安科瑞 繆凱倫
摘要：對比了傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的不足,，介紹了智能照明管理系統(tǒng)的架構和照明管理方式，分析了智能照明管理系統(tǒng)的使用效果,。提出在工業(yè)廠房中引入智能照明管理系統(tǒng)，實施*管理方法，可實現(xiàn)對廠房照明的精細化控制,，為員工提供明亮的工作環(huán)境，同時可獲得較為可觀的節(jié)能效果,。
關鍵詞：工業(yè)廠房,；智能照明控制系統(tǒng)
0.前言
傳統(tǒng)照明電路的控制開關直接連接在負載回路中，當負載較大時，需要相應的增加控制開關的容量,；如果開關距離負載較遠時,，大截面電纜的原理也需要同步增加，而且上述連接方式?jīng)Q定了只能實現(xiàn)簡單的開關功能,，即只能按照既定的照明布線回路進行一路一路的開關控制,。另外，由于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)僅設置了照明開關或配電箱,，因此管理方式僅可能是人為的手動管理,，并且無法進行光照效果的調(diào)節(jié)，只有開和關2種狀態(tài),。隨著電力電子技術,、數(shù)字通信技術及計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，在照明系統(tǒng)的控制上也日趨智能化,，除了為使用者創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境,，也降低能源消耗。
1.智能照明系統(tǒng)的構成
智能照明系統(tǒng)由燈具（包括白熾燈,、日光燈,、LED燈等，為達到良好的照明和節(jié)能效果,，推薦使用LED燈具）,、控制模塊、無線傳輸模塊,、智能網(wǎng)關,、集中控制器及監(jiān)控主機等組成。燈具只需要將控制模塊與其供電電源連接即可輕松實現(xiàn)控制安裝,，無需外部設備,。無線傳輸模塊實現(xiàn)了控制模塊與智能網(wǎng)關間的數(shù)據(jù)通信。各個智能網(wǎng)關通過以太網(wǎng)與集中控制器和監(jiān)控主機組成了完整的智能照明系統(tǒng),，既能夠?qū)崿F(xiàn)同一網(wǎng)關下的燈具控制,，也可以協(xié)調(diào)在同一集中控制器下的跨網(wǎng)關的控制 [1-2]。
智能照明管理系統(tǒng)的監(jiān)控軟件采用B/S架構設計,，監(jiān)控主機可以是用戶的PC,、筆記本計算機或者是平板。同時可以為第三方BMS系統(tǒng)提供建筑物內(nèi)的照明管理權限及接口服務 [3],。系統(tǒng)架構如圖1所示,。
圖1 智能照明管理系統(tǒng)架構
2. 智能照明系統(tǒng)的控制方式
（1）集中控制，減少人為浪費,。
現(xiàn)有使用傳統(tǒng)照明方式的工業(yè)廠房中,，由于人為疏忽而造成的照明能源浪費的現(xiàn)象仍然非常嚴重,，無論相應區(qū)域是否有人員工作，在下班前經(jīng)常是燈火長明,。出于照明燈具安裝復雜度的考慮,，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)無法對照明區(qū)域進行較為精細的劃分，造成部分區(qū)域即使無人工作,，也無法單獨關閉照明,。
引入智能照明系統(tǒng)，可按實際需要對照明區(qū)域進行劃分,，既能實現(xiàn)單獨區(qū)域的分布式控制,，又能實現(xiàn)平臺軟件的遠程集中管理。管理人員通過操作智能照明系統(tǒng)監(jiān)控軟件即可開啟所需區(qū)域的照明系統(tǒng),，或關閉無人區(qū)域的照明燈具,。
（2）自動調(diào)光，充分利用自然光,。
智能照明系統(tǒng)中的控制模塊,，通過采集光照傳感器的照度數(shù)據(jù)，自動分析判斷達到光照效果所需要的燈具數(shù)量及光照強度,，從而自動調(diào)整燈具的亮度值,，利用外界的自然光照，從而達到節(jié)能的目的,。同時根據(jù)不同區(qū)域?qū)庹諒姸鹊牟煌枨笠约爱斍皡^(qū)域的照度數(shù)據(jù),，分別調(diào)整各自區(qū)域的燈具亮度，可提供一個不受外部環(huán)境因素影響的相對穩(wěn)定的光照環(huán)境 [4] ,。
（3）智能切換,，實現(xiàn)柔性管理。
