【摘要】:照明用電是工廠(chǎng)基本的電力需求，照明質(zhì)量的好壞對生產(chǎn)安全、勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量都有直接的影響。為了強化對照明用電的管理，降低整個(gè)工廠(chǎng)的能源消耗總量，文章針對智能照明系統的應用進(jìn)行了深度的探索。在工業(yè)廠(chǎng)房中引入智能照明系統，實(shí)施的管理方法，可實(shí)現對工業(yè)廠(chǎng)房照明的精細化控制，為員工提供明亮的工作環(huán)境，舒適的居住環(huán)境，同時(shí)可獲得較為可觀(guān)的節能效果。

【關(guān)鍵詞】:智能照明系統；工業(yè)廠(chǎng)房；節能設計

0引言

傳統照明系統的控制開(kāi)關(guān)容量和負載直接相關(guān)，如果負載比較大，就需要對開(kāi)關(guān)容量進(jìn)行全面控制。如果開(kāi)關(guān)距離負載的距離比較遠，需要加大電纜截面。傳統照明系統只進(jìn)行了照明開(kāi)關(guān)和配電箱的簡(jiǎn)單配置，人工管理方式仍然占據著(zhù)主要位置，沒(méi)有辦法對照明效果進(jìn)行全面調控，照明只有開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)。隨著(zhù)電子技術(shù)及計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，照明系統的智能化和現代化屬性更為強烈，應用智能照明系統可以為廣大用戶(hù)主體營(yíng)造良好的照明環(huán)境，不斷降低能源消耗總量。

1智能照明系統概述

1.1智能照明系統的組成

燈具及控制模塊是智能照明系統關(guān)鍵的組成要素，智能照明系統的主要組成模塊如下。

（1）在配電箱內安裝的模塊：開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、調光驅動(dòng)器、IP協(xié)議轉換器、中繼器等。這些模塊均可通過(guò)標準導軌安裝。

（2）在控制現場(chǎng)安裝的模塊：傳感器和觸摸屏。其中傳感器作為自動(dòng)控制感應模塊，嵌入式安裝在屋頂或墻面；面板和觸摸屏作為手動(dòng)控制的主要載體，主要安裝在房間值班室、走道等控制現場(chǎng)。

（3）在中控室安裝的模塊：集中控制器、監控主機等。

1.2智能照明系統的工作原理

在整個(gè)智能照明系統中，受控的負載直接和控制系統的驅動(dòng)器相互關(guān)聯(lián)，每一個(gè)輸入模塊和驅動(dòng)器都可以借助總線(xiàn)線(xiàn)纜進(jìn)行高度的連接融合。智能面板一旦檢測到相關(guān)信號，便會(huì )通過(guò)總線(xiàn)線(xiàn)纜進(jìn)行傳輸和發(fā)送。

1.3智能照明系統的主要控制方式

（1）手動(dòng)控制：以具體的訴求為依據，對安裝在各個(gè)區域的智能面板及觸摸屏的亮度和開(kāi)關(guān)情況等進(jìn)行全面調控。

（2）自動(dòng)控制：可以積極發(fā)揮功能不同的傳感器的作用，根據外界環(huán)境的變動(dòng)對燈光進(jìn)行自動(dòng)調控。

（3）定時(shí)控制：根據之前已經(jīng)預設好的運行時(shí)間對燈光進(jìn)行控制，這樣能夠在非正常工作時(shí)間內降低資源消耗量。

（4）控制：實(shí)時(shí)監控所有的控制活動(dòng)，并且能夠為整個(gè)區域提供照明服務(wù)，這種控制方式節約了大量的人力資源和電力資源。

（5）聯(lián)動(dòng)控制：照明系統能夠和工廠(chǎng)的管理系統直接對接，進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。

1.4智能照明系統的優(yōu)點(diǎn)

（1）技術(shù)成熟可靠：智能照明系統采用RS485總線(xiàn)技術(shù)，技術(shù)成熟可靠、安全穩定，是目前市場(chǎng)上應用廣泛的現場(chǎng)控制總線(xiàn)技術(shù)；采用超六類(lèi)屏蔽網(wǎng)線(xiàn)，并借鑒POE供電技術(shù)，在同一條線(xiàn)纜實(shí)現系統供電與通信，大大降低了施工成本以及接線(xiàn)、排障的勞動(dòng)強度；采用分布式總線(xiàn)結構，不同模塊可以獨立完成工作。

