【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，許多場所針對照明合理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)，照明作為工廠的重要能耗之一，工廠的照明智能化控制，如何優(yōu)化控制、提高能源的利用率，達(dá)到節(jié)約能源的目的。將互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用到工廠照明系統(tǒng)，則可以實(shí)現(xiàn)對工廠照明系統(tǒng)的回路控制和能耗統(tǒng)計(jì)管理，達(dá)到高效合理的智能管理模式。
【關(guān)鍵字】：工廠照明智能化控制；物聯(lián)網(wǎng)；節(jié)能設(shè)計(jì)
0.引言
據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示在大型工廠照明供電方面耗電量占比為全國總電量的百分之十七以上，甚至在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，工廠照明耗電量是工廠所不能承擔(dān)的。所以為了降低工廠的生產(chǎn) 成本，擴(kuò)大盈利占比，工廠智能照明系統(tǒng)的構(gòu)建成為了必然道路，同樣也有助于生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，是國家發(fā)展不可或缺的重要過程。傳統(tǒng)的工廠照明系統(tǒng)都是由人為管控的，有些較為工廠則是使用特定的單片機(jī)通過預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)來完成控電管理的，這些傳統(tǒng)的供電管理模式無疑是具有許多弊端的，比如穩(wěn)定性差，維修困難，容易引發(fā)連鎖反應(yīng)等問題，特別是傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)自檢往往是在系統(tǒng)暴露出不易維修的大問題時(shí)人們才會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)電路發(fā)生故障，所以我們要重點(diǎn)研究基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工廠智能照明系統(tǒng)。
1 基于物聯(lián)網(wǎng)的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探究
經(jīng)過對個(gè)種傳統(tǒng)工廠用電照明系統(tǒng)的研究分析，對比發(fā)現(xiàn)，要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到工廠的照明一通當(dāng)中，其主要的目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)幾種傳統(tǒng)照明系統(tǒng)不具備的快捷功能。首先就是要滿足工廠日常工作所需用電量供給，對于設(shè)備大多數(shù)工廠是實(shí)行二十四小時(shí)工作制的，所以夜間工作是照明系統(tǒng)的重要性是不可忽視的，需要為工廠生產(chǎn)提供照明以保證生產(chǎn)質(zhì)量和安全生產(chǎn)。
常規(guī)的工廠照明系統(tǒng)采用人工和定時(shí)開關(guān)的照明管理方式，但是這樣的傳統(tǒng)管理模式顯然存在著很大地問題，管理難度大，故障發(fā)生率高，這些都是不易解決的問題，很難克服。特別是不能根據(jù)實(shí)際使用情況對照明設(shè)備進(jìn)行自動分配調(diào)節(jié)，但是作為智能化的管理系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的照明設(shè)備管理平臺能夠根據(jù)外界環(huán)境變化自動調(diào)節(jié)照明亮度，對照明系統(tǒng)的及時(shí)高效管控是傳統(tǒng)照明方式所不具備的。
智能化照明設(shè)備可以節(jié)約成本，降低不必要的浪費(fèi)，對資源的合理利用度很高，同時(shí)使用物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)控制是通過設(shè)計(jì)與安裝智能網(wǎng)關(guān)和燈控回路控制器的方式對每個(gè)照明是被進(jìn)行自動控制調(diào)節(jié)的，這一方式不僅實(shí)現(xiàn)了照明系統(tǒng)的智能化管控，而且還減少了工廠的用電量降低了運(yùn)行費(fèi)用。其中較為關(guān)鍵的是保障了工廠的生產(chǎn)，對照明設(shè)備的檢修也是很方便的，智能化的系統(tǒng)能夠在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)自動檢測出來并及時(shí)報(bào)警，降低了安全隱患。