大型廠房會根據(jù)不同的作業(yè)工序?qū)S房空間劃分為不同的區(qū)域,，可將劃分好的區(qū)域根據(jù)不同的作業(yè)要求組合為不同的場景,。既可控制到個別工位，也可根據(jù)生產(chǎn)設備布局變更控制方式,，柔性對應生產(chǎn)作業(yè)的變動。實現(xiàn)根據(jù)作業(yè)情況進行精細的分組控制功能,。
比如,，以單個工位或工位群組為控制對象，在智能照明系統(tǒng)的管理平臺錄入每日的生產(chǎn)計劃所對應的照明需求,，集中控制器可根據(jù)上述計劃對所在區(qū)域的燈具進行日程開?？刂啤．斍耙还の患磳⑼瓿上嚓P作業(yè)時,，提前開啟下一工位的照明系統(tǒng),，同時延時關閉當前工位的照明系統(tǒng),，減少無人狀態(tài)下照明能源的浪費。
3. 智能照明系統(tǒng)的應用效果
（1）實現(xiàn)照明的智能化管理,。
采用智能照明管理系統(tǒng),，可以使得廠房的照明系統(tǒng)按照生產(chǎn)計劃和作業(yè)日程運行在全自動化的狀態(tài)。照明系統(tǒng)按照預先設定的日程及當前的采光條件進行自主調(diào)節(jié),，無需外部手動干預,。
例如，在1個工作日結(jié)束前,，系統(tǒng)將自動對控制區(qū)域進行作業(yè)人員探測,，將無人區(qū)域的燈光緩慢調(diào)暗，直至*關閉,。同時將有人區(qū)域的燈光調(diào)至夜間工作模式,，以自動適應晚間工作所需的光照強度。
（2）安裝便捷,、施工便利,。
采用智能照明系統(tǒng)后，供電線路僅從控制模塊連接至照明燈具上,，線路無需再經(jīng)過開關,，減少了大截面負載線纜的使用數(shù)量。系統(tǒng)安裝完成后,，通過集中控制器對整個系統(tǒng)中的各智能網(wǎng)關進行配置,，從而建立對應的控制關系，與傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)相比,，節(jié)省了原本需要連接至開關的線纜,，也降低了安裝難度，縮短了施工時間,，節(jié)約了系統(tǒng)投入的整體成本,。
（3）節(jié)約能源綠色環(huán)保。
智能照明系統(tǒng)采用無線通信技術,、計算機網(wǎng)絡技術,，實現(xiàn)照明系統(tǒng)的可視化管理。后臺管理軟件可獲取每個燈具的開關情況,、實時亮度,、整體能耗等信息，通過結(jié)合所獲取的外部環(huán)境信息,，自動調(diào)節(jié)燈具的亮度,，使得工作區(qū)域的照度始終保持在預先的設定值附近，從而充分利用自然光達到節(jié)能減排的目的[5-6] ,。
（4）延長燈具壽命,。
智能照明管理系統(tǒng)的控制模塊對燈具采用軟啟動控制,，減少電網(wǎng)對燈具的沖擊，避免燈具的異常損壞,。另外,，通過對燈具的開關的自動化控制，可以大大縮短無效的照明時長,，延長了燈具的使用時間,，降低了更換燈具的工作量，有效降低了照明系統(tǒng)的運行費用,，對于大量使用燈具,，并且安裝困難的大型工業(yè)廠房具有特殊的意義。
（5）提高精細化管理水平,。
智能化照明系統(tǒng)將原有人工進行的手動開關工作轉(zhuǎn)換為管理系統(tǒng)的自動化控制,，為管理人員的高素質(zhì)的管理方法提供了可實現(xiàn)的硬件平臺。通過對照明設備的能耗數(shù)據(jù)進行采集和統(tǒng)計,，獲得可視化的能源使用數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表如圖2所示，從而對照明工作進行更為精細化的管理,，進一步降低能源消耗的費用[7] ,。
圖2 能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表
筆者將上述智能照明管理系統(tǒng)應用于廠區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)車間，建筑面積近1萬平方,，共有燈具208盞,，現(xiàn)場使用效果如圖3所示。每月可節(jié)約用電近3000kWh,，節(jié)能效果達20%,。按工業(yè)用電0.98元/kWh計算，每年可節(jié)約電費3.5萬元,。采用智能照明管理系統(tǒng),，前期約投入支出28萬元,，約8年可收回成本,。
圖3 智能照明管理系統(tǒng)運行現(xiàn)場
4.安科瑞為工廠智能照明控制提供解決方案
