摘要：基于傳統(tǒng)機(jī)房照明系統(tǒng)控制簡單、照度不足和燈具布局不合理等問題，提出了智能照明系統(tǒng)改造建議。將照明系統(tǒng)分為視頻照明模式、工作模式、手動模式和應(yīng)急照明模式。根據(jù)實(shí)際工程案例，從實(shí)用性及安全性、可靠性及安全性、可維修性、年耗電量、年使用電費(fèi)、年維護(hù)費(fèi)、碳排放量以及回收期等方面，分析采用智能照明系統(tǒng)前后的經(jīng)濟(jì)效益，探析智能照明系統(tǒng)在機(jī)房應(yīng)用的可行性，為建設(shè)綠色節(jié)能機(jī)房提供參考。
關(guān)鍵詞：智能照明;工作模式;經(jīng)濟(jì)效率;綠色節(jié)能機(jī)房
0、引言
隨著IT技術(shù)的飛速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)信息化時代的到來，云計算在范圍內(nèi)大規(guī)模發(fā)展，但其高能耗、高費(fèi)用、高污染等問題日益突出。機(jī)房用電主要包括照明用電、設(shè)備動力用電和空調(diào)用電三部分，其中設(shè)備動力用電和空調(diào)用電相是一種剛性需求。如果要減少機(jī)房能耗開銷和碳排放量，應(yīng)從照明用電著手。由于老舊機(jī)房的照明系統(tǒng)為建設(shè)初期設(shè)計，因此后期機(jī)房使用和設(shè)備安裝過程中存在以下幾方面問題：(1)照明系統(tǒng)控制方式簡單，而機(jī)房燈具因視頻照明需要24h開啟，造成電量浪費(fèi)嚴(yán)重;(2)照度不足，即機(jī)房中安裝了空調(diào)送風(fēng)管路，使機(jī)房中上面一排的照明燈幾乎被*遮擋，下面一排的照明燈在風(fēng)管與設(shè)備之間，光線有50%被遮擋;(3)部分燈具設(shè)置于設(shè)備上方，給通信設(shè)備安全運(yùn)行帶來隱患;(4)燈具布局不合理，機(jī)房看起來雜亂無章。本文基于傳統(tǒng)機(jī)房照明系統(tǒng)控制簡單、照度不足以及燈具布局不合理等問題，提出了智能照明系統(tǒng)改造建議。將照明系統(tǒng)分成視頻照明模式、工作模式、手動模式和應(yīng)急照明模式。通過實(shí)際工程案例，從實(shí)用性及安全性、可靠性及安全性、可維修性、年耗電量、年使用電費(fèi)、年維護(hù)費(fèi)、碳排放量和回收期等方面，分析采用智能照明系統(tǒng)前后的經(jīng)濟(jì)效益，探析智能照明系統(tǒng)在機(jī)房應(yīng)用的可行性。
1、智能照明控制方式研究分析
根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)房照明使用技術(shù)要求及實(shí)際使用需要，將照明系統(tǒng)分為四種工作模式，即視頻照明模式、工作模式、手動模式和應(yīng)急照明模式。
1.1視頻照明模式智能控制
為了滿足機(jī)房中監(jiān)控系統(tǒng)的需求，視頻照明需保證機(jī)房24h不間斷照明，確保監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)嵤┯^察機(jī)房設(shè)備及安全狀況[3]。為了滿足機(jī)房視頻照明的工作需求，在機(jī)房中設(shè)計了獨(dú)立的視頻照明系統(tǒng)(約為照明系統(tǒng)的1/10)，使用輪換模式進(jìn)行工作，而輪換時間可以任意設(shè)計(0～999h)。正常工作狀態(tài)下，視頻照明系統(tǒng)中只有1/2或1/3的燈具工作。該工作模式的優(yōu)點(diǎn)如下：(1)節(jié)約了不低于50%的能源;(2)延長了燈具的使用壽命;(3)降低了照明系統(tǒng)故障率，提高了機(jī)房設(shè)備運(yùn)行的可靠性。視頻照明模式智能控制系統(tǒng)如圖1所示。
1.2工作照明模式智能控制
由于視頻照明的存在，因此機(jī)房中的亮度*可以滿足一般安全日常檢查的需求。如果人員有在現(xiàn)場工作，工作人員到達(dá)工作區(qū)域后，該區(qū)域的燈具會自動開啟(為了確保有足夠的亮度，一般選用雙管日光燈)。工作完成后，人員離開120s(時間空調(diào))后，燈具會自動關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅。該控制方式具有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)節(jié)約了不低于原系統(tǒng)80%的能源;(2)延長了燈具的使用壽命;(3)降低了照明系統(tǒng)故障率，提高了機(jī)房設(shè)備運(yùn)行的可靠性。工作照明模式智能控制系統(tǒng)如圖2所示。
圖1視頻照明模式智能控制系統(tǒng)
圖2工作照明模式智能控制系統(tǒng)
1.3手動工作照明模式智能控制
