【应用案例】污水处理厂中智慧照明控制系统的应用

 

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

1提出问题及设计原则

1．1设计区域的具体情况

  上海某污水处理厂工程项目总面积约为4万m2，主要为主体工程的一*化箱体区域，全地下设施，设8个分区，分别为各工艺过程中池，总体2层，局部3层。

生化处理池区照明平面图如图1所示。

1．2可预见的问题

(1)在出入口设计单控灯具开关。地下池区空间巨大，*深处距离主要出入口超过200m。如果仅在出入口设置灯具开关，工作人员在操作上很不方便，工作或者巡检时从A区进入B区后如要关闭A区的照明，需要要返回A区，行进的距离可达几百米。

(2)在出入口设计双控灯具开关。设计多地控制，因照明回路数量巨大，施工线路非常长且施工复杂，产生大量线缆及施工费用。出入口众多，工作区域路径复杂，仅设计双控开关还不能满足操作的便捷性。

(3)照明节能。地下空间区域大，照明灯具数量多，每次进入工作区域开启几十甚至上百盏灯具是日常行为，但并不是每处区域工作人员都需要巡视到，多数时段可能只是经过相邻工作区域的通道。因此，浪费的电能非常可观。

1．3设计原则

(1)操作安全性及可靠性。智能照明控制系统为模式开关，起到信号传送的功能。信号电压24V，属安全电压;控制照明回路采用遥控继电器，使操作者触摸不到电源或配电箱等带电有危险电压的部位。

(2)管理便捷性。智能照明开关通过设定与控制T/U地址相对应，实现对区域的照明控制。每个开关针对不同的需要进行修改，同时实现异地控制、多地控制、集中控制等功能。在开关上可标注其控制区域，并及时显示所控制区域的照明状态。

(3)节能。根据具体的工作区域要求，点亮部分回路，改变照明区域。根据具体的工作强度要求，设定不同的照明模式。采用的照明模式只根据要求按相应的模式开关即可实现。每个照明区域都可以在总控制室或集中控制的地方显示照明状态，同时也可以对其进行远距离控制。

(4)降低总成本。总线式智能照明控制系统的所有照明回路直接进配电箱，无论开关在什么位置，只需从*近的智能照明设备中引两根信号线进行串联，可实现各种照明控制。同时对照明区域进行改动时无需重新配线，只通过简单的设定来实现。

2系统设计

2．1控制单元

(1)传送单元。当系统中照明回路数量(即使用电磁开关数量)在256个以内时设置一个传送单元即可，可将其放在系统中任意配电箱内。

(2)电磁遥控开关。根据负载容量，选择电磁开关。该项目选择20A电磁遥控开关，需要与电磁遥控开关控制T/U及控制系统用变压器(24V变压器)同时使用。电磁遥控开关有手动控制功能，采用机械自锁结构，仅在动作瞬间耗电，不仅节能，还确保其有6万次的机械寿命，且机械自锁确保照明控制系统发生故障时照明不会突然熄灭。电磁遥控开关上还具有手动控制功能，便于维修人员操作。

(3)电磁遥控开关控制T/U。与20A电磁遥控开关配套使用，每4个20A电磁遥控开关需要设置1个20A电磁遥控开关控制T/U。

(4)控制系统用变压器。当使用20A电磁遥控开关时，每个配电箱均设置一个24V控制系统用变压器。

(5)液晶触摸屏。通过液晶触摸屏可直接手动控制照明回路的开/关，并由每个按钮边上的红绿色指示反映照明系统的运行状况。液晶触摸屏自带编辑功能，可在触摸屏上对其各个开关功能及文字描述进行修改，也可在软件编辑后通过SD卡设置液晶触摸屏的功能，并备份。该项目设置1块液晶触摸屏，在每个出入口供管理人员监控照明系统使用。除了各种模式控制外，液晶面板上的控制功能还可根据业主需要，按配电箱区域控制或照明灯具种类控制。

2．2电气系统图

生物处理池区检修工作区域的照明配电箱系统如图2所示。

图2生物处理池区检修工作区域的照明配电箱系统

图2中，每4个回路使用1个电磁遥控开关，每个配电箱内设置1个24V控制系统用变压器。每个配电箱只需通过一根总线与外部控制中相连，即可完成数据传输与控制操作。检修工作区域面积大，照明开关很难找到，使用智能控制方式很简便

3方案对比

  智能照明方案与传统照明方案对比如表1所示。

4安科瑞电气针对智慧城市水务建设推出能效管理解决方案----AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台

