淺談智能照明控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的運(yùn)用研究

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定201801

摘要：新時(shí)期，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，促進(jìn)照明系統(tǒng)逐漸向智能化趨勢(shì)發(fā)展，并有取代傳統(tǒng)照明方式的趨向。尤其近年來，我國(guó)堅(jiān)持貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，技能環(huán)保已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展大勢(shì)所趨，照明系統(tǒng)作為火力發(fā)電廠能源消耗大戶，要做到與時(shí)俱進(jìn)，積極尋求節(jié)能方法，以此來減少電能的不必要消耗和浪費(fèi)。火力發(fā)電廠作為面向社會(huì)提供電能服務(wù)的主要陣地，在電能生產(chǎn)中對(duì)照明系統(tǒng)要求較高，建設(shè)智能化照明系統(tǒng)已經(jīng)成為火電廠現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢(shì)。基于此，本文將對(duì)智能照明系統(tǒng)進(jìn)行概述，深入研究其在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。并結(jié)合實(shí)踐提出幾點(diǎn)注意事項(xiàng)，旨在為提高火力發(fā)電廠用電效率，改善照明環(huán)境、降低環(huán)境污染程度貢獻(xiàn)一己之力。

關(guān)鍵詞：智能照明系統(tǒng)；火力發(fā)電廠；節(jié)能；網(wǎng)絡(luò)控制

0、引言

近年來，我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程持續(xù)深入，在一定程度上突出了照明系統(tǒng)的重要性。營(yíng)造良好的照明環(huán)境能夠?yàn)楦黜?xiàng)工作有條不紊進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。同時(shí)對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行合理布局，還能夠降低電能的不必要消耗，有利于提高電能綜合利用率。新形勢(shì)下，科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，將自動(dòng)化智能技術(shù)與照明系統(tǒng)融合成為大勢(shì)所趨。結(jié)合實(shí)踐來看，智能化照明系統(tǒng)不僅具備照度適宜、節(jié)約用電等優(yōu)勢(shì)，還能夠提高照明安全水平，降低電力管理成本，并且光源具有可調(diào)節(jié)功能，有利于延長(zhǎng)照明系統(tǒng)使用壽命。在火力發(fā)電廠電能生產(chǎn)中，照明系統(tǒng)的作用不容小覷。電廠發(fā)電的中心樞紐是集控中心，在實(shí)際生產(chǎn)中員工需要長(zhǎng)時(shí)間聚集在此處。由于電廠以往使用的照明系統(tǒng)耗能較高，所以不僅增加電力成本，還會(huì)造成嚴(yán)重的電能浪費(fèi)。而引入智能照明系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)對(duì)照明系統(tǒng)中鎮(zhèn)流器進(jìn)行合理管控，能夠在保證照明效果的同時(shí)達(dá)到節(jié)約電能的目標(biāo)，從而為火電廠有序生產(chǎn)提供保障。

1、智能照明系統(tǒng)概述

1.1 智能照明系統(tǒng)內(nèi)涵

智能照明系統(tǒng)是在微電子、計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信等多種科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，這些技術(shù)的聯(lián)合使用在一定程度上豐富了照明系統(tǒng)的功能性，使系統(tǒng)能夠自動(dòng)化采集照明環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過邏輯分析形成明確的控制指令，而后結(jié)合用戶需求對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行合理調(diào)控。另外，與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，智能照明系統(tǒng)還能夠?qū)?shí)際照明效果進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，也就是將實(shí)際照明效果與標(biāo)準(zhǔn)化光源效果進(jìn)行合理對(duì)比，為照明系統(tǒng)控制提供準(zhǔn)確依據(jù)。