（2）操作安全：總線(xiàn)元件及現場(chǎng)控制面板運行在DC24v的安全低電壓下，手動(dòng)操作更加安全。

（3）維護方便：升級系統內元件或者更新系統功能時(shí)，不需要重新布線(xiàn)，不需要關(guān)閉整個(gè)系統，維護十分方便。

（4）操作簡(jiǎn)單：要實(shí)現多點(diǎn)控制時(shí)，無(wú)須增加連接線(xiàn)，只需更改設備參數，操作簡(jiǎn)單。

（5）控制方式多樣：擁有本地控制和定時(shí)控制等可供選擇的控制方式。也可以和消防系統進(jìn)行對接，在出現消防報警時(shí)，能夠強制性地打開(kāi)應急回路，為人員的疏散打下基礎。

2工業(yè)廠(chǎng)房各區域智能照明系統的應用

2.1工業(yè)車(chē)間

2.1.1大操作間

正常工作期間，照度不夠時(shí)，系統能自動(dòng)開(kāi)燈；當白天正午照度充足時(shí)，系統自動(dòng)關(guān)閉部分臨窗區域的燈具。在靠窗位置安裝照度傳感器，照度傳感器可檢測當前照度值是否在國值范圍內，還可檢測當前區域是否有人，然后經(jīng)過(guò)邏輯判斷，確定開(kāi)啟或關(guān)閉當前區域的照明。在陰天或者夜晚照度不夠用時(shí)，傳感器可檢測到照度低于國值下限，當傳感器檢測到該區域有人時(shí)，受控回路的燈會(huì )自動(dòng)亮起；當檢測到該區域無(wú)人時(shí)，受控回路的燈不會(huì )亮。在晴天正午照度足夠時(shí)，傳感器會(huì )檢測到照度在正常國值范圍內，此時(shí)受控回路的燈會(huì )自動(dòng)關(guān)閉。

在自動(dòng)控制的同時(shí)，也可手動(dòng)控制開(kāi)啟或關(guān)閉某些回路。在適當位置可以安裝智能面板，在自動(dòng)控制關(guān)閉部分回路的燈后，如果工人感覺(jué)照度不是特別合理，可以借助面板手動(dòng)打開(kāi)某一個(gè)照明回路。面板控制可實(shí)現單燈控制、分區控制、整個(gè)區域全開(kāi)全關(guān)控制，控制方式多樣化，布線(xiàn)簡(jiǎn)單不煩瑣。手動(dòng)控制和自動(dòng)控制結合，使得控制體驗更加人性化。

如果工人長(cháng)時(shí)間離開(kāi)當前工作區，而忘了關(guān)閉該區的照明燈時(shí)，因為整個(gè)車(chē)間比較大，可由車(chē)間值班人員（或其他管理專(zhuān)人）在中控室遠程控制關(guān)燈。就地控制和遠程控制相結合的控制方式，讓控制方式更加智能化。

總之，通過(guò)面板就地控制、后臺遠程控制、在靠窗位置用照度傳感器實(shí)現自動(dòng)感應控制三種控制方式的相互配合，可以完成大操作間的照明控制。

2.1.2小操作間

小操作間包括原料間、干燥間、車(chē)間輔房等小房間，人員去的次數較少，相比車(chē)間大廳待的時(shí)間也比較短，

燈不需要長(cháng)亮。在該區域可以安裝智能面板，實(shí)現就地控制功能。工人到房間時(shí)，手動(dòng)開(kāi)燈；工人離開(kāi)時(shí)，延時(shí)關(guān)燈。也可以安裝人體運動(dòng)感應傳感器，實(shí)現燈具的自動(dòng)控制。當工作人員進(jìn)入操作間后，傳感器感應到人體活動(dòng)，發(fā)出指令自動(dòng)點(diǎn)亮燈具；待人員離開(kāi)后，延遲一小段時(shí)間，燈具自動(dòng)熄滅。

