摘要：通過地下污水處理廠工程實際案例及相關規范，介紹了地下水廠內的照明設計要點、照明控制、配電方式、燈具選型等，并以工作人員需求出發，探討了地下箱體內智能照明的控制要求及實現方案。關鍵詞：地下；污水處理廠；智能照明；照明控制；照明配電0引言根據《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》要求，十三五期間，我國需加強城市基礎設施建設，加大黑臭水體整治力度，要求地級及以上城市建成區黑臭水體控制在10%以內。為此，各地新建污水處理廠日益增多，水廠選址問題日益突出，一方面城市建設用地資源緊缺，且征地越來越困難，另一方面污水處理廠對周圍大氣環境有一定的污染，造成周邊地區土地價值下降，甚至容易引起民眾不滿。為應對土地資源限制和滿足更高生態環境需求，我國城市污水處理廠建設開始向地下尋求空間。地下污水處理廠一般將所有功能部分集成于一個地下箱體，箱體豎向分2層，上層為設備和操作巡視層，下層為池體和管廊。一般箱體單層面積在10000m2左右，大規模水廠地下箱體單層面積可達40000m2以上。為便于工作人員日常巡視及設備操作維修，箱體內所有空間均需要設置適當的照明，對于不同的工藝段，照明要求也不同，本文將以湘潭市河東污水處理廠工程為例，詳細介紹地下污水處理廠照明設計方法。1地下水廠照明設計要點包含格柵間、加藥間、脫水間及變配電間等多個獨立房間，大面積的生化池、二沉池的池頂設備層，以及管廊、通道及樓梯間。水廠內放置大量的機電設備、管道、纜線、儀表等設施，且經常有運維人員操作、巡視、維護，因此需要提供良好、可靠的照明系統作為安全、高效工作的保障。照明設計內容依據相關規范包括：一般照明、局部加強照明、應急疏散照明、應急備用照明和燈光疏散指示五個部分。一般照明--設置于箱體內所有部位，用于日常工作人員操作、巡視、檢修，其地面平均照度要求依據《建筑照明設計標準》設置。局部加強照明--設置在工序復雜、設備集中部位，供工作人員進行長時間操作或仔細觀察現場情況。應急疏散照明——當水廠發生火災等緊急情況，主電源不能正常工作時，在人員疏散通道上應開啟應急疏散照明燈，水平通道平均照度不低于1lx,樓梯間平均照度不低于5lx。應急照明電源持續時間不小于60min2]。應急備用照明——在水廠變配電間及消防控制室、消防配電室等在發生火災時需要繼續工作的場所內，應設置應急備用照明，其照度應與該場所正常照明照度相同，應急電源持續時間不小于180min。燈光疏散指示——在地下箱體出入口及各防火門上方應設置安全出口標志燈，疏散通道沿線設置方向疏散指示燈，間距不大于20m。2工程設計實例2.1工程概況本次介紹的地下水廠案例為湘潭市河東污水處理廠。地下箱體長247m,寬52m,分為上下2層(圖1)。包括進水泵房、格柵間、生物反應池、二沉池、鼓風機房、脫水機房、加藥間以及地下變配電間等部分，全部照明面積超過1.6萬m2。2.2照明設計方案2.2.1一般照明設計依據《建筑照明設計標準》,箱體內不同部位按表1照度設置一般工作照明。生物反應池、沉砂池池頂部分是整個箱體照明區域的主體，面積超過9000m2,主要為平面無高差，幾乎無遮擋物，梁下凈空5m。考慮經濟性及維護要求，燈具不宜布置過密集，同時因層高較低，為達到照明均勻度要求，采用特廣照型配光曲線的吊燈，光源為250W金鹵燈，距地面4.5m安裝，平面上按7.5m×7.5m陣列布置。乙酸鈉投加間、次氯酸鈉投加間等加藥間空間較小且設備集中，采用T8熒光燈管照明，因房間內有腐蝕性溶液池，故燈具均為防腐型。2.2.2應急備用照明設計本工程變配電間位于地下箱體內，因水廠的消防用電設備配電也在該配電間中，故當有火災或其他緊急情況發生且正常電源被切斷時，變配電間內應維持正常照度。變配電間內采用自帶蓄電池的T8熒光燈管，電源引自單獨設置的應急照明配電箱，當火災發生時，消防系統信號控制應急照明箱切斷燈具的充電線，強制燈具點亮。2.2.3應急疏散照明設計應急疏散照明設置于箱體內所有通道及樓梯間，在狹長的平面無遮擋物的通道采用吊裝熒光燈管照明，在管廊內，因存在多層走道，且管道錯綜復雜，僅靠吊裝燈具無法滿足要求，需在兩側墻壁安裝壁燈作為輔助照明(圖2)。樓梯間照明采用紅外感應觸發開啟的燈具，僅在有人通過時點亮。疏散照明燈具電源引自各防火分區的應急照明配電箱。2.3燈具選型地下水廠特別是下層的管廊內各種管線錯綜復雜，儀表、閥門繁多，人員活動空間相對狹小，有時燈具會因條件限制安裝在較低處，很容易被人體接觸，或在搬運設備、管道時遭受撞擊而損壞、漏電。因此管廊內所有照明燈具均應為I類防觸電保護燈具，且能觸及到的可導電部分需與固定線路中的保護線可靠連接，光源應具有防外力撞擊的外殼保護。因長期受地下水侵蝕，地下箱體內常年空氣潮濕，且有混凝土墻體漏水及水管爆管風險，因此燈具應選擇防潮型，且防護等級不低于IP54。3照明配電及控制3.1照明配電設計地下水廠一般工作照明為三級負荷，應急照明、消防疏散照明為二級負荷。每個防火分區均設置正常照明配電箱和應急照明配電箱。其中正常照明配電箱電源直接引自變配電間，應急照明配電箱除由變電站提供一路電源外，另在箱內設置EPS(EmergencyPowerSupply)作為備用電源，以滿足二級負荷要求。同時，應急照明箱設置母線電壓檢測器，當電源停電時可向監控中心報警，以便及時采取措施。3.2控制方式3.2.1照明控制需求分析一般地下水廠空間較大，每個房間內安裝十幾甚至幾十套燈具，房間出入口相距甚遠，日常工作人員巡視的路線較長，巡視員從箱體入口進入水廠，并通過一扇扇防火門依次通過每個分區，完成巡視。在這個過程中，巡視員從某個房間一端防火門進入房間時開啟房間內照明，至另一端防火門離開房間時關閉照明。巡視一般不走回頭路。隨著技術進步，地下水廠管理水平也在不斷提高。新近出現的基于BIM(BuildingInformationModeling)和GIS(GeographicInformationSystem)的遠程故障診斷技術和巡檢機器人技術，使管理員可以在中控室上位機上隨意調出現場任意位置的實時畫面，甚至可以遠程進行維護操作。這要求地下箱體內的照明均可在中控室進行集中遠程控制或編程自動控制，這應該成為新建地下水廠照明控制的基本需求。無論從照明布線角度，還是控制需要，傳統的翹板開關控制方式不能滿足地下水廠照明需求。3.2.2智能照明控制系統對于較復雜的照明控制，可采用智能照明控制系統實現。這種系統已經廣泛應用于大型樓宇、酒店、會館等領域，其代表產品有施耐德的C-bus系統和ABB的i-bus系統，其特點是采用簡單的布線即可搭建規模龐大的系統，實現豐富多樣的控制策略。針對工程需要，系統可輕松實現以下控制效果：-通過智能面板手動控制任意回路開關；-通過傳感器對燈光進行自動控制，如人來燈亮，人走燈滅(暗);-通過手持遙控器對燈光進行控制；-預設多個不同場景，及對應的照明效果；-通過網絡實現上位機遠程控制或編程控制。在智能照明控制網絡(如圖3)上，每組燈具(回路),每個開關或傳感器都可看做網絡上的一個節點，它們彼此之間采用總線串接，并憑借自己獨立的地址可實現相互通訊。這使得照明布線變得簡單，大大降低了施工難度。通過上述分析，地下水廠適合采用智能照明控制系統，工程在每個照明控制箱內安裝智能照明控制模塊，并通過以太網接口與箱體內交換機相連，交換機將所有控制模塊信號匯總后通過光纖上傳至水廠綜合樓的中控室上位機。4安科瑞電氣針對智慧城市水務建設推出能效管理解決方案----AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺4.1平臺概述安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產品生態體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠能耗總量和能耗強度，重點監測主要用能設備能效，保護污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學、精細的解決方案。