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    物流仓库的智能照明控制设计

      信息来源:   发布时间:2021-08-23  点击数:

    1 引言

    当前, 我国信息产业高速发展, 互联网企业中以天猫、京东等为代表的电子商务平台为居民网上购物提供了便利。放眼全球, 我国移动支付的普及程度和互联网购物规模均遥遥领先[1]。有资料显示, 我国在全球电子商务中所占比重已达到42%, 拥有全世界三分之一的最成功新技术企业, 年均移动支付额是美国的11倍[2]。这背后, 发达的快递物流产业功不可没。笔者多年来一直从事物流仓库的电气设计工作, 服务过普洛斯 (GLP) 、平安不动产、国内外多家知名物流产业建设单位。本文结合笔者的物流仓库建筑电气设计经验和工程实例, 介绍了智能照明控制系统的组成与设计理念, 通过具体工程实现, 分析了智能照明系统的优势及存在的问题, 可为同类工程的智能照明设计提供借鉴。

    2 工程概况及照明控制方案选择

    在物流仓库电气设计中, 照明设计是非常基础而又重要的部分。图1为某典型单层仓库的鸟瞰图及防火分区示意图。

    图1 某物流仓库鸟瞰图及防火分区示意图

    图1 某物流仓库鸟瞰图及防火分区示意图   下载原图


    图1 某物流仓库鸟瞰图及防火分区示意图

    图1 某物流仓库鸟瞰图及防火分区示意图   下载原图


    该工程中, 仓库分为4个防火分区, 建成验收后, 建设单位拟将每一分区单独出租。每个分区均留有配电间, 整座仓库设置1间总配电间。每一分区的照明和动力配电箱统一放置在配电间内。

    仓库中, 照明灯具较多, 翘板开关的额定电流较小, 往往无法满足实际使用要求。当前市场上的断路器大多具有隔离功能, 可做功能性开关[3], 但操作不方便, 且不适合仓库照明等频繁操作的场合。另一种可行的方式是采用接触器控制。接触器适用于频繁操作的场合, 以本工程为例, 1个仓库分区含24个左右独立照明回路, 这些照明回路的二次回路使得配电箱尺寸较大, 内部接线较多。那么, 控制箱上的控制按钮至少需要24×2=48个 (每个回路至少包含1个启动按钮和停止按钮) 。在实际使用时, 为便于操作, 物流管理方往往要求照明控制按钮箱设置在每个防火分区主门 (叉车坡道门) 侧。这样两地控制的操作要求需要从照明配电箱拉至少24×3=72根线, 线缆较多, 施工繁琐, 也为今后使用维护带来不便。

    GB 51157—2016《物流建筑设计规范》第13.2.1-3条中指出:物流建筑照明应分区控制;高大空间、公共场所照明、室外照明宜采用集中智能控制方式[4]。本工程为物流仓库, 且面积较大, 照明方案适宜采用智能照明控制系统。智能照明控制系统 (Intelligent Lighting Control System) 可通过预先设定的程序、控制模块、控制面板等实现场景控制、定时控制、恒照度控制、红外线控制、就地控制、集中控制、群组组合控制等多种控制模式[5], 从而达到集中控制、节约电能等目标。

    3 系统组成

    本工程采用某品牌的总线制照明控制系统 (以下简称为A-Bus) , 总线标准为KNX, 基本的架构如图2所示。

    图2 智能照明控制系统架构

    图2 智能照明控制系统架构   下载原图


    我们知道, 目前在楼宇自动化领域, KNX标准是唯一符合ISO/IEC14543和欧洲标准EN500990、CE13321要求的开放式国际标准[6]。采用通用标准, 可保证产品只要符合KNX标准, 就能实现互换性, 进而做到不同厂商不同产品间的无缝兼容, 从而提高可维护性和可扩展性。在该系统中, 所有的设备及整个系统通过ETS工具软件 (Engineering Tool Software) 编制定义, 系统中的设备除电源模块外, 均拥有唯一的物理地址。具体的物理地址根据实际工程拓扑结构确定, 从设计阶段就考虑今后的实际使用, 以确保工程能顺利施工、投入使用。

