摘要：水泥廠(chǎng)車(chē)間傳統照明方案均以人工手動(dòng)控制為基礎設計，該方式存在一定的缺陷，需要人工到現場(chǎng)操作，如開(kāi)關(guān)不及時(shí)，既造成電力浪費，也增加了勞動(dòng)強度，不能適應當前工業(yè)發(fā)展節能政策及智能化的要求。本文介紹一種水泥廠(chǎng)智能照明控制系統的設計方案，符合綠色智能工廠(chǎng)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：水泥廠(chǎng)；智能照明系統；節能設計

0前言

隨著(zhù)工業(yè)數字化、信息化、智能化進(jìn)程的加速，智能照明系統也是進(jìn)程中的一個(gè)板塊，智能照明控制系統既能滿(mǎn)足人們對于智能化的要求，同時(shí)還能起到節能環(huán)保的作用，已經(jīng)逐漸在各個(gè)行業(yè)得到了應用。由我院承接的某熟料水泥生產(chǎn)線(xiàn)項目建設實(shí)施中，根據熟料水泥示范線(xiàn)的要求，該項目照明設計時(shí)按照智能照明控制系統設計，為水泥廠(chǎng)提供了節能、智能的照明控制和管理方式。

1　照明設計基本要求

水泥工廠(chǎng)在照明設計時(shí)關(guān)于照度的標準需要根據GB50034—2013《建筑照明設計標準》5.4章節的規定，對于水泥廠(chǎng)的破碎、粉磨、燒成及包裝等主車(chē)間的地面照度標準值應該達到100lx，長(cháng)堆和圓堆等儲存車(chē)間的照度標準值應達到75lx，輸送廊道的地面照度標準值應達到30lx。因此，設計人員在照明設計時(shí)應保證其設計值滿(mǎn)足與照度標準值的偏差不超過(guò)±10%，當該場(chǎng)所燈具數量≤10個(gè)時(shí)，允許適當超過(guò)此偏差，在設計時(shí)根據照度要求計算首先可以初步確定該區域需要布置的燈具數量范圍。接下來(lái)還需要考慮照明的節能指標即LPD值來(lái)進(jìn)行復核。這里我們就需要注意燈具的選型，在選擇照明燈具時(shí)應盡量選用高光效光源，在滿(mǎn)足眩光控制的要求下，應選擇直接型燈具。

本項目在燈具選取時(shí)均選用節能型LED燈具，同時(shí)通過(guò)智能照明控制系統對照明進(jìn)行智能管理和規劃，避免電能的浪費。

2　智能照明系統設計方案簡(jiǎn)介

智能照明控制系統由智能照明控制模塊、智能燈具、通訊控制總線(xiàn)以及監控系統構成，整體實(shí)現的功能很多，但有些功能的實(shí)現需要增加不少項目成本。根據評估，本項目在實(shí)施時(shí)選取了部分智能控制功能，廠(chǎng)區劃分了10個(gè)電氣室，分別是破碎、原料、生料磨、窯尾、窯頭、煤磨、混合材堆棚、水泥磨及水泥包裝電氣室和總降電氣室。在做照明系統設計時(shí)，分別結合每個(gè)電氣室的設置情況對其所控范圍進(jìn)行分別設計，方案如下。

（1）智能照明控制系統需要根據各個(gè)電氣室和車(chē)間內情況設置若干智能照明控制箱，智能照明控制箱綜合考慮控制范圍內的設備區域，對整體控制區域按照工藝生產(chǎn)流程以及檢修巡檢通道進(jìn)行分組，分組時(shí)對于相對孤立場(chǎng)所，如提升機地坑、地下柴油儲罐室單獨分組，同時(shí)在現場(chǎng)設置手動(dòng)開(kāi)關(guān)，靈活操作，避免長(cháng)時(shí)間明燈。各照明回路經(jīng)照明控制器進(jìn)行控制，系統可實(shí)現對每個(gè)照明回路的單獨控制和監控，照明系統如圖1所示。

（2）在原料堆棚和混合材堆棚內，考慮到屋面設有采光的通道區域，設置了照度感應器，由照度感應器探測室外自然光照度，由中控系統自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉該通道區域的照明。例如，通道區域在自然光影響下，室內照度達到100lx時(shí)，不開(kāi)啟燈光；低于75lx時(shí)，開(kāi)啟25%燈光；低于50lx時(shí)，開(kāi)啟50%燈光；低于25lx時(shí)，開(kāi)啟100%燈光。