1.2 智能照明系統(tǒng)控制方式

智能照明系統(tǒng)投入使用后，能夠通過多種方式控制光效，常見控制方式可以歸納為以下幾種：一，在控制中心集中控制照明系統(tǒng)的開關(guān)；二，通過設(shè)備輔助方式間歇性控制照明系統(tǒng)的光源，常見輔助設(shè)備包括定時(shí)器、時(shí)鐘等；三，利用控制面板對(duì)智能照明系統(tǒng)的光源進(jìn)行控制；四，智能化燈具結(jié)合照明環(huán)境自動(dòng)化調(diào)節(jié)燈光強(qiáng)度；五，對(duì)監(jiān)測(cè)器等元器件進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，并自動(dòng)化控制照明燈具的開關(guān)；六，通過控制系統(tǒng)控制應(yīng)急區(qū)域的燈具，并且燈具可以結(jié)合所處環(huán)境實(shí)際情況指導(dǎo)調(diào)整光源亮度。

1.3 智能照明宗旨

1.3.1 減少能源消耗

傳統(tǒng)照明系統(tǒng)主要通過消耗電能，使其轉(zhuǎn)換為光能。結(jié)合 2000 年國(guó)際照明委員會(huì)數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果來看，16 個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家照明系統(tǒng)消耗的電能占總電能消耗量的11%左右，平均每個(gè)人每年的用電量為 1200KWh。而我國(guó)照明系統(tǒng)消耗的電能占總電能消耗量的 10%-12%，但每年人均用電量相對(duì)較少，僅在 180KWh 左右。

1.3.2 保護(hù)生態(tài)環(huán)境

盡可能減少電能的浪費(fèi)，是提高環(huán)境保護(hù)水平的措施，因?yàn)閷㈦娔苻D(zhuǎn)換為光能的過程需要消耗大量水、煤炭等資源。以火力發(fā)電廠為例進(jìn)行分析，在電能生產(chǎn)過程中需要長(zhǎng)時(shí)間開啟照明系統(tǒng)，這也意味著電廠耗電量較大。而引入智能照明系統(tǒng)不僅能夠節(jié)約電能，還可以為環(huán)境保護(hù)工作奠定良好基礎(chǔ)。

1.3.3 提高照明效果

照明系統(tǒng)投入使用后，須在達(dá)到照明要求的基礎(chǔ)上考慮如何節(jié)約能源，并為保護(hù)生態(tài)環(huán)境。為了營(yíng)造良好的照明環(huán)境，其實(shí)滿足視力保護(hù)、提高工作效率等要求，就要合理選擇照明燈具，并對(duì)光源強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，這也是我國(guó)大力發(fā)展節(jié)能照明系統(tǒng)的重要原因之一。

1.3.4 提高火電廠設(shè)備運(yùn)維效率

在火力發(fā)電廠主廠房和鍋爐本體等生產(chǎn)區(qū)域引入智能化照明系統(tǒng)，不僅能夠達(dá)到節(jié)能降耗目標(biāo)，還能夠提高照明設(shè)備的運(yùn)維效率。因?yàn)樗性O(shè)備都有內(nèi)置未處理單元，對(duì)系統(tǒng)依賴程度較小，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，只需要對(duì)故障位置進(jìn)行維修即可，其他設(shè)備依然能夠獨(dú)立完成控制功能。

2、智能照明系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)不僅是具備靈活調(diào)整亮度的功能，還能夠增強(qiáng)光源穩(wěn)定性，同時(shí)達(dá)到節(jié)約電能目標(biāo)。具體來說：

