基于某老廠房智能照明監控系統改造方案分析

摘要：在國家政策支持及“雙碳目標"實施的大背景下，選用節能環保的照明設備替代傳統光源，積極采用智能化照明控制方式，已經成為工業照明節能的發展方向。本文以一棟老廠房照明改造項目為例，對智能照明系統的選用，改造后的成果，經濟適用性等方面進行分析。智能照明有望推動LED工業照明行業的快速發展。這定將有助于國家早日實現“碳達峰碳中和"的重要戰略目標。

關鍵詞：節能降碳；DALI控制系統；0-10V調光；智能控制；雙碳目標

0引言

隨著國家各行各業的迅速發展，企業和工廠的規模越來越大型化、多元化。照明系統在一個項目中的占比不容小覷，照明能耗也是企業日常工作能耗中非常重要的一部分。有數據顯示，隨著工業照明產品的使用需求不斷增長，工業照明耗電量已占全國電力總消耗量的百分之十三。在國家強調加大節能減排力度的宏觀背景下，如何有效降低工業照明的能耗，成為當今國內節能減排的首要議題。在國家政策的扶持下，選用節能環保的照明設備，并積極采用智能化照明控制系統，已經成為工業照明節能的發展趨勢。

1老廠房照明節能改造必要性

1.1國家政策引導

國家發展改革委員會同有關部門印發《關于發布<重點用能產品設備能效先進水平、節能水平和準入水平（2022年版）>的通知》（以下簡稱《通知》）?！锻ㄖ分忻鞔_指示，國有企業要帶頭強化采購中的能效約束，積極采購先進水平能效照明產品；鼓勵企業優先選用先進能效照明產品，開展節能降碳改造。支持綠色建筑、超低能耗、近零能耗建筑等提高先進水平能效照明產品應用比例。

《通知》進一步規定，新建、改擴建項目不得采購使用能效水平低于準入水平的照明產品，優先采購使用能效達到先進水平的照明產品。重點用能單位實施照明產品設備更新換代和改造升級，依法依規淘汰老舊落后照明產品。

1.2廠房照明現狀

目前待改造的老廠房內照明燈具仍采用傳統金鹵燈，傳統燈具缺陷頻繁出現，不能有效穩定運行。使一大部分耗電量在無形中浪費，不符合“節能減排、增產減污"的國家環境保護政策，現場現有照明狀況無法更好的滿足生產工作需求，一定程度的開關控制設備損壞，同時存在安全隱患。大量的熒光燈具和金鹵燈燈具含有汞及重金屬，對人體易造成傷害，同時也會污染環境，處理廢品時需要額外的費用投資。

1.3改造成果

（1）現有燈具老化及光衰情況嚴重，維護成本高，維護難度大，配件缺失，維護人員有限，照明質量缺陷的問題長時間得不到解決。對全廠照明設備進行一次性升級改造更新，專人維護，可根本解決廠房照明缺陷問題，提高生產質量。

（2）改造后采用經專業配光設計的工業LED燈具,通過智能化照明控制系統可二次節能50%-60%，有效降低非生產用電量。燈具壽命延長，維護量減少，大大降低了生產成本，節能效益明顯。

（3）原金鹵燈啟動時大電流沖擊，嚴重沖擊已經老化的線路，啟動及再啟動時間可達3-8分鐘，都存在很大安全隱患。LED功率小啟動電流小，即開即亮，有效提高照明安全及線路的使用壽命。

（4）現場使用的是非三防燈具，防護等級低，進水進灰塵，燈具接線外露，固定粗暴，外殼老化損壞嚴重等，改造后燈具統一為具有防護等級的一體式LED長壽節能燈具，長期有效解決以上問題。

（5）有利于規范化管理，統一解決同一區域多種燈型問題。多種燈型既不便于維護，也不便于后期因燈具更換安裝規范簡單固定造成的不安全不美觀等問題。

2解決方案

2.1燈具布置

廠房長115m，寬24m，燈具安裝高度15m。原有老舊燈具400w金鹵燈54只，擬采用200w高天棚LED燈一對一替換原有燈具。設計照度300lx。

燈具布置見圖1

圖1燈具布置

等照度圖見圖2，平均照度值為302lx，滿足設計要求。

圖2等照度圖

2.2 DALI控制系統

DALI是“Digital(數字)Addressable（可尋找地址）LightingInterface（照明接口）字母的縮寫。DALI調光系統*大的特點是每個燈具都有獨立的地址，通過DALI系統軟件可以實現對每個燈具進行控制；可實現對同一強電回路燈具、不同強電回路中的燈具進行尋址，實現單獨控制、任意分組控制，調光具有非常大的靈活性。在不降低照明質量的前提下，可根據生產辦公的時間、空間規律，針對性設計合理的照明控制方案，達到節能降耗的目的。

DAII系統主要由DALI燈具、外置調光驅動器或DALI燈具（內置調光驅動器）、調光控制網關、線路耦合器、DALI智能主機、系統電源、軟件系統、照明傳感器、調光面板等。

