3-三山岛金矿井下智能照明控制系统推广及应用

三山岛金矿井下智能照明控制系统

推广及应用

一、研发背景

三山岛金矿各矿区井下现有照明灯具数量约为9000只，其中LED灯2000只（9W），节能灯7000只（20W），基本处于24小时常亮状态。2017年下半年，我矿对平里店矿区井下照明进行试点改造，前期对-100中段照明系统进行改造，并对改造前后耗电情况进行挂表计量，测算节电率达到72.6%，且较好的解决了井下高温高湿环境影响因素，实现定时定点智能控制；人走灯灭，人声控制；同时能够实现稳压效果，既达到节能降耗的目的，且延长了灯具的使用寿命，推广应用效果显著。

二、成果内容

1、系统概述

智能照明管理系统，是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲，是在EIB、Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的，其中EIB（European Installation Bus，欧洲安装总线）是该总线技术的主体。此智能照明管理系统采用标准的2×2×0.8 EIB BUS总线（即KNX总线）作为总线线缆，将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统，既可实现井下照明灯具的远程集中控制，又可实现就近控制功能。该系统理论最大连接控制模块数量达58000多个。

2、主要受控区域

受控区域主要为平里店矿区斜坡道（井口—-75m中段）、-100m中段、-115m中段、-130m中段。

地下矿山巷道具有延伸面积大，没有自然照度的特殊性。巷道照明控制采用如下控制方式：二合一微波感应器自动控制与智能面板现场手控相接合，实现平时传感器自动控制，检修作业时现场手控全亮的控制方式，既满足基础照明又能达到节能的目的。

当只作为运输巷道使用时，系统可切换为微波感应器自动感应控制、做到人/车来时灯亮，人/车走时延时灯灭（延时时长可设定为1-5分种或任意时长），没人/车通过时灯保持熄灭状态，从而达到节能的目的。

巷道作业或电力检修时，通过智能面板一键关闭传感器自动控制功能，改为手动控制，打开作业区部分照明回路或全部照明回路，作业完毕一键切换回传感器自动控制；切换灵活、操作简单。

3、施工方案

3.1.井口- -75m中段：井口配电室配置一个配电箱作为总控，斜坡道照明回路分为两路（需要改线），17个照明灯具为A回路，剩余18个照明灯具为B回路，斜坡道顶端总共设置9个微波感应器，均采用不锈钢架固定于岩壁正中。

3.2.-110m中段：

（1）吊桥-南北分支巷：配置一个配电箱作为总控，控制一个照明回路，设置3个微波感应器。考虑到井下潮湿的用电环境，配电箱内额外配置带漏电保护的断路器（品牌德力西）、PTC型加热器及温控器。

漏电保护断路器 PTC型加热器及对应温控器

（2）北巷（试点巷道）：配置一个配电箱作为总控，控制A、B两路照明回路，设置8个微波感应器，具体配置参见下图(后续为除湿防凝露考虑，会加配一个PTC型加热器及对应温控器)。

（3）






南巷：配置一个配电箱作为总控，控制A、B两路照明回路，微波感应器设置8个，具体配置同上。

3.3. -115m中段：

（1）吊桥-南北分支巷：配置一个配电箱作为总控，控制一个照明回路，设置5个微波感应器，具体配置同-100m中段。

（2）北巷：配置一个配电箱作为总控，控制A、B两路照明回路（一路为安全通道），设置7个微波感应器，具体配置同上。

（3）南巷：配置一个配电箱作为总控，控制A、B两路照明回路，微波感应器设置11个，具体配置同上。

3.4. -130m中段：

（1）吊桥-南北分支巷：配置一个配电箱作为总控，控制一个照明回路，设置7个微波感应器，具体配置同-100m中段。

（2）北巷-采场-4003通道：配置一个配电箱作为总控，控制A、B、C三路照明回路，同时因为供电电压为36V,所以总控配电箱里需要加置一个环形变压球（输出110V，容量110VA，），以满足总线电源供电需要，共设置18个微波感应器，其它配置同上。

（3）






盲斜井扣：配置一个配电箱作为总控，控制一个照明回路，设置6个微波感应器，具体配置同（1）。

4、主要控制功能

手动控制：通过在受控区域安装智能面板,对受控回路负载实现开/关的控制方式。

自动控制：根据安装在受控区域的二合一微波传感器所检测到的外部坏境的变化，自动发出相应的控制信号，实现对受控回路负载的自动控制。

5、控制模块的安装位置

总线电源、开关驱动器、智能开关、断路器、环形变压器、加热器、温控器等模块等安装在配电箱内，使用35mm标准导轨安固定。

二合一微波传感器安装在受控巷道的顶端，节点处采用防水接线盒（内置欧标KNX快速联接端子）进行联接。

三、系统优点

系统中的控制模块均工作在直流30V 安全电压下，操作安全、高效，符合地下矿山安全规程。

系统采用分布式KNX总线结构，总线电源与开关驱动器、智能面板均采用Can-bus总线设计，较传统布线搭建更加简单灵活，系统内各模块互不影响，可独立工作，系统可靠性更高。

硬件：基于平里店矿区井下阴暗潮湿燥热的使用环境，本系统主要硬件的电路板均刷涂军工级“三防漆”，微波感应器采用高密度亚克力材料防护罩进行外部保护，EIS-BUS总线电缆加装防水隔离层保护，从而使整个系统可有效抵御高湿气、高密度矿物质颗粒渗透带来的腐蚀,大大延长了设备的使用寿命。

软件：实现系统的自动控制、远程集中控制等功能。在实现自动化的同时，大量减少了值班人员的巡检工作强度，提高了管理水平和工作时效；同时运用BITE（全机总清）技术克服了岩壁水滴/地下水流的虚警影响，程序通过ABB编程器写入。

升级系统内控制模块或更改系统功能时，无需增加连接线，不需关闭整个系统，只需更改设备参数即可实现，维护方便，操作简单。

系统可与消防系统联动，在出现消防报警时，强制打开应急回路，方便人员疏散，从而降低了人员伤亡的风险，提高了安全性。

四、效益分析

1、直接效益分析

平里店矿区斜井（井口—75m中段）、-110m中段、-115m中段、-130m中段，共有20W白炽灯257个，10W LED灯带约120米，假设所有灯具保持常亮不间断，由此可以计算出：

日耗电：20/1000*24*257+10*120/1000*24=152.16度；

年耗电：152.16*365=55538.4度。

安装智能照明管理系统后，按70%节电率进行估算：

每年节省能耗：55538.4*70%=38876.88度电

5年节省能耗：38876.88*5=194384.4度电

若在全矿范围推广，节能效果将愈加显著。

2、间接效益分析

安装智能照明管理系统之后，除了可以大大延长照明灯具的使用寿命，还可在用电高峰时有效降低负荷，进一步保障用电安全。

如果以实验巷道70%时间照明灯具保持熄灭状态来预估，至少可以提高一倍的使用寿命，减少了灯具采购成本及人工更换成本。