【應(yīng)用案例】污水處理廠中智慧照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1提出問(wèn)題及設(shè)計(jì)原則

1．1設(shè)計(jì)區(qū)域的具體情況

  上海某污水處理廠工程項(xiàng)目總面積約為4萬(wàn)m2，主要為主體工程的一*化箱體區(qū)域，全地下設(shè)施，設(shè)8個(gè)分區(qū)，分別為各工藝過(guò)程中池，總體2層，局部3層。

生化處理池區(qū)照明平面圖如圖1所示。

1．2可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題

(1)在出入口設(shè)計(jì)單控?zé)艟唛_(kāi)關(guān)。地下池區(qū)空間巨大，*深處距離主要出入口超過(guò)200m。如果僅在出入口設(shè)置燈具開(kāi)關(guān)，工作人員在操作上很不方便，工作或者巡檢時(shí)從A區(qū)進(jìn)入B區(qū)后如要關(guān)閉A區(qū)的照明，需要要返回A區(qū)，行進(jìn)的距離可達(dá)幾百米。

(2)在出入口設(shè)計(jì)雙控?zé)艟唛_(kāi)關(guān)。設(shè)計(jì)多地控制，因照明回路數(shù)量巨大，施工線路非常長(zhǎng)且施工復(fù)雜，產(chǎn)生大量線纜及施工費(fèi)用。出入口眾多，工作區(qū)域路徑復(fù)雜，僅設(shè)計(jì)雙控開(kāi)關(guān)還不能滿足操作的便捷性。

(3)照明節(jié)能。地下空間區(qū)域大，照明燈具數(shù)量多，每次進(jìn)入工作區(qū)域開(kāi)啟幾十甚至上百盞燈具是日常行為，但并不是每處區(qū)域工作人員都需要巡視到，多數(shù)時(shí)段可能只是經(jīng)過(guò)相鄰工作區(qū)域的通道。因此，浪費(fèi)的電能非常可觀。

1．3設(shè)計(jì)原則

(1)操作安全性及可靠性。智能照明控制系統(tǒng)為模式開(kāi)關(guān)，起到信號(hào)傳送的功能。信號(hào)電壓24V，屬安全電壓;控制照明回路采用遙控繼電器，使操作者觸摸不到電源或配電箱等帶電有危險(xiǎn)電壓的部位。

(2)管理便捷性。智能照明開(kāi)關(guān)通過(guò)設(shè)定與控制T/U地址相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域的照明控制。每個(gè)開(kāi)關(guān)針對(duì)不同的需要進(jìn)行修改，同時(shí)實(shí)現(xiàn)異地控制、多地控制、集中控制等功能。在開(kāi)關(guān)上可標(biāo)注其控制區(qū)域，并及時(shí)顯示所控制區(qū)域的照明狀態(tài)。

(3)節(jié)能。根據(jù)具體的工作區(qū)域要求，點(diǎn)亮部分回路，改變照明區(qū)域。根據(jù)具體的工作強(qiáng)度要求，設(shè)定不同的照明模式。采用的照明模式只根據(jù)要求按相應(yīng)的模式開(kāi)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)。每個(gè)照明區(qū)域都可以在總控制室或集中控制的地方顯示照明狀態(tài)，同時(shí)也可以對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。

(4)降低總成本?？偩€式智能照明控制系統(tǒng)的所有照明回路直接進(jìn)配電箱，無(wú)論開(kāi)關(guān)在什么位置，只需從*近的智能照明設(shè)備中引兩根信號(hào)線進(jìn)行串聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)各種照明控制。同時(shí)對(duì)照明區(qū)域進(jìn)行改動(dòng)時(shí)無(wú)需重新配線，只通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1控制單元

(1)傳送單元。當(dāng)系統(tǒng)中照明回路數(shù)量(即使用電磁開(kāi)關(guān)數(shù)量)在256個(gè)以內(nèi)時(shí)設(shè)置一個(gè)傳送單元即可，可將其放在系統(tǒng)中任意配電箱內(nèi)。

