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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

 更新日期:2023-11-27 點(diǎn)擊量:282

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

名稱

型號(hào)

功能

備注

安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

ALIBUS

可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機(jī)系統(tǒng)、觸摸屏、手機(jī)、平板端等多種控制終端實(shí)現(xiàn)靈活多樣的智能化控制


名稱

型號(hào)

上行

下行

外形尺寸

備注

智能通信管理機(jī)

Anet-1E1S1

1路以太網(wǎng)

1路RS485

140*90*50


智能通信管理機(jī)

Anet-1E2S1

1路以太網(wǎng)

1路RS485

140*90*50


智能通信管理機(jī)

Anet-2E4S1

2路以太網(wǎng)

4路RS485

168*113*54


智能通信管理機(jī)

Anet-2E8S1

2路以太網(wǎng)

8路RS485

168*113*54


名稱

型號(hào)

負(fù)載電流

安裝方式

外形尺寸

備注

4路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

ASL220Z-S4/16

16A

導(dǎo)軌式

144*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時(shí)控制

5.電流檢測(cè)

6.定時(shí)控制

8路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

AS220Z-S8/16

16A

導(dǎo)軌式

216*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時(shí)控制

5.電流檢測(cè)

6.定時(shí)控制

12路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

ASL220Z-S12/16

16A

導(dǎo)軌式

288*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時(shí)控制

5.電流檢測(cè)

6.定時(shí)控制

16路開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

ASL220Z-S16/16

16A

導(dǎo)軌式

360*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時(shí)控制

5.電流檢測(cè)

6.定時(shí)控制

8路調(diào)光驅(qū)動(dòng)器

ASL220Z-SD8/16

16A

導(dǎo)軌式

360*90*70

1.控制火線

2.每回路額定電流16A

3.磁保持繼電器

4.延時(shí)控制

5.0-10V調(diào)光

名稱

型號(hào)

性能

安裝方式

外形尺寸

備注

紅外感應(yīng)傳感器

ASL220-PM/T

3-5m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

微波感應(yīng)傳感器

ASL220-RM/T

5-7m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

微動(dòng)感應(yīng)傳感器

ASL220-PR/T

5-7m

120°

嵌入式吸頂

φ80

開孔55mm

IP網(wǎng)關(guān)

ASL200-485-IP

ALIBUSnet/IP

導(dǎo)軌式

14*28*39

系統(tǒng)組網(wǎng)元件

監(jiān)控軟件接口設(shè)備

1聯(lián)2鍵智能面板

ASL220-F1/2

2組控制指令

86盒

86*24*86

開關(guān)

調(diào)光

場(chǎng)景

2聯(lián)4鍵智能面板

ASL220-F2/4

4組控制指令

86盒

86*24*86

3聯(lián)6鍵智能面板

ASL220-F3/6

6組控制指令

86盒

86*24*86

4聯(lián)8鍵智能面板

ASL220-F4/8

8組控制指令

86盒

86*24*86

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