2.1 車間照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)改造方案設(shè)計(jì)
照明箱內(nèi)通過智能照明控制模塊可實(shí)現(xiàn)照明回路箱面手動控制、遠(yuǎn)程智能面板控制。具體控制要求如下:
（1）智能照明控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用照明控制行業(yè)及工業(yè)行業(yè)國際通用的RS485協(xié)議架構(gòu)主干網(wǎng),該協(xié)議是開放式通信協(xié)議。采用分布式總線結(jié)構(gòu)，每個(gè)系統(tǒng)具有獨(dú)立的邏輯控制器，相互之間是對等關(guān)系；
（2）智能照明程序設(shè)計(jì)由乙方完成，其邏輯結(jié)構(gòu)需經(jīng)過甲方確認(rèn)方可實(shí)施；
（3）可根據(jù)季節(jié)、作息時(shí)間、自然光照度，對不同區(qū)域的照明設(shè)備分別進(jìn)行設(shè)定的組合開/關(guān)、定時(shí)等控制功能；
（4）為了保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，系統(tǒng)配置的控制模塊應(yīng)自帶電源提供網(wǎng)絡(luò)供電；所有的模塊須采用AC220V或者AC380V直接供電。每個(gè)控制模塊需自帶干接點(diǎn)接入，可與其他系統(tǒng)聯(lián)動或用于電箱本地的手動應(yīng)急控制；
（5）開關(guān)控制器的各回路控制容量不小于20A，可承受60000次以上開關(guān)操作，浪涌電流500A。智能開關(guān)控制器有多路分組及順序延時(shí)開燈功能，防止同時(shí)開燈時(shí)對電網(wǎng)造成沖擊。開閉控制繼電器必須帶有自鎖功能，以便在系統(tǒng)掉電時(shí)，燈光開閉狀態(tài)可保持不變；帶本地手動開關(guān)；
（6）采用智能可編程面板。面板可使用密碼鎖定及解鎖，可通過系統(tǒng)啟用或禁用面板。通過編程，面板可控制廠區(qū)內(nèi)所有的區(qū)域?？赏ㄟ^天文時(shí)鐘，決定面板禁用、啟用時(shí)間段；以及在不同時(shí)段分配給面板不同的控制區(qū)域；
（7）車間二層烘干區(qū)、存儲區(qū)，三層燈具可通過自然光照度實(shí)現(xiàn)開/關(guān)，開/關(guān)照度值經(jīng)施工現(xiàn)場實(shí)測及業(yè)主確認(rèn)后確定，且設(shè)定光照度范圍可更改；
（8）車間所有控制箱內(nèi)可自由增加模塊以拓展功能；
（9）智能照明系統(tǒng)可通過手機(jī)連接車間設(shè)備內(nèi)網(wǎng)登陸相應(yīng)APP進(jìn)行操作；
（10）所有智能控制面板的位置僅為示意，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整，但需得到業(yè)主認(rèn)可后方可施工；
（11）遠(yuǎn)程控制面板需要標(biāo)明每個(gè)按鈕所控制區(qū)域，具體控制區(qū)域名稱需通過業(yè)主確認(rèn)；
（12）照明動力柜內(nèi)控制模塊可根據(jù)實(shí)際使用情況選用4回路、8回路或12回路的模塊；
（13）智能照明圖紙應(yīng)根據(jù)最終選定的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化后方可施工；
（14）智能照明系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)由配電箱廠家完成，含智能照明系統(tǒng)所需的線材（通訊線如需要）以及現(xiàn)場敷設(shè)施工、通電調(diào)試，提供智能照明系統(tǒng)的完整性交付；
2.2物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中軟件平臺是整個(gè)照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能管理的技術(shù)核心，對于工廠不同環(huán)境區(qū)域的不同照明需求，系統(tǒng)做出針對性的規(guī)劃管理; 對不同的照明需求區(qū)域采取不同的照明系統(tǒng)，通過日照變化自動調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的工作狀態(tài); 同時(shí)采取根據(jù)天文時(shí)鐘自動計(jì)算出日出日落時(shí)間使系統(tǒng)可以根據(jù)外界的光線明暗程度進(jìn)行自動控制調(diào)節(jié)。
遠(yuǎn)程集中控制，平臺端執(zhí)行燈光開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、場景切換、運(yùn)行時(shí)間設(shè)置等操作
控制策略，根據(jù)外界環(huán)境自動控制燈光開閉；按照預(yù)設(shè)的運(yùn)行時(shí)間自動控制燈光；通過智能開關(guān)個(gè)性化調(diào)節(jié)所屬區(qū)域燈光.
