申屠玉正

機械工業(yè)第九設計研究院股份有限公司，吉林 長春 130011

0 引言

智能照明控制系統(tǒng)利用計算機、網(wǎng)絡通信、自動控制、微電子等技術手段，自動采集系統(tǒng)各種信息并進行相應的邏輯分析、推理判斷、存儲傳輸以及反饋控制，以滿足環(huán)境變化、客戶需求等要求[1]。

智能照明控制系統(tǒng)一般具有以下功能：單回路開關、群組開關的控制；整體場景變化的控制；定時、傳感器感應及電腦管理多種控制方式；無人工管理邏輯功能；手動開關功能；反饋每一回路的運行與故障狀態(tài)。

智能照明控制系統(tǒng)一般采用三種總線控制方式：RS485、DALI、KNX。其中RS485和KNX控制方式可以照明回路為單位進行智能控制和調(diào)光，而DALI控制方式可以實現(xiàn)對單燈的智能控制和調(diào)光。從經(jīng)濟性角度考慮，RS485和KNX控制系統(tǒng)造價低，而DALI控制系統(tǒng)造價高，但能夠精確控制調(diào)光以實現(xiàn)恒照度[2]。

1 智能照明控制系統(tǒng)組成和框架結(jié)構

以筆者設計的2020年吉林省“三早”建設工程項目之一的一汽某新能源汽車工廠項目為例。這一工程智能照明設計內(nèi)容有各車間智能照明系統(tǒng)（含車間一般照明、生產(chǎn)線照明、物流區(qū)照明和輔助辦公照明等）、建筑物亮化照明系統(tǒng)（含建筑物外立面亮化照明、屋頂企業(yè)LOGO大字照明、涂裝車間煙囪亮化照明等）、廠區(qū)道路及綠化景觀照明系統(tǒng)等。

項目設置了照明綜合管控平臺，實現(xiàn)對各區(qū)域精準燈光節(jié)點的分組控制、多情景模式管理，采用平日模式、節(jié)假日模式及重大活動時刻模式，高效集中控制。

工廠控制管理平臺和物理場景系統(tǒng)是項目的關鍵內(nèi)容，控制管理平臺設置在聯(lián)合動力站房的總控制中心，能夠?qū)λ袌鼍白酉到y(tǒng)進行統(tǒng)一管理，集成調(diào)度，維護工廠高效運行。系統(tǒng)提供開放式的集成能力，為不同的控制系統(tǒng)提供統(tǒng)一的控制界面，能實現(xiàn)場景系統(tǒng)遠程自動設置、運行狀態(tài)動態(tài)監(jiān)控。全廠智能照明控制系統(tǒng)拓撲圖如圖1所示。

圖1 全廠智能照明控制系統(tǒng)拓撲圖

工程在聯(lián)合動力站房設置總控制中心，在沖焊車間、涂裝車間、總裝車間、電池電驅(qū)車間設置分控制中心，其中廠區(qū)道路及綠化景觀照明控制采用4G無線遠程智能控制，路燈可實現(xiàn)單燈控制，建筑物立面亮化照明控制利用廠區(qū)內(nèi)計算機局域網(wǎng)。

各分控制中心智能照明管理系統(tǒng)由上位機管理軟件（中央管理層）、集中控制器（集中控制層）、終端控制器（終端控制層）組成。集中控制器安裝在配電柜內(nèi)，終端控制器安裝在照明終端。集中控制器通過單模光纖與后臺監(jiān)控服務器進行通信。集中控制器通過接收、執(zhí)行、轉(zhuǎn)發(fā)上位機管理軟件的命令，對每個終端控制器進行控制，從而控制每盞燈具的亮滅及調(diào)光，節(jié)約電能。同時，集中控制器通過內(nèi)置輸出端口在配電箱內(nèi)可實現(xiàn)對路燈整條回路的控制，查詢每個終端控制器的信息，通過模擬量、數(shù)字量輸入端口，可以外接其他設備采集現(xiàn)場的光照、溫度等其他信息，反饋到上位機管理軟件，實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)控。

