浅谈水泥厂智能照明控制系统设计方案

摘要：水泥厂车间传统照明方案均以人工手动控制为基础设计，该方式存在一定的缺陷，需要人工到现场操作，如开关不及时，既造成电力浪费，也增加了劳动强度，不能适应当前工业发展节能政策及智能化的要求。本文介绍一种水泥厂智能照明控制系统的设计方案，符合绿色智能工厂的发展趋势。

关键词：水泥厂；智能照明系统；节能设计

0前言

随着工业数字化、信息化、智能化进程的加速，智能照明系统也是进程中不可或缺的一个板块，智能照明控制系统既能满足人们对于智能化的要求，同时还能起到节能环保的作用，已经逐渐在各个行业得到了应用。由我院承接的某熟料水泥生产线项目建设实施中，根据熟料水泥示范线的要求，该项目照明设计时按照智能照明控制系统设计，为水泥厂提供了节能、智能的照明控制和管理方式。

1 照明设计基本要求

水泥工厂在照明设计时关于照度的标准需要根据GB50034—2013《建筑照明设计标准》5.4章节的规定，对于水泥厂的破碎、粉磨、烧成及包装等主车间的地面照度标准值应该达到100lx，长堆和圆堆等储存车间的照度标准值应达到75lx，输送廊道的地面照度标准值应达到30lx。因此，设计人员在照明设计时应保证其设计值满足与照度标准值的偏差不超过±10%，当该场所灯具数量≤10个时，允许适当超过此偏差，在设计时根据照度要求计算首先可以初步确定该区域需要布置的灯具数量范围。接下来还需要考虑照明的节能指标即LPD值来进行复核。这里我们就需要注意灯具的选型，在选择照明灯具时应尽量选用高光效光源，在满足眩光控制的要求下，应选择直接型灯具。

本项目在灯具选取时均选用节能型LED灯具，同时通过智能照明控制系统对照明进行智能管理和规划，避免电能的浪费。

2 智能照明系统设计方案简介

智能照明控制系统由智能照明控制模块、智能灯具、通讯控制总线以及监控系统构成，整体实现的功能很多，但有些功能的实现需要增加不少项目成本。根据评估，本项目在实施时选取了部分智能控制功能，厂区划分了10个电气室，分别是破碎、原料、生料磨、窑尾、窑头、煤磨、混合材堆棚、水泥磨及水泥包装电气室和总降电气室。在做照明系统设计时，分别结合每个电气室的设置情况对其所控范围进行分别设计，方案如下。

（1）智能照明控制系统需要根据各个电气室和车间内情况设置若干智能照明控制箱，智能照明控制箱综合考虑控制范围内的设备区域，对整体控制区域按照工艺生产流程以及检修巡检通道进行分组，分组时对于相对孤立场所，如提升机地坑、地下柴油储罐室单独分组，同时在现场设置手动开关，灵活操作，避免长时间明灯。各照明回路经照明控制器进行控制，系统可实现对每个照明回路的单独控制和监控，照明系统如图1所示。

（2）在原料堆棚和混合材堆棚内，考虑到屋面设有采光的通道区域，设置了照度感应器，由照度感应器探测室外自然光照度，由中控系统自动开启或关闭该通道区域的照明。例如，通道区域在自然光影响下，室内照度达到100lx时，不开启灯光；低于75lx时，开启25%灯光；低于50lx时，开启50%灯光；低于25lx时，开启100%灯光。

（3）针对厂区道路照明设置了光控和时控模块，厂区内安装光照检测传感器，根据当前照度情况来控制路灯开启和关闭的合理时间，实现智能管控。

（4）系统在有人值班的区域，如余热发电控制室、中控室等，除了可在中控的监控画面上进行区域操作，也同时设置了现场区域智能控制面板，仅用于控制本区域灯光场景。

3 智能照明系统通讯方案

智能照明控制箱设有通讯接口，连接方式分有线和无线两种，考虑到水泥厂内混凝土建筑物较多，采用无线方式可能会出现网络不佳的情况，故本项目采用P-BUS总线通讯的方式。各电气室内的照明控制箱之间首先采用P-BUS总线连接，汇总后接入设置在该电气室的网络机柜，连接方法见图2。

各电气室的网络机柜通过光纤通讯汇总至中控室的网关，将信号送至智能照明服务器以及照明系统监控主机，由监控主机对全厂的照明灯具进行管理和控制。本项目的智能照明控制系统网络拓扑如图3所示。

4 智能照明监控系统

系统在中控室内设置一台照明服务器和一台监控主机，监控主机上组态显示各个控制回路的控制范围以及操作控制按钮。每个区域都可以独立控制实现对各个智能照明控制箱内的开关回路、灯光场景的状态实时管理和监控，并且系统可以在正常生产和检修等模式间切换。

正常生产模式下，系统根据当前时间以及所在区域的照度情况，实现回路的智能控制与调节，也可以根据需要由中控人员控制所有回路的灯具状态，不需要人员去现场操作箱内的开关设备。当某个区域需要检修时，可以通过中央监控与管理计算机将特定区域的照明模式切换到检修模式，该模式会开启该区域的100%灯光，便于现场操作与检修，当检修工作完成后可以通过中控操作恢复至正常照明模式，既方便又节能，如图3所示。

5安科瑞智能照明控制系统

5.1概述

ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术，技术成熟可靠，安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力，适用于一些中小型的项目；模块化设计，可以任意拼接扩展，同时预留I/O口以及Modbus接口，还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。

5.2应用场所

适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明控制需求。

5.3系统结构

5.4系统功能

1）实时检测并显示各个模块的在线状态，反馈现场受控回路的开关状态，监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。

2）当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警，并将故障报警信息记录并显示在界面中。

3）可以对单个照明回路实现开关控制；每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关，也可以一个模块或者整个楼层实现开关控制。

4）开关驱动器支持过零触发功能，负载（灯具）的分合操作仅在交流电过零时进行；可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击，延长灯具与控制装置的寿命。

5）对每个照明回路可以预设掉电状态，当照明电源掉电时，开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态；确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。

6）拖动调光控件，照明设备从0%到100%进行调光，可以对单个照明回路实现调光控制，调光总控可以对一个模块的照明回路实现调光控制，也可以对多个照明回路实现调光控制，通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。

7）点击场景控件，打开或者关闭对应场景设置，软件界面上显示不同的场景模式和场景功能，通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。

8）设置定时时间，确认时间点后，对该事件点执行的动作进行设置，设置灯在设定的时间点亮或者灭。

9）系统可以通过预设的当地经纬度信息，自动计算每天的日升日落时间；根据天文时钟控制照明开关，实现日落开灯、日出关灯的功能。

10）所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块；当上位机系统故障或模块离线时，驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行，不影响日常的照明控制效果。

11）系统结构是分布式总线结构；系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作；系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。

12）预留BA或第三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。

5.5设备选型

6 结束语

智能照明控制系统提高了照明系统的智能化程度，不仅可以节省人力的劳动强度，科学智能地控制灯具，延长了灯具的使用寿命，也为工厂减少了不必要的电能消耗，缓解能源紧缺问题。随着智能化水平和电子技术的不断提高，智能照明控制系统的应用范围也将不断扩大。

参考文献

[1]蒋叶峰.水泥厂智能照明控制系统设计[J].2023，12.

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版