CN102006711A - 单灯控制节电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单灯控制节电系统，适用于对高压钠灯进行节电控制，包括单灯控制器、电感镇流器、单灯节电器以及启辉器、路端通信装置和监控中心，其中，单灯控制器借助无线模块通过射频信号将钠灯工作状态信息发送给路端通信装置，监控中心通过路端通信装置的3G/2.5G无线通信模块接收到钠灯的工作状态信息，也能将监控中心的命令发送给路端通信装置并反馈至单灯控制器控制钠灯，所述单灯节电器连接高压钠灯，并控制高压钠灯按指定功率工作，当钠灯为高功率时，单灯节电器控制钠灯降功率工作；当钠灯不需要进行节电操作时，单灯控制器控制单灯节电器不工作，钠灯以本身功率工作。

Description

单灯控制节电系统

技术领域

本发明涉及一种单灯控制节电系统，尤其适用于对高压钠灯进行降功率调光节电。

背景技术

当前，建设节约型社会已成为我国的一项重要国策，建设部颁发的《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要》成为城市道路照明管理单位当前一项重要的工作，同时也越来越被地方政府重视，加快了城市道路照明节电的建设。

目前城市道路照明节电工作更多以应用新技术为主，如对高压钠灯的调压节电技术、单灯调功率镇流器已经得到了较多的应用，而同时新光源如LED路灯、电磁感应灯、陶瓷金卤灯也作为节能产品以推广应用，城市道路照明节电方案呈现出百家齐放的局面，什么样的节电方案才真正适合道路照明？

根据《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要》，节能设备、措施必须到达安全可靠、科学合理、经济适用、维护方便，保证城市照明系统功能达到各项技术指标和节能效果；应根据城市规模和经济实力、严格按标准设计、按规划建设；防止以牺牲照明效果单纯追求节能。因此城市道路照明节电已经不是单纯是节电问题，同时要考虑投资成本、运行维护、设备管理以及道路的照明功能技术指标等问题，并在指定节电方案时予以解决，在制定方案时，首先要了解城市道路照明的现状，包括道路照明功率密度、道路亮度、灯具光源。

高压钠灯(High Pressure Sodiumlamp-HPSL)具有发光效率高(每瓦的通光量可达100Lm/w)使用寿命长(理论寿命约20000小时，实际3000-5000小时)透雾能力强和不诱虫等优点。因而广泛应用于市政道路及场所、高速公路、机场、码头、车站、广场、公园、庭院照明等。近年来，经济发展和城市化进程加快，高压钠灯数量大量增加，与之相伴的是照明用电量的大幅增涨，这已成为地方政府财政和钠灯用户的一大负担；同时，在夜晚用电低峰段，电网供电电压普遍偏高(高于钠灯正常工作电压)，导致电力资源的巨大浪费，同时也缩短了钠灯的使用寿命。这不符合世界节能潮流和我国节能环保的国策，因此发挥钠灯照明的优势，克服其劣势，成为城乡公共照明亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单灯控制节电系统，适用于对高压钠灯进行降功率调光节电，成本低、体积小、方便安装与维护。

本发明涉及一种单灯控制节电系统，适用于对高压钠灯进行节电控制，包括单灯控制器、电感镇流器、单灯节电器以及启辉器、路端通信装置和监控中心，其中，单灯控制器借助无线模块通过射频信号将钠灯工作状态信息发送给路端通信装置，监控中心通过路端通信装置的3G/2.5G无线通信模块接收到钠灯的工作状态信息，也能将监控中心的命令发送给路端通信装置并反馈至单灯控制器控制钠灯，所述单灯节电器连接高压钠灯，并控制高压钠灯按指定功率工作，当钠灯为高功率时，单灯节电器控制钠灯降功率工作；当钠灯不需要进行节电操作时，单灯控制器控制单灯节电器不工作，钠灯以本身功率工作。

