引言

隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷完善，智能照明系統的發(fā)展也越來(lái)越快。在傳統工業(yè)工程照明方面，一般都是在進(jìn)、出口安裝大功率電源，通過(guò)大功率電源來(lái)進(jìn)行照明。但當控制區面積過(guò)大，或是燈光負荷過(guò)大時(shí)，則難以實(shí)現對現場(chǎng)照明的靈活管控。地下污水處理廠(chǎng)因其占地面積大，照明線(xiàn)路多，若使用常規照明方式，不但建設費用高昂，還難以對照明進(jìn)行便捷的管理。因此，相關(guān)人員應積極研究智能照明系統在地下污水處理廠(chǎng)的應用。

一、地下污水處理廠(chǎng)中應用智能照明系統的意義

該配當前各類(lèi)建筑物中，燈光消耗的電力為10%~20%。如果在大型的地下污水處理廠(chǎng)內，借助已有的總線(xiàn)技術(shù)，可以對其進(jìn)行智能化的控制。鑒于當前燈光布局既分散又過(guò)分集中的現狀，期待一種新型的智能化控制方式，從傳統的“隨手開(kāi)關(guān)"向可選的“場(chǎng)/智能化主控開(kāi)關(guān)"轉變。除此之外，該系統還可以匯總并對用戶(hù)參與的實(shí)時(shí)數據進(jìn)行智能分析，實(shí)現降低運行和維護費用，實(shí)現“人、環(huán)境、建筑"三者的協(xié)調統一。

二、智能照明系統特點(diǎn)分析

1智能控制燈光

智能照明系統對照明的控制，主要是以模塊式的自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，借助紅外遙感裝置、手動(dòng)操作控制面板等不同的控制元素，可以按照不同的要求，按照不同的時(shí)間、不同的用途以及不同的照明效果，提前設定不同的照明場(chǎng)景，使用者可以利用場(chǎng)景切換來(lái)實(shí)現靈活、方便地照明控制。比如，出水區進(jìn)、出口設置單控制的燈光開(kāi)關(guān)；在巡視或工作過(guò)程中，若在出水水域中打開(kāi)了燈，那么到了下一片水域后，就不能將燈關(guān)掉了，而是要按照來(lái)時(shí)的路線(xiàn)，將對應的燈關(guān)掉。如果要去大型水池區域關(guān)燈/打開(kāi)燈，則需要走回入口關(guān)燈。而在出口處，安裝兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)可以有效解決上述問(wèn)題，但是由于線(xiàn)路數目過(guò)多，將導致建設費用顯著(zhù)增加，而且僅僅是兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)還無(wú)法保證操作運行的便捷性。在沒(méi)有人巡視地下污水處理廠(chǎng)時(shí)，只打開(kāi)安全照明，這樣可以更好地節約能源，在汽車(chē)進(jìn)出的道路上，可以隨著(zhù)光線(xiàn)的改變，自動(dòng)地調整到人類(lèi)視覺(jué)舒服的程度。在有維修工人進(jìn)出時(shí)，維修工位上的燈會(huì )自動(dòng)點(diǎn)亮，維修工位上的燈會(huì )在維修工位上自動(dòng)熄滅，使用簡(jiǎn)便，節約能源。

2節能降耗

在地下污水處理廠(chǎng)中，存在著(zhù)大量的燈具和照明回路，如果沒(méi)有后臺對其進(jìn)行控制和控制，那么因為它的占地范圍比較大，所以很難對整個(gè)區域進(jìn)行巡查，從而導致電能的浪費，也就不可能真正做到應需照明。對此，智能照明系統能夠準確設定并控制不同時(shí)間、不同環(huán)境下的光照，從而達到最大限度地節約能源。根據不同日期、時(shí)間、場(chǎng)景，按照每個(gè)功能區域的運作情況，提前對其進(jìn)行關(guān)照設定，在不需要照明時(shí)，確保將燈關(guān)掉，這樣就可以大幅度減少地下污水處理廠(chǎng)的能耗。

3美化環(huán)境

良好的照明系統設計，不但可以使地下污水處理廠(chǎng)的環(huán)境變得明亮，而且還可以使操作員的工作更加方便有效，為操作員創(chuàng )造一個(gè)良好的工作環(huán)境。首先，可以改善照明質(zhì)量。該智能照明系統用一個(gè)調光組件來(lái)取代以往的開(kāi)關(guān)式燈光控制，能夠對每個(gè)房間的燈光進(jìn)行總體的調節，從而改善燈光的均勻程度。此外，本設計還采用了智能化的燈光技術(shù)，有效防止了頻閃的影響。其次，可以實(shí)現多種照明效果?？梢院苋菀椎貙?shí)現各種不同的燈光場(chǎng)景控制方案，根據不同時(shí)間、用途、效果，采用對應的預先設定的情景來(lái)進(jìn)行控制，從而獲得各種不同的燈光效果。

