付曉白

(上海電子工程設(shè)計(jì)研究院有限公司,上海 200083)

工業(yè)廠房照明智能控制設(shè)計(jì)研究

付曉白

(上海電子工程設(shè)計(jì)研究院有限公司,上海 200083)

照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，簡(jiǎn)單研究智能照明控制系統(tǒng)在工業(yè)廠房照明系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對(duì)相關(guān)的工業(yè)廠房照明智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行介紹和分析。

工業(yè)廠房 照明系統(tǒng) 智能控制

1 照明智能控制系統(tǒng)的發(fā)展情景

隨著現(xiàn)代電子科技和信息技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，目前，智能化系統(tǒng)已經(jīng)成為了當(dāng)今城市及工業(yè)發(fā)展的必備條件，不僅僅是照明系統(tǒng)，就連是空調(diào)系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域，都能夠看見(jiàn)智能控制系統(tǒng)的身影。在眾多智能控制系統(tǒng)之中，照明智能控制系統(tǒng)往往得不到人們的重視。從二十世紀(jì)九十年代開(kāi)始，照明智能控制系統(tǒng)才開(kāi)始在我國(guó)市場(chǎng)進(jìn)行推廣，但一直至今，都沒(méi)有得到人們足夠的重視和廣泛應(yīng)用。但作者相信，隨著智能化、數(shù)字化概念的提出和推廣，照明智能控制系統(tǒng)將會(huì)成為智能控制系統(tǒng)最重要的組成部分之一，越來(lái)越受到人們重視，大到整個(gè)城市，小至每個(gè)家庭。

在工業(yè)生產(chǎn)的領(lǐng)域中,照明智能控制系統(tǒng)不僅能夠提供良好的照明環(huán)境，節(jié)省更多的電能源，而且還能夠讓工業(yè)廠房照明的管理工作化繁為簡(jiǎn)。

2 工業(yè)廠房照明方式及智能控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)

照明用電是工業(yè)生產(chǎn)中最基本的用電，照明系統(tǒng)質(zhì)量的好壞，直接與工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)安全、勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量，甚至和勞動(dòng)保護(hù)都有直接的關(guān)聯(lián)。目前我國(guó)大部分的工業(yè)廠房都采用天然日光照明和人工照明相結(jié)合的照明方式。

常用的照明智能控制系統(tǒng)是數(shù)字式照明管理系統(tǒng)，主要包括三部分，分別是系統(tǒng)單元、輸入單元以及輸出單元。這三部分，每一部分都會(huì)設(shè)置唯一的單元地址，并利用特定的計(jì)算機(jī)軟件設(shè)定每一個(gè)單元的功能，這樣就能夠通過(guò)輸出單元來(lái)控制每一個(gè)負(fù)載回路。

工業(yè)廠房一般建筑結(jié)構(gòu)高、跨距大。燈具安裝懸掛高，照明空間大，燈具數(shù)量多等特點(diǎn)，對(duì)照明質(zhì)量具有一定的照明需求。根據(jù)工業(yè)廠房的不同生產(chǎn)工作、不同功能區(qū)域的使用特征，主要分為以下幾種照明方式及智能控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

(1)部分工業(yè)廠房由于其天棚高度的要求，一般都會(huì)使用高（低）懸掛天井燈，多采用中高功率的高壓氣體放電燈作為光源，如功率400W的金屬鹵化物燈；這種燈具的啟動(dòng)電流較大，功率因數(shù)低，需配置補(bǔ)償電容。一般小電流控制設(shè)備不能滿足負(fù)荷要求，這時(shí)候就需要采用16A繼電器來(lái)控制高（低）懸掛天井燈等這類中、大功率的燈具，同時(shí)繼電器具有雙態(tài)穩(wěn)定、機(jī)械自鎖等特點(diǎn)，并且通過(guò)小電流低電壓來(lái)控制大電流大功率燈具的啟動(dòng)，能夠很好地適應(yīng)智能控制對(duì)電流、電壓的需求。