2.2辦公區

2.2.1公共辦公區

在公共辦公區，可以將室內照明回路按部門(mén)、班組劃分為若干個(gè)小的回路，以便更靈活地控制室內照明，按需開(kāi)燈、合理用電。在門(mén)口、墻面等合適位置安裝智能照明控制面板，可以手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制一組、幾組或所有照明，相關(guān)控制邏輯策略可以隨時(shí)通過(guò)軟件編程靈活調整，辦公室重新布置、劃分時(shí)無(wú)須對原有線(xiàn)路進(jìn)行調整和重新布線(xiàn)。

靠窗部位加裝日光照度傳感器，白天日照充足的情況下，可以自動(dòng)關(guān)閉臨窗的燈具，避免能源浪費。室內工位上方加裝微動(dòng)傳感器，可以檢測員工手臂與身體的細微動(dòng)作，從而判斷相關(guān)區域是否有人正在伏案工作，可以實(shí)現工作時(shí)自動(dòng)開(kāi)燈，人員離去后延時(shí)自動(dòng)熄燈的效果。

除了以上手動(dòng)與自動(dòng)控制相結合的就地控制策略，還可以在監控室對整個(gè)廠(chǎng)區的辦公照明進(jìn)行集中遠程管理與控制。

2.2.2會(huì )議室

會(huì )議室可以根據不同的用途預設若干種照明場(chǎng)景模式，如會(huì )議討論模式、視頻播放模式、演講模式、迎賓模式、打掃模式等。以上模式可以通過(guò)墻上的面板或觸摸屏實(shí)現一鍵切換。

2.2.3高管辦公室

在高管辦公室，除了預設類(lèi)似于會(huì )議室的若干種場(chǎng)景模式（辦公場(chǎng)景、會(huì )客場(chǎng)景、休息場(chǎng)景等），用智能面板與觸摸屏實(shí)現一鍵切換外，還可以將燈具改造為具備調光調色溫功能的燈具，配套調色驅動(dòng)器，通過(guò)對照明燈光亮度的控制，為高級管理人員提供更舒適的工作環(huán)境，保持管理人員的心情愉悅，提升其工作效率。

2.2.4走廊、茶水間、洗手間

辦公區的走廊、茶水間、洗手間等區域的控制策略類(lèi)似于車(chē)間的相關(guān)區域，在此不再贅述，主要是通過(guò)技術(shù)手段避免非必要的照明能耗，提升照明管理水平，盡可能地節能減排。

2.3宿舍

2.3.1走廊

宿舍走廊與過(guò)道與車(chē)間內走廊類(lèi)似，可考慮在過(guò)道上方安裝傳感器，在走廊盡頭兩端安裝面板，在傳感器出現故障時(shí)，進(jìn)行應急手動(dòng)控制。

2.3.2寢室

對于寢室照明，可以根據員工的日常工作作息與排班情況，預設定時(shí)控制計劃，確定開(kāi)燈和熄燈休息時(shí)間，保障員工可以得到充分的休息。同時(shí)還可以利用照明控制系統，對寢室內的熱水器、插座等非照明負載采取類(lèi)似的定時(shí)控制策略，以提高管理水平、提升節能效果、保障用電安全。

2.4倉庫

2.4.1裝卸區

針對裝卸區，采用微波與照度二合一傳感器進(jìn)行自動(dòng)控制。微波傳感器具有探測距離遠、探測物體無(wú)溫差要求的特點(diǎn)，不但可以對運動(dòng)人體作出響應，也可以偵測車(chē)輛等運動(dòng)物體，特別適合安裝在安裝高度較高的裝卸區。照度傳感器可同步檢測當前區域照度是否在國值范圍，白天日光充足的情況下可以自動(dòng)關(guān)燈；夜晚來(lái)臨或重陰天日光照度不夠時(shí)，如果有人或車(chē)輛進(jìn)入裝卸區開(kāi)始作業(yè)，可以自動(dòng)開(kāi)燈，待裝卸作業(yè)結束、人員車(chē)輛離開(kāi)后，延遲一小段時(shí)間自動(dòng)關(guān)燈。

