程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】在**大力提倡節(jié)能減排，建設(shè)節(jié)能型、數(shù)字智能化工廠企業(yè)背景下，國內(nèi)、外各大工廠企業(yè)正積推動廠房智能照明系統(tǒng)來替代傳統(tǒng)照明。本文以阿聯(lián)酋阿布扎比哈里發(fā)港場站項目一期工程為背景，闡述了智能照明系統(tǒng)在倉庫廠房的應(yīng)用。本系統(tǒng)利用有線網(wǎng)絡(luò)平臺，智能燈具控制器、管理平臺等結(jié)合廠房現(xiàn)場工作情況搭建智能照明控制系統(tǒng)。通過平臺軟件對燈具進(jìn)行區(qū)域劃分，實現(xiàn)分區(qū)智能控制，大大減少了燈具在自然光充足的條件下以及無人工作的區(qū)域，燈具持續(xù)高亮度工作帶來的電能浪費。與此同時，可通過本系統(tǒng)來實現(xiàn)燈具狀態(tài)查看及故障推送，大提高工作效率，降低人力成本。

【關(guān)鍵詞】智能控制；倉庫；節(jié)能；分區(qū)控制

0引言

對于工廠企業(yè)來說，照明用電是*基本的用電需求，而照明質(zhì)量的好壞對勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)安全等都有著直接的關(guān)系。作為生產(chǎn)重地的工業(yè)廠房，由于其結(jié)構(gòu)高大、照明空間大、燈具數(shù)量多、電能消耗大等多個特點，決定了其高光效、恒照度及智能照明的需求。由于廠房建筑較高、面積較大，大面積的線纜鋪設(shè)以及燈具開關(guān)的人工控制都將十分不便，所以搭建和應(yīng)用智能照明系統(tǒng)就變得特別重要。本文對智能照明系統(tǒng)進(jìn)行了簡介，對系統(tǒng)的需求進(jìn)行了分析，探討了系統(tǒng)總體設(shè)計，闡述了智能照明系統(tǒng)在倉庫廠房的應(yīng)用[1]。

1系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)采用軟件平臺產(chǎn)品、智能燈具控制器產(chǎn)品及多通道控制器產(chǎn)品組合形式來實現(xiàn)照明智能控制。整個系統(tǒng)由軟件平臺、智能燈具控制器、多通道控制器及紅外感應(yīng)器組成，照明管理平臺與智能燈具控制器之間的連接方式為光纖，智能燈具控制器與多通道控制器之間的連接方式為RS485通訊,控制命令響應(yīng)時間<1s，故障檢測延誤時間<5s，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1照明管理平臺

照明管理平臺由本地服務(wù)器和客戶端軟件兩部分構(gòu)成。對整個系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行監(jiān)控，提供操作界面，實現(xiàn)人機(jī)交互等，并通過智能燈具控制器和多通道控制器對LED燈具進(jìn)行控制。同時，平臺還具有燈具實時狀態(tài)展示、分區(qū)管理、能耗統(tǒng)計、故障處理、燈具設(shè)備管理、用戶權(quán)限設(shè)置、系統(tǒng)升級等功能，管理平臺可支持智能燈具控制器數(shù)量≤500套，智能燈具控制器支持多通道單燈控制器的數(shù)量≤500套[2]。

1.2智能燈具控制器

智能燈具控制器處于軟件管控平臺與多通道控制器之間，預(yù)處理和下發(fā)軟件管控平臺發(fā)送過來的操作指令，不間斷監(jiān)測前端燈具狀態(tài)并按一定策略上報實時狀態(tài)、能耗等數(shù)據(jù)，總體起到數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)作用。同時具有人機(jī)界面，可自動/手動切換控制方式，顯示智能燈具控制器和LED燈具的狀態(tài)信息，并支持操作員在現(xiàn)場對LED燈具進(jìn)行手動控制，手動控制優(yōu)先級*高[3]。

1.3多通道控制器

多通道控制器向上連接智能燈具控制器，接收智能燈具控制器的指令，向下連接接觸器，用于控制每路分區(qū)下LED照明燈具的開啟和關(guān)閉。多通道控制器還內(nèi)置故障檢測單元，可實時對各路分區(qū)下的LED照明燈具進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，一旦LED照明燈具發(fā)生故障，可將故障信息上報至智能燈具控制器，進(jìn)而推送至管理平臺接收端[4]。

