淺談智能照明系統調試階段節能方案的探究與產品選型

任運業

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】針對當今智能照明系統調試完成前能源浪費的問題，本文結合工程案例，分析研究了智能照明系統調試階段的節能方法，提出了采用時間控制器來解決能源及人工浪費等問題的方式。實踐證明，該方案節能效果明顯，經濟效益顯著。

【關鍵詞】智能照明；系統調試；時間控制器；重復利用；節能減排

0引言

隨著科技的進步，智能化系統在現代工廠項目中已大范圍應用，取代了傳統的人工操作模式，在達到真正的智能化生產生活與節能減排的同時，更彰顯出現代化的科技成果與人類的智慧。

智能照明系統是工廠智能化系統的一部分，該系統需經過安裝、本地調試和上位機軟件組態調試(BMS調試)這幾個階段才能實現*終的節能減排。由于本地調試及BMS調試有一定復雜性，并且會受到現場實際條件的制約，所以調試的整個階段會耗時數月甚至更久，在此期間燈具長亮不受控制，能源消耗較大。傳統的調試方法采用配電柜拉閘控制方式，受到施工區域面積大、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，大機率的增加了故障率，縮減了整個系統的工作壽命。

本方案采用的時間控制器，是一為“并列"。將I段母線電壓互感器柜內的三相電壓小母線斷路器開關斷開，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的三相電壓小母線斷路器開關斷開，則Ⅱ段100V小母線電壓靠I段小母線提供。分別測量I段和Ⅱ段電壓小母線U對V,U對W,V對W之間的電壓，若為100V,則表示PT自動投切功能正常。若為0V,則表示PT自動投切失敗。

1技術背景

時間控制器在國內已得到廣泛的應用，普通的機械式時間控制器無法滿足智能照明系統的需求，功能稍微多一些的電子式時間控制器可以滿足部分智能照明系統的需求，但是無法接入多路輸入輸出信號以及實現較為復雜的時間序列控制功能。因此，在系統調試階段選用一種德國品牌時間控制器，其具有功能性強、使用便利、技術成熟、穩定可靠、性價比高、可重復利用等特點，對于智能照明系統調試階段的節約能源，降低成本作用顯著。

2項目概況

沈陽寶馬汽車工廠項目位于沈陽市寶馬工業園區，總建筑面積12,380m2,智能照明系統布置于能源中心2兩個車間。智能照明系統包含智能照明控制柜17臺，電纜、運動傳感器、槽盒及燈具等。其中，能源1包含照明控制柜7臺，能源2包含照明控制柜4臺，管廊包含照明控制柜6臺，另外能源1配備智能照明控制盒3個，能源2配備智能照明控制盒2個。燈具種類包含金屬鹵素燈，防水熒光燈，筒燈，格柵燈，共計571套。

3工藝實施方案

3.1工藝原理

3.1.1階段一(本地調試完成前)

本地調試時，用時間控制器取代控制柜PLC。在智能照明控制柜內增設時間控制器，通過接線改裝，用時間控制器取代控制柜PLC,對照明柜的所有繼電器進行控制，并控制所有燈具。

通過在時間控制器上編程，達到時間表控制效果。比如實現在每個工作日的8h-18h點亮所有燈具(繼電器吸合),其他時間自動關閉(繼電器斷開)。

在時間控制器上增加安裝本地開關，實現時間控制器定義的非工作時間臨時點亮燈具，確保加班順利進行。

對于現場個別回路需保持長亮的燈具，則通過對控制柜的硬件進行適當的設置使其回路保持接通而不受繼電器控制。

3.1.2階段二(BMS調試完成前)

BMS調試時，用時間控制器模擬輸出開關信號。此時照明控制柜自帶的PLC已經開始工作，通過接線改裝，時間控制器可以模擬輸出開關信號，接到PLC控制節點的開關量輸入模塊。

在照明控制柜的本地調試界面中進行配置，把需要被時間控制器控制的燈具分配到一個虛擬房間內，進行運行模式設置，這些燈具包括本地不受控燈具，也包含本地受本地開關通過傳感器控制的燈具。通過對時間控制器編程，達到時間表控制效果，比如實現在每個工作日的8h-18h點亮所有燈具(輸入亮燈信號),其他時間自動關閉(輸入關燈信號)。

