电气自动化技术在照明工程中的应用.pdf

智能照明 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明78电气自动化技术在照明工程中的应用赵琪琛甘肃一安建设科技集团有限公司，甘肃 兰州 730060摘要：为探讨电气自动化技术在照明工程中的应用，文章采用理论与实践相结合的方法，立足我国照明工程的发展现状，分析了照明工程中应用电气自动化技术的必要性，并结合实际案例，分析了电气自动化技术在照明工程中的应用要点。分析结果表明，照明工程具有很强的复杂性，既要考虑美观性、艺术性，又要考虑亮度、显色度和照明系统的节能效果。将电气自动化技术应用到照明工程中，可实现对照明系统的自动化、远程化、智能化控制，以满足人们对照明工程的需求。关键词：电气自动化技术；照明工程；前端系统；边缘计算平台分类号：TM9230 引言照明工程是一种通过自然光照明或者人工照明系统来满足特定光环境照明要求的工程项目。在现代化城市建设中，照明工程的数量逐年增多，对美化城市、打造丰富多彩的城市夜景有非常重要的作用。早期人们错误地认为照明工程越亮效果越好，并没有考虑到照明工程的亮度、色温、显色度等对照明效果造成的不良影响，导致出现了一系列泛光污染，对周围居民、车辆的出行等都造成严重影响。随着人们生活水平的不断提升，人们开始认识到这些问题，将电气自动化技术应用到照明工程中，可实现照明灯具开闭、亮度、色温、显色度的自动化调整和控制，在提升照明效果的同时，还能降低电能消耗，值得大力推广应用。1 我国照明工程的发展现状目前，我国照明工程的数量不断增加，规模不断扩大，给电力系统带来了巨大的压力。为满足城市化发展的需求，适应新时期的发展环境，照明工程的施工建设需要不断扩大电网系统的覆盖范围，调整照明工程的结构，将电气自动化技术应用到照明工程是大势所趋。传统照明工程耗电量比较大，能源利用率比较低，若照明系统的电能利用率能够达到 100%，可大幅度降低电能损耗，让电能消耗降低到 7%以下，以节约照明工程的总体耗电量。导致照明工程电能利用率比较低的主要原因是灯具选择不当和无法实现照明系统的自动化、智能化控制。很多照明灯具在设计、使用上都存在不够合理的问题，应用到照明工程中不可避免地会出现一系列问题，造成大量电能资源被无故浪费。据不完全统计，在照明工程中有超过 30%的电能消耗为非必要消耗。因此，合理选择灯具，并加大电气自动化技术的应用是减少能耗的主要举措。2 照明工程中应用电气自动化技术的必要性2.1 有利于节能增效现代照明工程涉及很多设施，包括荧光灯、高压钠灯、LED 灯具等先进灯具。在照明工程中常用的照明灯具及特点如表 1 所示。在照明工程中既要充分利用照明设施，又要将照明设施与电气自动化技术结合起来，在提高照明效果的同时，节省大量的能源。表 1 照明工程中常用照明灯具及特点灯具种类发光物质特点LED 灯具半导体节能环保、经济效益显著、价格低、可选择颜色多、使用周期长高压钠灯高强度气体成本低、使用周期长、透雾性比较好、节能、发光效率高紧凑型荧光灯特种电子荧光粉节能环保、照明效果好、使用周期长、外形美观在照明工程中使用了各种各样的开关，需要对不同开关进行自动化、智能化控制。与传统的物理控制作者简介：赵琪琛，男，本科，工程师，研究方向为机电安装工程与市政工程施工管理。文章编号：2096-9317（2023）03-0078-03光源与照明 总第 178 期 2023 年 3 月 智能照明79方式不同，自动化控制需要借助镇流器技术，以降低操作时的能耗，同时减少噪声。在照明工程中应用电气自动化技术可以进行高效率、低能耗、多层次的控制，以确保照明工程的效果，并给用户带来更好的观赏和使用体验。例如，利用光纤照明技术，不但可以减少成本，而且可以加快信息的传递速度，将光源引导到理想的位置，为用户提供足够的照明支持。2.2 有利于加强电网调度在照明工程运行期间，要合理分配电网。应用电气自动化技术可以控制变电站、电厂调度中心，从而最大限度优化供电，保证照明、生产、生活用电，并对电网进行预测和调度。