（3）針對廠(chǎng)區道路照明設置了光控和時(shí)控模塊，廠(chǎng)區內安裝光照檢測傳感器，根據當前照度情況來(lái)控制路燈開(kāi)啟和關(guān)閉的合理時(shí)間，實(shí)現智能管控。

（4）系統在有人值班的區域，如余熱發(fā)電控制室、中控室等，除了可在中控的監控畫(huà)面上進(jìn)行區域操作，也同時(shí)設置了現場(chǎng)區域智能控制面板，僅用于控制本區域燈光場(chǎng)景。

3　智能照明系統通訊方案

智能照明控制箱設有通訊接口，連接方式分有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩種，考慮到水泥廠(chǎng)內混凝土建筑物較多，采用無(wú)線(xiàn)方式可能會(huì )出現網(wǎng)絡(luò )不佳的情況，故本項目采用P-BUS總線(xiàn)通訊的方式。各電氣室內的照明控制箱之間首先采用P-BUS總線(xiàn)連接，匯總后接入設置在該電氣室的網(wǎng)絡(luò )機柜，連接方法見(jiàn)圖2。

各電氣室的網(wǎng)絡(luò )機柜通過(guò)光纖通訊匯總至中控室的網(wǎng)關(guān)，將信號送至智能照明服務(wù)器以及照明系統監控主機，由監控主機對全廠(chǎng)的照明燈具進(jìn)行管理和控制。本項目的智能照明控制系統網(wǎng)絡(luò )拓撲如圖3所示。

4　智能照明監控系統

系統在中控室內設置一臺照明服務(wù)器和一臺監控主機，監控主機上組態(tài)顯示各個(gè)控制回路的控制范圍以及操作控制按鈕。每個(gè)區域都可以獨立控制實(shí)現對各個(gè)智能照明控制箱內的開(kāi)關(guān)回路、燈光場(chǎng)景的狀態(tài)實(shí)時(shí)管理和監控，并且系統可以在正常生產(chǎn)和檢修等模式間切換。

正常生產(chǎn)模式下，系統根據當前時(shí)間以及所在區域的照度情況，實(shí)現回路的智能控制與調節，也可以根據需要由中控人員控制所有回路的燈具狀態(tài)，不需要人員去現場(chǎng)操作箱內的開(kāi)關(guān)設備。當某個(gè)區域需要檢修時(shí)，可以通過(guò)中央監控與管理計算機將特定區域的照明模式切換到檢修模式，該模式會(huì )開(kāi)啟該區域的100%燈光，便于現場(chǎng)操作與檢修，當檢修工作完成后可以通過(guò)中控操作恢復至正常照明模式，既方便又節能，如圖3所示。

5安科瑞智能照明控制系統

5.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線(xiàn)技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩定。開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時(shí)預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數據交換。

5.2應用場(chǎng)所

適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明控制需求。

5.3系統結構

5.4系統功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線(xiàn)狀態(tài)，反饋現場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設備掉線(xiàn)或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì )發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個(gè)照明回路實(shí)現開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現開(kāi)關(guān)控制。

4）開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長(cháng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個(gè)照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器會(huì )自動(dòng)切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調光控件，照明設備從0%到100%進(jìn)行調光，可以對單個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，調光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現調光控制，也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，通過(guò)圖標的亮滅狀態(tài)反饋現場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對應場(chǎng)景設置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標的亮滅顯示對應的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8）設置定時(shí)時(shí)間，確認時(shí)間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執行的動(dòng)作進(jìn)行設置，設置燈在設定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統可以通過(guò)預設的當地經(jīng)緯度信息，自動(dòng)計算每天的日升日落時(shí)間；根據天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計劃均可下發(fā)保存至驅動(dòng)模塊；當上位機系統故障或模塊離線(xiàn)時(shí)，驅動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線(xiàn)結構；系統內各元件不依賴(lài)于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過(guò)程序的設定實(shí)現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

5.5設備選型

6　結束語(yǔ)

智能照明控制系統提高了照明系統的智能化程度，不僅可以節省人力的勞動(dòng)強度，科學(xué)智能地控制燈具，延長(cháng)了燈具的使用壽命，也為工廠(chǎng)減少了不必要的電能消耗，緩解能源緊缺問(wèn)題。隨著(zhù)智能化水平和電子技術(shù)的不斷提高，智能照明控制系統的應用范圍也將不斷擴大。

參考文獻

[1]蔣葉峰.水泥廠(chǎng)智能照明控制系統設計[J].2023，12.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022年05版