聯(lián)合生產(chǎn)廠(chǎng)房普遍高度為15m左右的高大空間，且內部設多個(gè)功能隔間，為了滿(mǎn)足工作、生產(chǎn)的需要，廠(chǎng)房?jì)冗x用的燈具大多為大功率LED照明燈具。然而隨著(zhù)工廠(chǎng)設備自動(dòng)化程度提高，自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)所需的照明隨之減少，此時(shí)如果仍按照原有傳統設計方式進(jìn)行設計，必然導致能耗的極大浪費及設備的損耗。另外，工廠(chǎng)內往往采用班倒的方式進(jìn)行作業(yè)，一成不變的長(cháng)期強光環(huán)境使得車(chē)間內工作人員日夜顛倒，不分晝夜，影響員工身體健康。

隨著(zhù)智能照明技術(shù)的快速發(fā)展，DALI數字可調光技術(shù)應運而生，然而DALI可調光技術(shù)仍舊大規模使用在傳統樓宇、辦公室場(chǎng)所內，在食品生產(chǎn)車(chē)間內尚未得到推廣。主要在于食品生產(chǎn)車(chē)間對燈具的工藝要求較高，而同時(shí)能夠滿(mǎn)足食品車(chē)間工藝要求，又支持DALI協(xié)議的燈具市面上比較少。隨著(zhù)DALI技術(shù)的不斷發(fā)展，以及在傳統辦公樓宇中的成功應用，加之國家與企業(yè)愈發(fā)重視節能減排，DALI數字可調光技術(shù)在工廠(chǎng)車(chē)間內的推廣勢在必行。 

1 設計難點(diǎn)

乳制品工業(yè)廠(chǎng)房布局較復雜，其中聯(lián)合車(chē)間最具代表性，其具有面積大、吊頂高、功能間多、潔凈等級不同、照明應用場(chǎng)景多等特點(diǎn)。

圖1 伊利某液態(tài)奶工廠(chǎng)的聯(lián)合車(chē)間前處理單元

以伊利某液態(tài)奶工廠(chǎng)的聯(lián)合車(chē)間灌裝單元為例，單個(gè)灌裝間建筑面積約900m²，吊頂高度為9～10m，如圖1所示。房間內布置不同高度的設備及管架、橋架。為了盡可能利用自然光，節約能耗，側墻及頂部設置自然采光。設備運行狀態(tài)大致分為運行、停止、清洗、檢修?？紤]工廠(chǎng)的擴建因素，一般還需在前處理單元不同工藝段設置預留空間，這些空間在工廠(chǎng)運行前期是不擺放設備的。工廠(chǎng)7×24小時(shí)連續運行。

基于以上的特點(diǎn)，導致我們利用傳統的回路控制、時(shí)間表控制、人員存在控制、照度控制、自動(dòng)結合手動(dòng)控制的方案均不再符合實(shí)際使用需求，也無(wú)法達到最理想的節能效果。這對方案設計帶來(lái)了挑戰，如何能夠利用有限的投資，滿(mǎn)足使用需求，且實(shí)現至少10%的節能，是我們在方案設計階段解決的問(wèn)題。

2 設計原則

我們以前處理為例，該設備區域按照200Lux照度設計，選擇120W工況LED燈具130多盞。為保證照度均勻且可覆蓋設備、管架、橋架頂部，滿(mǎn)足檢修要求，燈具采用均布，部分作業(yè)面采用局部照明。然而在實(shí)際使用過(guò)程中，我們發(fā)現日常生產(chǎn)運行期間，部分燈具并不需要點(diǎn)亮，或者不需要以最大亮度運行。這樣就造成了能源的浪費，也造成了燈具壽命的降低，且照度無(wú)法恒定。如果通過(guò)管理手段解決，那么需要工作人員經(jīng)常去開(kāi)關(guān)燈具，這樣的方式帶來(lái)諸多不變。

為了解決實(shí)際存在的問(wèn)題，我們將節能、照度、人性化作為設計原則。 

3 軟硬件方案設計

方案設計時(shí)我們必須明確以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

• 單燈可控；

• 可調光；

• 具備集中管理功能；

• 可根據區域照度調光；

• 靈活的控制策略及手動(dòng)控制功能；

• 任意燈具可自由組合，燈具可隨設備布局調整、功能間的調整快速進(jìn)行分組。

基于以上幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，通過(guò)對軟件功能、硬件性能的對比和測試，最終選擇臺達LOYTEC品牌DALI總線(xiàn)的智能照明軟硬件。系統架構示意圖如圖2所示。

圖2 智能照明系統架構示意圖

在中控室內設置一臺照明服務(wù)器，用于將樓宇自控系統數據上傳至集中照明管理平臺。上層管理軟件平臺同時(shí)支持C/S（Client-Server）和B/S（Brower-Server）架構，可通過(guò)瀏覽器或者安裝客戶(hù)端進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