4.1安科瑞智能照明監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構,，即站控層，通訊層與間隔層,； 如圖（1）所示：
圖（1）網(wǎng)絡拓撲圖
間隔設備層主要為：開關驅(qū)動器,，這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均通過現(xiàn)場KNX總線組網(wǎng)通訊,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
網(wǎng)絡通訊層主要為：智能照明網(wǎng)關,，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中控制,，同時遠傳至站控層,，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機,、顯示器,、UPS電源、打印機等設備,。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上,，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶,。 以上開關模塊均采用KNX總線傳輸,，一般都采用4根連線，接線簡單方便,，傳輸距離可達1.2km,。
4.2安科瑞智能照明系統(tǒng)組成
1. 定時控制
通過時鐘管理器，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的有關區(qū)域照明的定時和自動管理功能,，實現(xiàn)公共通道,、景觀照明、泛光照明,、車庫照明定時控制,。如百葉窗定時升降、集中供熱定時調(diào)節(jié),、節(jié)假日照明定時關閉,、定時通知等。
2. 場景控制
智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)各個部門的需求,，設定不同種類的場景模式,，進行各種照明燈光的組合，達到美化工作環(huán)境的效果,；結(jié)合人體感應傳感器,，當人員離開時，關閉所有該會議室照明,。
3. 實時監(jiān)控
中控室,，配置一臺中控主機，所有照明控制設備,，通過KNX網(wǎng)關,，接入監(jiān)控系統(tǒng)，操作管理人員,，可以通過中控電腦,，實時監(jiān)視總線、區(qū)域,、樓層,、樓棟等照明狀態(tài),，并可根據(jù)需求進行控制調(diào)整。系統(tǒng)繪圖工具支持向量圖和多層頁面,，圖形頁面縮放方便,，切換簡單，支持DXF,、WMF,、BMP、JPG,、ICON等圖形對象的嵌入,、支持二維、三維圖元的繪制,，增加可視化的空間效果,。
4. 報警處理
系統(tǒng)提供了警報處理能力，用戶可采用編程來完成不同的任務,，當某種警報條件出現(xiàn)時應做什么,，可由用戶自行確定。
5.事件通報 系統(tǒng)提供了事件通報功能,，支持郵件通報,、文本輸出以及事件驅(qū)動打印，可按照用戶預先設置的條件,，觸發(fā)事件通報功能,。
4.3設備選型
序號 | 產(chǎn)品名稱及型號 | 主要功能 | 說明 |
1 | 總線電源 | ASL100-P640/30 | 總線電源，不僅為總線模塊提供電壓,，耦合總線信號,。還會提供一個30V的輔助直流電壓端子，為其他的外設(如觸摸屏幕,、IP網(wǎng)關等)提供電壓,。 | 電源模塊是系統(tǒng)選型的*元件，具體數(shù)量按實際情況而定,。 |
2 | 2路開關驅(qū)動器 | ASL100-S2/16 | 開關驅(qū)動器,，有四路、八路,、十二路三種型號可選擇,。 | 適用于只需要開關控制場合，如辦公室,、車庫,、教室、廠房、走道梯廳等 |
4路開關驅(qū)動器 | ASL100-S4/16 | 主要實現(xiàn)對負載的開關控制,。具有手動操作開關,、開關延時設定、狀態(tài)反饋,、場景控制、閾值開關等功能,。 |
8路開關驅(qū)動器 | ASL100-S8/16 |
12路開關驅(qū)動器 | ASL100-S12/16 |
3 | 2路帶電流反饋開關驅(qū)動器 | ASL100-S2I/16 | 帶電流反饋開關驅(qū)動器,，有四路、八路,、十二路三種型號可選擇,。 | 相比較開關驅(qū)動器外，可實現(xiàn)電流檢測,、故障判斷的功能,。一般用于大型商場、機場等項目 |