1.4紅外感應(yīng)器

紅外傳感器是杰瑞智能傳感器中的其中一種，其通過紅外探頭探測人體所發(fā)出紅外線，并基于此，控制線路的通斷電，實現(xiàn)人體感應(yīng)開關(guān)控制[5]。

2廠房分區(qū)控制及管理

2.1倉庫區(qū)

本系統(tǒng)依據(jù)《GB50034-2013建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》要求，并結(jié)合實際倉庫照明設(shè)備布局，等比例定制出一套倉庫照明實時狀態(tài)及控制圖，如圖3所示，便于照明管理人員可視化圖形化管理倉庫內(nèi)的照明設(shè)備。圖中紅框內(nèi)的一個小圓圈表示一個LED燈，LED頂燈的狀態(tài)有四種：開燈、關(guān)燈、故障、離線，LED燈的亮度值設(shè)置只有2種：0%或100%，0%表示關(guān)燈，100%表示開燈。紅色框表示一個分組，每個分組上有10盞左右LED頂燈，每個分組是*小控制單元，每個分組占用一個多通道控制器中的一路控制通道，每個分組下燈具只能一起進(jìn)行開閉。點擊紅框內(nèi)任意區(qū)域即可控制此分組燈具。每套多通道控制器*多可控制6路燈具，多通道控制器通過控制交流接觸器實現(xiàn)每路燈具的開閉。

將廠房劃分為5個分區(qū)，每個分區(qū)設(shè)置一個總開關(guān)，可以一鍵開關(guān)整個分區(qū)的燈。管理平臺放置在辦公室，智能燈具控制器及多通道控制器放置于各垮的配電箱中。平臺與終端設(shè)備（智能燈具控制器+多通道控制器）通過光纖進(jìn)行通訊。

廠房分區(qū)1共需控制，TypeB型燈具16路，TypeC型燈具2路，TypeA型燈具1路，TypeH型燈具2路，即共需控制21路。即需1套智能照明控制機(jī)（智能燈具控制器+控制柜），4套多通道控制器。

廠房分區(qū)2共需控制，TypeB型燈具14路，TypeC型燈具2路，TypeA型燈具1路，TypeH型燈具2路，即共需控制19路。即需1套智能照明控制機(jī)（智能燈具控制器+控制柜），4套多通道控制器。

廠房分區(qū)3共需控制，TypeB型燈具12路，TypeC型燈具1路，TypeA型燈具2路,TypeH型燈具2路，即共需控制17路。即需1套智能照明控制機(jī)（智能燈具控制器+控制柜），4套多通道控制器。

廠房分區(qū)4共需控制，TypeB型燈具12路，TypeC型燈具1路，TypeA型燈具1路，TypeH型燈具2路，即共需控制16路。即需1套智能照明控制機(jī)（智能燈具控制器+控制柜），3套多通道控制器。

廠房分區(qū)5共需控制，TypeB型燈具14路，TypeC型燈具1路，TypeA型燈具1路，TypeH型燈具2路，即共需控制18路。即需1套智能照明控制機(jī)（智能燈具控制器+控制柜），4套多通道控制器。

CFS1號庫共需5套智能照明控制機(jī)、19套多通道控制器完成遠(yuǎn)程開關(guān)控制。

2.2 辦公區(qū)

紅色框表示一個分組，每個分組上有 10 盞左右 LED 頂燈，每個分組是*小控制單元，每個分組占用一個多通道控制器中的一路通信通道，每個分組下燈具只能一起進(jìn)行開閉。點擊紅框內(nèi)任意區(qū)域即可控制單個分組。每套多通道控制器*多可控制 6 路燈具，多通道控制器通過控制交流接觸器實現(xiàn)每路燈具的開閉。 辦公區(qū)根據(jù) 1 個配電箱劃分為 21 個分組，辦公區(qū)共需 1 套智能燈具控制器、4 套多通道控制器、58 套紅外感應(yīng)器完成照明開關(guān)控制，分組如下圖所示。