在時間控制器上增加安裝本地開關，實現時間控制器定義的非工作時間臨時點亮燈具，確保加班順利進行[2]。

3.2工藝方案

在階段一(本地調試完成前)及階段二(BMS調試完成前)，通過接線改裝，增加時間控制器，根據現場的實際照明需求，編制時間表，合理地控制廠區燈具的亮滅，對特定的需要長亮的燈具進行特別編配，滿足需求。對于臨時加班需要開燈的情況，在時間控制器上增加本地開關，滿足需求。根據設計圖紙中的照明控制分區圖，利用JAVA程序在模塊中編配了所有燈具的虛擬房間，在這個虛擬房間中能清楚地體現出燈具的功率、種類、開關號等，并根據現場的不同生產需求編配照明模式及不同時間段的照度計劃。由于該智能照明實現的前提是所有設備實現局域網連接，即每臺照明控制柜都有IP地址，此情況下虛擬房間控制方可*終全面實現，此過程(階段一，階段二)周期較長且此期間耗電成本較高。所以，此階段過程中增設時間控制器，解決調試階段造成的能源浪費及成本高昂問題。針對現場需求，做了每一個控制分區的虛擬房間分配表，以下列舉其中一部分:

IP地址:10.194.40.71，房間號/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;R05存放/硬服務、R06WS-機械、R07WS-電氣、R08車輛冬季服務、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時間控制器控制的區域及燈具，針對不同的區域會在時間控制器上設置不同的指令，控制燈具的亮滅，達到*優化的現場控制。

經過現場的實際應用及分析計算，時間控制器的應用在滿足現場應用需求的同時，大大節約了電能，保護了照明柜的元器件，并且投入的人力成本也很大地降低，對工程的后續進行及成本調控作用很大[3]。

3.3工藝流程

(1)在本地調試完成前(階段一)，采用圖1方式把時間控制器安裝在照明控制柜內。

圖1階段一接線改裝方式

手控開關采用帶自鎖的通斷開關，這樣只有具備一定權限的現場人員才能用鑰匙操作此開關。開關可吸附在照明柜門上，或固定于其他柜外面板上。這樣只要根據上述工作原理對照明控制柜的硬件進行一定的配置，并把事先編制的程序載入到時間控制器后，就可以在此階段實現時間順序控制功能。

在階段一安裝時間控制器由照明控制柜供應商來具體實施，因為控制柜供應商對柜內接線*了解，并且在出廠前實施有利于降低人工成本并能確保品質。

(2)在照明控制柜本地調試完成后BMS調試前(階段二)，采用圖2方式在柜內對時間控制器的接線進行改裝。

圖2階段二接線改裝方式

之后，需要對照明柜的硬件和軟件根據上述工作原理進行適當的配置，并把事先編制好的適用于本階段的程序下載到時間控制器上。

階段二安裝時間控制器由照明控制柜供應商配合施工總包單位完成，因為此時對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調試期間(階段三)，時間控制器的控制策略與上位機Zenon上要實現的控制策略可能會有沖突，所以在對某照明控制柜開始調試之前，把照明控制柜的時間控制器拆除。但是，不建議對BMS項目涉及的照明控制柜統一拆除時間控制器。因為BMS項目調試可能耗時較長，而在Zenon對控制柜組態是統一展開的，所以在階段三建議由業主部門牽頭協調拆除順序及時間。拆除的時間控制器若經過檢驗功能正常，可在下一項目繼續使用。

3.4注意事項

方案實施前應注意，現場無開關控制區域、運動傳感器控制的區域、需要長亮的區域等，需要經過與業主的溝通進行特別編配，在達到生產需求的同時，要做到*大限度的節能。

4安科瑞智能照明控制系統

4.1概述

ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業微電網管理云平臺進行數據交換。

4.2應用場所

適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3系統結構

4.4系統功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關狀態，監控界面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、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，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開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

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

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面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閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，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）系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；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，驅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行，不影響日常的照明控制效果。

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

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5結語

智能照明系統因其元器件標準化、布線簡單，不需編程，只要參數配置，且能精確控制每一盞燈，具有可智能調節照度，實現節約能源，已在越來越多的工廠中得到應用。但是，BMS系統調試完成前，存在暴露的問題，恰恰與當今低碳環保和諧發展的理念相違背，而通過增加時間控制器進行調試方案的優化，很大程度解決了該缺陷。每臺時間控制器的采購費用低，還可以重復利用，并且可以根據現場不同區域的照明控制柜安裝及調試完成時間，合理計算采購的*佳數量。

該方案通過工程實踐，節能效果明顯，經濟成本控制效果xian著，為貫徹執行國家節能減排方針做出了實質貢獻。該方案的實施可為國內類似安裝工程提供可靠的參考和借鑒。

參考文獻：

[1]智能建筑工程質量驗收規范：GB50339－2013

[2]建筑照明設計標準：GB50034－2013[S]．

[3]華晨寶馬技術規格書[Z]

[4]馮巖明.霍東東.孫諱晨.趙亮.智能照明系統調試階段節能方案的探究與應用

[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022年05版

作者簡介：任運業，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明控制系統領域。