4.2平臺組成AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統由變電站綜合自動化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務中壓變配電系統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務后勤部門管理需要。4.3平臺拓撲圖4.4平臺子系統4.4.1變電站綜合自動化系統及電力監控對水務配電系統中34kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時預警。監測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。4.4.2電能質量監測與治理水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電系統中存在大量諧波，通過監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量，并配置對應的電能質量治理措施提高供電電能質量。4.4.3電動機管理馬達監控實現水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監測和報警。高效、準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。4.4.4能耗管理為水務搭建計量體系，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。將所有有關能源的參數集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現各個工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。能耗數據統計采集水務中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。能效分析按三級計量架構，分別進行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環比、對標等。通過污水處理產量以及系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析，同時將污水的單耗與行業/先進指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。4.4.5智能照明控制系統為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能，盡量利用自然光照，實現室內、廠區照明的智能控制達到安全、節能、舒適、高效的目的。4.4.6電氣安全（1）電氣火災監測監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。（2）消防應急照明和疏散指示根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態和異常情況。（3）消防設備電源監測監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。（4）防火門監控系統防火門監控系統集中控制其各終端設備即防火門監控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態，實時監測疏散通道防火門的開啟、關閉及故障狀態，顯示終端設備開路、短路等故障信號。系統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，當終端設備發生短路、斷路等故障時，防火門監控器能發出報警信號，能指示報警部位并保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。4.4.7環境監測污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警，保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動啟動排風風機或新風系統，排除隱患，保持良好的水處理環境。4.4.8分布式光伏監測實時監測低壓并網柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關狀態，逆變器運行監視，對逆變器直流側每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發電功率、累計發電量進行監測，以曲線方式繪制上述監測的各個參量的歷史數據。平臺結合廠區實際分布情況，通過3D或2.4D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、并網點位置，各個屋頂的裝機容量。4.4.9工藝仿真監控平臺通過2D、3D方式實時監視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。4.5相關平臺部署硬件選型清單4.5.1電力監控、電能質量、電動機管理及配電室環境監控系統應用場合（10KV）產品型號功能10KV進/饋線AM6-L相間電流速斷保護，相間限時電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。10/0.4KV變壓器AM6-S分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT斷線、CT斷線、對時異常等)、遙控開關、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。智能操控裝置ASD400一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS484接口、高壓柜內電氣接點無線測溫。10KV計量APM420該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-484通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。弧光保護ARB4-M主控單元，可接20路弧光信號或4個擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個跳閘出口；ARB4-E擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個擴展插件可以采集4路弧光信號：ARB4-S弧光探頭，可安裝于中壓開關柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜。弧光探頭的檢測范圍為180°，半徑0.4m的扇形區域；應用場合（0.4KV）產品型號功能0.4KV進/出線APView400相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G，16D0＋22D1，通訊2RS484＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61840協議APM420該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-484通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。