(2)電磁遙控開(kāi)關(guān)。根據(jù)負(fù)載容量，選擇電磁開(kāi)關(guān)。該項(xiàng)目選擇20A電磁遙控開(kāi)關(guān)，需要與電磁遙控開(kāi)關(guān)控制T/U及控制系統(tǒng)用變壓器(24V變壓器)同時(shí)使用。電磁遙控開(kāi)關(guān)有手動(dòng)控制功能，采用機(jī)械自鎖結(jié)構(gòu)，僅在動(dòng)作瞬間耗電，不僅節(jié)能，還確保其有6萬(wàn)次的機(jī)械壽命，且機(jī)械自鎖確保照明控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)照明不會(huì)突然熄滅。電磁遙控開(kāi)關(guān)上還具有手動(dòng)控制功能，便于維修人員操作。

(3)電磁遙控開(kāi)關(guān)控制T/U。與20A電磁遙控開(kāi)關(guān)配套使用，每4個(gè)20A電磁遙控開(kāi)關(guān)需要設(shè)置1個(gè)20A電磁遙控開(kāi)關(guān)控制T/U。

(4)控制系統(tǒng)用變壓器。當(dāng)使用20A電磁遙控開(kāi)關(guān)時(shí)，每個(gè)配電箱均設(shè)置一個(gè)24V控制系統(tǒng)用變壓器。

(5)液晶觸摸屏。通過(guò)液晶觸摸屏可直接手動(dòng)控制照明回路的開(kāi)/關(guān)，并由每個(gè)按鈕邊上的紅綠色指示反映照明系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。液晶觸摸屏自帶編輯功能，可在觸摸屏上對(duì)其各個(gè)開(kāi)關(guān)功能及文字描述進(jìn)行修改，也可在軟件編輯后通過(guò)SD卡設(shè)置液晶觸摸屏的功能，并備份。該項(xiàng)目設(shè)置1塊液晶觸摸屏，在每個(gè)出入口供管理人員監(jiān)控照明系統(tǒng)使用。除了各種模式控制外，液晶面板上的控制功能還可根據(jù)業(yè)主需要，按配電箱區(qū)域控制或照明燈具種類控制。

2．2電氣系統(tǒng)圖

生物處理池區(qū)檢修工作區(qū)域的照明配電箱系統(tǒng)如圖2所示。

圖2生物處理池區(qū)檢修工作區(qū)域的照明配電箱系統(tǒng)

圖2中，每4個(gè)回路使用1個(gè)電磁遙控開(kāi)關(guān)，每個(gè)配電箱內(nèi)設(shè)置1個(gè)24V控制系統(tǒng)用變壓器。每個(gè)配電箱只需通過(guò)一根總線與外部控制中相連，即可完成數(shù)據(jù)傳輸與控制操作。檢修工作區(qū)域面積大，照明開(kāi)關(guān)很難找到，使用智能控制方式很簡(jiǎn)便

3方案對(duì)比

  智能照明方案與傳統(tǒng)照明方案對(duì)比如表1所示。

4安科瑞電氣針對(duì)智慧城市水務(wù)建設(shè)推出能效管理解決方案----AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)

4.1平臺(tái)概述

  安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺(tái)的產(chǎn)品生體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)通過(guò)在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分析、治理裝置，用于監(jiān)測(cè)污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，監(jiān)測(cè)主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運(yùn)行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

4.2平臺(tái)組成

  AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運(yùn)維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運(yùn)維管理人員通過(guò)一套平臺(tái)、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

4.3平臺(tái)拓?fù)鋱D

4.4平臺(tái)子系統(tǒng)

4.4.1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

  對(duì)水務(wù)配電系統(tǒng)中34kV、10kV電壓等級(jí)配置繼電保護(hù)和弧光保護(hù)，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，對(duì)異常情況及時(shí)預(yù)警。

