智能照明系統(tǒng)在煙葉打葉復(fù)烤生產(chǎn)工房的應(yīng)用

摘要：煙葉打葉復(fù)烤生產(chǎn)廠房面積較大，一般有數(shù)萬平方米。傳統(tǒng)照明控制設(shè)計(jì)在實(shí)施和使用中存在諸多缺陷，智能照明作為一種新型照明技術(shù)，具有方便實(shí)施、使用簡(jiǎn)單、節(jié)能及智能化等特點(diǎn)。鑒于此，針對(duì)打葉復(fù)烤生產(chǎn)工業(yè)廠房的特點(diǎn)，分析了傳統(tǒng)照明和智能照明的優(yōu)缺點(diǎn)，探討了智能照明在其中的應(yīng)用，并分析其節(jié)能效果，為打葉復(fù)烤生產(chǎn)企業(yè)的照明方案提供參考。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)工業(yè)照明;打葉復(fù)烤;智能照明系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TS44+3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1671-0797（2024）19-0013-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.19.003

1 打葉復(fù)烤工業(yè)廠房環(huán)境

打葉復(fù)烤生產(chǎn)工房由于工藝涉及的設(shè)備較多，包括分級(jí)選葉、鋪葉擺把、葉梗分離、煙葉復(fù)烤、煙葉打包、煙梗處理等環(huán)節(jié)，需要足夠的空間容納這些設(shè)備及相關(guān)操作區(qū)域。通常，打葉復(fù)烤生產(chǎn)廠房的面積達(dá)數(shù)萬平方米，以保障生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行。

2 傳統(tǒng)工業(yè)照明控制的缺點(diǎn)

傳統(tǒng)工業(yè)照明控制系統(tǒng)主要采用開關(guān)控制，控制方式單一，無法實(shí)現(xiàn)精細(xì)化照明控制，難以滿足不同場(chǎng)景和環(huán)境的需求;傳統(tǒng)工業(yè)照明控制系統(tǒng)中的設(shè)備和技術(shù)較為落后，系統(tǒng)穩(wěn)定性差;無法根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，能源浪費(fèi)嚴(yán)重;照明控制系統(tǒng)設(shè)備多，線路復(fù)雜，維護(hù)管理難度大。

3 智能照明系統(tǒng)的組成及優(yōu)點(diǎn)

3.1 智能照明系統(tǒng)的組成

智能照明系統(tǒng)通常由燈具、開關(guān)模塊、調(diào)光模塊、智能探頭、可編程場(chǎng)景控制面板、通信模塊、中控計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件組成（圖1）。通過這些部分的協(xié)同工作，智能照明系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遙控調(diào)光、定時(shí)控制、情景模式切換等多種功能，為用戶提供舒適、便捷、節(jié)能的照明體驗(yàn)。

3.2 智能照明控制系統(tǒng)的性能特點(diǎn)

該系統(tǒng)采用分布式燈光控制系統(tǒng)，可對(duì)生產(chǎn)工房照明進(jìn)行多層次、多方位的智能管理[1]，具有功能先進(jìn)、使用靈活便捷、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。同時(shí)，總控計(jì)算機(jī)能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)工房的照明系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，包括操作各照明回路的開、關(guān)，顯示各回路燈具的位置及其運(yùn)行狀態(tài)，提供燈具運(yùn)行時(shí)間和事件記錄功能，方便維護(hù)與編程人員在控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的任意控制點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控、編程[2]等操作。

4 煙葉打葉復(fù)烤生產(chǎn)工房智能照明系統(tǒng)方案

4.1 打葉復(fù)烤生產(chǎn)工房智能照明控制區(qū)域劃分

曲靖天福煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司打葉復(fù)烤生產(chǎn)工房長(zhǎng)484 m左右，寬118 m左右，面積約57 000 m2。按加工工藝控制區(qū)域分為8個(gè)部分，包括分級(jí)選葉區(qū)、鋪葉擺把區(qū)、煙葉預(yù)處理區(qū)、煙葉復(fù)烤區(qū)、配方高架庫、成品涼包庫、煙葉打包區(qū)、煙梗處理區(qū)（圖2）。

4.2 智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

照明控制系統(tǒng)具備集中、就地控制功能，自動(dòng)、手動(dòng)功能。系統(tǒng)含終端設(shè)備、人機(jī)界面、就地控制面板、電源模塊、通信模塊等。