圖3智能控制拓撲圖

圖4照明配電箱系統圖

2.3實現功能

（1）定時開關燈功能：可按任意設置時間表實現自動開/關燈。

（2）調光功能：可按任意設置時間表自動調光，可根據不同區域分別設計傳感器（光控、雷達感應）實現0～100%全功率自動調節。

（3）本地智能控制：在現場安裝智能觸摸屏，可實現一鍵開啟和調光控制，實現就地智能控制功能，也可在本地恢復為自動運行狀態。本地智能控制的優先級高于遠程智能控制。

（4）遠程控制功能：運行部門PC能對所控燈具遠程控制，以及可對燈具重設編組方案和運行情景模式等。

（5）燈具自由編組：被控燈具應可以根據需要自由編組控制，同一燈具可以同時編在不同組，比如遠程管理組、傳感器管理組、智能檢修控制管理組等。

（6）單燈故障自動報警：在某一燈具出現故障時，系統后臺自動檢測并報警，屏幕顯示故障燈具信息，故障信息包括具體位置信息、編碼信息。

（7）數據統計分析：加入智能表計后，具有（電流、電壓、功率、功率因數、電能量）電量自動分析功能和亮燈率統計分析、報警統計分析、單回路電能量統計分析等功能。

3節能分析

以54套燈具為例，改造前后能耗對比見表1。

3.1年耗電情況

（1）改造前年耗電量=改造前日能耗*250天=190.08*250=47520kWh;

（2）改造后一次節能年耗電量=改造后日能耗*250天=86.4*250=21600kWh;

（3）一次節省年耗電量=改造前–改造后=47520–21600=25920kWh;

（4）智能化后二次節能年耗電量=智能化日能耗*250天=51.84*250=12960kWh;

（5）二次節省年耗電量=改造前–智能化改造后=47520-12960=34560kWh。

（6）一次節能率=一次節省年耗電量÷改造前年耗電量=54.5%二次節能率=二次節省年耗電量÷改造前年耗電量=72.7%

3.2年節約電費估算（萬元）（電價按1.0元/度）

（1）一次節能年節省電費=一次節省年耗電量*1.0元=25920*1=2.59萬元

（2）智能化后二次節能年節省電費=二次節省年耗電量*1.0元=34560*1=3.46萬元

3.3燈具質保七年節約電費（萬元）

（1）一次節能年節省電費*7年=18.13萬元

（2）智能化后二次節能年節省電費*7年=24.22萬元54套燈具加上智能化控制系統的投資成本約為7萬元，由上述數據可見，經智能化節能改造后，節能降耗成果顯著。

3.4智能化系統的多元性

（1）照明環境的多樣性復雜性

隨著節能型光源的推廣，僅僅使用節能型光源、節能型照明設備已經不能滿足國家對節能降耗提出的更高要求。工業環境針對工廠、倉庫、物流等業態工作的時間特點，根據企業不同生產工藝流程的空間特點；辦公環境針對辦公、會議、休憩等情景，不同的時間段，不同的人員流動情況等，綜合考慮，結合現場實際情況，選擇*合適的智能照明控制方式，達到*優化的節能效果，并尋求投資與回報的平衡。

（2）控制系統的適用性

目前市場主流的照明控制系統有可控硅調光、0-10V調光、DALI調光等，各有優缺點?？煽毓枵{光：成本相對較低，無須額外布線，施工成本較低，燈具容易兼容。0-10V調光：調光效果好，調光驅動兼容性強，要增加一組信號線，對布線和施工接線要求較高。DALI調光：每個燈具驅動具備地址碼，可實現同一回路內單個燈具的控制，但是燈具成本較高，布線時需多布一條DALI信號線，且后期燈具驅動若要更換需重新枚舉驅動地址。在智能照明控制系統的選擇上，需根據業主的需求和項目在時間與空間上的整體環境，對工作空間內的光源進行分組、控制、管理。從施工成本、設備成本、日后維護成本等角度綜合考量，滿足每個項目的個性化需求。

表1改造前后能耗對比

4安科瑞智能照明控制系統解決方案

4.1概述

數據中心人流較少，面積大，機房多，合理使用照明控制系統，通過感應控制做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。

系統在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網關、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控制現場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經過可以設定紅外感應控制亮燈，人離開后在設定的時間內熄燈，智能面板等手動控制設備，可實現自動控制、現場控制和值班室遠程控制相結合。

4.2智能照明系統硬件選型

5結語

本文以老廠房照明改造為契機，從技術實施、成本估算到優缺點描述等方面簡單闡述了智能照明系統對于工業廠房的適用性。

智能照明將成為工業照明的發展方向。未來照明設備還將承載越來越多的功能，諸如圖像實時采集傳輸、環境溫濕度監測、人員感知定位識別、可燃氣體濃度探測等。

在國家政策支持及“雙碳目標"實施的大背景下，我國工業照明的節能降耗之路將成必然，這有望推動LED工業照明行業的快速發展。根據《工業能效提升行動計劃》，到2025年，重點工業行業能效全面提升，綠色低碳能源利用比例顯著提高，節能提效工藝技術裝備廣泛應用。鋼鐵、化工、有色金屬、建筑等行業能效達到先進水平，加大高效照明產品及系統的推廣力度。這定將有助于推進國家早日實現“碳達峰碳中和"重要戰略目標。

【參考文獻】

【1】張波.智慧照明——數字可尋址照明接口技術簡介[J].光源與照明,2017(03):65.

【2】梁靄明,李軍.一種DALI自編址分組尋址設備[J].照明工程學報,2022(03):33.

【3】王薇薇,楊信寬,于丹.我國智能建筑行業的現狀及智能建筑技術的發展趨勢和機遇[J].建筑技術,2022(05):45.

【4】盧偉東.建筑電氣技術在智能建筑中的應用[J].廣西城鎮建設,2021(08):45.

【5】邊疆.某老廠房智能照明改造方案分析.

【6】安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版.