采用自动化技术对电力系统进行监测、收集，可以进一步保证电力系统的安全、可靠、稳定。2.3 有利于实现智能化管理在照明工程中，采用更为可靠的电气自动化技术，可以对照明工程的灯光颜色、亮度、温度和光线的艺术效果进行精细化调整和优化，并通过各种数据的分析，利用先进的管理软件，保证照明工程的稳定性和可靠性1。技术人员需要充分利用技术优势，减少设备投资和能耗，改善照明工程的运营和管理质量。例如，可以在照明工程中采用分散式测量与监控技术，以保证照明工程的正常运行，同时延长照明工程的使用寿命，减少维修费用。3 电气自动化技术在照明工程中的应用要点以某照明工程为例，该工程在施工建设中应用了电气自动化技术。照明工程由夜间照明和公共区域照明两部分组成，需要照明的区域包括室内公共区域、室外广场、建筑围墙、百货超市等，照明类型包括特殊效果照明、普通灯光照明、应急灯照明等。需要结合不同区域对照明的需求，合理应用电气自动化技术。3.1 照明系统的功能要求（1）照明控制功能。必须设置原厂控制、自动化控制、BAS 智能管理等控制系统，各控制系统可按需要进行切换。在自动工作状态下，利用中央控制器对不同的应用场合进行自动控制，并启动照明系统，对各线路进行相应的切换。在人工操作状态下，通过照明系统和 BAS 系统来实现对回路开关的控制。照明工程涉及的照明类型包括基础照明、车位照明、装饰照明、应急照明、广告照明等。因此，在具体施工中要求将所有照明区域的各种照明类型汇总到一个控制平台上进行集中显示和控制，以提升对照明系统的控制效果，并灵活切换照明模式2。（2）自动监控功能。整个照明系统中所有的线路、开关、灯具等都要时刻受到照明系统的监控，尤其要对控制模块和网关进行实时性、动态化的监控。3.2 应用要求3.2.1 构建可视化操作平台随着智能化观念的不断发展，现代建筑技术兴起。随着电气自动化技术应用日益广泛，电气自动化技术在照明领域的应用也日趋成熟。BSA 系统的作用有限，需要进一步改进。目前，常用的自动控制技术是总线控制技术，可以建立一种新型的照明控制系统，并将其作为 BAS 系统的辅助系统，并与 BSA 系统分开，实现独立运行。为提升照明系统的应用水平，在运用电气自动化技术对照明系统进行改造升级时，必须结合计算机网络技术与物联网技术，构建照明系统物联网，实现对照明的统一控制3。为了获得较好的照明控制效果，并进行可视化分析，必须建立一个可视化的电气自动化操作平台，通过灵活的数据显示方式，对已有的数据进行存取。可视化操作平台可以根据数据信息进行控制，对灯具的实际参数进行最优化，当灯具出现故障时，通过可视化操作平台进行故障定位，并对灯具的停机进行远程控制，这是未来照明工程发展的主要趋势。由于工程照明系统结构复杂，施工难度比较大，仅凭单一的电气自动化技术难以实现对整个照明工程的控制，需要联合物联网技术，为照明工程施工建设提供更加有效的控制。电气自动化技术和物联网技术的联合应用，可实现对照明工程的实时监控和把控。通过传感器、高清摄像头来获取照明工程现场施工情况，采集现场施工画面和信息，通过 5G 网络及时传输到控制终端，并根据情况的变化，及时调整照明系统的工作状况。以街灯为例，其必须能够感应路面上的车辆行驶状况，并寻找到交通流量的规律。前半夜交通流量大，所有路灯需要全亮，以保证行人和车辆的安全。后半夜道路上车流量和人流量下降，甚至在一些偏远路段车流量几乎为零，照明系统要能够自动判断和调节照明亮度，实现智能化控制，在满足人们对照明系统需求的基础上，降低电能消耗4。3.2.2 配置设备合理的设备配置是在满足照明工程施工实际需求 智能照明 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明80的基础上，选择最合适、最经济的电气自动化设备。例如，输出装置（中继组件）应该根据被控制的回路数目选择。如果控制 8 个回路，需要选择使用 1 个 8 路继电器模块，比选择 2 个 4 路继电器模块更加经济。在照明系统施工中配置电气自动化设备时，除了考虑经济性，还要考虑一定的冗余，以满足后期扩容和备用的需求。