系統(tǒng)操作功能具有高度靈活性、方便性，維護(hù)與編程人員可在控制系統(tǒng)總線上的任意控制點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控、程序修改及編程。

現(xiàn)場(chǎng)照明回路采用多種控制形式，即可以集中控制、區(qū)域就地智能面板控制、現(xiàn)場(chǎng)后備開關(guān)控制;當(dāng)中央監(jiān)控功能停止工作時(shí)，各分區(qū)功能、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信控制仍能夠正常運(yùn)行。

通過光感探測(cè)器，根據(jù)不同的日照情況、不同的生產(chǎn)區(qū)域朝向，實(shí)現(xiàn)自然采光與燈光照明自動(dòng)調(diào)節(jié)，變普通照明為補(bǔ)光照明，生產(chǎn)工房?jī)?nèi)亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，光照度基本恒定，保證最佳工作照度。

通過時(shí)間集中管理，實(shí)現(xiàn)多區(qū)域、多事件的任務(wù)編排，將整個(gè)車間一個(gè)月或一年的生產(chǎn)任務(wù)編排進(jìn)時(shí)鐘模塊中，時(shí)鐘就能根據(jù)車間的生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)來運(yùn)行每一天不同時(shí)段的燈光場(chǎng)景。

設(shè)置監(jiān)控計(jì)算機(jī)，通過監(jiān)控軟件可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)區(qū)域內(nèi)每路燈的運(yùn)行狀態(tài)，查詢和控制區(qū)域中的場(chǎng)景，查詢各區(qū)域的照明控制系統(tǒng)設(shè)置配置清單狀態(tài)，查詢各區(qū)域的各種模塊及控制面板的參數(shù)，定期生成能耗報(bào)表，直觀顯示車間能耗情況，為作出節(jié)能調(diào)整提供依據(jù)，記錄回路燈具運(yùn)行工作時(shí)長(zhǎng)，為照明維護(hù)提供有效數(shù)據(jù)支持等。

4.3 系統(tǒng)燈具及控制設(shè)備

生產(chǎn)工房?jī)?nèi)分級(jí)選葉區(qū)、鋪葉擺把區(qū)、煙葉預(yù)處理區(qū)、煙葉復(fù)烤區(qū)、預(yù)壓打包區(qū)、煙梗處理區(qū)共安裝250 W燈具1 439盞，配方高架庫和成品涼包庫共安裝150 W燈具52盞、50 W燈具126盞。整個(gè)生產(chǎn)工房設(shè)置七控制鍵面板30塊，總控觸摸屏1塊，智能開關(guān)控制模塊44塊，調(diào)光模塊26塊，光感探頭10個(gè)，網(wǎng)關(guān)6套，智能時(shí)鐘模塊1套，控制計(jì)算機(jī)1臺(tái)。

4.4 智能照明系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

采用邦奇智能科技（上海）股份有限公司智能照明系統(tǒng)，整個(gè)生產(chǎn)工房分為8個(gè)獨(dú)立的控制區(qū)域。每個(gè)區(qū)域根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需求設(shè)置相應(yīng)數(shù)量智能照明配電箱（智能照明配電箱內(nèi)配置配電開關(guān)、控制模塊、調(diào)光模塊、網(wǎng)關(guān)等）以及現(xiàn)場(chǎng)控制面板、現(xiàn)場(chǎng)觸控屏等實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制。所有的面板和模塊通過網(wǎng)線與網(wǎng)關(guān)連接，敷設(shè)至生產(chǎn)工房中控室（系統(tǒng)如圖3所示），在中控室內(nèi)設(shè)置控制計(jì)算機(jī)和智能時(shí)鐘模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)區(qū)域的集中監(jiān)控。車間內(nèi)根據(jù)實(shí)際布線情況來設(shè)置網(wǎng)關(guān)等總線設(shè)備。所有8個(gè)區(qū)域則通過RS485主干網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)連接，組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)整體，實(shí)現(xiàn)智能照明的統(tǒng)一控制管控。系統(tǒng)劃分為6個(gè)子網(wǎng)段，確保整個(gè)智能照明系統(tǒng)冗余及總線通信高效穩(wěn)定。