物聯(lián)網(wǎng)云平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由感知層（終端采集設(shè)備）、網(wǎng)絡(luò)層（通訊管理終端）和平臺層（物聯(lián)網(wǎng)云平臺）三個(gè)部分組成。
● 感知層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，如：燈控回路控制器。
● 網(wǎng)絡(luò)層：智能網(wǎng)關(guān)，采集感知層的數(shù)據(jù)，進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換及存儲之后將數(shù)據(jù)上傳至物聯(lián)網(wǎng)云平臺。
● 平臺層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，可在PC端或移動端實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。
2.3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
硬件控制系統(tǒng)分為燈控回路控制器和智能網(wǎng)關(guān)兩個(gè)部分，其中燈控回路控制器主要用于中心控制管理系統(tǒng)，分布在工廠的各個(gè)照明配電箱環(huán)節(jié)中，采用線型接法，匯總通過智能網(wǎng)關(guān)通過4G至物聯(lián)網(wǎng)平臺，實(shí)現(xiàn)工廠照明智能化控制。
回路控制器采用較新式的單片機(jī)，其內(nèi)部的大容量存儲器和寄存器可以滿足工廠的照明需求，而且產(chǎn)品性價(jià)比較高。顯示屏主要用來反應(yīng)回路分分合狀態(tài)，并具有電壓，電流、電能的檢測功能，統(tǒng)計(jì)每一回路的電能，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確能耗分析，并支持與第三方的系統(tǒng)聯(lián)動。
智能網(wǎng)關(guān)下行提供了標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)接口，是采集燈控回路控制器數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換以4G、NB、LoRa、LoRaWAN，GPS,WiFi,CE,DP等通訊方式上傳，免調(diào)試，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集以及實(shí)現(xiàn)控制燈具回路。
2.4 LED 照明燈具
工廠照明系統(tǒng)中LED智慧照明系統(tǒng)的應(yīng)用具有廣闊前景，雖然LED照明設(shè)備的成本較高，但是其很高的性價(jià)比具有很強(qiáng)的競爭力，必要的前期投入有助于照明系統(tǒng)的合理構(gòu)建。相比 于傳統(tǒng)的照明網(wǎng)絡(luò)，使用LED照明設(shè)備的節(jié)電量可以達(dá)到普通消耗亮量的百分之七十以上，這個(gè)數(shù)據(jù)是十分可觀的，熱切在后期的維護(hù)保養(yǎng)上也有很大的優(yōu)勢，可以有效節(jié)約保養(yǎng)費(fèi)用。LED智慧照明系統(tǒng)能夠很好地滿足經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、高效的要求，而且LED照明設(shè)備普遍壽命較長還不易發(fā)生故障，對于前期的成本投入可以在后期的保養(yǎng)中節(jié)約出來。
3.結(jié)束語
通過改造前和改造后對比發(fā)現(xiàn)，使用物聯(lián)網(wǎng)平臺對工廠的安全生產(chǎn)有很好的保障作用，同時(shí)還能夠有效節(jié)約成本，是工廠利益實(shí)現(xiàn)最大化，最終完成工廠能源的合理利用，在降低成本的同時(shí)提高工廠盈利。物聯(lián)網(wǎng)智能照明系統(tǒng)主要是對工廠現(xiàn)有的傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的改良和探索，通過對現(xiàn)代化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)工廠的智能化照明管理。
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