)目的照明領(lǐng)域中，燈光控制在出入口設(shè)置強(qiáng)電開關(guān)，由開關(guān)來控制照明。如果控制區(qū)域的空間非常大，或者燈光負(fù)載非常多，就無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)照明的靈活控制及管控。智能照明是對(duì)傳統(tǒng)照明控制的一次升級(jí),無需復(fù)雜的設(shè)計(jì)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有照明管控，符合綠色建筑要求。

1智能照明控制的意義

    目前在不同類型的建筑中，照明用電量占總電量的10%-20%。若在地下污水處理廠大空間工作場(chǎng)所(污水池)中，通過智能照明設(shè)備，利用成熟的總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備的智能控制。針對(duì)目前照明燈具布置分散控制又過于集中的特點(diǎn),期盼一種新的智能控制來打破長(zhǎng)期固定下薜驍(1990-),男，工程師,從事市政電氣設(shè)計(jì)。來的用電習(xí)慣，由“隨手開關(guān)"發(fā)展成為可選擇的“現(xiàn)場(chǎng)/智能總控開關(guān)"系統(tǒng)。另外，該系統(tǒng)還能對(duì)使用者參與過程中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集和智能分析,從而有效地利用能源，減少運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本,實(shí)現(xiàn)“人、環(huán)境、建筑"三者的和諧統(tǒng)一。

2.1設(shè)計(jì)區(qū)域的具體情況

    某地下污水處理廠工程項(xiàng)目總面積約為4萬m',主要為主體工程的一體化箱體區(qū)域，全地下設(shè)施，設(shè)8個(gè)分區(qū)，分別為各工藝過程中池，總體共2層，局部3層。

2.2可預(yù)見的效果

   (1)在出水區(qū)出入口設(shè)計(jì)單控?zé)艟唛_關(guān)。如果在巡檢或者作業(yè)時(shí)進(jìn)入出水區(qū)開啟燈具，等進(jìn)入下一個(gè)區(qū)域時(shí)無法關(guān)閉燈具，只能原路返回關(guān)閉相應(yīng)燈光。若到地下大面積的池區(qū)關(guān)閉/開啟燈具，就需步行回到入口關(guān)閉。

   (2)在岀入口設(shè)計(jì)雙控?zé)艟唛_關(guān)。設(shè)置雙控開關(guān)可解決(1)的問題，但會(huì)因回路數(shù)量巨大而造成施工成本及線材成本大幅上漲,僅設(shè)計(jì)雙控開關(guān)也不能滿足操作的便捷化。

   (3)照明節(jié)能。大空間的地下污水池中，燈具數(shù)量照明回路較多，在沒有后臺(tái)監(jiān)控開關(guān)燈的情況下，由于面積較大很難巡視到全部區(qū)域，造成電能浪費(fèi)，無法實(shí)現(xiàn)按需照明。另外,可以對(duì)不同時(shí)間、不同環(huán)境的光照度進(jìn)行設(shè)置和管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

   (4)延長(zhǎng)燈具壽命。智能照明系統(tǒng)可以利用軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷技術(shù)，避免沖擊電流對(duì)光源損害，即燈具回路按順序延時(shí)打開。

    (5)改善照明質(zhì)量。智能照明系統(tǒng)以調(diào)光模塊控制面板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的開關(guān)控制燈具,可以整體控制各房間內(nèi)照度值，提高照度均勻性。同時(shí),智能照明系統(tǒng)可以避免頻閃效應(yīng)。

    (6)實(shí)現(xiàn)多種照明效果。智能照明系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)多種照明場(chǎng)景控制方案，按不同時(shí)間、不同用途、不同效果采用相應(yīng)的預(yù)設(shè)置場(chǎng)景進(jìn)行控制,達(dá)到多種照明效果。

    (7)管理維護(hù)方便。智能照明控制系統(tǒng)對(duì)照明的控制是以模塊式自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔,照明預(yù)置場(chǎng)景的參數(shù)以數(shù)字式存儲(chǔ)在可擦除可編程ROM中，這些信息的設(shè)置和更換十分方便，加上燈具壽命大大提髙，使照明管理和設(shè)備維護(hù)變得更加簡(jiǎn)單。