DALI燈具、傳感器和燈控面板均通過(guò)手拉手串聯(lián)或自由拓撲形式連接，DALI總線(xiàn)采用RVSP2×1.5，最長(cháng)距離不超過(guò)300m，最終連接到DALI照明控制器上?？刂破魍ㄟ^(guò)以太網(wǎng)線(xiàn)接入工廠(chǎng)控制專(zhuān)網(wǎng)，由中控室統一管理。觸控屏通過(guò)以太網(wǎng)線(xiàn)直接接入控制網(wǎng)絡(luò )。

DALI智能照明可實(shí)現每盞燈具的調光，同時(shí)可以實(shí)現任意組合區域的燈具控制，后期可以自由組合回路，不需要更改現場(chǎng)硬件。向上可通過(guò)OPC、BACnet/IP、LON-IP852等網(wǎng)絡(luò )協(xié)議直接接入上層監控網(wǎng)絡(luò )或者第三方平臺實(shí)現整合。采用這種方式可使得照明控制架構更為簡(jiǎn)潔，且數字信號不易受干擾，DALI信號不分極性，可以與強電共管，施工布線(xiàn)更加方便。

4 控制策略設計

詳見(jiàn)表1。

表1 控制策略 

5 實(shí)際應用效果

通過(guò)引入臺達LOYTEC的DALI數字可調光智能照明技術(shù)，工廠(chǎng)的照明管理更加便捷，通過(guò)上位機照明控制系統軟件平臺，可以實(shí)現定時(shí)控制、場(chǎng)景控制和自動(dòng)感應控制。為了便于控制，本地各個(gè)區域的入口處均安裝了多功能控制面板，大空間的車(chē)間或者辦公空間則安裝嵌入式觸控屏。結合現場(chǎng)使用需求，對現場(chǎng)觸控屏和本地面板進(jìn)行設置，通過(guò)設定后可在多功能面板上實(shí)現對照明燈具的開(kāi)光、調光以及場(chǎng)景的切換控制。而在本地觸控屏幕上，除了開(kāi)光、調光和場(chǎng)景切換外，還能具備排程設定、密碼保護等高階功能。

對于更衣室、走廊、樓梯間、男女廁等區域，為了滿(mǎn)足日常使用，且提高節能率，則采用人體感應和照度結合的方式進(jìn)行控制。

6 節能計算

經(jīng)過(guò)計算，現場(chǎng)能耗使用大大降低，以一個(gè)車(chē)間為例，現場(chǎng)使用的燈具參數如表2所示。

表2 燈具參數表

單位面積光照度計算如表3所示。

表3 單位面積光照度 

根據設計規范要求，每平方的光照度達到200Lux即可完成滿(mǎn)足生產(chǎn)作業(yè)需要。因此，原設計中的燈具完成滿(mǎn)足規范要求，且部分區域遠超過(guò)規范要求，屬于可優(yōu)化能耗部分。表4所示為實(shí)際使用場(chǎng)景分析。

表4 實(shí)際使用場(chǎng)景分析

未采用智能照明方案的工廠(chǎng)能耗統計如表5所示。

表5 未采用智能照明方案的工廠(chǎng)能耗統計表

采用智能照明方案的工廠(chǎng)能耗統計如表6所示。

表6 采用智能照明方案的工廠(chǎng)能耗統計表

根據對比數據可以看到，未采用使用智能照明時(shí)合計使用的年用電量為1,937,624度電（kW·h），合計電費1,646,981元；而在使用DALI智能照明系統后合計使用的年用電量為1,114,134度電（kW·h），合計電費947,014元。通過(guò)對比可得，每年節約用電826,490度（kW·h）,節省電費699,967元，節能率達40%，節能效果顯著(zhù)。

除顯著(zhù)的節能效果外，我們還可通過(guò)系統平臺軟件的記錄、分析、報警功能實(shí)現燈具運行時(shí)間記錄、燈具理論功耗計算、燈具預防性維護、故障報警等功能，為管理提供了極大的便利性。因采用單燈調光的模式，實(shí)測燈具并不需要運行在100%照度，間接地提高了燈具的壽命，延長(cháng)了燈具的更換周期，為工廠(chǎng)節約一定的維修費用。未來(lái)，隨著(zhù)產(chǎn)線(xiàn)的調整，我們可以通過(guò)軟件分組的形式很快完成燈具的部署。

7 結論

將DALI數字可調光技術(shù)應用于工業(yè)廠(chǎng)房?jì)?，?shí)現了照明控制自動(dòng)化、智能化運行。通過(guò)定制化的時(shí)間表控制、模式控制、人體感應控制、光照度控制等節能優(yōu)化控制措施，取得了良好的節能效益，對于其他廠(chǎng)房智能照明設計與實(shí)施具有較高的推廣價(jià)值。