4路帶電流反饋開關驅(qū)動器 | ASL100-S4I/16 | 主要實現(xiàn)對負載的開關控制,。具有手動操作開關,、開關延時設定、狀態(tài)反饋,、場景控制,、閾值開關、電流檢測,、回路故障判斷等功能,。 |
8路帶電流反饋開關驅(qū)動器 | ASL100-S8I/16 |
12路帶電流反饋開關驅(qū)動器 | ASL100-S12I/16 |
4 | 2路0-10v調(diào)光驅(qū)動器 | ASL100-SD2/16 | 0—10V調(diào)光驅(qū)動器，有兩路,、四路兩種型號可選擇,。 | 適用于需要調(diào)光控制的場合，如會議室等 |
4路0-10v調(diào)光驅(qū)動器 | ASL100-SD4/16 | 該模塊既可以對負載進行開關控制,，還可以輸出0—10V調(diào)光信號對具有0-10V調(diào)光接口的燈具進行調(diào)光,，此外該模塊還可實現(xiàn)預設控制、場景控制功能,。 |
5 | 2路可控硅調(diào)光驅(qū)動器 | ASL100-TD2/5 | 可控硅調(diào)光驅(qū)動器,，既可以對負載進行開關控制，還可以對支持可控硅調(diào)光的燈具進行調(diào)光此外該模塊還可實現(xiàn)預設控制,、場景控制功能,。 | 適用于需要調(diào)光控制的場合，如會議室等 |
6 | 窗簾驅(qū)動器 | ASL100-C4/6 | 窗簾控制驅(qū)動器,，主要實現(xiàn)窗簾電機控制,。具有手動控制、場景控制、時間設置,、步進控制,、場景功能。 |
7 | 一聯(lián)兩鍵 智能面板 | ASL100-F1/2 | 智能面板有一聯(lián)兩鍵,、兩聯(lián)四鍵,、四聯(lián)八鍵三種選擇。 | 主要用于控制回路較少或者需要區(qū)域控,、總控的小房間,、值班室等區(qū)域 |
兩聯(lián)四鍵 智能面板 | ASL100-F2/4 | 可通過區(qū)分按鍵短按長按并結(jié)合不同參數(shù)設置實現(xiàn)開關控制、調(diào)光控制,、百葉窗控制,、場景控制、數(shù)值發(fā)送控制等功能,。 |
四聯(lián)八鍵 智能面板 | ASL100-F4/8 |
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8 | 照度和人體移動二合一傳感器 | ASL100-T2/BM | 該系列兩通道傳感器,，分別探測人體移動（物體移動）和光照度，將感應的信號處理后傳遞給其他控制模塊（如調(diào)光驅(qū)動器,、開關驅(qū)動器等）并實現(xiàn)相應的自動控制功能,。 | 主要用于走道、樓梯等公共區(qū)域,。根據(jù)當前照度及有人無人情況自動開燈或者關燈,。 |
照度和微波二合一傳感器 | ASL100-T2/BR |
9 | 干接點輸入模塊 | ASL100-DI4/20 | 干接點輸入模塊，通過外部輸入或(和)手動操作按鍵來控制驅(qū)動器的動作,。模塊自帶20V的DC輸入信號,，無需外部電壓輸入。當檢測到外部干接點信號輸入時,，模塊可實現(xiàn)開關,、調(diào)光、窗簾控制等功能,。 | 一般在應急照明箱內(nèi),，做消防聯(lián)動用。 |
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當消防信號是有源信號時,，選用濕接點模塊,。 |
濕接點輸入模塊 | ASL100-WI4/230 | 濕接點模塊通過外部輸入或(和)手動操作按鍵來控制驅(qū)動器的動作。該濕接點模塊支持24V~230V AC DC電壓輸入,。當系統(tǒng)檢測到外部有源信號輸入時,，模塊可實現(xiàn)開關、調(diào)光,、窗簾控制等功能,。 |
5.結(jié)束語
采用智能照明管理系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了對控制區(qū)域內(nèi)燈具便捷的自動控制功能，同時帶來了較為可觀的節(jié)能效果；在國家節(jié)能減排的政策的要求下,，通過采用智能照明管理系統(tǒng),，提高廠區(qū)的能源管理水平，達成既定的能源管理目標,。此外,，使用智能照明管理系統(tǒng)，可進一步優(yōu)化工作環(huán)境,，促進整體工作效率的提升,。
參考文獻：
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[4] 馬鵬宇,，梁海權,，林新建.智能照明系統(tǒng)在工業(yè)廠房中的應用.