(2)對(duì)于需要進(jìn)行精密生產(chǎn)工作的工業(yè)廠房，其防塵要求較高，照明配電箱多設(shè)置在車間生產(chǎn)線以外的區(qū)域。因此照明控制開(kāi)關(guān)常常不能設(shè)置在車間室內(nèi)，再加上某些車間消毒除塵的入口和出口不在同一位置。這時(shí)就需要在入口、出口等多個(gè)位置設(shè)置照明控制開(kāi)關(guān)，為有效進(jìn)行燈光管理，則需要實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制，集中管理的功能和目的。使用傳統(tǒng)照明控制，想要實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制、集中控制的功能，那么就需要需要大量鋪設(shè)強(qiáng)電線纜，這時(shí)候采用智能照明控制系統(tǒng)，通過(guò)4芯信號(hào)線連接所有位置的開(kāi)關(guān)，減少?gòu)?qiáng)電布線，就可輕松實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)和集中控制，在節(jié)約施工成本的同時(shí)，更便于工廠運(yùn)營(yíng)時(shí)期的日常照明管理工作。

(3)其次，根據(jù)工廠工人的生產(chǎn)作息時(shí)間，可以設(shè)計(jì)一套自動(dòng)智能控制程序，以便工廠作息管理，及節(jié)省用電，同時(shí)為滿足工廠對(duì)于照明按作息控制的需求，具體方法是把工廠的照明回路接入智能照明控制系統(tǒng)，然后根據(jù)生產(chǎn)線的作業(yè)時(shí)間以及燈光使用規(guī)律，編制照明系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)程序，控制在不同的時(shí)間段啟用預(yù)設(shè)好的燈光；也可以根據(jù)工業(yè)廠房的工作時(shí)間或其他時(shí)間為一個(gè)周期，預(yù)設(shè)好不同程序?qū)?yīng)的燈光場(chǎng)景，從而最大限度、人性化的實(shí)現(xiàn)對(duì)于工作時(shí)間照明回路的有效管理。

(4)由于工廠廠房面積較大，需要對(duì)同一區(qū)域的燈具實(shí)現(xiàn)不同組合及多點(diǎn)控制，不僅滿足平時(shí)工作人員的日常使用，還可實(shí)現(xiàn)不同的使用要求和與之相對(duì)應(yīng)的照明功能。把同一區(qū)域內(nèi)的各個(gè)照明回路接入智能控制系統(tǒng)，在進(jìn)出口等控制位置設(shè)置一個(gè)3.5寸液晶多功能觸控面板，通過(guò)控制界面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)照明區(qū)域的燈光編程、場(chǎng)景預(yù)設(shè)、單、多照明回路的控制以及對(duì)燈光明暗程度的調(diào)節(jié)等功能的實(shí)現(xiàn)。也可以通過(guò)簡(jiǎn)單按鍵控制整個(gè)區(qū)域的照明。實(shí)現(xiàn)車間大區(qū)域的多點(diǎn)控制和集中控制的需求。

(5)針對(duì)工廠對(duì)照明集中控制的需求，可以通過(guò)將智能照明系統(tǒng)接入工廠的智能管理控制系統(tǒng)，如中央控制室PC機(jī)或控制平臺(tái)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)整體工廠的照明情況進(jìn)行集中監(jiān)視和控制。通過(guò)控制面板的指示燈，或照明中央監(jiān)控系統(tǒng)的界面地圖顯示功能，在中控室直觀的了解各區(qū)域燈具的開(kāi)啟情況，并按照相應(yīng)的控制需要，進(jìn)行燈具的集中控制。

圖1是某工業(yè)廠房的智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3 工業(yè)廠房照明智能控制設(shè)計(jì)的要求

3.1 合理的照明方式

合理、科學(xué)的照明方式將會(huì)決定了照明系統(tǒng)的質(zhì)量。工業(yè)廠房照明系統(tǒng)的質(zhì)量是由照明系統(tǒng)的光效、顯色指數(shù)是否合理，眩光指數(shù)是否在合理數(shù)值以內(nèi)，以及照度分布是否均勻合理等要求綜合指標(biāo)決定的?？偠灾?，工業(yè)廠房的照明設(shè)計(jì)既要滿足經(jīng)濟(jì)實(shí)用的設(shè)計(jì)原則，又需要根據(jù)工業(yè)廠房的生產(chǎn)工作性質(zhì)和不同場(chǎng)合的照明需要所決定的的。