4.1平台概述

  安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。

4.2平台组成

  AcrelEMS智慧水务综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控及能效管理系统组成，涵盖了水务中压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运维等，贯穿水务能源流的始终，帮助运维管理人员通过一套平台、一个APP实时了解水务配电系统运行状况，并且根据权限可以适用于水务后勤部门管理需要。

4.3平台拓扑图

4.4平台子系统

4.4.1变电站综合自动化系统及电力监控

  对水务配电系统中34kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，对异常情况及时预警。

  监测变压器、水泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。

4.4.2电能质量监测与治理

  水务中大量的大功率电机、水泵变频启动导致配电系统中存在大量谐波，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施提高供电电能质量。

4.4.3电动机管理

  马达监控实现水务中电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，电动机保护器能对过载、短路、缺相、漏电等异常情况进行保护、监测和报警。准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息，对电机进行健康诊断和预防性维护。同时支持与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。

4.4.4能耗管理

  为水务搭建计量体系，显示水务的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助水务分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域。

将所有有关能源的参数集中在一个看板中，从多个维度对比分析，实现各个工艺环节的能耗对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。

  能耗数据统计采集水务中污水厂、自来水厂、水泵站等的用电、用水、燃气、冷热量消耗量，同环比对比分析，能耗总量和能耗强度计算，标煤计算和CO2排放统计趋势。

  能效分析按三级计量架构，分别进行能效分析，契合能源管理体系要求，可对各车间/职能部门的能效水平进行分析，同比、环比、对标等。通过污水处理产量以及系统采集的能耗数据，在污水单耗中生成污水单耗趋势图，并进行同比和环比分析，同时将污水的单耗与行业/先进指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。

4.4.5智能照明控制

  系统为污水厂、自来水厂、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，模块可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能，尽量利用自然光照，实现室内、厂区照明的智能控制达到安全、节能、舒适的目的。

4.4.6电气安全

（1）电气火灾监测

监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，实现对污水厂、自来水厂、水泵站的电气安全预警。

（2）消防应急照明和疏散指示

根据预先设置的应急预案快速启动疏散方案引导人员疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯具工作状态和异常情况。

（3）消防设备电源监测

监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。

（4）防火门监控系统

  防火门监控系统集中控制其各终端设备即防火门监控模块、电动闭门器、电磁释放器的工作状态，实时监测疏散通道防火门的开启、关闭及故障状态，显示终端设备开路、短路等故障信号。系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，当终端设备发生短路、断路等故障时，防火门监控器能发出报警信号，能指示报警部位并保存报警信息，保障了电气安全的可靠性。

4.4.7环境监测

  污水厂、自来水厂、水泵站等场所温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度展示和预警，保障污水厂、自来水厂、水泵站等安全运行。当可燃气体或有害气体浓度超标可自动启动排风风机或新风系统，排除隐患，保持良好的水处理环境。

4.4.8分布式光伏监测

  实时监测低压并网柜每路的电流、电压、功率等电气参数及断路器开关状态，逆变器运行监视，对逆变器直流侧每一光伏组串的输入直流电压、直流电流、直流功率，逆变器交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量进行监测，以曲线方式绘制上述监测的各个参量的历史数据。

平台结合厂区实际分布情况，通过3D或2.4D平面图显示分布式光伏组件在屋顶、车棚的分布情况，显示汇流箱、并网点位置，各个屋顶的装机容量。

4.4.9工艺仿真监控

  平台通过2D、3D方式实时监视粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改良生化处理、二沉、加氯接触消、污泥浓缩压滤、生物除等工艺设备运行状态。在格栅清渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸沙泵、吸泥泵等低压电动机控制柜或低压馈电柜安装电动机保护，进行短路、过流、过载、起动超时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、te保护、堵转、逆序、温度等保护以及外部故障连锁停机，与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。

4.5相关平台部署硬件选型清单

4.5.1电力监控、电能质量、电动机管理及配电室环境监控系统

4.5.2智能照明系统

4.5.3电气火灾监控系统

4.5.4消防设备电源监控系统

4.5.5防火门监控系统

4.5.6消防应急照明和疏散指示系统

5结语

  介绍了智能照明控制系统在某污水处理厂的应用，并对比普通照明方案与智能照明方案的优劣。在地下大空间工作区域采用智能照明控制系统体现污水处理厂的先进性、科技性，可降低整个厂区的运行费用，实现节能。

参考文献：

［1］沈阳. 虹桥污水处理厂智能照明系统设计

［2］肖辉．电气照明技术［M］．北京:机械工业出版社，2009．

［3］安科瑞企业微电网设计应用手册.2022.04版．