  監(jiān)測(cè)變壓器、水泵、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓、有功/無(wú)功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常報(bào)警等數(shù)據(jù)。

4.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理

  水務(wù)中大量的大功率電機(jī)、水泵變頻啟動(dòng)導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在大量諧波，通過(guò)監(jiān)測(cè)其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量，并配置對(duì)應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

4.4.3電動(dòng)機(jī)管理

  馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)水務(wù)中電機(jī)的保護(hù)、遙測(cè)、遙信、遙控功能，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器能對(duì)過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測(cè)和報(bào)警。準(zhǔn)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(duì)電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

4.4.4能耗管理

  為水務(wù)搭建計(jì)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(qū)域。

將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個(gè)看板中，從多個(gè)維度對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的能耗對(duì)比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

  能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采集水務(wù)中污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等的用電、用水、燃?xì)?、冷熱量消耗量，同環(huán)比對(duì)比分析，能耗總量和能耗強(qiáng)度計(jì)算，標(biāo)煤計(jì)算和CO2排放統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)。

  能效分析按三級(jí)計(jì)量架構(gòu)，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對(duì)各車間/職能部門的能效水平進(jìn)行分析，同比、環(huán)比、對(duì)標(biāo)等。通過(guò)污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在污水單耗中生成污水單耗趨勢(shì)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)/先進(jìn)指標(biāo)對(duì)標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來(lái)調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

4.4.5智能照明控制

  系統(tǒng)為污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區(qū)域控制、自動(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能，盡量利用自然光照，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達(dá)到安全、節(jié)能、舒適的目的。

4.4.6電氣安全

（1）電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水廠、自來(lái)水廠、水泵站的電氣安全預(yù)警。

（2）消防應(yīng)急照明和疏散指示

根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動(dòng)疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，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(shè)備電源監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時(shí)消防設(shè)備可以正常投入使用。

（4）防火門監(jiān)控系統(tǒng)

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

4.4.7環(huán)境監(jiān)測(cè)

  污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等場(chǎng)所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃?xì)怏w濃度展示和預(yù)警，保障污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等安全運(yùn)行。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)可自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)或新風(fēng)系統(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

4.4.8分布式光伏監(jiān)測(cè)

  實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，逆變器運(yùn)行監(jiān)視，對(duì)逆變器直流側(cè)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(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以曲線方式繪制上述監(jiān)測(cè)的各個(gè)參量的歷史數(shù)據(jù)。

平臺(tái)結(jié)合廠區(qū)實(shí)際分布情況，通過(guò)3D或2.4D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、并網(wǎng)點(diǎn)位置，各個(gè)屋頂?shù)难b機(jī)容量。

4.4.9工藝仿真監(jiān)控

  平臺(tái)通過(guò)2D、3D方式實(shí)時(shí)監(jiān)視粗格柵、污水提升、細(xì)格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消、污泥濃縮壓濾、生物除等工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在格柵清渣機(jī)、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、加藥泵、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動(dòng)機(jī)控制柜或低壓饋電柜安裝電動(dòng)機(jī)保護(hù)，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(hù)、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護(hù)以及外部故障連鎖停機(jī)，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

4.5相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

4.5.1電力監(jiān)控、電能質(zhì)量、電動(dòng)機(jī)管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

4.5.2智能照明系統(tǒng)

4.5.3電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

4.5.4消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

4.5.5防火門監(jiān)控系統(tǒng)

4.5.6消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

5結(jié)語(yǔ)

  介紹了智能照明控制系統(tǒng)在某污水處理廠的應(yīng)用，并對(duì)比普通照明方案與智能照明方案的優(yōu)劣。在地下大空間工作區(qū)域采用智能照明控制系統(tǒng)體現(xiàn)污水處理廠的先進(jìn)性、科技性，可降低整個(gè)廠區(qū)的運(yùn)行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

參考文獻(xiàn)：

［1］沈陽(yáng). 虹橋污水處理廠智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

［2］肖輝．電氣照明技術(shù)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009．

［3］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè).2022.04版．