【應用案例】污水處理廠中智慧照明控制系統的應用

 

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1提出問題及設計原則

1．1設計區域的具體情況

  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*化箱體區域，全地下設施，設8個分區，分別為各工藝過程中池，總體2層，局部3層。

生化處理池區照明平面圖如圖1所示。

1．2可預見的問題

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

(2)在出入口設計雙控燈具開關。設計多地控制，因照明回路數量巨大，施工線路非常長且施工復雜，產生大量線纜及施工費用。出入口眾多，工作區域路徑復雜，僅設計雙控開關還不能滿足操作的便捷性。

(3)照明節能。地下空間區域大，照明燈具數量多，每次進入工作區域開啟幾十甚至上百盞燈具是日常行為，但并不是每處區域工作人員都需要巡視到，多數時段可能只是經過相鄰工作區域的通道。因此，浪費的電能非常可觀。

1．3設計原則

(1)操作安全性及可靠性。智能照明控制系統為模式開關，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。智能照明開關通過設定與控制T/U地址相對應，實現對區域的照明控制。每個開關針對不同的需要進行修改，同時實現異地控制、多地控制、集中控制等功能。在開關上可標注其控制區域，并及時顯示所控制區域的照明狀態。

(3)節能。根據具體的工作區域要求，點亮部分回路，改變照明區域。根據具體的工作強度要求，設定不同的照明模式。采用的照明模式只根據要求按相應的模式開關即可實現。每個照明區域都可以在總控制室或集中控制的地方顯示照明狀態，同時也可以對其進行遠距離控制。

(4)降低總成本。總線式智能照明控制系統的所有照明回路直接進配電箱，無論開關在什么位置，只需從*近的智能照明設備中引兩根信號線進行串聯，可實現各種照明控制。同時對照明區域進行改動時無需重新配線，只通過簡單的設定來實現。

2系統設計

2．1控制單元

(1)傳送單元。當系統中照明回路數量(即使用電磁開關數量)在256個以內時設置一個傳送單元即可，可將其放在系統中任意配電箱內。

(2)電磁遙控開關。根據負載容量，選擇電磁開關。該項目選擇20A電磁遙控開關，需要與電磁遙控開關控制T/U及控制系統用變壓器(24V變壓器)同時使用。電磁遙控開關有手動控制功能，采用機械自鎖結構，僅在動作瞬間耗電，不僅節能，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發生故障時照明不會突然熄滅。電磁遙控開關上還具有手動控制功能，便于維修人員操作。

(3)電磁遙控開關控制T/U。與20A電磁遙控開關配套使用，每4個20A電磁遙控開關需要設置1個20A電磁遙控開關控制T/U。

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

(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，并由每個按鈕邊上的紅綠色指示反映照明系統的運行狀況。液晶觸摸屏自帶編輯功能，可在觸摸屏上對其各個開關功能及文字描述進行修改，也可在軟件編輯后通過SD卡設置液晶觸摸屏的功能，并備份。該項目設置1塊液晶觸摸屏，在每個出入口供管理人員監控照明系統使用。除了各種模式控制外，液晶面板上的控制功能還可根據業主需要，按配電箱區域控制或照明燈具種類控制。

2．2電氣系統圖

生物處理池區檢修工作區域的照明配電箱系統如圖2所示。

圖2生物處理池區檢修工作區域的照明配電箱系統

圖2中，每4個回路使用1個電磁遙控開關，每個配電箱內設置1個24V控制系統用變壓器。每個配電箱只需通過一根總線與外部控制中相連，即可完成數據傳輸與控制操作。檢修工作區域面積大，照明開關很難找到，使用智能控制方式很簡便

3方案對比

  智能照明方案與傳統照明方案對比如表1所示。

4安科瑞電氣針對智慧城市水務建設推出能效管理解決方案----AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

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品生體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠能耗總量和能耗強度，監測主要用能設備能效，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智慧水務綜合能效管理系統由變電站綜合自動化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務中壓變配電系統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務后勤部門管理需要。

4.3平臺拓撲圖

4.4平臺子系統

4.4.1變電站綜合自動化系統及電力監控

  對水務配電系統中34kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時預警。

  監測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

4.4.2電能質量監測與治理

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

4.4.3電動機管理

  馬達監控實現水務中電機的保護、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、監測和報警。準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

4.4.4能耗管理

  為水務搭建計量體系，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。

將所有有關能源的參數集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現各個工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

  能耗數據統計采集水務中污水廠、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排放統計趨勢。

  能效分析按三級計量架構，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、環比、對標等。通過污水處理產量以及系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析，同時將污水的單耗與行業/先進指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

4.4.5智能照明控制

  系統為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能，盡量利用自然光照，實現室內、廠區照明的智能控制達到安全、節能、舒適的目的。

4.4.6電氣安全

（1）電氣火災監測

監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。

（2）消防應急照明和疏散指示

根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態和異常情況。

（3）消防設備電源監測

監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

（4）防火門監控系統

  防火門監控系統集中控制其各終端設備即防火門監控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態，實時監測疏散通道防火門的開啟、關閉及故障狀態，顯示終端設備開路、短路等故障信號。系統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，當終端設備發生短路、斷路等故障時，防火門監控器能發出報警信號，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環境監測

  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，排除隱患，保持良好的水處理環境。

4.4.8分布式光伏監測

  實時監測低壓并網柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關狀態，逆變器運行監視，對逆變器直流側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、當前發電功率、累計發電量進行監測，以曲線方式繪制上述監測的各個參量的歷史數據。

平臺結合廠區實際分布情況，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、并網點位置，各個屋頂的裝機容量。

4.4.9工藝仿真監控

  平臺通過2D、3D方式實時監視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消、污泥濃縮壓濾、生物除等工藝設備運行狀態。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、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，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

4.5相關平臺部署硬件選型清單

4.5.1電力監控、電能質量、電動機管理及配電室環境監控系統

4.5.2智能照明系統

4.5.3電氣火災監控系統

4.5.4消防設備電源監控系統

4.5.5防火門監控系統

4.5.6消防應急照明和疏散指示系統

5結語

  介紹了智能照明控制系統在某污水處理廠的應用，并對比普通照明方案與智能照明方案的優劣。在地下大空間工作區域采用智能照明控制系統體現污水處理廠的先進性、科技性，可降低整個廠區的運行費用，實現節能。

參考文獻：

［1］沈陽. 虹橋污水處理廠智能照明系統設計

［2］肖輝．電氣照明技術［M］．北京:機械工業出版社，2009．

［3］安科瑞企業微電網設計應用手冊.2022.04版．