基於廠房智能照明係統改造的研究

hth下载地址 陳聰

【摘要】：某廠房照明通過節能改造，實現了照明係統的智能控製，達到節能減排、經濟運行的目的。

【關(guan) 鍵字】：智能照明；LED燈具；廠房照明

0引言

某廠房照明係統改造前燈具采用金鹵燈，共292套，安裝高度18m。金鹵燈功率大、功率因數低、能耗高。照明控製采用人工手動控製方式，效率低、容易出現人為(wei) 的漏操作或誤操作，無法及時獲取現場環境及照度需求信息，照明係統適應性較差，且燈具無法調光，存在嚴(yan) 重的電能浪費情況，因此車間立項進行了針對照明係統的節能改造。

1廠房照明現狀分析

1.1能耗高

金鹵燈照明係統現場分布情況如表1所示，其電耗包括金鹵燈具本身、整流器和線路損耗。以功率為(wei) 400W的金鹵燈為(wei) 例，其實際功率為(wei) 440W左右(包含整流器)。與(yu) LED燈具(功率因數一般為(wei) 0.95以上)相比，金鹵燈功率因數低(功率因數一般為(wei) 0.4~0.9)，運行電流高，從(cong) 而增加了線路損耗。在滿足同樣照度的情況下，IED燈具比金鹵燈的效率大大提高。

表1現場燈具分布情況

1.2控製方式落後

原廠房燈具通過6個(ge) 照明配電櫃進行人工手動控製，照明配電櫃麵板設置按鈕、櫃內(nei) 安裝斷路器和接觸器，每個(ge) 配電櫃設置6~10個(ge) 照明回路，每個(ge) 回路控製9~12套燈具。照明開關(guan) 隻能通過配電櫃麵板進行人工手動操作控製，增加了現場日常運行管理的工作量。而且經常出現局部區域白天可以采用自然采光照明也未關(guan) 閉照明係統的情況，不能實現照度控製和時間控製。綜上所述，廠房原有照明係統運行效率低，且難以避免人為(wei) 的漏操作或誤操作，無法及時獲取現場環境及照度需求情況信息，係統適應性較差，且燈具無法調光，控製手段十分落後，不能滿足節能降耗、自動控製的需求。而采用改進後的乙二醇熱回收係統，由於(yu) 再熱負荷的大幅降低和新風預處理能力的增加，使得該係統的節能率大大增加。冬季由於(yu) 新、排風間的溫差較大，熱回收*要高於(yu) 夏季，節能率十分可觀。

(2)采用乙二醇熱回收係統能較好地應用於(yu) 甲類廠房，解決(jue) 了傳(chuan) 統熱回收係統新排風交叉汙染的問題，通過對乙二醇熱回收係統的改進，可以進一步降低甲類廠房空調係統的能耗。

2智能照明係統改造

2.1改造目標

(1)改造後廠房工作麵平均照度不低150lx，滿足運行要求，且光照均勻。

(2)選用LED燈具功率因數不低於(yu) 0.95。

(3)LED燈具可按照預先設定，實現分回路定時自動開關(guan) 及調光功能。

(4)采用獨立智能照明控製係統，對各區域的燈具分回路進行控製。燈具可在0-全額定功率範圍內(nei) 進行調節。燈具可長時間工作，不會(hui) 造成燈具、電纜等元件的過熱、燒損。

(5)智能照明係統配置照度感應器，當照度感應器監測到照度值小於(yu) 設定值時，控製係統各分回路燈具執行預設的開關(guan) 燈命令，對現場照度進行自動調節。

(6)自動執行預設的分回路燈具管理控製任務，手動/自動工作狀態可按實際需要進行切換。

(7)智能照明控製係統具備數據存儲(chu) 、數據查詢功能，可以存儲(chu) 係統運行情況的曆史記錄、實時電能等。

2.2改造內(nei) 容

2.2.1更換燈具

控采用新型節能LED燈具更換原有的金鹵燈具，改善廠房照度水平，詳細配置如表2所示。

表2節能LED燈具配置

燈具采用嵌入式軟件控製，實現恒功率、電磁兼容、恒流等功能，確保燈具在85~300V的寬幅電壓範圍內(nei) 穩定工作，功率因數可達0.95以上。優(you) 化光學設計，光線柔和、配光均勻、反光效率高，對每盞燈具的配光可以靈活調整使用，以適應高大廠房25~40m高度照明的需要。采用LED作為(wei) 光源，光效高、光照均勻、顯色性好、使用壽命達60000h以上。燈具結構一體(ti) 化、抗衝(chong) 擊、抗振動、密封防水等性能良好，適應振動，濕熱、粉塵等工作環境。采用高強度合金外殼，其表麵經高壓靜電噴塑處理，防腐等級WF2。采用吊環式、吊頂式安裝。LED燈具的詳細參數見表3。

