智慧照明控制系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用

更新時間：2024-03-15 點擊次數(shù)：335

吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201800

摘要:某污水處理廠生化處理池區(qū)采用傳統(tǒng)照明，會產(chǎn)生可預(yù)見的諸多問題。提出采用智能照明系統(tǒng)來完善照明設(shè)計，介紹了照明配電箱系統(tǒng)設(shè)計，并對智能照明方案與傳統(tǒng)照明方案進行了比較，證實了智能照明系統(tǒng)設(shè)計方案的合理性。

關(guān)鍵詞:污水處理廠;智能照明;節(jié)能;地下空間

0引言

隨著社會的進步，節(jié)約能源、保護環(huán)境已是一種趨勢?！肮?jié)能減排"是個人和企業(yè)對社會的一種責任。當今智能照明發(fā)展迅猛，相應(yīng)的控制系統(tǒng)在軟件升級和硬件擴展能力上日漸成熟。在傳統(tǒng)工業(yè)項目的照明領(lǐng)域中，照明控制在靠近照明回路處加上開關(guān)，由開關(guān)來控制照明。如果空間非常大，這對于“由管理室對全部照明形成監(jiān)視、控制"、“在現(xiàn)場也可以靈活控制照明"的要求很難達到。

智能照明控制系統(tǒng)就是針對傳統(tǒng)照明存在的問題而設(shè)計的，可以通過簡單設(shè)計及少量的施工即可實現(xiàn)上述要求，是更加先進、節(jié)能、滿足舒適需要的配線系統(tǒng)

1提出問題及設(shè)計原則

1．1設(shè)計區(qū)域的具體情況

上海某污水處理廠工程項目總面積約為4萬m2，主要為主體工程的一體化箱體區(qū)域，全地下設(shè)施，設(shè)8個分區(qū)，分別為各工藝過程中池，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。

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1．2可預(yù)見的問題

(1)在出入口設(shè)計單控燈具開關(guān)。地下池區(qū)空間巨大，*深處距離主要出入口超過200m。如果僅在出入口設(shè)置燈具開關(guān)，工作人員在操作上極不方便，工作或者巡檢時從A區(qū)進入B區(qū)后如要關(guān)閉A區(qū)的照明，需要要返回A區(qū)，行進的距離可達幾百米。

(2)在出入口設(shè)計雙控燈具開關(guān)。設(shè)計多地控制，因照明回路數(shù)量巨大，施工線路非常長且施工復(fù)雜，產(chǎn)生大量線纜及施工費用。出入口眾多，工作區(qū)域路徑復(fù)雜，僅設(shè)計雙控開關(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，每次進入工作區(qū)域開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)時段可能只是經(jīng)過相鄰工作區(qū)域的通道。因此，浪費的電能非?？捎^。

1．3設(shè)計原則

(1)操作安全性及可靠性。智能照明控制系統(tǒng)為模式開關(guān)，起到信號傳送的功能。信號電壓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電壓的部位。

(2)管理便捷性。智能照明開關(guān)通過設(shè)定與控制T/U地址相對應(yīng)，實現(xiàn)對區(qū)域的照明控制。每個開關(guān)針對不同的需要進行修改，同時實現(xiàn)異地控制、多地控制、集中控制等功能。在開關(guān)上可標注其控制區(qū)域，并及時顯示所控制區(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，點亮部分回路，改變照明區(qū)域。根據(jù)具體的工作強度要求，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)的模式開關(guān)即可實現(xiàn)。每個照明區(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)，同時也可以對其進行遠距離控制。

(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配電箱，無論開關(guān)在什么位置，只需從*近的智能照明設(shè)備中引兩根信號線進行串聯(lián)，可實現(xiàn)各種照明控制。同時對照明區(qū)域進行改動時無需重新配線，只通過簡單的設(shè)定來實現(xiàn)。

2系統(tǒng)設(shè)計

2．1控制單元

(1)傳送單元。當系統(tǒng)中照明回路數(shù)量(即使用電磁開關(guān)數(shù)量)在256個以內(nèi)時設(shè)置一個傳送單元即可，可將其放在系統(tǒng)中任意配電箱內(nèi)。

(2)電磁遙控開關(guān)。根據(jù)負載容量，選擇電磁開關(guān)。該項目選擇20A電磁遙控開關(guān)，需要與電磁遙控開關(guān)控制T/U及控制系統(tǒng)用變壓器(24V變壓器)同時使用。電磁遙控開關(guān)有手動控制功能，采用機械自鎖結(jié)構(gòu)，僅在動作瞬間耗電，不僅節(jié)能，還確保其有6萬次的機械壽命，且機械自鎖確保照明控制系統(tǒng)發(fā)生故障時照明不會突然熄滅。電磁遙控開關(guān)上還具有手動控制功能，便于維修人員操作。

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

(4)控制系統(tǒng)用變壓器。當使用20A電磁遙控開關(guān)時，每個配電箱均設(shè)置一個24V控制系統(tǒng)用變壓器。

(5)液晶觸摸屏。通過液晶觸摸屏可直接手動控制照明回路的開/關(guān)，并由每個按鈕邊上的紅綠色指示反映照明系統(tǒng)的運行狀況。液晶觸摸屏自帶編輯功能，可在觸摸屏上對其各個開關(guān)功能及文字描述進行修改，也可在軟件編輯后通過SD卡設(shè)置液晶觸摸屏的功能，并備份。該項目設(shè)置1塊液晶觸摸屏，在每個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個回路使用1個電磁遙控開關(guān)，每個配電箱內(nèi)設(shè)置1個24V控制系統(tǒng)用變壓器。每個配電箱只需通過一根總線與外部控制中心相連，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，照明開關(guān)很難找到，使用智能控制方式極為簡便

3方案對比

智能照明方案與傳統(tǒng)照明方案對比如表1所示。

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4安科瑞電氣針對智慧城市水務(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

4.1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)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護、監(jiān)測、分析、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度，重點監(jiān)測主要用能設(shè)備能效，保護污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學、精細的解決方案。

4.2平臺組成

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)備運維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務(wù)配電系統(tǒng)運行狀況，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平臺拓撲圖

4.4平臺子系統(tǒng)

4.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

對水務(wù)配電系統(tǒng)中34kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，對異常情況及時預(yù)警。

監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。

4.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

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

4.4.3電動機管理

馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。高效、準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)信息，對電機進行健康診斷和預(yù)防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

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4.4.4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)集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助領(lǐng)導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務(wù)中污水廠、自來水廠、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(tǒng)計趨勢。

能效分析按三級計量架構(gòu)，分別進行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環(huán)比、對標等。通過污水處理產(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圖，并進行同比和環(huán)比分析，同時將污水的單耗與行業(yè)/先進指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(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、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能，盡量利用自然光照，實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達到安全、節(jié)能、舒適、高效的目的。

4.4.6電氣安全

（1）電氣火災(zāi)監(jiān)測

監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實現(xiàn)對污水廠、自來水廠、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)案快速啟動疏散方案引導人員疏散。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

監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(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、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設(shè)備開路、短路等故障信號。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，當終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時，防火門監(jiān)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。

4.4.7環(huán)境監(jiān)測

污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預(yù)警，保障污水廠、自來水廠、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啟動排風風機或新風系統(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

實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài)，逆變器運行監(jiān)視，對逆變器直流側(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)、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù)。

平臺結(jié)合廠區(qū)實際分布情況，通過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)點位置，各個屋頂?shù)难b機容量。

4.4.9工藝仿真監(jiān)控

平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)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(shè)備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉(zhuǎn)、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，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。