    从图2中看出, 智能照明控制系统的主要设备包括总线电源、开关驱动器、调光驱动器、智能面板、传感器、干接点输入模块等。

    总线电源模块是KNX/EIB系统标准供电源、为总线上的各个模块提供电源、耦合总线信号, 使总线上各设备工作在DC 30V安全低电压下。开关驱动器为功能性开关, 不仅可实现翘板开关、接触器的开关功能, 同时还具有逻辑控制、延时开关、预设、场景、阈值开关等功能。调光驱动器可输出0~10V调光信号, 对具有0~10V调光接口的灯具进行调光。由于可调光灯具成本较高, 而物流仓库对照度的要求并非十分敏感, 因此, 本项目不采用调光驱动器及配套的可调光灯具。智能面板外观类似普通翘板开关, 用于接收按键触动信号, 可通过区分短按与长按并结合不同参数配置实现开关、调光、场景、调温、报警等功能。传感器为人体感应及光照度二合一传感器, 通过探测光照度和人体感应, 将感应信息传递给其他设备装置 (如调光器、开关驱动器) , 以实现其相应功能。

    在本工程采用的系统中, 所有受控的负载直接与控制系统的驱动器相连, 所有传感器 (如智能面板、传感器) 和驱动器 (如开关驱动器和调光驱动器) 都通过KNX总线线缆相互连接在一起。当智能面板按下或者传感器监测到光照度或人体移动时, 通过KNX总线线缆向设定的驱动器发送信号 (以电信号的形式发送) , 从而控制相应的负载 (灯具、开窗器等) 。

    4 系统实现

    以本工程防火分区一的存储区为例。通过照度计算, 采用普通T84×45W高效荧光灯盘共80个 (不采用可调光灯具以控制成本) 。智能照明控制系统配备:总线电源、开关驱动器、智能面板、传感器、总线线缆 (RVSP2×2×0.8) 等。各智能设备通过手拉手相连形成一条总线, 各驱动模块与智能面板及传感器通过控制总线相连形成线路。驱动模块采用标准DIN导轨安装, 智能面板采用标准86盒安装, 传感器采用吸顶安装。

    图3是智能照明控制系统接线示意图。

    图3 智能照明控制系统接线示意图

    图3 智能照明控制系统接线示意图   下载原图


    在分区设备连接好的基础上, 通过KNX-Bus总线, 接到中央监控室内。控制室内配备与设备配套的网关、交换机、主机等设备。随后, 即可进入施工后的调试验收阶段。

    图4是某仓库智能照明控制系统图。

    图4 某仓库智能照明控制系统图

    图4 某仓库智能照明控制系统图   下载原图


    5 系统优缺点分析

    从本工程案例中可以看出, 该智能照明控制系统具有以下优点:

    1) 采用通用KNX总线标准, 产品只要符合该标准, 便可实现互换性, 做到不同厂商、不同产品间无缝兼容, 可维护性好;

    2) 分布总线式结构, 系统内各智能模块不依赖其他模块独立工作, 可靠性高;

    3) 多点共同控制时, 无需增加连接线数量, 系统内任一点的控制方式, 只需通过设备参数设置实现;

    4) 可在移动终端 (手机、平板电脑) 等实现智能控制, 操作更加便捷, 也更加人性化;

    5) 系统控制方式多样, 可实现就地智能面板控制、人体感应控制、光线感应控制、集中控制等, 进一步开发升级, 还可实现定时控制、场景预设控制等功能;

    6) 可与消防系统联动, 在出现消防报警时, 方便控制照明回路通断, 利于人员疏散;

    7) 总线元件及现场控制面板运行在DC 30V低电压下, 安全性更高;

    8) 总线制系统, 接线方便简洁, 便于使用及维护。

    与传统翘板开关或接触器控制相比, 智能照明控制系统优势明显, 但现阶段推广使用的主要问题在于成本方面较传统控制方式高。在实际工程中, 建议要事先征得建设单位同意。但笔者相信, 随着生产厂商的增加及技术更加成熟, 智能照明控制系统的成本会越来越低, 使用也会越来越广泛。

    6 结语

    互联网时代电子商务的发展推动了物流仓库类建筑的建设需求, 智能照明技术的发展也使得物流建筑照明更加智能, 也更加环保。笔者相信, 随着智能照明等新技术的发展及成本的降低, 其在物流建筑中的应用一定会越来越广泛。让我国的物流仓库更加智能化, 更好地为物流产业发展服务。

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