某下沉式污水廠建設規(guī)模為40萬m3/d，采用全地下組團形式，主要處理構(gòu)筑物均位于地下，地上布局與公共綠地建設緊密結(jié)合。地下箱體平面尺寸約為350m×350m，主要分2層，－1F為操作層，－2F為管廊層。
根據(jù)地下污水廠布置特點，在地下箱體區(qū)域設置智能照明控制系統(tǒng)，采用W-BUS智能照明控制策略，為污水廠正常運行提供舒適、高效的照明控制和管理方式。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該工程為集散型智能照明控制系統(tǒng)，采用工業(yè)現(xiàn)場總線、模塊化結(jié)構(gòu)，在中控室設置中央監(jiān)控與管理計算機，對整個系統(tǒng)實施監(jiān)控，以便隨時調(diào)節(jié)照明的現(xiàn)場效果。在地下污水處理廠的不同區(qū)域設置子網(wǎng)智能照明控制主機，控制相應區(qū)域的照明系統(tǒng)。智能照明控制系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)組成
該工程W-BUS智能照明控制系統(tǒng)由系統(tǒng)單元、輸入單元、輸出單元三部分組成。系統(tǒng)單元為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)集中處理、指令發(fā)送、電源和通信傳輸保障等，主要包括主機、電源模塊、總線、PC接口、ＲS-232接口、系統(tǒng)時鐘等;輸入單元將外界的需求信息轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘栐谙到y(tǒng)總線上傳播，主要設備包含智能控制面板、移動控制平板、照度傳感器、人體移動感應傳感器等;輸出單元用于接受信號，并按照指令對相關負載做出相應的輸出動作，如調(diào)光模塊、開關模塊等。
地下污水廠箱體是一個封閉空間，含有污水池體、涉水管道及其內(nèi)部排水溝道，整個箱體比較潮濕，而且在預處理區(qū)、污泥處理區(qū)均會產(chǎn)生腐蝕性氣體。因此，智能照明控制設備耐潮濕、耐腐蝕，防護等級不低于IP54。
系統(tǒng)功能
根據(jù)地下污水廠運行特點，該工程地下污水廠智能照明控制系統(tǒng)具有以下功能。
(1)W-BUS智能照明控制系統(tǒng)設有中央監(jiān)控與管理計算機，對整個系統(tǒng)實施監(jiān)控，以便隨時調(diào)節(jié)照明的現(xiàn)場效果，如系統(tǒng)設置開燈方案模式，并在計算機屏幕上仿真照明燈具的布置情況，顯示各組燈具開關狀態(tài)。
(2)具有實時控制、故障檢測和報警功能，當現(xiàn)場設備出現(xiàn)故障時，可通過軟件上的實時數(shù)據(jù)、報警等方式及時通知管理人員進行維護，自動生成相關報表。
(3)具有場景預設、亮度調(diào)節(jié)、定時、時序控制的功能。
(4)具有消防及安全技術防范聯(lián)動接口，應急時啟動相應的應急照明系統(tǒng)。
(5)系統(tǒng)設有自動/手動轉(zhuǎn)換開關，以便必要時對各組的開、關進行手動操作。
(6)控制主機具有顯示各終端設備使用狀態(tài)功能。
(7)智能照明控制面板具有顯示各場景狀態(tài)功能。
(8)具有燈具啟動時間、累計記錄和燈具使用壽命的統(tǒng)計功能。
(9)能按需求檢測照明回路實時電流值并記錄。
(10)系統(tǒng)應具備定時時鐘控制和天文時鐘控制功能，可實現(xiàn)以秒、分鐘、小時、天、周、年為周期的定時設定功能，實現(xiàn)各受控區(qū)域的自動化管理。
(11)W-BUS智能照明系統(tǒng)控制軟件應有不同權(quán)限級別設置。
(12)系統(tǒng)設置與其他系統(tǒng)連接的接口，以提高綜合管理水平。
控制要求
地下污水廠不同的功能分區(qū)對照明需求不同，在制定照明控制策略時要考慮污水廠的運行特點。該工程智能照明控制要求如下。
(1)大空間區(qū)域應綜合考慮污水廠構(gòu)筑物、工藝流程分組情況、巡檢通道、參觀通道、自然采光等進行回路設置和控制，便于節(jié)能。照明回路可以采用開關量控制，根據(jù)不同時段需要，采取分區(qū)、分回路控制;在預算允許范圍內(nèi)，也可采用單燈控制方式，按需開啟相應區(qū)域的照明。
(2)在有人值班的區(qū)域，如污泥脫水機房控制室、鼓風機房控制室等，設置區(qū)域智能控制面板，僅控制本區(qū)域燈光場景。
(3)為了調(diào)節(jié)室內(nèi)外照度差異，在車道出入口區(qū)域設計過渡照明。過渡照明具備時鐘控制功能，不同時間段按需開啟相應的照明。