4提高照明設備使用年限

該智能燈光控制裝置使用軟起停技術(shù)，可有效防止燈絲受到熱震，從而更好地延長(cháng)了燈泡的使用壽命。在城市污水處理工程中，由于要進(jìn)行大范圍的燈光布置，且燈光的數目較多，在某些地區燈光布置較為復雜，燈光的智能化可以將燈光的使用壽命提高2~4倍。既可節約燈管數量，又可大大減輕燈管的更換工作，節約了燈光設備的運營(yíng)成本。

5安裝簡(jiǎn)單便捷，無(wú)需修改線(xiàn)

當全部設備都裝好之后，每個(gè)設備的地址代碼都可以用軟件來(lái)設定，這樣就可以形成相應的控制關(guān)系。因為該系統只在輸出裝置和負荷間采用負荷電纜進(jìn)行聯(lián)接，所以可以節約很多本來(lái)要聯(lián)接到常規開(kāi)關(guān)上的電纜，從而減少了設備的安裝和建造時(shí)間，節約了人力成本。

6提高管理水平，降低維修成本

在照明控制方面，智能照明控制系統主要采用的是模塊式自動(dòng)控制，而手動(dòng)控制則是輔助。將照明預置場(chǎng)景的參數以數字形式保存在可抹除可編程ROM中，可以很容易地對這些信息進(jìn)行設定和更換。此外，由于燈具的使用壽命得到了極大的提升，使得照明管理和設備維護都變得更加容易。實(shí)現對一般照明人工開(kāi)關(guān)的智能化管理，使得污水處理廠(chǎng)的管理者可以在照明控制系統中應用高質(zhì)量的管理理念，大大降低污水處理廠(chǎng)的運營(yíng)和維修成本，獲得巨大的經(jīng)濟效益。

三、地下污水處理廠(chǎng)智能照明系統應用原則

保證系統運行安全可靠。智能照明系統的總線(xiàn)為24V供電，有效降低了發(fā)生觸電事故的幾率。提高地下污水處理廠(chǎng)照明系統維護管理的便捷性。智能照明設備可以按照不同場(chǎng)合的應用要求，進(jìn)行任何形式的靈活組合，并可以將每個(gè)電路分別進(jìn)行細分。該系統還可以實(shí)現定時(shí)控制、調光、自動(dòng)調光、遙控控制等功能。減少污水廠(chǎng)照明系統運行能耗。智能照明系統可以依據工作場(chǎng)所的特點(diǎn)，調整燈具的亮度以及照明范圍，并可以通過(guò)智能照明系統的開(kāi)關(guān)，在中央控制室進(jìn)行遙控。減少地下污水處理廠(chǎng)建設成本。使用智能照明控制系統的總線(xiàn)布線(xiàn)模式，將全部的照明線(xiàn)路都直接連接到了配電箱，不管在哪個(gè)地方，只要就近引入2根信號線(xiàn)，并將其串聯(lián)起來(lái)，就可以完成對照明系統的控制，這樣就可以節省很多的電纜和管件。當需要改變配電盤(pán)的安裝位置或控制區時(shí)，無(wú)需再布線(xiàn)即可改變控制模式及控制對象。

四、地下污水處理廠(chǎng)智能照明系統應用

1耦合器

支線(xiàn)層：每個(gè)分支可以連接32臺裝置，而可程序控制的總線(xiàn)裝置可以為用戶(hù)程序配置提供255臺輸入/輸出資源。區域層：一個(gè)區域最多可容納255條分支，最多可連接255×32=8160總線(xiàn)裝置，提供255×255=65025個(gè)I/0資源，以供使用者程式配置所用。

2開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器

該切換驅動(dòng)裝置有4個(gè)輸入開(kāi)關(guān)量，4個(gè)輸出繼電器和4個(gè)測量電流的功能；開(kāi)關(guān)量的輸入可以接入開(kāi)關(guān)、報警、紅外人體感應器等信號，繼電器的輸出可以控制照明、電機、報警等開(kāi)關(guān)回路，每一個(gè)繼電器的輸出回路都具有電流檢測的功能。該產(chǎn)品具備延遲啟動(dòng)，磁保持（自鎖），掉電記憶等多項性能。

3智能調光模塊

智能調光模組有4個(gè)開(kāi)關(guān)輸入和0~10V的模擬信號輸出功能；開(kāi)關(guān)量輸入可以接入開(kāi)關(guān)、報警、紅外人體感應器等信號，也可以與傳統的照明開(kāi)關(guān)信號相連接，將外接信號轉化為總線(xiàn)信號，展開(kāi)對系統的聯(lián)動(dòng)控制，模擬量輸出可與0~10V輸入的調光器等設備相連接。