2.3設(shè)計(jì)原則

    (1)操作安全性及可靠性。智能照明總線采用24V供電(模塊、現(xiàn)場(chǎng)面板)，在36V安全電壓下不會(huì)產(chǎn)生觸電危險(xiǎn)。

    (2)為地下污水廠照明提供便捷的管理服務(wù)。智能照明可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)燈光使用需求靈活進(jìn)行任意組合，也可單獨(dú)細(xì)分每條回路。智能照明還能實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制、調(diào)光控制、照明亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制、遠(yuǎn)程控制等。

     (3)為地下污水廠的運(yùn)營(yíng)節(jié)約能源。智能照明可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作區(qū)域性質(zhì)調(diào)節(jié)不同的照明亮度和區(qū)域，可就地在智能面板上開/關(guān)燈光及在中控室遠(yuǎn)程控制。

   

3.1系統(tǒng)耦合器

     (1)耦合器(CPU)O支線層:每條支線可連接32個(gè)設(shè)備，且其中可編程總線設(shè)備可提供255個(gè)I/O資源供用戶編程組態(tài)使用。區(qū)域?qū)?一個(gè)區(qū)域可支持255條支線，可支持連接255x32=8160個(gè)總線設(shè)備，且可提供255x255=65025個(gè)I/O資源供用戶編程組態(tài)使用。

     (2)開關(guān)驅(qū)動(dòng)器。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器具有4路開關(guān)量輸入、4路繼電器輸出、4路電流檢測(cè)功能；開關(guān)量輸入可接入開關(guān)、報(bào)警、紅外人體感應(yīng)器等信號(hào)，繼電器輸出可控制照明、電機(jī)、報(bào)警等開關(guān)回路，每個(gè)繼電器輸出回路均帶電流檢測(cè)功能。繼電器觸電壽命M20萬次，具有延時(shí)啟動(dòng)、磁保持(自鎖)、斷電記憶保護(hù)功能。

     (3)智能調(diào)光模塊。智能調(diào)光模塊具有4路開關(guān)量輸入功能、4路0~10V模擬量輸出；開關(guān)量輸入可接入開關(guān)、報(bào)警、紅外人體感應(yīng)器等信號(hào)，或接入傳統(tǒng)照明開關(guān)信號(hào)，將外接信號(hào)轉(zhuǎn)換成總線信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制，模擬量輸出可接0~10V輸入的調(diào)光器等設(shè)備。

     (4)智能觸摸屏。智能觸摸屏無操作待機(jī)20s,屏幕自動(dòng)降低亮度;具有通過軟件遠(yuǎn)程編輯管理功能;采用嵌入式系統(tǒng);可圖形化展示場(chǎng)景、調(diào)光、集中控制等功能。觸控屏可根據(jù)需求修改任意圖案和顯示功能，可自定義按鈕功能實(shí)現(xiàn)區(qū)域的集中管控?？筛鶕?jù)不同功能進(jìn)行不同的文字闡述，清晰明了地顯示給使用者。在某個(gè)大區(qū)域里設(shè)置1臺(tái)觸控屏可集中管控整個(gè)大空間燈光，實(shí)現(xiàn)便捷的管理。

     (5)中控軟件。

     ①采用Windows操作系統(tǒng)，簡(jiǎn)體中文圖形操作界面

     ②提供二次開發(fā)工具，支持平面圖設(shè)計(jì)，采用拖放方式編輯平面圖。

     ③具有報(bào)警管理、日程表、歷史記錄、密碼保護(hù)、中文菜單式、圖形化編程等軟件模塊。

     ④具有控制區(qū)域及操作管理權(quán)限設(shè)定功能。

     ⑤提供圖形畫面功能，可在畫面上進(jìn)行所有的編程設(shè)定作業(yè)。

     ⑥控制功能。場(chǎng)景控制：可在軟件菜單上設(shè)置多種場(chǎng)景模式，使用時(shí)只需點(diǎn)擊相應(yīng)的模式,系統(tǒng)便自動(dòng)執(zhí)行。場(chǎng)景模式根據(jù)需要可隨時(shí)增減和修改；時(shí)間控制：根據(jù)季節(jié)、作息時(shí)間、照度變化編制時(shí)間控制程序?？赏ㄟ^列表或鼠標(biāo)點(diǎn)擊燈具圖形來控制各個(gè)回路開光和調(diào)光。