(4)在有光導和采光井的通道區(qū)域，可以根據(jù)照度感應器探測室外自然光照度，自動開啟或關閉光導和采光井區(qū)域的照明。例如，采光井區(qū)域在自然光影響下，室內(nèi)照度達到100lx時，不開啟燈光;低于75lx時，開啟25%燈光;低于50lx時，開啟50%燈光;低于25lx時，開啟100%燈光。
(5)在箱體出入口、值班室等區(qū)域設置智能控制面板，可調(diào)用多個場景模式、一鍵式場景切換、燈光依次開啟等。
(6)工作人員通過移動控制平板、手機APP等來調(diào)用需要的照明場景模式。例如，當運行人員巡檢到某個區(qū)域時發(fā)現(xiàn)可疑問題，可通過、手機APP等打開該區(qū)域全部燈光并進行重點檢查。
(7)在中控室內(nèi)設置中央監(jiān)控與管理計算機，實現(xiàn)對整個箱體內(nèi)所有燈光回路、燈光場景的狀態(tài)實時管理和監(jiān)控。計算機采用圖形化界面，可以加入箱體內(nèi)各個區(qū)域的平面圖，顯示各個區(qū)域燈光場景狀態(tài)。每個區(qū)域都可以獨立控制，都具有不同場景模式。當箱體內(nèi)某個區(qū)域需要檢修時，可以通過中央監(jiān)控與管理計算機對指定區(qū)域的燈光進行切換到檢修模式，該區(qū)域檢修模式開啟該區(qū)域的100%燈光。
(8)在檢修模式下，開啟檢修區(qū)域所有照明，檢修人員離開后自動恢復至正常照明狀態(tài)，既方便又節(jié)能。
(9)巡檢模式下，當運行人員進入箱體內(nèi)巡檢時，通過箱體入口處的智能控制面板開啟巡檢模式，打開巡檢通道上方照明，開啟箱體內(nèi)50%回路燈光，同時啟動人體移動感應傳感器功能。當巡檢人員通過某個區(qū)域，人體移動感應傳感器檢測到人員時，將開啟該區(qū)域的燈光;當巡檢人員離開后，人體移動感應傳感器再將該區(qū)域的燈光恢復到原燈光亮度。人體移動感應傳感器的延遲、關閉時間可分別設置，當人體移動感應傳感器負責的區(qū)域較小，可設置延遲5min恢復原燈光亮度;當人體移動感應傳感器負責區(qū)域較大時，設置延遲10min恢復原燈光亮度。
(10)應急處理模式下，在接到安保系統(tǒng)的警報后自動切換到應急照明場景。
(11)在參觀通道入口處設置調(diào)光模塊，根據(jù)需要調(diào)節(jié)燈光照度并設置移動感應器，實現(xiàn)燈光自動跟隨調(diào)光的功能。
(12)W-BUS智能照明控制系統(tǒng)提供端口與人員定位系統(tǒng)對接，當人員定位系統(tǒng)檢測到人員活動時發(fā)送信號給智能照明控制系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)指令開啟相應區(qū)域的照明。
場景模式
根據(jù)地下污水處理廠的特點及運行方式，設定不同的場景模式，工作人員可以根據(jù)實際需要，通過中央監(jiān)控與管理計算機、智能控制面板、移動控制平板、手機等，調(diào)整各個區(qū)域不同時段、不同用途的燈光場景模式，使用時只需調(diào)用預先設置好的場景模式。場景模式的設定由污水廠運營單位、設計院及建設單位等共同協(xié)商確定，并可根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當調(diào)整。地下污水廠場景模式設置如下。
(1)對于整個地下箱體，可根據(jù)地下污水廠的運行方式，設置以下大場景模式。
①全開模式:開啟箱體內(nèi)100%回路燈光。
②全關模式:關閉箱體內(nèi)100%回路燈光。
③節(jié)能模式一:開啟箱體內(nèi)50%回路燈光，自然采光區(qū)域可結(jié)合照度感應控制。
④節(jié)能模式二:開啟箱體內(nèi)25%回路燈光，自然采光區(qū)域可結(jié)合照度感應控制，重點設備區(qū)域保持50%回路燈光。
⑤節(jié)能模式三:開啟箱體內(nèi)10%回路燈光，自然采光區(qū)域可結(jié)合照度感應控制，重點設備區(qū)域保持50%回路燈光。
⑥節(jié)能模式四:開啟主通道照明，重點設備區(qū)域保持50%回路燈光。
⑦迎賓模式:對人員參觀通道及需要參觀的區(qū)域開啟100%回路燈光;對那些不會對參觀人員開放的區(qū)域，采用25%回路點亮的節(jié)能操作。
⑧巡檢模式:打開巡檢通道上方的照明，開啟箱體內(nèi)50%回路燈光，并結(jié)合人體移動感應傳感器使用。
(2)對于地下污水廠的各個生產(chǎn)區(qū)域，可以分別設置不同的場景模式。