3.2 合理選擇照明燈具

由于燈具懸掛高度較高，所以其工作功率、使用壽命等性質(zhì)都是十分重要的。一般來(lái)說(shuō)，用于工業(yè)廠房的照明光源主要分為兩大類，一個(gè)是熒光燈，另一個(gè)是金屬鹵化物燈。熒光燈顯色性能較好，節(jié)能性能好，啟動(dòng)電壓寬，采用電子整流器的無(wú)頻閃。而金屬鹵化物燈的發(fā)光效率較高，平均可達(dá)70Lx/W-100Lx/W，但對(duì)電壓穩(wěn)定性要求較高。工業(yè)廠房的照明系統(tǒng)一般要求有較好的顯色性，以滿足對(duì)物體本來(lái)顏色的還原，尤其是生產(chǎn)檢測(cè)區(qū)域。同時(shí)，光源應(yīng)具有較高的發(fā)光效率，以達(dá)到節(jié)能的目的。

3.3 合理選擇智能控制系統(tǒng)

總的來(lái)說(shuō)，目前較常用的照明控制系統(tǒng)有BAS照明控制系統(tǒng)、DDC控制系統(tǒng)以及CAN控制系統(tǒng)。BAS照明控制系統(tǒng)的主要功能為：獲取節(jié)能型開(kāi)關(guān)的位置信息、現(xiàn)場(chǎng)控制與遠(yuǎn)程控制的相互融合和轉(zhuǎn)換、實(shí)現(xiàn)了對(duì)燈照開(kāi)關(guān)的智能控制，以及現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)功能。DDC的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間確定的時(shí)間都是有程序所控制，能夠增強(qiáng)人們的節(jié)能控制舒適度要求的意識(shí)。根據(jù)在使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題，而專門(mén)開(kāi)發(fā)了照明系統(tǒng)的時(shí)間控制，在大型廠房的智能照明控制器智能照明控制器。而CAN控制系統(tǒng)是一種多主方式的串行通訊總線，具有較高的位速率，抗電磁干擾性能良好，還能夠檢測(cè)系統(tǒng)中出現(xiàn)的任何錯(cuò)誤。再者，CAN控制系統(tǒng)具有硬件仲裁機(jī)制，能夠自動(dòng)根據(jù)報(bào)文的ID而決定發(fā)送次序的先后，這樣就可以不用擔(dān)心以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會(huì)因?yàn)橥瑫r(shí)發(fā)送信號(hào)的出現(xiàn)崩潰現(xiàn)象。

圖1

4 工業(yè)廠房照明智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

(1)確定照明智能控制室的位置。選擇控制室的主要原則是為了方便管理系統(tǒng)的設(shè)備，大多選擇在廠房中合適的位置作為控制室；

(2)根據(jù)廠房的建筑面積、工作位置的照明需要以及廠房照明需求繪制照明器具的布置圖，然后根據(jù)布置圖在進(jìn)一步確定廠房?jī)?nèi)每一個(gè)工作區(qū)域的照明控制要求；

(3)根據(jù)廠房的需要和照明器具布置圖，選擇最適用的繼電器并確定繼電器的安裝位置，并在平面圖上標(biāo)記出個(gè)照明器具、配電盤(pán)的位置以及電線的位置等；

(4)選擇照明智能控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)及安裝位置，把主控開(kāi)關(guān)的布線位置標(biāo)記到平面圖上；

(5)最后，完成照明智能控制系統(tǒng)的明細(xì)表制作。

5 結(jié)語(yǔ)

在目前全球節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境為宗旨的現(xiàn)代社會(huì)中，應(yīng)該積極推廣智能控制照明，大力加強(qiáng)照明節(jié)約用電的意識(shí)，切實(shí)提高照明能效。合理地設(shè)計(jì)工業(yè)廠房照明智能控制系統(tǒng)，不僅能提高照明質(zhì)量及工廠生產(chǎn)、工作的視覺(jué)效能，便于人員的使用和管理，而且對(duì)建筑物的節(jié)能也有著深遠(yuǎn)的意義和作用。而對(duì)于智能控制系統(tǒng)的發(fā)展方面，隨著智能化、數(shù)字化建筑概念的提出和推廣，照明智能控制系統(tǒng)必將會(huì)成為建筑物最重要的組成部分之一。

[1]趙慶勇.工業(yè)廠房的照明設(shè)計(jì)[J].電工電氣,2010.

[2]欒新源.車間照明節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)例[J].現(xiàn)代顯示.2010.