3系統(tǒng)功能

3.1控制模式

該系統(tǒng)中，每個分區(qū)上可有10盞LED頂燈（數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備安裝情況），每個分區(qū)是*小控制單元，每個分區(qū)占用多通道控制器中的一路通道。該系統(tǒng)具有分區(qū)控制、分組控制、手動控制、預(yù)案控制、故障降級6種控制方式。（1）分區(qū)控制：在軟件管控平臺和智能燈具控制器上，均可實現(xiàn)廠房內(nèi)任意分區(qū)的照明控制。（2）分組設(shè)置及控制：將分區(qū)燈具進(jìn)行任意分組，實現(xiàn)分組燈具的整體控制[6]。（3）手動控制：現(xiàn)場通過智能燈具控制器進(jìn)行手動控制，此控制模式優(yōu)先級*高。（4）預(yù)案控制：系統(tǒng)通過預(yù)先設(shè)置的方案，對任意分區(qū)或分組燈具進(jìn)行定時開關(guān)燈操作。（5）故障降級控制：出現(xiàn)任何一種通信故障或設(shè)備故障，相關(guān)燈具進(jìn)入故障降級狀態(tài)，滿功率工作。（6）感應(yīng)控制：該系統(tǒng)采用紅外感應(yīng)器，在作業(yè)區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)“人在燈亮，人走燈熄”的功能。同時，通過智能燈具控制器的控制，確保白天燈管處于關(guān)閉狀態(tài)[7]。

3.2管理功能

整個系統(tǒng)具有節(jié)電統(tǒng)計、故障預(yù)測、故障統(tǒng)計、故障檢測與報警、維修管理、運行狀態(tài)檢測、預(yù)案管理等多種管理功能，系統(tǒng)運行狀況良好。（1）節(jié)電統(tǒng)計：可對任意分區(qū)、分組燈具進(jìn)行電量統(tǒng)計，并在管理平臺進(jìn)行分析、顯示及存儲。（2）故障檢測及報警：定時巡檢燈具，進(jìn)行故障檢測；對故障燈具進(jìn)行報警，以PC瀏覽器彈框報警。（3）故障統(tǒng)計：可對各路燈具運行情況進(jìn)行統(tǒng)計，并對故障燈具進(jìn)行分析及通知。（4）維修管理：管理好燈具的維護(hù)保養(yǎng)，根據(jù)故障種類、生產(chǎn)廠家、型號等進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。（5）運行狀態(tài)監(jiān)測：實時監(jiān)測所有燈具當(dāng)前運行狀態(tài)。（6）預(yù)案管理：系統(tǒng)預(yù)案運行可進(jìn)行優(yōu)先級設(shè)置[8]。

4系統(tǒng)優(yōu)點

（1）開放性信息管理：系統(tǒng)采用B/S設(shè)計體系，實現(xiàn)信息系統(tǒng)共享，提高了用戶對系統(tǒng)信息管理的效率。（2）可擴(kuò)展性強(qiáng)：該系統(tǒng)采用模塊化技術(shù)架構(gòu)，具有良好的持續(xù)升級和功能擴(kuò)展能力，能夠隨著技術(shù)的發(fā)展和用戶功能需求的變化而持續(xù)升級[9]。（3）多種設(shè)置方式：可支持PC客戶端和現(xiàn)場手動控制，現(xiàn)場手動控制優(yōu)先級*高。（4）系統(tǒng)容量大：系統(tǒng)*多可接入500套智能燈具控制器。（5）通信實時*：采用光纖及485有線傳輸，燈控響應(yīng)迅速[10]。

5安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

5.1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(shè)計，可以任意拼接擴(kuò)展，同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

5.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(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)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時時間，確認(rèn)時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān)，實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(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立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

5.5設(shè)備選型

6結(jié)束語

本文通過廠房智能照明系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，為廠房提供了一套完備的照明控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)布線及搭建相對簡單、檢修方便，大大減少了無作業(yè)區(qū)域燈具持續(xù)高亮度工作帶來的電能浪費。與此同時，可通過本系統(tǒng)來實現(xiàn)燈具狀態(tài)查看及故障推送，大提高工作效率、減少燈具開關(guān)的人工控制、降低人力成本。目前，隨著科技的發(fā)展，市場上涌現(xiàn)出了很多更**的照明方案，但本方案仍然是現(xiàn)行廠房*為成熟的一套解決方案，在建設(shè)好廠房照明智能控制系統(tǒng)后，將帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

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審核編輯 黃宇