2 智能照明控制策略

2.1 控制方式

智能照明控制方式主要有以下幾種。

（1）中央控制：在主控中心對所有照明回路進行監(jiān)控。

（2）模式控制：設置白天、傍晚、夜晚、節(jié)假日、維修、巡檢等模式。

（3）現(xiàn)場可編程開關控制：通過編程方式來確定每個開關按鍵所控制的燈光回路，可單回路控制也可以組合回路控制。

2.2 工廠各區(qū)域智能照明控制策略

（1）生產(chǎn)車間。汽車工廠廠房頂棚較高，一般采用大功率的LED照明燈具，由于涉及區(qū)域大、燈光照度要求穩(wěn)定性較強，一般不采用調(diào)光控制，而采用場景定時控制方式，結(jié)合本地控制面板，預設各種場景，包括上班模式、加班模式、休息模式、假日模式等[3]。如沖壓車間空間高大，采用分區(qū)控制，照明區(qū)域包括沖壓件庫、模具存儲區(qū)域、板料存儲區(qū)域、模具調(diào)試區(qū)域、沖壓生產(chǎn)區(qū)域等。智能照明系統(tǒng)與生產(chǎn)中臺系統(tǒng)實時通信，實現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)對車間照明的實時控制。

總裝車間一般面積較大，除了高空照明，還設置了生產(chǎn)線工位照明，采用調(diào)光控制，受車間生產(chǎn)中臺系統(tǒng)綜合管理。

物流配送中心需根據(jù)工藝需求采用適合的照明策略。對于分揀配送區(qū)，在分揀貨物時有較高的照度需求，其他時間照度與本車間一致。設計時照明回路交叉布置，每個回路采用智能照明開關控制，經(jīng)過編址便可在門口智能面板上實現(xiàn)燈具全開、半開、全閉等功能。

（2）辦公區(qū)。辦公區(qū)照明燈具采用非調(diào)光式LED燈具，分區(qū)控制。在辦公區(qū)出入口，配置相應的智能觸控面板，方便人員操作，實現(xiàn)在每個出入口都可以開啟或關閉整個辦公區(qū)所有的燈具。同時在一些特定區(qū)域，結(jié)合照度感應器對燈具進行分組開閉控制，對室內(nèi)照度值按需進行調(diào)控。根據(jù)各個區(qū)域各種功能特點和不同的時間段，可預設多種照明場景，由時間管理器自動運行，同時工作人員也可進行手動編程進行選擇或修改照明場景[4]。

（3）廠區(qū)道路照明。光源方面取消傳統(tǒng)的高壓鈉燈方案，采用長壽命高顯色性的LED光源，燈具采用太陽能智慧路燈。在控制方式方面，取消簡單的時控、光控方案。智慧路燈通過傳感器、電力線載波、ZIGBEE通信技術和無線通信技術等，將路燈串聯(lián)起來，形成物聯(lián)網(wǎng)，并可根據(jù)車流、時間、光線變化情況等條件設定自動調(diào)節(jié)亮度方案，實現(xiàn)遠程照明控制與管理，讓道路照明達到智能狀態(tài)。

（4）建筑物亮化照明系統(tǒng)。近些年社會的發(fā)展使得城市夜景照明成為城市景觀中的重要元素，工業(yè)建筑照明作為其中之一，對于增強企業(yè)形象，助力美麗城市，具有獨特的作用。案例工程設計的建筑物亮化照明系統(tǒng)包括建筑物外立面亮化照明、屋頂企業(yè)LOGO大字照明、涂裝車間煙囪亮化照明等。其中在涂裝車間煙囪高處設置LED企業(yè)LOGO標志，形成夜晚區(qū)域地標，凸顯廣告效應。另外，在項目中心廣場草坪和花樹下，布設了草坪燈、線條燈和投光燈，將工業(yè)建筑外形與色彩多變的照明燈光完美結(jié)合，營造出溫馨的氛圍。

3 結(jié)論

新能源汽車工廠主要由沖壓、焊裝、涂裝、總裝、電池電機、物流配送中心等車間及聯(lián)合動力站房、配套庫房、廠區(qū)工程等組成，建筑物多、個別單體面積大、功能復雜。汽車工廠內(nèi)眾多照明配電箱分布在建筑物多個區(qū)間，如果采用傳統(tǒng)由專人或班組進行就地分區(qū)控制的方式，存在耗時、低效、管理不便等缺點，也無法實現(xiàn)靈活控制、按需調(diào)光等功能。近年來我國汽車制造業(yè)尤其是新能源汽車保持了較快的發(fā)展勢頭，提出建設綠色工廠、智慧工廠的時代要求，智能照明控制系統(tǒng)作為其中重要一環(huán)，在汽車工廠的應用具有十分廣闊的前景，這對企業(yè)提高生產(chǎn)管理效率、節(jié)約能源、增加經(jīng)濟效益、增強市場競爭力具有重要意義。