4智能觸摸屏幕

智慧觸摸屏幕待機20s后，屏幕的光亮會(huì )自動(dòng)下降；具備利用軟件進(jìn)行遙控編輯管理的功能，采用嵌入式系統；具有場(chǎng)景顯示、調光、集中控制等多種功能。觸摸屏幕可以按照要求更改任何圖形及展示功能，可以定制按鍵功能，達到中央控制面積的目的。針對不同的功能，進(jìn)行文本說(shuō)明，讓用戶(hù)清楚明白。在某一區域安裝一塊屏幕，就可以集中控制所有的照明設備，方便進(jìn)行管理。

5中控系統

使用Windows操作系統，簡(jiǎn)體中文圖形操作界面。提供二次開(kāi)發(fā)工具，支持平面圖設計，采用拖放方式編輯平面圖。具有報警管理、日程安排、歷史記錄、密碼保護、中文菜單形式、圖形化編程等功能?？稍O置控制區域和運行管理權限的授權。具有為實(shí)現全部程序設置而設計的圖像界面，可以進(jìn)行編程設定。監控功能。場(chǎng)景控制：在軟件功能界面中，可以設定不同的情景模式。情景模式可以在必要的時(shí)候增加、減少或改變；時(shí)間管理：根據季節、作息、光照的變化，制定照明時(shí)間管理程序，可以用菜單或者鼠標控制照明系統各個(gè)回路的開(kāi)關(guān)調光。具有實(shí)時(shí)監測功能，可以顯示各照明回路上燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并可通過(guò)計算機控制系統實(shí)現對每一條線(xiàn)路的自動(dòng)控制。該軟件可以用單子和滑鼠兩種方法來(lái)表示工作狀況，滑鼠所指向的范圍內，會(huì )出現對應的線(xiàn)路、組數以及工作狀況。具備自動(dòng)檢測、監控各部分工作狀況的功能。具備報警信息處理功能，能夠顯示報警區域，報警點(diǎn)的詳細位置。提供了查詢(xún)運行時(shí)間記錄的能力，并且可以按要求進(jìn)行靈活設置。

五、智能照明系統在地下污水處理廠(chǎng)中的應用優(yōu)勢

方便布線(xiàn)。僅用2條訊號導線(xiàn)連接至控制開(kāi)關(guān)，可大大節約電線(xiàn)的投入?；芈房刂?。情景操控功能可以實(shí)現一臺切換多臺燈光。管理方便。管理起來(lái)很簡(jiǎn)單，在監控中心就可以完成對整個(gè)污水處理廠(chǎng)的管理，系統會(huì )根據事先設定的程序來(lái)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)燈，這樣可以節約人力成本，并且還能全自動(dòng)運作。此項工作在正常條件下可以節約30%~50%的電力消耗。照明控制更加便捷。對外界條件的適應性。利用傳感器對光照和環(huán)境參數進(jìn)行數據處理，實(shí)現光照空間和周?chē)h(huán)境的匹配，對室內照度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調節，可以降低光照條件下的人造光照，實(shí)現照明節能。燈具壽命。采用智能化設定的“軟起動(dòng)"方式，有效防止了因瞬間脈沖而引起的損壞，從而提高了照明設備的使用壽命。布局調整。智慧燈光可以按照計劃模式進(jìn)行燈光布置，增加燈光的適用范圍，極大減少了升級的成本，并縮短了升級的時(shí)間。安全方面。電路和負荷是分開(kāi)的，回路工作電壓是直流24V，這樣就算是在開(kāi)關(guān)板發(fā)生泄漏時(shí)，也可以保證人員的安全，而且，智能控制板還可以進(jìn)行程序設置，可以任意設定按鈕的作用，并有清晰的負荷標識?？刂旗`活性。①配備可靈活自定義的智能控制板。在防火控制室內安裝中央電腦，以實(shí)現對整體情況的掌控，既可單路開(kāi)關(guān)對應的燈具，又可以一次開(kāi)關(guān)對應的燈具，同時(shí)還能時(shí)刻了解到現場(chǎng)的燈具使用情況。②可以在時(shí)間上任意變換，時(shí)間上可以在電腦上直接輸入進(jìn)行提問(wèn)。③日間人流量較大時(shí)，中央控制電腦可以禁止照明系統現場(chǎng)面板和感應裝置的工作，以此提升升降照明系統中燈具的使用壽命。④系統具備光照感知能力，可自動(dòng)對外界光照進(jìn)行自動(dòng)判定。在光照不足的時(shí)候，系統會(huì )自動(dòng)打開(kāi)對應的光源，光照充足的時(shí)候，系統會(huì )自動(dòng)將不需要打開(kāi)的光源關(guān)閉。