智能照明系統(tǒng)中，手動控制的優(yōu)先級高。如果有大型檢修、割接、檢查等活動，需要機(jī)房的燈具全部開啟，此時只需達(dá)到手動功能即可。同時，為了防止智能系統(tǒng)發(fā)生整體或局部故障，其他意外因素導(dǎo)致智能失靈，可以使用手動控制功能開啟機(jī)房中任意區(qū)域的燈具。(1)使用手動功能時，所有的自動控制系統(tǒng)均被切除;(2)智能控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)會自動將機(jī)房的照明系統(tǒng)局部或全部切換到手動開啟狀態(tài)。
1.4應(yīng)急照明模式智能控制
應(yīng)急照明系統(tǒng)是機(jī)房消防和安全的保證。機(jī)房開啟應(yīng)急照明時，照度需不小于100lx，確保停電或消防報警時，人員及設(shè)備能夠穩(wěn)定工作。正常工作時，應(yīng)急照明系統(tǒng)不工作(單管熒光燈為備用狀態(tài);雙管熒光燈的一支燈管為備用狀態(tài)，另一支為正常工作狀態(tài))，防止因過度使用造成故障。為確保應(yīng)急照明系統(tǒng)能滿足現(xiàn)場工作需求，一般選用雙管熒光燈。應(yīng)急電源的引入方式有兩種，即熒光燈自帶應(yīng)急電源和由電力機(jī)房UPS供電。
2、機(jī)房智能照明經(jīng)濟(jì)效益分析
以某網(wǎng)管機(jī)房為例，其裝設(shè)雙管燈具520套(1040支燈管)，燈具處于常亮狀態(tài)(24h工作制)。普通明(T8)燈具雙管輸入功率為85W(燈管40W×2，整流器損耗5W)，單位電價0.575元/(kW·h)，100kW·h電=78.5kg碳排放量。假設(shè)有以下幾種條件。
一，普通照明。燈具每天工作24h，燈管使用壽命按5000h計算，需每8個月更換全部燈管，平均年更換燈管費(fèi)用(每個T8系列40W燈管按10元計算);整流器使用壽命按10000h計算，每3年更換一批，每年更換整流器費(fèi)用(每個整流器按24元計算)。二，LED智能照明。燈具每天工作24h，LED燈管使用壽命按8000h計算，需每60個月更換全部燈管;整流器使用壽命按10000h計算，每5年更換一批，每年更換整流器費(fèi)用(每只整流器按30元計算)。三，智能照明系統(tǒng)改造費(fèi)用約129萬元，主要包括智能照明控制系統(tǒng)、照明電源及控制系統(tǒng)、應(yīng)急回路含蓄電池裝置及控制、LED燈具及應(yīng)急組件、電源控制、保護(hù)及線纜、安裝及人工費(fèi)和軟件及調(diào)試等費(fèi)用[6-7]。照明系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析涉及實(shí)用性與安全性、可靠性與安全性、可維修性、年耗電量、年使用電費(fèi)和年維護(hù)費(fèi)等。采用智能照明系統(tǒng)前后的經(jīng)濟(jì)效益分析如表1所示。
3、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)
安科瑞Acrel-Bus智能照明控制系統(tǒng)，是基于KNX總線技術(shù)設(shè)計的控制系統(tǒng)。KNX總線技術(shù)起源于歐洲，是在EIB、Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術(shù)上發(fā)展起來的，其中EIB（EuropeanInstallationBus，歐洲安裝總線）是該總線技術(shù)的主體。Acrel-Bus智能照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的2×2×0.8EIBBUS總線（即KNX總線）作為總線線纜，將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)照明燈具的遠(yuǎn)程集中控制，又可實(shí)現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論連接控制模塊數(shù)量達(dá)58000多個。安科瑞智能照明控制產(chǎn)品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機(jī)系統(tǒng)、觸摸屏、手機(jī)、平板端等多種控制終端實(shí)現(xiàn)靈活多樣的智能化控制，特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統(tǒng)。
產(chǎn)品介紹及選型
序號 | 產(chǎn)品分類 | 型號及對應(yīng)名稱 | 主要功能 |
1 | 電源 | ASL100-P640/30 | 總線電源模塊，為KNX/EIB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)供電電源，該模塊可為與其在同一支線上的其他控制模塊進(jìn)行供電。 該電源模塊輸入端接入普通的市電回路，輸出端使用KNX總線線纜將其他模塊接入系統(tǒng)中。該電源模塊不僅可以為總線提供電壓，耦合總線信號，并且監(jiān)測KNX/EIB/系統(tǒng)的電壓。另外該電源模塊還會提供一個30V的輔助直流電壓，為其他的外設(shè)(如觸摸屏幕、IP網(wǎng)關(guān)等)提供電壓。 |