     ⑦具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，能在圖形界面上顯示各照明回路上燈的開關(guān)狀態(tài)?？赏ㄟ^列表及鼠標(biāo)點(diǎn)擊方式顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，鼠標(biāo)所指區(qū)域顯示相應(yīng)回路和群組的編號(hào)及工作狀態(tài)。

     ⑧具有自檢功能，可監(jiān)視系統(tǒng)所有部件的工作狀態(tài)。

 

3.2電氣系統(tǒng)

     圖出水區(qū)照明配電箱系統(tǒng)如圖1所示，使用1個(gè)4路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器和1個(gè)4路0~10V調(diào)光驅(qū)動(dòng)器(均為24V供電)，配電箱中需安裝1個(gè)24V電源模塊(為所有智能照明設(shè)備供電)，包括從配電箱中引出的智能面板及感應(yīng)器。出水區(qū)照明平面圖如圖2所示。

圖一出水區(qū)照明配電箱系統(tǒng)

圖二出水區(qū)照明平面圖

   污水處理廠智能照明有如下*性：

   （1）布線。只需2根信號(hào)線接到控制開關(guān)上，節(jié)省大量的布線投資。

回路控制。場(chǎng)景控制功能可做到用一

    （2）管理方式。管理方便，在監(jiān)控中心即可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)污水處理廠的管理。

    （3）管理方式。管理方便，在監(jiān)控中心即可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)污水處理廠的管理，

系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)置的程序開/關(guān)燈，節(jié)省人工成本，而且全自動(dòng)運(yùn)行。這部分工作按照一般情況下可節(jié)省30%~50%的用電量

     (4)照明方式。工作人員根據(jù)不同需要隨時(shí)靈活更改場(chǎng)景，進(jìn)行分組區(qū)域化管理，營(yíng)造出不同氛圍。

     (5)環(huán)境適應(yīng)。通過傳感器將日照及環(huán)境變量輸入系統(tǒng)進(jìn)行分析與管理,使照明空間與日照及周邊環(huán)境做搭配，動(dòng)態(tài)地調(diào)整室內(nèi)照度，能夠在日光采光充足地方減少人工照明，達(dá)到照明節(jié)能的目的。

     (6)燈具壽命。智能系統(tǒng)設(shè)置軟啟動(dòng)，可避免瞬間沖擊對(duì)燈具造成的損害，延長(zhǎng)燈具壽命。

     (7)布局調(diào)整。智能照明可根據(jù)規(guī)劃方式調(diào)整照明布局和擴(kuò)充功能，大大降低改造費(fèi)用和縮短改造周期。

     (8)安全方面?；芈放c負(fù)載分離，控制回路的工作電壓為DC24V,即使開關(guān)面板意外漏電，也能確保人身安全，且智能面板具備可編程功能，可隨意定義按鍵功能，具有明顯的負(fù)載標(biāo)示。

     (9)控制靈活性。

     ①現(xiàn)場(chǎng)具備智能面板可靈活定義。消防控制室設(shè)立中控計(jì)算機(jī)，掌握全局，可單路開啟/關(guān)閉相應(yīng)照明，也可一鍵開啟/關(guān)閉 相應(yīng)燈光，并且隨時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)照明啟用狀況。

     ②可隨時(shí)改變定時(shí)時(shí)間，直接在計(jì)算機(jī)上輸入時(shí)間。

     ③在白天人流量大時(shí)中控計(jì)算機(jī)禁止現(xiàn)場(chǎng)面板與感應(yīng)器使用，提升設(shè)備與燈具壽命。

     

5.1平臺(tái)概述

     安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺(tái)的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分析、治理裝置，用于監(jiān)測(cè)污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運(yùn)行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

5.1.1平臺(tái)組成

     AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運(yùn)維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運(yùn)維管理人員通過一套平臺(tái)、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

5.1.2平臺(tái)拓?fù)鋱D

5.2平臺(tái)子系統(tǒng)

5.2.1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

對(duì)水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級(jí)配置繼電保護(hù)和弧光保護(hù)，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，對(duì)異常情況及時(shí)預(yù)警。