4.5 照明系統(tǒng)的開關(guān)控制

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求劃分不同的照明區(qū)域，針對(duì)該照明區(qū)域內(nèi)的照明回路編輯不同照度需求下的邏輯組合，實(shí)現(xiàn)不同的照明效果。比如全生產(chǎn)時(shí)，可選擇全開、半開、2/3開等照明模式;而在部分區(qū)域處于生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，可選擇只點(diǎn)亮相應(yīng)區(qū)域的回路，其他區(qū)域關(guān)閉，僅保留走道照明;當(dāng)處于清潔、維護(hù)狀態(tài)時(shí)可均勻開啟1/3或1/4回路。生產(chǎn)時(shí)間以外時(shí)段僅開啟特定的安保照明回路，為監(jiān)控系統(tǒng)提供必要照明。

設(shè)置照度檢測(cè)探頭，實(shí)現(xiàn)“光照補(bǔ)償”功能，具有自然采光的區(qū)域可設(shè)定恒定的光照度值，系統(tǒng)可根據(jù)車間內(nèi)光照的變化，開啟或關(guān)閉部分回路來保證工作面照度的恒定。

系統(tǒng)包含智能時(shí)鐘模塊，該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)多區(qū)域、多事件的任務(wù)編排。將整個(gè)車間一個(gè)月或一年的生產(chǎn)任務(wù)編排進(jìn)時(shí)鐘模塊中，時(shí)鐘就能根據(jù)車間的生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)來運(yùn)行每一天不同時(shí)段的燈光場(chǎng)景，包括周末、節(jié)假日等特殊日期任務(wù);同時(shí)時(shí)鐘還能根據(jù)不同季節(jié)日出、日落的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高度的可用性。此外，時(shí)鐘控制與照度檢測(cè)探頭及現(xiàn)場(chǎng)控制面板等其他控制手段不會(huì)形成沖突，在時(shí)鐘運(yùn)行期間其他控制方式依舊能保證各自的功能控制。

5 智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用效果分析

5.1  智能照明系統(tǒng)實(shí)施后的使用效果

每個(gè)區(qū)域根據(jù)不同使用功能編制場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了面板對(duì)場(chǎng)景的調(diào)用。通過光感探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了自然采光與燈光照明的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使工房?jī)?nèi)亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，保持光照度基本恒定，達(dá)到200 lx的最佳工作照度。

由控制主機(jī)通過智能時(shí)鐘模塊對(duì)時(shí)間集中管理，統(tǒng)一或分區(qū)域調(diào)節(jié)工房照度，自動(dòng)控制廠房?jī)?nèi)各區(qū)域照明燈具定時(shí)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)車間照明系統(tǒng)無人化、智能化管理。

通過中控計(jì)算機(jī)中文圖形化界面，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)區(qū)域內(nèi)每路燈的運(yùn)行狀態(tài)，可查閱、顯示各回路的位置和運(yùn)行狀態(tài)（開或關(guān)），查詢并控制區(qū)域中的場(chǎng)景，定期生成能耗報(bào)表，直觀顯示照明能耗情況，為節(jié)能調(diào)整提供依據(jù)，回路運(yùn)行管理記錄燈具工作時(shí)長(zhǎng)，為照明維護(hù)提供有效數(shù)據(jù)支持。

5.2 節(jié)能效益

智能照明系統(tǒng)應(yīng)用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)工房后，白天可充分利用自然光，根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度和需求自動(dòng)調(diào)節(jié)照明亮度。天氣晴朗時(shí)，部分區(qū)域自動(dòng)調(diào)節(jié)為半開或2/3開模式。晚上可根據(jù)生產(chǎn)需求和工序生產(chǎn)進(jìn)度，如分級(jí)選葉區(qū)、鋪葉擺把區(qū)工藝段生產(chǎn)完成后，自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)回路，僅保留走道照明。通過精確控制照明需求和實(shí)時(shí)調(diào)整場(chǎng)景，有效節(jié)約能源。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，相比傳統(tǒng)照明系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)可降低能耗約21%。

6 結(jié)束語

本文立足于打葉復(fù)烤生產(chǎn)工房的實(shí)際環(huán)境，分析了智能照明的優(yōu)勢(shì)，提供了照明系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，為我國(guó)煙葉打葉復(fù)烤生產(chǎn)企業(yè)提供了一種新的節(jié)能降耗方案。智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用不僅能滿足生產(chǎn)光照需求，還能合理利用能源、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，在打葉復(fù)烤生產(chǎn)行業(yè)具有實(shí)際意義。

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收稿日期：2024-05-31

作者簡(jiǎn)介：張萬全（1971—），男，云南陸良人，碩士，工程師，研究方向：煙草設(shè)備及電氣控制。