2.1 改善火力發(fā)電廠照明環(huán)境

新時(shí)期，我國(guó)火力發(fā)電廠大多采用集控運(yùn)行模式，作為電能生產(chǎn)的核心區(qū)域，集控中心對(duì)照明條件要求較高，所以引入智能照明系統(tǒng)已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。通常情況下，火電廠在建設(shè)集控中心前，就已經(jīng)明確提出了光源選擇要求，規(guī)定了嚴(yán)禁使用哪種光源。例如：熒光燈與白熾燈混用模式不適合應(yīng)用到集控中心照明系統(tǒng)中，因?yàn)檫@種光源長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生斑點(diǎn)，無法達(dá)到理想的照明效果；另外，單一的熒光燈由于光源色調(diào)較冷，長(zhǎng)期使用容易為員工造成視覺疲勞，所以也不適合應(yīng)用到集控中心照明系統(tǒng)中。與此同時(shí)，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)在調(diào)整燈具亮度時(shí)往往需要依賴于電感式鎮(zhèn)流器，由于這種設(shè)備體型較大，散熱性不佳、成本較高。加上時(shí)常出現(xiàn)閃頻現(xiàn)象，所以無法充分保證照明系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，即便鎮(zhèn)流器處于正常運(yùn)行狀態(tài)，閃頻也大多在 100Hz 左右。在火力發(fā)電廠電能生產(chǎn)中，員工長(zhǎng)時(shí)間處于這種照明環(huán)境下，容易出現(xiàn)頭暈、嘔吐等不良反應(yīng)。而采用智能照明系統(tǒng)，使用閃頻在 70Hz 以內(nèi)的鎮(zhèn)流器，并應(yīng)用白色、暖白色等低色溫光源，能夠切實(shí)彌補(bǔ)傳統(tǒng)照明系統(tǒng)損害人體的弊端，有利于改善電廠集控中心的照明環(huán)境。

2.2 增強(qiáng)火力發(fā)電廠光源穩(wěn)定性

室內(nèi)光源會(huì)在墻體反射作用下會(huì)增強(qiáng)光源強(qiáng)度，并且墻面越光滑，反射率越高。但隨著墻體使用年限的不斷增加，老化現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致墻面平滑度下降，反射率降低，從而嚴(yán)重影響照明效果，無法充分滿足照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。另外，燈具長(zhǎng)期投入使用，受環(huán)境、自身磨損等因素影響也會(huì)降低照明效果。很多設(shè)計(jì)人員在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，并沒有考慮上述問題，導(dǎo)致照明效果降低后沒有任何措施應(yīng)對(duì)，不僅會(huì)為員工作業(yè)造成不便，還會(huì)嚴(yán)重影響火電廠工作效率。通常情況下，火力發(fā)電廠遇到這些問題，只能通過更換燈具等方式解決，如此不僅增加成本，還會(huì)形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致電能大量浪費(fèi)。而引入智能化照明系統(tǒng)，通過電子鎮(zhèn)流器調(diào)整光源，可以提高光源穩(wěn)定性和安全性，不僅能夠達(dá)到照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，還可以延長(zhǎng)燈具使用壽命。

2.3 提高火力發(fā)電廠光源節(jié)能水平

火力發(fā)電廠的照明系統(tǒng)普遍是為夜間作業(yè)提供服務(wù)的，但如果電廠采光不良，白天光照效果較差，也需要通過照明燈具補(bǔ)光。由于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)光源功率是固定不變的，所以白天在補(bǔ)光條件下開燈消耗的電力與夜間相同，如此不僅浪費(fèi)電能，還會(huì)增加用電成本。而使用智能照明系統(tǒng)，能夠?qū)庠戳炼冗M(jìn)行調(diào)節(jié)，如果白天采光較差，需要通過燈具彌補(bǔ)自然光線不足的問題，可以將光源調(diào)暗降低電能損耗。另外，智能照明系統(tǒng)中使用的光源濾波技術(shù)可以減少諧波數(shù)量，這對(duì)于節(jié)約電能而言有積極意義，有利于促進(jìn)火力發(fā)電廠可持續(xù)發(fā)展。

2.4 提升火力發(fā)電廠光源使用壽命

智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，在供電過程中能夠通過電子鎮(zhèn)流器抑制電壓浪涌問題，可以從源頭減少欠電壓或高電壓對(duì)系統(tǒng)造成的危害。尤其新時(shí)期，市面上的電子鎮(zhèn)流器普遍具備軛流濾波及穩(wěn)定電壓的作用，可以通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制供電系統(tǒng)，降低沖擊電流對(duì)光源造成的不良影響。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，使用智能照明系統(tǒng)，能夠延長(zhǎng)燈具使用壽命，與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比至少延長(zhǎng) 2-4 倍。與此同時(shí)，智能照明系統(tǒng)還能夠減少后期維護(hù)檢修費(fèi)用，有利于為企業(yè)創(chuàng)造更高經(jīng)濟(jì)效益。