電能質量ARC測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS484/Modbus協議ANSVCANSVC低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關、控制器等組成。ANAPFANAPF系列有源電力濾波器通過電流互感器采集系統諧波電流，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率執行器件產生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線性負載所產生的諧波電流。電動機保護器電機回路ARD3M智能電動機保護器（以下簡稱保護器）適用于額定電壓至660V的低壓電動機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控制方式。可選配不同通訊模塊適應現場通訊需求。該產品采用分體式結構，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應各種柜體的安裝。具有許昌開普研究院有限公司、中心檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，配套附件0.4kV電流互感器AKH-0.66測量型互感器，采集交流電流信號智能網關Anet系列8個RS484串口2kV隔離，2個以太網接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-4-101/103/104、CJ/T188、DL/T644等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-4-104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220VAC/DC。應用場合（配電室）產品型號功能環境監測溫濕度/用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC84～264V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0%RH～99%RH煙霧/光電式煙霧傳感;電源正極（DC12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點水侵/接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點局方檢測/監測變壓器、開關、開關柜的局部放電門禁/常開型；感應距離：30-40mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出攝像機/視頻監控開關量模塊ARTU-KJ88路開關量輸入,8路繼電器輸出智能網關ANet-2E4SM4路RS484串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T644-1997、DL/T644-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，484擴展模塊,*多可擴展16路。4.5.2智能照明系統應用場合（綜合樓、污水地下箱體）產品型號功能普通照明配電系列1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。2、功耗：≤4VA3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態液晶屏顯示。4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。4、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、34mm標準導軌式安裝按鍵面板ASL220-F1/21聯兩鍵1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電；2、1聯2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選；3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現開關、調光、場景控制；4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)；4、86底盒安裝探測器ASL220-PM/TPIR+照度傳感器1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V；2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作；4、安裝方式：嵌入式；4、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.4mm備用照明雙切系列1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。2、功耗：≤3VA3、4路16A磁保持繼電器輸出。4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路484通訊。4、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、消防聯動啟動一般照明（備用照明）。7、34mm標準導軌式安裝應用場合（綜合樓、污水地下箱體）產品型號功能普通照明配電系列1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。2、功耗：≤4VA3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態液晶屏顯示。4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。4、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、34mm標準導軌式安裝按鍵面板ASL220-F1/21聯兩鍵1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電；2、1聯2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選；3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現開關、調光、場景控制；4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)；4、86底盒安裝探測器ASL220-PM/TPIR+照度傳感器1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V；2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作；4、安裝方式：嵌入式；4、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.4mm備用照明雙切系列1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。2、功耗：≤3VA3、4路16A磁保持繼電器輸出。4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路484通訊。4、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、消防聯動啟動一般照明（備用照明）。7、34mm標準導軌式安裝IP網關ASL200-484-IPIP協議轉換器（ALIBUS