2 | 開關(guān)驅(qū)動器 | ASL100-S2/16 | 該系列開關(guān)驅(qū)動器，有四路、八路、十二路三種型號可選擇。該模塊是用于對負(fù)載進(jìn)行開關(guān)控制的驅(qū)動器，具有手動操作開關(guān)、開關(guān)延時設(shè)定、狀態(tài)反饋、總線電壓斷開和恢復(fù)后繼電器開關(guān)狀態(tài)的設(shè)定，還具有場景開關(guān)、閾值開關(guān)等功能。 |
ASL100-S4/16 | |||
ASL100-S8/16 | |||
ASL100-S12/16 | |||
3 | 調(diào)光驅(qū)動器 | ASL100-SD2/16 | 該系列0—10V調(diào)光驅(qū)動器，有兩路、四路兩種型號可選擇。該模塊既可以對負(fù)載進(jìn)行開關(guān)控制，還可以輸出0—10V調(diào)光信號對具有0-10V調(diào)光接口的燈具進(jìn)行調(diào)光，此外該模塊還可通過設(shè)置實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)控制、場景控制功能。 |
ASL100-SD4/16 | |||
ASL100-TD2/5 | 可控硅調(diào)光驅(qū)動器，既可以對負(fù)載進(jìn)行開關(guān)控制，還可以對支持可控硅調(diào)光的燈具進(jìn)行調(diào)光此外該模塊還可通過設(shè)置實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)控制、場景控制功能。 | ||
4 | 智能面板 |
ASL100-F1/2 | 該系列智能面板有一聯(lián)兩鍵、兩聯(lián)四鍵、四聯(lián)八鍵三種選擇。該系列面板使用標(biāo)準(zhǔn)接線端子和KNX總線線纜將面板接入系統(tǒng)，無需額外的供電模塊。 該系列智能面板通過弱電控制強(qiáng)電，避免智能面板直接控制強(qiáng)電存在的危險。 該系列智能面板可通過區(qū)分按鍵短按長按并結(jié)合不同參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制、調(diào)光控制、百葉窗控制、場景控制、數(shù)值發(fā)送控制等功能。 |
ASL100-F2/4 | |||
ASL100-F4/8 | |||
5 | 二合一傳感器 | ASL100-T2/BM | 該系列兩通道傳感器，分別探測人體移動（物體移動）和光照度，將感應(yīng)的信號處理后傳遞給其他控制模塊（如調(diào)光驅(qū)動器、開關(guān)驅(qū)動器等）并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的自動控制功能。 |
ASL100-T2/BR | |||
6 | 輸入模塊 | ASL100-DI4/20 | 干接點(diǎn)輸入模塊，通過外部輸入或(和)手動操作按鍵來控制驅(qū)動器的動作。該模塊自帶20V的DC輸入信號，因此無需外部電壓輸入，當(dāng)檢測到外部干接點(diǎn)信號輸入時，模塊可根據(jù)功能設(shè)定向總線發(fā)送相應(yīng)的報文。 該模塊的功能設(shè)定主要包括：四路開關(guān)信號，調(diào)光功能，窗簾功能，數(shù)值發(fā)送，場景控制，順序發(fā)送，計數(shù)功能，多重操作功能。 |
ASL100-WI4/230 | 濕接點(diǎn)模塊通過外部輸入或(和)手動操作按鍵來控制驅(qū)動器的動作。該濕接點(diǎn)模塊支持12V~230VACDC電壓輸入。當(dāng)系統(tǒng)檢測到外部有源信號輸入時，模塊可根據(jù)預(yù)設(shè)功能向總線發(fā)送報文。 該模塊的功能設(shè)定主要包括：四路開關(guān)信號，調(diào)光功能，窗簾功能，數(shù)值發(fā)送，場景控制，順序發(fā)送，計數(shù)功能，多重操作功能 |
4、結(jié)論
機(jī)房智能照明系統(tǒng)改造不僅解決了傳統(tǒng)照明系統(tǒng)控制簡單、照度不足和燈具布局不合理等問題，而且提高了機(jī)房照明系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，增加了燈具的使用壽命，節(jié)約了電能，減少了碳排放量，提升了機(jī)房管理水平，符合綠色節(jié)能機(jī)房的要求。
參考文獻(xiàn)：
【1】楊曉敏.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用 [M]. 北京：中國電力出版社，2006.
【2】方曉然.智能照明系統(tǒng)在機(jī)房應(yīng)用的可行性探析
【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版