表3 LED燈具參數

2.2.2新增無線智能控製係統

新增廠房照明智能控製係統，可以對照明燈具進行智能監控，以提高照明係統的自動化水平，其結構原理如圖1所示。

圖1鄉(xiang) 智能控製係統結構原理

2.2.2.1控製功能

(1)單燈控製：所有燈具都加裝了單燈控製器，以實現燈具單燈控製。控製係統可以實時監測所有燈具的電流、電壓、功率狀態。

(2)編組控製：能夠對加裝單燈控製器的燈具按照區域進行自定義(yi) 編組，可以按小區域分組、也可以按大區域進行分組，還可以整編小區域後再組成大區域，以實現一鍵式組控。

(3)燈具調光：能夠對加裝單燈控製器的燈具進行係統設定調光，也可以進行手動調光控製。可以依照照明規律進行係統後台編程，實現自動控製調光，也可以通過係統後台對單燈/編組燈具進行手動控製調光。

(4)地圖顯示、實時監控：通過係統後台地圖顯示功能，實時監測終端設備的運行狀態，

(5)故障報警：通過在係統後台預設報警閾值，實現燈具故障報警。通過地圖顯示功能，可以直接顯示故障燈具位置，減少人員查找故障燈具的時間，提高維護效率。

(6)遠程操作及遠程監控：可以通過PC端或手機APp遠程控製燈具，查看現場燈具工作狀態的功能接口。係統支持互聯網網絡監控功能，可以通過PC機、智能終端等設備，通過身份及密碼認證，監測及遠程控製區域內(nei) 的照明係統(手機App僅(jin) 廣域網組網可用)。

(7)能耗分析：通過加裝數字智能電表，能夠對區域內(nei) 燈具的能耗進行統計、記錄及分析。

(8)數據存儲(chu) 及導出：係統後台可自動存儲(chu) 係統設備執行任務記錄和控製事件日誌，支持數據導出和保存

2.2.2.2係統特點

采用基於(yu) 擴頻技術的超遠距離無線智能控製係統其無線傳(chuan) 輸方案具有穿透性強、傳(chuan) 播距離遠、信號穩定、傳(chuan) 輸延時小的特點，下行通信采用433MHz頻段。

(1)操作簡便：在主控室通過後台或手機對現場所有區域燈具進行集中控製、設置場景，能夠通過照度傳(chuan) 感器、雷達傳(chuan) 感器實現按需控製、實時控製。

(2)適應性強：係統采用BS架構，無需安裝客戶端軟件，可擴展性強，支持多種通信方式接人。可以兼容PC(PowerLineCarrier，電力載波)現場總線、2G3G/4G等不同的通信設備同時接人。係統支持擴展功能，且具備接人智慧工廠集控的擴展接口。

(3)GIS地圖：支持2D/3D地圖切換、地圖矢量縮放功能，支持用戶地圖導人係統，可以顯示經緯度坐標。

(4)權限設置：係統具有合理的用戶分級權限設定，可在同一服務器上為(wei) 不同用戶劃分不同的權限和角色。角色所具有的權限可以動態修改分配，包括用戶的瀏覽、添加、刪除、修改等操作權限，支持禁用用戶功能，以防止誤操作。

(5)安全性：智能照明係統具備當網絡通信異常時，保證燈具常亮的功能。

2.2.2.3智能照明控製箱

在原有照明配電櫃旁新增3台智能照明控製箱。原有電氣管線原則上利1日，對部分老舊線纜、鋼管進行更換。施工中應做好保護接地，施工完畢後恢複防火封堵。

2.2.2.4係統通信

係統可以采用局域網、廣域網部署，各主控箱網關(guan) 與(yu) 係統後台服務器通過光纖通信。各主控箱網關(guan) 與(yu) 燈具和智能開關(guan) 模塊通信方式采用433MHz無線傳(chuan) 輸通信方式。