进一步的，所述的高功率是钠灯为400W，单灯节电器控制钠灯功率为250W工作；钠灯为250W，单灯节电器控制钠灯功率为150W工作。

进一步的，所述的单灯控制器的主控芯片为ZigBee无线传感网络微控制器。

进一步的，所述的单灯控制器连接在钠灯中，对钠灯实施故障自动检测及报警、单灯电流检测和开关控制。

进一步的，单灯控制器包括：主控芯片及最小系统、采集钠灯工作状态信息的信号采集模块、为单灯控制器提供电能的电源模块、与路端通信装置连接通信的无线模块和控制钠灯工作状态的控制模块。

进一步的，所述路端通信装置的3G/2.5G无线通信模块为GPRS无线通信模块、或CDMA无线通信模块、或WCDMA无线通信模块。

进一步的，单灯控制节电系统还包括手持路灯检测仪，其具有无线模块以接受临近的单灯控制器发出的工作状态信息和连接监控中心。

进一步的，单灯控制节电系统还针对钠灯实现调光节电的功能，监控中心可以全方位的实时监测记录每一个单独钠灯的地理位置信息、工作情况、维修情况、防盗报警的其中之一，对其电压、电流、功率因数、亮度、防盗机构进行监控，采集和统计分时段电量、总电量。

本发明达到的有益效果是，

单灯控制器可根据需要控制单灯节电器进行降压工作或不工作，从而起到节电功能，另外，本单灯控制节电系统还融合3G/2.5G与“物联网”技术，钠灯故障自动检测，生成维修工单，无需人工巡检，降低维护成本。同时，基于“物联网”技术模块化硬件设计，成本低、体积小、方便安装与维护。

附图说明

图1为本发明的优选实施方式的单灯控制节电系统中的连接钠灯的硬件部分示意图。

图2为本发明的优选实施方式的路端通信装置硬件总体设计图。

图3为本发明的优选实施方式的城市路灯监控系统的构架图。

11单灯控制器HG-WSN-S3       2路端监控系统

12单灯节电器                3监控中心

13电感镇流器                31路灯维护车

14启辉器                    32打印机

                            33PDA

                            4手持路灯检测器

具体实施方式

下面参照附图以示例的方式对本方案的实施方式进行说明。

本发明的优选实施方式的新型单灯控制节电系统主要包括：单灯控制器11，型号为HG-WSN-S3，单灯节电器12，电感镇流器13，启辉器14，路端通信装置2和监控中心3。辅助的，还可以包括手持路灯检测器4，路灯维护车31，打印机32，PDA33等。实施者可以根据自身的情况和需求，灵活的选用以达到最好的效果。

作为实现钠灯的单灯监控的基础元件，单灯控制器HG-WSN-S3 11连接各个钠灯，监测钠灯工作状态信息，包括钠灯的电流、功率因数、亮度、电压、是否故障等信息，并通过射频方式，将这些信息传递到路端通信装置2。

同时，单灯控制器HG-WSN-S3 11还可以控制钠灯的工作方式，如节能模式、设定时间开关灯、人工/智能控制模式选择等。

单灯控制器HG-WSN-S3 11还采用了物联网技术，以实现钠灯的唯一信息识别和记录，即可以记录每一个单独钠灯的地理位置信息、工作情况、维修情况、防盗报警等。路端通信装置2则通过2.5G/3G无线通信网络与因特网连接，再经因特网将单灯信息传递给监控中心3。

图1为此专利的优选实施方式的单灯控制器HG-WSN-S3 11，单灯节电器12，电感镇流器13，启辉器14的结构框图。单灯控制器HG-WSN-S311采用高可靠的Freescale公司的ZigBee无线传感网络微控制器MCU作为核心控制单元，实现了钠灯故障检测和无线传感网络通讯功能。

如前所述的，单灯控制器HG-WSN-S3 11具有地理信息定点系统，可以为每一个钠灯定义唯一的地理信息并对应到监控中心3的路灯序号。结合地理信息定点系统，本优选实施方式的照明控制系统可以实现钠灯的地理信息定点故障上传报告，即除了报告故障的钠灯的序号，还可以直观的报告故障钠灯的地理位置。单灯控制器HG-WSN-S3 11还具有地理信息防盗报警功能，当检测到侵入信息时，单灯控制器HG-WSN-S3 11将遭到盗窃的钠灯的地理位置发送给监控中心3。监控中心3可以立即自动将盗窃信息发送给最近的工作站、工作人员或路灯维护车31，或者直接报警。这样，极大的增加了钠灯防盗的及时性、准确性，大大降低盗窃率。