需要根据回路负荷的大小，选用适当的继电器模块。如果回路的负荷电流超出继电器模块的额定电流，必然会引起继电器模块损坏。因此，大功率的负载回路需要采用交流接触器控制。例如，根据商业建筑的特性，在公共场所使用红外微波探测器进行照明控制是不合适的，其仅适用于卫生间、楼梯间。现场的面板控制也仅局限在电井中，以防止误操作，这也反映了电气自动化设备配置的针对性5。3.3 应用效果采用电气自动化技术后，照明系统能够根据不同的场景来工作。只有在特定的条件下，系统才会打开所有的灯光，全负荷运转时间占比为 17%，总运营时间占全天的 33%。通过比较照明系统自动化改造之后运行一年的统计数据和照明系统自动化改造之前的运行数据，电能节约率达到了 28%。由此可以看出，照明系统在节能方面取得了显著的成效。在使用改造后的照明系统之前，照明系统的灯光转换是一个非常复杂的过程，不但要配备技术人员，而且要严格按规定的时间进行操作，同时人工操作也有一定的错误概率6。将电气自动化技术引入照明系统中，可以搭建一个全新的照明系统，实现精准的控制操作，极大地增强了照明模式的转换灵活性。同时，系统还具有自动感应、开关等功能，灵活性强。新的照明系统不需要长期全负荷运转，能减少照明设备的建造和维修费用，同时延长灯具使用寿命7。3.4 应用要点总结3.4.1 结合建筑结构的实际需求进行改造在照明工程中应用电气自动化技术时，要根据建筑工程的实际情况，进行全方位的优化和调整。必须综合考虑照明系统的要求，选择合适的电气自动化技术和设备，要根据的具体要求和使用条件，选择独立接入或者 BAS 接入方式。此外，为提高系统的控制效率，还要解决组网问题，以提升各项数据传输和使用的及时性、有效性，以免出现信息孤岛问题8。3.4.2 严控建设成本在照明工程中应用电气自动化技术时，需要以照明工程的实际需求为依据，在保证技术先进性的基础上，合理降低施工建设成本。严格按照照明系统控制回路的数量，选择与之相匹配的输出设备。输出设备通常为继电器模块，需要按照回路负载，选择合适的继电器，同时结合照明区域的特点和照明要求，选择合适的传感器和探头，并配置适宜的电源模块。3.4.3 提升系统性能针对我国照明工程的发展现状，要想适应时代的发展要求，在照明工程施工中需要融入更加先进的大数据技术，以提升数据采集、处理、存储、使用的速度和有效性。还需重点关注照明系统的扩展性，决不能因为只关注控制成本而忽略照明系统的性能。此外，还需要考虑后期运维的便捷性、安全性，以保证照明工程的运维工作能够安全、高效地开展。4 结束语综上所述，文章结合理论实践，分析了电气自动化技术在照明工程中的应用，分析结果表明，照明工程具有很强的复杂性和技术性，针对目前我国照明工程中存在的能耗大、控制不够便捷和有效的问题，可在照明工程建设中应用电气自动化技术，以提升照明系统的控制效率，将各区域的照明灯具、线路、开关等全部汇总到一个平台上进行集中统一管控，实现对照明工程自动化、智能化控制。参考文献1 杨家乐.电气自动化技术在照明工程中的应用和发展J.光源与照明,2022(10):37-39.2 邢龙.电气自动化技术在电气工程中的应用J.矿业装备,2022(6):158-159.3 卢一菲.电气自动化技术在建筑照明系统中的应用J.光源与照明,2022(10):31-33.4 裴悦舟,刘颍希.基于隐式交互模式的智能照明产品设计研究J.装饰,2020(11):136-137.5 霍一,马晓轩.ZigBee与神经网络的智能节能照明控制系统设计J.现代电子技术,2020,43(20):61-66.6 李自森,毛馨凯,王洪亮.选煤厂智能照明控制J.工矿自动化,2022,48(S1):124-125,132.7 张桂平,董建林,秦俊非,等.基于人工智能的高铁站照明系统节能技术研究J.制造业自动化,2021,43(12):127-130,147.8 陈寒梅,于春荣,刘智超.基于深度学习的室内照明智能调节系统J.红外与激光工程,2022,51(7):499-504.