六、AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過(guò)在污水廠(chǎng)源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠(chǎng)能耗總量和能耗強度，重點(diǎn)監測主要用能設備能效，保護污水廠(chǎng)運行安全可靠，提高污水廠(chǎng)能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細的解決方案。

2平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統由變電站綜合自動(dòng)化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運維管理人員通過(guò)一套平臺、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務(wù)后勤部門(mén)管理需要。

3平臺拓撲圖

4平臺子系統

（1）變電站綜合自動(dòng)化系統及電力監控

對水務(wù)配電系統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實(shí)現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時(shí)預警。

監測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機的電流、電壓、有功/無(wú)功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

（2）電能質(zhì)量監測與治理

水務(wù)中大量的大功率電機、水泵變頻啟動(dòng)導致配電系統中存在大量諧波，通過(guò)監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量，并配置對應的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

（3）電動(dòng)機管理

馬達監控實(shí)現水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動(dòng)機保護器能對過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護、監測和報警。準確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間、故障地點(diǎn)、及相關(guān)信息，對電機進(jìn)行健康診斷和預防性維護。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制，監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

（4）能耗管理

為水務(wù)搭建計量體系，顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗，通過(guò)能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。

將所有有關(guān)能源的參數集中在一個(gè)看板中，從多個(gè)維度對比分析，實(shí)現各個(gè)工藝環(huán)節的能耗對比，幫助領(lǐng)導掌控整個(gè)工廠(chǎng)的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務(wù)中污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車(chē)間/職能部門(mén)的能效水平進(jìn)行分析，同比、環(huán)比、對標等。通過(guò)污水處理產(chǎn)量以及系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析，同時(shí)將污水的單耗與行業(yè)/國家指標對標，以便企業(yè)能夠根據產(chǎn)品單耗情況來(lái)調整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

（5）智能照明控制

系統為污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區域控制、自動(dòng)控制、感應控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調光控制等多種控制方式，模塊可根據經(jīng)緯度自動(dòng)識別日出日落時(shí)間實(shí)現自動(dòng)控制功能，盡量利用自然光照，實(shí)現室內、廠(chǎng)區照明的智能控制達到安全、節能、舒適目的。

5電氣安全

（1）電氣火災監測

監測配電系統回路的漏電電流和線(xiàn)纜溫度，實(shí)現對污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站的電氣安全預警。

（2）消防應急照明和疏散指示

根據預先設置的應急預案快速啟動(dòng)疏散方案引導人員疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據，通過(guò)平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

（3）消防設備電源監測

監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時(shí)消防設備可以正常投入使用。

6防火門(mén)監控系統

防火門(mén)監控系統集中控制其各終端設備即防火門(mén)監控模塊、電動(dòng)閉門(mén)器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測疏散通道防火門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設備開(kāi)路、短路等故障信號。系統采用消防二總線(xiàn)將具有通信功能的監控模塊相互連接起來(lái)，當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時(shí)，防火門(mén)監控器能發(fā)出報警信號，能指示報警部位并保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。

7環(huán)境監測

污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等場(chǎng)所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警，保障污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機或新風(fēng)系統，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

8分布式光伏監測

實(shí)時(shí)監測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，逆變器運行監視，對逆變器直流側每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進(jìn)行監測，以曲線(xiàn)方式繪制上述監測的各個(gè)參量的歷史數據。

平臺結合廠(chǎng)區實(shí)際分布情況，通過(guò)3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車(chē)棚的分布情況，顯示匯流箱、并網(wǎng)點(diǎn)位置，各個(gè)屋頂的裝機容量。

9工藝仿真監控

平臺通過(guò)2D、3D方式實(shí)時(shí)監視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動(dòng)機控制柜或低壓饋電柜安裝電動(dòng)機保護，進(jìn)行短路、過(guò)流、過(guò)載、起動(dòng)超時(shí)、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制，監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

七、相關(guān)平臺部署硬件選型清單

1電力監控、電能質(zhì)量、電動(dòng)機管理及配電室環(huán)境監控系統

2智能照明系統

3電氣火災監控系統

4消防設備電源監控系統

5防火門(mén)監控系統

6消防應急照明和疏散指示系統

八、結束語(yǔ)

綜上所述，若將常規照明系統應用于地下污水處理廠(chǎng)，那么工程造價(jià)、電線(xiàn)造價(jià)會(huì )大幅增加，且難以達到智能化光源運行的便捷與燈光調控的靈活。因此，在地下污水處理廠(chǎng)這樣的大空間內使用智能照明系統，不但可以提高工廠(chǎng)的現代化程度，還可以創(chuàng )造出一個(gè)舒服的燈光環(huán)境，方便進(jìn)行燈光管理，既可以節約能耗，又可以節省地下污水處理廠(chǎng)的管理費用。

參考文獻

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