對于地下污水廠不同的功能區(qū)域(預處理區(qū)、生反池、二沉池、高效沉淀池、反硝化深床濾池、污泥脫水機房等)，可根據(jù)地下污水廠的工藝流程分成不同的區(qū)域，面積較大的功能區(qū)還可根據(jù)工藝分組情況分成幾個小區(qū)域，每個區(qū)域可以設置以下場景模式。
①檢修模式:開啟本區(qū)域內(nèi)100%回路燈光。
②全關模式:關閉本區(qū)域內(nèi)100%回路燈光。
③節(jié)能模式一:開啟本區(qū)域內(nèi)50%回路燈光。
④節(jié)能模式二:開啟本區(qū)域內(nèi)25%回路燈光，重點設備區(qū)域保持50%回路燈光。
⑤節(jié)能模式三:開啟本區(qū)域內(nèi)10%回路燈光，重點設備區(qū)域保持50%回路燈光。
⑥巡檢模式:打開巡檢通道上方的照明，并開啟本區(qū)域內(nèi)50%回路燈光，并結(jié)合人體移動感應傳感器使用。
(3)對于操作層中央通道和車行道，根據(jù)車行方向和面積大小分成不同的區(qū)域，每個區(qū)域可以設置以下場景模式。
①檢修模式:開啟本區(qū)域內(nèi)100%回路燈光。
②全關模式:關閉本區(qū)域內(nèi)100%回路燈光。
③節(jié)能模式一:開啟本區(qū)域內(nèi)50%回路燈光，自然采光區(qū)域可結(jié)合照度感應控制。
④節(jié)能模式二:開啟本區(qū)域內(nèi)25%回路燈光。
(4)對于管廊層，根據(jù)巡檢路線和面積大小分成不同的區(qū)域，每個區(qū)域可以設置以下場景模式。
①檢修模式:開啟本區(qū)域內(nèi)100%回路燈光。
②全關模式:關閉本區(qū)域內(nèi)100%回路燈光。
③節(jié)能模式一:開啟本區(qū)域內(nèi)50%回路燈光，可結(jié)合照度感應控制。
④節(jié)能模式二:開啟本區(qū)域內(nèi)25%回路燈光。
重點設備區(qū)域主要包括粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、高效沉淀池設備間、反硝化深床濾池設備間、加藥間、鼓風機房、回用水泵房、出水泵房、脫水機房等。
照明方案
工程項目中，在巡檢通道出入口設置人體移動感應探頭，根據(jù)人體移動感應探頭探測到的人像，自動開啟二沉池的照明，待人離開后自動關閉;在有光導或采光井的通道區(qū)域，可以根據(jù)照度感應器感應室外的自然光照度，自動開啟或關閉光導或采光井區(qū)域的照明;大空間區(qū)域照明回路采用開關量控制，根據(jù)不同時段需要，采取分區(qū)、分回路控制照明。
二沉池及地下通道一般照明配電箱系統(tǒng)圖如圖3所示。配電箱內(nèi)設置2個8通道開關模塊，同時預留1個4通道開關模塊，為后期擴展使用。照明配電箱通過系統(tǒng)總線與控制面板、照度感應器、人體移動感應傳感器等相連，完成數(shù)據(jù)傳輸與控制操作。
根據(jù)工藝流程，通過現(xiàn)場控制面板、時鐘控制、人體移動感應器等多種自動控制手段，實現(xiàn)對二沉池區(qū)域照明智能控制。二沉池區(qū)域場景模式設置:①檢修模式，開啟本區(qū)域內(nèi)100%回路燈光;②全關模式，關閉本區(qū)域內(nèi)100%回路燈光;③節(jié)能模式一，開啟本區(qū)域內(nèi)50%回路燈光;④節(jié)能模式二，開啟本區(qū)域內(nèi)25%回路燈光;⑤節(jié)能模式三，開啟本區(qū)域內(nèi)10%回路燈光;⑥巡檢模式，打開巡檢通道上方的照明，開啟本區(qū)域內(nèi)50%回路燈光，并結(jié)合人體移動感應傳感器使用。
照明控制策略
合理的智能照明控制策略可實現(xiàn)對地下污水廠多層次、全方位的智能管理，既能保證正常運行的照明需求，又能達到節(jié)能環(huán)保的目的，具體有以下主要優(yōu)勢。
(1)控制范圍修改靈活。當遇到工藝設備布局調(diào)整時，只需要對編制程序進行修改，不需要對已有線路進行改造，這將降低擴建費用和改造工期。
(2)根據(jù)污水廠運行計劃調(diào)整照明控制策略。根據(jù)污水廠運行計劃，設定照明控制程序，當運行計劃調(diào)整時可以通過軟件修改控制策略，從而保證污水廠正常運行的照明需求。
(3)擴展性好。W-BUS智能照明控制系統(tǒng)的規(guī)模可靈活地隨著照明系統(tǒng)的大小而改變，如需要擴充時不必更改原有線路，只需將增加的模塊用數(shù)據(jù)線接入原有網(wǎng)絡，通過程序修改進行重新配置。
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