3、智能照明系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的實(shí)際運(yùn)用

3.1 合理選擇照度標(biāo)準(zhǔn)值

火力發(fā)電廠在智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性等角度綜合考慮問題，并對(duì)照《火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中提到的照度參考值開展設(shè)計(jì)工作。從而為后期照明方式和照明光源的選擇提供準(zhǔn)確依據(jù)。

3.2 采用科學(xué)的照明方式

混合照明方式。以上提到，集控中心是火電廠電力生產(chǎn)的核心樞紐，該區(qū)域人員集中，作業(yè)密度較大，對(duì)照明條件要求較高，如果選擇單一的照明方式不僅會(huì)加大照明安裝功率，還會(huì)造成嚴(yán)重的電能浪費(fèi)。而使用混合照明方式，通過局部照明方式滿足亮度需求，能夠提高電能利用率。

分區(qū)照明方式?；痣姀S不同區(qū)域的照明要求不盡相同，為了在改善照明環(huán)境的同時(shí)盡可能節(jié)約電能，需要采用分區(qū)照明方式，也就是結(jié)合不同區(qū)域的特點(diǎn)和需求，針對(duì)性選擇照明方式。

加強(qiáng)照明方式。如果火力發(fā)電廠的建筑工程規(guī)模較大，可以選擇一般照明與加強(qiáng)照明相融合的設(shè)計(jì)方式。簡(jiǎn)單來說，就是建筑場(chǎng)所的上部分可以采用一般照明方式，而后在下部分墻壁或柱體上安裝加強(qiáng)照明燈具，主要用于補(bǔ)光。

間接照明方式。這種方式就是利用高強(qiáng)氣體放電燈改善照明環(huán)境，這種燈具發(fā)光體積較小、光通量較大，如果安裝在低空間內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的眩光現(xiàn)象。所以在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以將燈具的光纖投向墻壁或棚頂，而后通過反射作用改善工作面照明條件，一方面解決眩光問題，另一方面節(jié)約電能。

3.3 采用高質(zhì)量照明光源

不同燈具的光源、光效、色溫、使用壽命不盡相同，需要火力發(fā)電廠結(jié)合技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)合理選擇光源，一方面要保證照明效果達(dá)標(biāo)，另一方面要實(shí)現(xiàn)節(jié)電目標(biāo)。在照明光源選擇時(shí)，可以從以下方面入手：

用節(jié)能燈具代替白熾燈。通常情況下，火力發(fā)電廠照明系統(tǒng)中的燈具不應(yīng)使用普通白熾燈。如果特殊條件下要使用，則需要選擇 100KW 以下的燈泡。近年來，在科學(xué)技術(shù)推動(dòng)下，越來越多節(jié)能燈具應(yīng)運(yùn)而生，將其應(yīng)用到火電廠智能照明系統(tǒng)中，不僅能夠滿足照明要求，還可以節(jié)約電源。例如：火電廠中使用的 LED 等，以相同亮度進(jìn)行比較，3W 的 LED 等運(yùn)行 333小時(shí)僅消耗 1 度電，普通 60W 白熾燈 17 小時(shí)就能消耗1 度電。并且 LED 等使用壽命較長(zhǎng)，無玻璃泡、無燈絲、不易碎、使用時(shí)間超過五萬小時(shí)。而普通白熾燈的使用時(shí)間僅在 1000 小時(shí)左右。與此同時(shí)，LED 燈不含汞和氙等有害元素，利于回收，普通燈管中含有汞和鉛等元素。