監(jiān)測(cè)變壓器、水泵、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常報(bào)警等數(shù)據(jù)。

5.2.2電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理

     水務(wù)中大量的大功率電機(jī)、水泵變頻啟動(dòng)導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在大量諧波，通過監(jiān)測(cè)其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量，并配置對(duì)應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

 

5.2.3電動(dòng)機(jī)管理

     馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)水務(wù)中電機(jī)的保護(hù)、遙測(cè)、遙信、遙控功能，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器能對(duì)過載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測(cè)和報(bào)警。高效、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間、故障地點(diǎn)、及相關(guān)信息，對(duì)電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

5.2.4能耗管理

   

     將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個(gè)看板中，從多個(gè)維度對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的能耗對(duì)比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采集水務(wù)中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃?xì)?、冷熱量消耗量，同環(huán)比對(duì)比分析，能耗總量和能耗強(qiáng)度計(jì)算，標(biāo)煤計(jì)算和CO2排放統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)。

   

5.2.5智能照明控制

     系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區(qū)域控制、自動(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能，盡量利用自然光照，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達(dá)到安全、節(jié)能、舒適、高效的目的。

5.3電氣安全

5.3.1電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)

     監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預(yù)警。

5.3.2 消防應(yīng)急照明和疏散指示

    根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動(dòng)疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

5.3.3 消防設(shè)備電源監(jiān)測(cè)

     監(jiān)測(cè)消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時(shí)消防設(shè)備可以正常投入使用。

5.3.4 防火門監(jiān)控系統(tǒng)

     防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設(shè)備即防火門監(jiān)控模塊、電動(dòng)閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設(shè)備開路、短路等故障信號(hào)。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，當(dāng)終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時(shí)，防火門監(jiān)控器能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，能指示報(bào)警部位并保存報(bào)警信息，保障了電氣安全的可靠性。

5.4 環(huán)境監(jiān)測(cè)

      污水廠、自來水廠、水泵站等場(chǎng)所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃?xì)怏w濃度展示和預(yù)警，保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運(yùn)行。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)可自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)或新風(fēng)系統(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

5.5分布式光伏監(jiān)測(cè)

     實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài)，逆變器運(yùn)行監(jiān)視，對(duì)逆變器直流側(cè)每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以曲線方式繪制上述監(jiān)測(cè)的各個(gè)參量的歷史數(shù)據(jù)。

     平臺(tái)結(jié)合廠區(qū)實(shí)際分布情況，通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、并網(wǎng)點(diǎn)位置，各個(gè)屋頂?shù)难b機(jī)容量。

5.6工藝仿真監(jiān)控

     平臺(tái)通過2D、3D方式實(shí)時(shí)監(jiān)視粗格柵、污水提升、細(xì)格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在格柵清渣機(jī)、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、加藥泵、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動(dòng)機(jī)控制柜或低壓饋電柜安裝電動(dòng)機(jī)保護(hù)，進(jìn)行短路、過流、過載、起動(dòng)超時(shí)、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護(hù)、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護(hù)以及外部故障連鎖停機(jī)，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

5.7相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

   5.7.1電力監(jiān)控、電能質(zhì)量、電動(dòng)機(jī)管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

 

 

 

 

5.7.2智能照明系統(tǒng)

 

  

 

 

 

 

 

     地下大空間污水處理廠采用傳統(tǒng)照明不僅會(huì)因回路數(shù)量巨大而造成施工成本線材成本大幅上漲，而且也無法實(shí)現(xiàn)智能照明操作的便捷性和照明控制的靈活性。地下污水處理廠這種大空間照明回路較多的場(chǎng)所采用智能照明不僅能增加廠區(qū)的現(xiàn)代感，而且能營(yíng)造舒適的照明環(huán)境，實(shí)現(xiàn)便捷的照明管理,在節(jié)約能源的同時(shí)也能節(jié)約廠區(qū)的管理成本.

 

[1]巫山峽，薛驍. 智能照明系統(tǒng)在地下污水處理廠的應(yīng)用

[2]建筑照明設(shè)計(jì)規(guī)范: GB 50034 — 2003[S].

[3]綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn): GB/T 50378 — 2014 [S].

[4] 鄒益仁.現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社 ,2011.

[5] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版