智能照明在某地下污水处理厂中的应用分析

秦成龙，李世涛

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

随着互联网、芯片技术、通信传输的技术革新和成熟，智能照明已经广泛应用于居民生活和工业发展领域。传统的工业照明设计，常在门口附近设置集中控制箱，由控制箱内相应开关控制照明。当工厂面积较大，照明区域需求不同、负荷较大时，传统的开关箱就无法灵活控制现场照明。智能照明就是对传统照明进行技术改造，实现对现有照明设备的智能控制，符合绿色建筑要求。

2 智能照明的意义

根据调查统计，不同类型的建筑照明负荷相差不大，平均为总负荷的10%～20%。针对目前大多数建筑物内灯具设备分布范围广，而控制端又过于集中的特点，传统的随手关灯已经不适宜目前照明控制的要求，一种新的“现场智能总控开关”系统应运而生。同时，系统还可以对用户使用习惯和照明设备工作中的实时数据进行智能分析，提高能源效率，降低系统运行和维护的成本，实现操作习惯和照明能耗高度和谐统一[1-4]。

3 工程概况

某建筑面积约为4万㎡的地下污水处理厂为主体工程一体化区域，全部为地下设施，整体共两层，设8个分区，分别为污水处理过程池，局部3层。

4 预见效果

①出水区入口设计单控开关。当巡检或者操作人员进入出水区时，打开照明灯，进入下一区域时无法自动关闭当前区域照明，只能返回入口关灯，操作麻烦效率低下。

②在出入口设计双控灯具开关。设置照明双控开关可解决①的问题，较大程度上提高了操作便捷化，但是双控开关的设计需要增加回路数量，增加的线路造成施工和材料成本增加。

③照明节能。地下污水处理厂照明灯具较多，若没有电脑后台监控系统，人工无法巡视到位，无法保证每一个灯具的状态符合需求。当采用智能照明系统后，不仅可以自动检测到照明灯具的状态，还可以远程或者程序化启停照明，提高灯具的使用效率，达到节能效果。

④延长灯具寿命。智能照明系统利用自动控制技术进行程序化控制照明，程序化软件启动方式可以减少电流对电路和灯具的直接冲击，提高灯具使用年限。

⑤改善照明质量。与传统的灯具硬开关不同，智能照明系统可以通过控制面板根据现场需求调节照明亮度，不仅可以达到能源利用效率最大化，还可以减少灯具频闪现象。

⑥丰富照明效果。智能照明系统可以根据照明场景需求不同，按照不同时间、不同用途、不同效果设置不同的照明方案，实现多种照明效果。

⑦维护检修方便。智能照明控制系统根据照明需求编制方案，按照方案编写好照明程序，通过可更改的程序控制灯具照明。现场控制采用模块控制，人工控制为辅，灯具寿命的提高使现场检修维护频率低、操作便捷。

5 设计原则

①电路安全可靠。智能照明系统控制总线和各种模块电压为24V，实现低压控制高压的安全控制方式。

②实现地下污水厂照明灵活控制。智能照明系统控制灵活多样，可以根据现场需求设置不同的控制方式，并且具有远程控制、定时控制、亮度调节、根据现场亮度自动调节等功能。

③降低建设和改造成本。污水厂照明布线按照常规方式直接接入配电箱，采用2根信号线与控制开关串联的方式实现控制功能。

6 智能照明系统

6.1 系统耦合器

1）控制器(CPU)

支线层：每一条支线上可以控制32个设备，可编程的总线设备可以为用户提供255个I/O资源。区域层：每个区域可支撑255条支线，连接32×255=8160个总线设备，可以为用户提供255×255=65025个I/O编程资源。

2）开关驱动器

开关驱动器有4路开关量输入、4路继电器输出、4路电流检测功能。开关、红外感应器、报警信号可以输入开关量，继电器可以输出照明灯具、报警和电机，每个继电器输出回路都可以自动检测电流。

3）智能调光模块

智能调光模块的开关量输入具有4路、模拟量输出4路；输入量与开关驱动器一样，模拟量输出的电压范围为0V～10V，可通过调节其输出电压控制设备。

4）智能触摸屏

触摸屏可采用嵌入式系统，用图示展示现场的调光、控制和布局等功能，根据不同的图示功能配以文字阐述。此外，还具有20s无操作待机保护功能。一般一个触摸屏可实现对一个大区的照明集控。

5）中控软件

①软件采用windows中文系统，支持二次开发，可使用拖放方式编辑平面图。

②软件具有操作权限、区域设定、密码管理、日志管理、报警管理、历史记录等功能，还可以进行图形化编程，具有系统自检功能，自检系统各个组件工作状态。

6）控制功能

软件可选多种场景，操作者根据现场需要进行场景设置。同时，可以根据气候、天气、作息时间、照度变化等设定定时程序，通过画面列表控制回路灯光。

7）具有照明监控功能

可通过软件上图形示意显示现场灯具状态。当有异常情况时，后台可以发出报警，并提示报警内容和位置信息。

6.2 电气系统图

污水处理厂照明控制回路采用24V电压，配电箱中安装1个24V电源模块为所有智能设备供电，包括开关驱动器和调光器、智能面板和感应器（见图1）。

图1 出水区照明配电箱系统

7 智能照明的优越性

污水处理厂使用智能照明系统，与传统的照明方式相比，具有较多优点。

1）布线方式

只需要在开关上连接两根信号线，便可以实现一个开关控制多个照明回路。

2）控制方式

在后台监控软件上可以实现对整个污水处理厂的照明控制，系统可以根据设定好的程序对整个厂区的照明灯具进行自动控制，节省了人力成本和电量消耗。

3）智能调整

通过现场传感器监测环境及自然亮度的不同，将这些变量输入系统进行分析整理，使现场灯具亮度根据参数进行调整。当需要进行厂区功能改造时，智能照明系统可以根据需要进行布局和方式变更，有效缩短了改造工期和费用。

4）操作安全

现场控制回路与照明回路线路分离，控制回路电压为直流24V，低于人体安全电压，通过智能面板图标进行操作，可自动显示实时负载数据，对灯具进行软启动操作可降低瞬间电流对灯具的冲击。

5）控制灵活

①智能面板的灵活定义。通过中控计算机可以监视和控制全部照明系统，按需进行单回路、多回路或者定时操作，并接收现场照明启用状态反馈。

②在白天人员多、杂时，可以禁用现场手动控制面板，避免人为操作频繁影响灯具寿命。直接启动照明自动控制系统，根据环境照度自动调节灯具出力。

8 结语

在传统的照明方式下，大空间地下污水处理场因面积大、照明系统所需回路多、材料管线及施工成本高，无法对大面积照明灯具实现自动灵活管控。通过引入智能照明系统，不仅节省了施工和后续改造成本，同时智能照明系统的自适应、远程性实现了照明的智慧灵活控制，增加了厂区的照明的舒适度，有效提高了厂区的自动化、现代化和电能利用水平。