使用金屬鹵化物燈具或高壓鈉燈。金屬鹵化物燈具普遍具有顯色性較好、使用壽命較長(zhǎng)的特點(diǎn)，在規(guī)模較大的廠房中使用效果更加。而高壓鈉燈雖然顯色性較差，但成本較低，并且光效較好，可以應(yīng)用到火電廠變色要求較低的區(qū)域。在智能照明系統(tǒng)中，按照發(fā)光原理對(duì)光源進(jìn)行分類，可以分為氣體放電光源和熱輻射放電光源兩種，其中高壓鈉燈的發(fā)光率是國(guó)內(nèi)現(xiàn)有光源中較高的，可應(yīng)用到火電廠樓梯等照明場(chǎng)所。

4、智能照明系統(tǒng)應(yīng)用到火力發(fā)電廠中需要注意的問題

4.1 突發(fā)事故下照明系統(tǒng)控制問題

火力發(fā)電廠照明系統(tǒng)中，不能直接使用直流長(zhǎng)明燈。并且在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，電廠照明區(qū)域的光源須通過合理控制方式調(diào)節(jié)。一旦系統(tǒng)受各種因素影響產(chǎn)生故障，要避免使用自動(dòng)調(diào)光功能，確保照明功率能夠達(dá)到 100%。

4.2 合理選擇控制系統(tǒng)的問題

首先，火力發(fā)電廠需要明確照明區(qū)域的規(guī)模和要求，在滿足照明條件的同時(shí)充分考慮技術(shù)性和成本性特點(diǎn)，并采用行之有效的控制方式。另外，當(dāng)前市面上涌現(xiàn)出多樣化智能控制系統(tǒng)，但質(zhì)量良莠不齊，火電廠需要充分考慮照明系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮的作用，并慎重選擇控制系統(tǒng)。

5、應(yīng)用場(chǎng)景

系統(tǒng)功能：

1、開關(guān)控制：對(duì)通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會(huì)議室按照單個(gè)照明回路、區(qū)域、樓層等實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)照明的開關(guān)燈控制，監(jiān)視受控回路的開關(guān)狀態(tài)。

2、調(diào)光控制：滿足區(qū)域照度和亮度調(diào)節(jié)要求，支持在通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會(huì)議室等場(chǎng)所監(jiān)測(cè)照度或亮度，并根據(jù)需要自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)節(jié)開燈數(shù)量和燈光亮度，充分利用自然光源，滿足節(jié)約了能源，營(yíng)造了舒適的生活工作環(huán)境。

3、場(chǎng)景控制：支持不同的場(chǎng)景模式控制，根據(jù)不同區(qū)域的功能需求，設(shè)定場(chǎng)景，完成相關(guān)照明燈具的控制組合，滿足美化工作環(huán)境、提高舒適度需求。

4、照明回路電路監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)視各照明支路/回路的運(yùn)行電流、開關(guān)狀態(tài)，并自動(dòng)分析回路是否有故障狀態(tài)并預(yù)警。

5、分區(qū)、總控：支持運(yùn)行管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)視各區(qū)域、樓層、樓棟的照明狀態(tài)，并根據(jù)需要進(jìn)行分區(qū)、分層、分樓棟按需要分區(qū)控制、總控制。

6、實(shí)時(shí)報(bào)警：當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中，提示內(nèi)容為故障時(shí)間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢：查詢?nèi)我鈺r(shí)段內(nèi)的事件記錄，支持“當(dāng)日"“最近7天"“自定義時(shí)段"方式查詢歷史事件。

6、現(xiàn)場(chǎng)圖片

7、產(chǎn)品選型

8、結(jié)束語

綜上所述，火電廠在電能生產(chǎn)中，離不開照明系統(tǒng)的支撐，由于不同區(qū)域的照明要求不盡相同，所以需要設(shè)計(jì)人員針對(duì)性設(shè)計(jì)。由于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)普遍為額定功率，所以無論白天還是夜間開啟照明系統(tǒng)，都會(huì)產(chǎn)生同樣的電能消耗。對(duì)此，需要火電廠引入智能照明系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)控制方式對(duì)照明燈具的亮度、光源等進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，從而節(jié)約電能，改善照明環(huán)境。

【參考文獻(xiàn)】

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作者介紹：

劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事無線測(cè)溫系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。