2.4.2倉儲區

倉儲區視其平時(shí)的工作繁忙程度可采取不同的控制策略。對于非常繁忙的倉儲區，可采用定時(shí)控制的策略，依據日常的排班表設定開(kāi)關(guān)燈計劃，上班時(shí)間開(kāi)燈，下班后自動(dòng)關(guān)燈。在倉庫出入口等適當位置安裝智能面板，通過(guò)面板控制可實(shí)現分區控制或整個(gè)區域全開(kāi)全關(guān)控制，用于臨時(shí)加班操作。加班結束，既可以通過(guò)輸入口的控制面板手動(dòng)關(guān)燈，也可以延時(shí)自動(dòng)熄燈，或在值班室遠程操作關(guān)燈。

對于人流稀少的倉儲區域，可以采用類(lèi)似于車(chē)間小操作間的控制策略。工人進(jìn)入倉庫時(shí)，手動(dòng)開(kāi)燈，工人離開(kāi)時(shí)，延時(shí)關(guān)燈。在該區域安裝智能面板，可以實(shí)現就地控制功能?；蛲ㄟ^(guò)安裝人體運動(dòng)感應傳感器，實(shí)現燈具的自動(dòng)控制，當有工作人員進(jìn)入操作間后，傳感器感應到人體活動(dòng)后發(fā)出指令自動(dòng)點(diǎn)亮燈具；待人員離開(kāi)后，延遲一小段時(shí)間，燈具自動(dòng)熄滅。

2.5廠(chǎng)區道路及戶(hù)外空間

2.5.1廠(chǎng)區道路

廠(chǎng)區所有道路可根據當地日出日落時(shí)間進(jìn)行開(kāi)關(guān)燈操作，做到天亮關(guān)燈，天黑開(kāi)燈，節約能源?？梢栽陂_(kāi)關(guān)驅動(dòng)器上設置天文時(shí)鐘定時(shí)功能，到點(diǎn)執行開(kāi)關(guān)燈任務(wù)。

2.5.2戶(hù)外空間

戶(hù)外球場(chǎng)等區域可以依據工廠(chǎng)的作息制度設定開(kāi)關(guān)燈時(shí)間，例如，日落下班后開(kāi)燈，晚上10：00熄燈休息，或者由管理人員在監控室遠程操作開(kāi)關(guān)。如有需要的話(huà)，還可以與園區一卡通等系統做深入的集成與綁定。例如，在球場(chǎng)入口處設定門(mén)禁，員工刷卡后進(jìn)入球場(chǎng)，同時(shí)自動(dòng)打開(kāi)球場(chǎng)燈光照明，開(kāi)始計費；結束后，人員刷卡離開(kāi)球場(chǎng)，結算費用并自動(dòng)關(guān)燈。

2.6食堂及餐廳

2.6.1食堂

員工集體就餐的大食堂可以預設若干種照明場(chǎng)景模式（就餐模式、打掃模式、備餐模式、休息模式等)，然后通過(guò)墻上的面板、觸摸屏手動(dòng)或者定時(shí)自動(dòng)一鍵切換照明模式，既可以提升照明的管理水平，也可以盡可能節約能耗，為早日達成“雙碳"目標作出貢獻。

2.6.2小餐廳及包間

對于小餐廳、包房等空間，除了可以采取類(lèi)似大食堂的方案預設照明場(chǎng)景來(lái)做到一鍵切換，還可以將室內部分燈具替換為可調光的燈具，并配套調光驅動(dòng)器，通過(guò)對室內燈光照明輸出亮度的控制，為來(lái)賓營(yíng)造更舒適溫警的用餐與會(huì )談環(huán)境。

3智能照明系統在工廠(chǎng)的應用效果

3.1實(shí)現照明的智能化管理

有了智能照明系統的支撐，能夠對整個(gè)廠(chǎng)房的照明系統根據生產(chǎn)計劃或者作業(yè)日程進(jìn)行全自動(dòng)化的管理，不需要外界的手動(dòng)干預，便可以取得良好的照明效果。例如，在一個(gè)工作日正式結束之前，系統會(huì )對整個(gè)控制區域內部的作業(yè)人員進(jìn)行自動(dòng)化的探測，無(wú)人區域的燈光會(huì )逐漸變暗，甚至是關(guān)閉；有人區域的燈光會(huì )逐漸調節到夜間工作的狀態(tài)，這樣能夠讓工作人員更好地適應光照強度的變化。

