新能源汽車工廠智能照明設(shè)計(jì)方案

申屠玉正

機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011

0 引言

智能照明控制系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制、微電子等技術(shù)手段，自動(dòng)采集系統(tǒng)各種信息并進(jìn)行相應(yīng)的邏輯分析、推理判斷、存儲(chǔ)傳輸以及反饋控制，以滿足環(huán)境變化、客戶需求等要求[1]。

智能照明控制系統(tǒng)一般具有以下功能：?jiǎn)位芈烽_(kāi)關(guān)、群組開(kāi)關(guān)的控制；整體場(chǎng)景變化的控制；定時(shí)、傳感器感應(yīng)及電腦管理多種控制方式；無(wú)人工管理邏輯功能；手動(dòng)開(kāi)關(guān)功能；反饋每一回路的運(yùn)行與故障狀態(tài)。

智能照明控制系統(tǒng)一般采用三種總線控制方式：RS485、DALI、KNX。其中RS485和KNX控制方式可以照明回路為單位進(jìn)行智能控制和調(diào)光，而DALI控制方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單燈的智能控制和調(diào)光。從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，RS485和KNX控制系統(tǒng)造價(jià)低，而DALI控制系統(tǒng)造價(jià)高，但能夠精確控制調(diào)光以實(shí)現(xiàn)恒照度[2]。

1 智能照明控制系統(tǒng)組成和框架結(jié)構(gòu)

以筆者設(shè)計(jì)的2020年吉林省“三早”建設(shè)工程項(xiàng)目之一的一汽某新能源汽車工廠項(xiàng)目為例。這一工程智能照明設(shè)計(jì)內(nèi)容有各車間智能照明系統(tǒng)（含車間一般照明、生產(chǎn)線照明、物流區(qū)照明和輔助辦公照明等）、建筑物亮化照明系統(tǒng)（含建筑物外立面亮化照明、屋頂企業(yè)LOGO大字照明、涂裝車間煙囪亮化照明等）、廠區(qū)道路及綠化景觀照明系統(tǒng)等。

項(xiàng)目設(shè)置了照明綜合管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域精準(zhǔn)燈光節(jié)點(diǎn)的分組控制、多情景模式管理，采用平日模式、節(jié)假日模式及重大活動(dòng)時(shí)刻模式，高效集中控制。

工廠控制管理平臺(tái)和物理場(chǎng)景系統(tǒng)是項(xiàng)目的關(guān)鍵內(nèi)容，控制管理平臺(tái)設(shè)置在聯(lián)合動(dòng)力站房的總控制中心，能夠?qū)λ袌?chǎng)景子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，集成調(diào)度，維護(hù)工廠高效運(yùn)行。系統(tǒng)提供開(kāi)放式的集成能力，為不同的控制系統(tǒng)提供統(tǒng)一的控制界面，能實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng)設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。全廠智能照明控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 全廠智能照明控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D

工程在聯(lián)合動(dòng)力站房設(shè)置總控制中心，在沖焊車間、涂裝車間、總裝車間、電池電驅(qū)車間設(shè)置分控制中心，其中廠區(qū)道路及綠化景觀照明控制采用4G無(wú)線遠(yuǎn)程智能控制，路燈可實(shí)現(xiàn)單燈控制，建筑物立面亮化照明控制利用廠區(qū)內(nèi)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。

各分控制中心智能照明管理系統(tǒng)由上位機(jī)管理軟件（中央管理層）、集中控制器（集中控制層）、終端控制器（終端控制層）組成。集中控制器安裝在配電柜內(nèi)，終端控制器安裝在照明終端。集中控制器通過(guò)單模光纖與后臺(tái)監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行通信。集中控制器通過(guò)接收、執(zhí)行、轉(zhuǎn)發(fā)上位機(jī)管理軟件的命令，對(duì)每個(gè)終端控制器進(jìn)行控制，從而控制每盞燈具的亮滅及調(diào)光，節(jié)約電能。同時(shí)，集中控制器通過(guò)內(nèi)置輸出端口在配電箱內(nèi)可實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈整條回路的控制，查詢每個(gè)終端控制器的信息，通過(guò)模擬量、數(shù)字量輸入端口，可以外接其他設(shè)備采集現(xiàn)場(chǎng)的光照、溫度等其他信息，反饋到上位機(jī)管理軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 智能照明控制策略

2.1 控制方式

智能照明控制方式主要有以下幾種。

（1）中央控制：在主控中心對(duì)所有照明回路進(jìn)行監(jiān)控。

（2）模式控制：設(shè)置白天、傍晚、夜晚、節(jié)假日、維修、巡檢等模式。

（3）現(xiàn)場(chǎng)可編程開(kāi)關(guān)控制：通過(guò)編程方式來(lái)確定每個(gè)開(kāi)關(guān)按鍵所控制的燈光回路，可單回路控制也可以組合回路控制。