2.3照度效果

所有區域平均照度均不小於(yu) 150lx，部分區域照度模擬效果如圖2所示。

圖2照度模擬效果

2.4節能分析

采用有效、節能的LED照明燈具實現節能降耗通過多種智能控製方式，在滿足現場作業(ye) 照明的前提下提高燈具利用效率，以實現節能降耗。采用單燈控製器，對燈具進行單獨調光控製，以實現節能降耗。係統自動控製、自動開關(guan) 調光，無需人工操作，可以控製能耗。智能調光按照白天14h、平均50%功率運行夜間10h、全滿功率運行。

改造前，廠房共有400W金鹵燈總數236套，單燈實際功率約440W；250W金鹵燈總數56套，單燈實際功率約280W，合計292套，總功率119.52kW。改造後，廠房共有200WLED燈具260套，25WLED燈具32套，合計292套，總功率52.8kw，較改造前下降66.72kW。智能照明亮燈時間按每日14h50%功率10h全功率計算，每年可節約電能119.52x24x365-52.8x(14x50%+10x全)x365=719371.2kw·h，按電價(jia) 0.66元/千萬(wan) 時計算可節約電費47.48萬(wan) 元。

3hth下载地址智能照明控製係統

3.1概述

ALIBUS智能照明產(chan) 品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關(guan) 驅動器具備獨立工作的能力，適用於(yu) 一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拚接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與(yu) AcrelEMS企業(ye) 微電網管理雲(yun) 平台進行數據交換。

3.2應用場所

適合於(yu) 各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體(ti) 育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控製需求。

3.3係統結構

3.4係統功能

1）實時檢測並顯示各個(ge) 模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關(guan) 狀態，監控界麵按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發生模塊離線、網關(guan) 設備掉線或者狀態反饋和下發控製命令不一致時會(hui) 發生故障報警，並將故障報警信息記錄並顯示在界麵中。

3）可以對單個(ge) 照明回路實現開關(guan) 控製；每個(ge) 模塊、樓層都有相應的模塊控製開關(guan) 和樓層控製開關(guan) ，也可以一個(ge) 模塊或者整個(ge) 樓層實現開關(guan) 控製。

4）開關(guan) 驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅(jin) 在交流電過零時進行；可有效減少電磁幹擾以及對電網的衝(chong) 擊，延長燈具與(yu) 控製裝置的壽命。

5）對每個(ge) 照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關(guan) 驅動器會(hui) 自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關(guan) 狀態是確定與(yu) 可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從(cong) 0%到全進行調光，可以對單個(ge) 照明回路實現調光控製，調光總控可以對一個(ge) 模塊的照明回路實現調光控製，也可以對多個(ge) 照明回路實現調光控製，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關(guan) 的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關(guan) 閉對應場景設置，軟件界麵上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關(guan) 閉。

8）設置定時時間，確認時間點後，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）係統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鍾控製照明開關(guan) ，實現日落開燈、日出關(guan) 燈的功能。

10）所有定時控製計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機係統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鍾維持定時控製計劃的正常執行，不影響日常的照明控製效果。

11）係統結構是分布式總線結構；係統內(nei) 各元件不依賴於(yu) 其他元件而能夠獨立工作；係統內(nei) 各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

12）預留BA或三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。

3.5設備選型

4結束語

LED燈具在同等照度條件下消耗的功率比傳(chuan) 統燈具大幅降低。本文使用有效、節能的LED照明燈具替代高耗能的金鹵燈具，並增設智能照明控製係統，大大提高了照明利用效率，實現了照明係統的節能智能控製。

參考文獻：

[1]周勇.廠房智能照明係統改造[J]．設備管理與(yu) 維修.2024(3):129-131

[2]賈正鬆.基於(yu) 單片機實現智能照明控製係統設計[J].現代電子技術，2009(17):105-107

[3]竇林平.國內(nei) LED照明應用探討[J].照明工程學報，2011，22(6):51-59

[4]肖輝.電氣照明技術[M].北京:機械工業(ye) 出版社，2009

[4]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022年05版