3.2安裝及施工便捷

有了智能照明系統作為支撐，線(xiàn)路僅需要從控制模板連接到照明燈具上，線(xiàn)路不需要經(jīng)過(guò)多次開(kāi)關(guān)，這樣延長(cháng)了設備的壽命。在系統安裝完成之后，可以通過(guò)集中控制建立相應的控制關(guān)系。相比于傳統的照明模式，可以節約更多的資源和成本，也能夠大大地降低安裝的難度，減少施工的時(shí)間[3]。

3.3節約能源

智能照明系統的網(wǎng)絡(luò )性和可視化特征都相當明顯，可以為后續的可視化管理提供更良好的環(huán)境氛圍。后臺管理軟件可以自動(dòng)獲取每個(gè)燈具的開(kāi)關(guān)情況和實(shí)際的耗能情況，可以根據外部環(huán)境的表現，對燈具亮度進(jìn)行自動(dòng)調節，進(jìn)而讓燈具光線(xiàn)達到自然光的狀態(tài)，實(shí)現節能減排的終目標。

3.4延長(cháng)燈具壽命

智能照明系統的控制模塊可以對燈具進(jìn)行軟啟動(dòng)控制活動(dòng)，這樣可以盡可能地規避電網(wǎng)對燈具所產(chǎn)生的不良影響。除此之外，對燈具的開(kāi)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)化的控制，也能夠不斷減少無(wú)效照明時(shí)間，延長(cháng)燈具的使用時(shí)間。這可以節約更多的成本，而且對于大量使用燈具并且安裝困難的大型廠(chǎng)房而言，具有十分重要的現實(shí)作用。

3.5提高精細化管理水平

智能照明系統可以使原有的人工作業(yè)模式朝著(zhù)自動(dòng)化作業(yè)模式的方向不斷地轉化，如此一來(lái)，為高素質(zhì)管理人員的科學(xué)管理搭建了堅實(shí)的平臺。對照明設備的能源消耗情況進(jìn)行全面采集，形成數據報表，可以為后續的精細化管理打下基礎。

4安科瑞智能照明控制系統

4.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線(xiàn)技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩定。開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時(shí)預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數據交換。

4.2應用場(chǎng)所

適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3系統結構

4.4系統功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線(xiàn)狀態(tài)，反饋現場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設備掉線(xiàn)或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì )發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個(gè)照明回路實(shí)現開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現開(kāi)關(guān)控制。

4）開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長(cháng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個(gè)照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器會(huì )自動(dòng)切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調光控件，照明設備從0%到100%進(jìn)行調光，可以對單個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，調光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現調光控制，也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，通過(guò)圖標的亮滅狀態(tài)反饋現場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對應場(chǎng)景設置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標的亮滅顯示對應的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8）設置定時(shí)時(shí)間，確認時(shí)間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執行的動(dòng)作進(jìn)行設置，設置燈在設定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統可以通過(guò)預設的當地經(jīng)緯度信息，自動(dòng)計算每天的日升日落時(shí)間；根據天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計劃均可下發(fā)保存至驅動(dòng)模塊；當上位機系統故障或模塊離線(xiàn)時(shí)，驅動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線(xiàn)結構；系統內各元件不依賴(lài)于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過(guò)程序的設定實(shí)現功能的多樣性。

12）預留BA或三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設備選型

5結束語(yǔ)

借助智能照明系統，能夠對整個(gè)工業(yè)廠(chǎng)房的燈具進(jìn)行更為便捷的自動(dòng)化控制活動(dòng)，可以取得更為良好的節能效果。如此一來(lái)，可以提升整個(gè)廠(chǎng)區的能源管理質(zhì)量，智能照明系統的全面引入對于工作環(huán)境的優(yōu)化及工作效率的提升也具有十分重要的作用。

參考文獻

[1].劉會(huì )兵.基于KNX總線(xiàn)的智能家居照明控制系統設計[J].智能建筑與智慧城市,2017(7):76-78.

[2].楊錯.辦公樓智能照明控制系統設計[J].現代建筑電氣,2018,9(1):55-57.

[3].管讀剛,秦少雷,魏飛龍.智能照明系統在智能建筑中的應用[J].光源與照明,2023(1):66-68.

[4].帥品格.地鐵車(chē)站照明系統節能研究與應用[D].南昌:南昌大學(xué),2022.

[5].安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022年05版

[6].董俊峰,工廠(chǎng)廠(chǎng)房智能照明系統應用研究