2.2 工廠各區(qū)域智能照明控制策略

（1）生產(chǎn)車間。汽車工廠廠房頂棚較高，一般采用大功率的LED照明燈具，由于涉及區(qū)域大、燈光照度要求穩(wěn)定性較強(qiáng)，一般不采用調(diào)光控制，而采用場(chǎng)景定時(shí)控制方式，結(jié)合本地控制面板，預(yù)設(shè)各種場(chǎng)景，包括上班模式、加班模式、休息模式、假日模式等[3]。如沖壓車間空間高大，采用分區(qū)控制，照明區(qū)域包括沖壓件庫(kù)、模具存儲(chǔ)區(qū)域、板料存儲(chǔ)區(qū)域、模具調(diào)試區(qū)域、沖壓生產(chǎn)區(qū)域等。智能照明系統(tǒng)與生產(chǎn)中臺(tái)系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)對(duì)車間照明的實(shí)時(shí)控制。

總裝車間一般面積較大，除了高空照明，還設(shè)置了生產(chǎn)線工位照明，采用調(diào)光控制，受車間生產(chǎn)中臺(tái)系統(tǒng)綜合管理。

物流配送中心需根據(jù)工藝需求采用適合的照明策略。對(duì)于分揀配送區(qū)，在分揀貨物時(shí)有較高的照度需求，其他時(shí)間照度與本車間一致。設(shè)計(jì)時(shí)照明回路交叉布置，每個(gè)回路采用智能照明開(kāi)關(guān)控制，經(jīng)過(guò)編址便可在門(mén)口智能面板上實(shí)現(xiàn)燈具全開(kāi)、半開(kāi)、全閉等功能。

（2）辦公區(qū)。辦公區(qū)照明燈具采用非調(diào)光式LED燈具，分區(qū)控制。在辦公區(qū)出入口，配置相應(yīng)的智能觸控面板，方便人員操作，實(shí)現(xiàn)在每個(gè)出入口都可以開(kāi)啟或關(guān)閉整個(gè)辦公區(qū)所有的燈具。同時(shí)在一些特定區(qū)域，結(jié)合照度感應(yīng)器對(duì)燈具進(jìn)行分組開(kāi)閉控制，對(duì)室內(nèi)照度值按需進(jìn)行調(diào)控。根據(jù)各個(gè)區(qū)域各種功能特點(diǎn)和不同的時(shí)間段，可預(yù)設(shè)多種照明場(chǎng)景，由時(shí)間管理器自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)工作人員也可進(jìn)行手動(dòng)編程進(jìn)行選擇或修改照明場(chǎng)景[4]。

（3）廠區(qū)道路照明。光源方面取消傳統(tǒng)的高壓鈉燈方案，采用長(zhǎng)壽命高顯色性的LED光源，燈具采用太陽(yáng)能智慧路燈。在控制方式方面，取消簡(jiǎn)單的時(shí)控、光控方案。智慧路燈通過(guò)傳感器、電力線載波、ZIGBEE通信技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)等，將路燈串聯(lián)起來(lái)，形成物聯(lián)網(wǎng)，并可根據(jù)車流、時(shí)間、光線變化情況等條件設(shè)定自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度方案，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程照明控制與管理，讓道路照明達(dá)到智能狀態(tài)。

（4）建筑物亮化照明系統(tǒng)。近些年社會(huì)的發(fā)展使得城市夜景照明成為城市景觀中的重要元素，工業(yè)建筑照明作為其中之一，對(duì)于增強(qiáng)企業(yè)形象，助力美麗城市，具有獨(dú)特的作用。案例工程設(shè)計(jì)的建筑物亮化照明系統(tǒng)包括建筑物外立面亮化照明、屋頂企業(yè)LOGO大字照明、涂裝車間煙囪亮化照明等。其中在涂裝車間煙囪高處設(shè)置LED企業(yè)LOGO標(biāo)志，形成夜晚區(qū)域地標(biāo)，凸顯廣告效應(yīng)。另外，在項(xiàng)目中心廣場(chǎng)草坪和花樹(shù)下，布設(shè)了草坪燈、線條燈和投光燈，將工業(yè)建筑外形與色彩多變的照明燈光完美結(jié)合，營(yíng)造出溫馨的氛圍。

3 結(jié)論

新能源汽車工廠主要由沖壓、焊裝、涂裝、總裝、電池電機(jī)、物流配送中心等車間及聯(lián)合動(dòng)力站房、配套庫(kù)房、廠區(qū)工程等組成，建筑物多、個(gè)別單體面積大、功能復(fù)雜。汽車工廠內(nèi)眾多照明配電箱分布在建筑物多個(gè)區(qū)間，如果采用傳統(tǒng)由專人或班組進(jìn)行就地分區(qū)控制的方式，存在耗時(shí)、低效、管理不便等缺點(diǎn)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)靈活控制、按需調(diào)光等功能。近年來(lái)我國(guó)汽車制造業(yè)尤其是新能源汽車保持了較快的發(fā)展勢(shì)頭，提出建設(shè)綠色工廠、智慧工廠的時(shí)代要求，智能照明控制系統(tǒng)作為其中重要一環(huán)，在汽車工廠的應(yīng)用具有十分廣闊的前景，這對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)管理效率、節(jié)約能源、增加經(jīng)濟(jì)效益、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。