单灯控制节电系统还提供了一种节电方式：钠灯为400W，单灯节电器控制钠灯降功率为250W工作；钠灯为250W，单灯节电器控制钠灯降功率为150W工作；当钠灯不需要进行节电操作时，单灯控制器HG-WSN-S3控制单灯节电器不工作，钠灯以本身功率工作。

图2为路端通信装置2的硬件总体设计图，路端通信装置2作为一个钠灯网络的路由节点和主控节点，是3G/2.5G网络和钠灯网络的接口网关。通常，路端通信装置2和多个钠灯对应连接，组成一个钠灯区域，然后，多个路端通信装置2通过3G/2.5G网络连接因特网，进而连接监控中心3，这样组成一个大的钠灯网络。路端通信装置2采用高性能的Freescale公司32位CodeFire系列MCU作为控制单元，结合无线传感网络的微控制器实现数据的传输。路端通信装置2包括两个部分：首先使用单灯控制器HG-WSN-S3中基于ZigBee技术的无线传感控制器模块，即射频模块，将钠灯网络的数据信息传输到路端通信装置的3G/2.5G数据收发处理模块。其次3G/2.5G数据收发处理模块主要用Freescale公司32位CodeFire系列MCU作为控制单元，通过3G/2.5G通讯模块与远程监控中心3的服务器进行通信。

路端通信装置2可以直接安装在其所对应覆盖的多个钠灯(如四个钠灯)的其中一个中，也可以单独安装在一个控制箱中。实施者可以根据情况，灵活选用。

钠灯控制系统还包括手持路灯检测仪4，手持路灯检测仪4主要具有液晶显示系统、按键系统、蜂鸣器提示模块、主控芯片和无线模块组成。硬件设计采用基于硬件构件的嵌入式低层硬件的设计方法，强调复用性。

手持路灯检测仪4的无线模块包括两个部分，首先其具有射频模块，可以通过射频方式和50m范围内的钠灯通信，还具有3G/2.5G无线通信模块，用于和监控中心3通信。

当接受到钠灯故障信息时，手持路灯检测仪4的蜂鸣器提示模块发出蜂鸣声，提示维修人员该钠灯故障，并在液晶显示系统上显示钠灯序号、故障名称和操作提示。并且，可通过按钮系统选择打开关闭钠灯维修门进行维修。

本优选实施方式的照明控制系统安装有城市照明控制软件系统。软件系统基于Windows 2003平台，以大型商用数据库SQL Server2005为基础，采用C/S模式，通信模块使用多线程的异步Socket机制实现通信的高稳定性。管理模块具有丰富友好的图形用户界面，实时的钠灯控制、状态显示、故障报警、数据统计，报表生成等功能，实现钠灯管理自动化。

如图3，基于物联网技术的城市照明控制系统采用“监控中心-路端通信装置-路端单灯测控器”的三层结构，通过3G/2.5G的技术将监控中心3的城市照明控制系统软件的和路端通信装置2联系起来，而路端通信装置2又通过钠灯网络将钠灯的数据信息发送到相关的路灯节点。每个路端通信装置2为该条道路的主控节点，也是Internet和钠灯网络的接口，通过提供可选的3G/2.5G通信技术(本优选实施方式中为GPRS网络)和钠灯网络的结合，可以将钠灯的数据信息发送到世界上任何一个有Internet网络覆盖的地方。当路端通信装置2将钠灯信息发送到中心服务器，存入数据库中，监控中心3通过对服务器的数据库操作可以实现对钠灯的控制和监测。

通过该照明控制系统，监控中心3可以全方位的实时监测每一个钠灯的状况，对其电压，电流，功率因数，亮度，防盗机构进行监控，采集和统计分时段电量，总电量。结合城市钠灯地理信息及实地控制按钮，生成详细的数据统计表，地理定位，钠灯序号故障提示，统计钠灯亮灯率，维护系数达标率。且还能够实时将每个线路断线、遇盗、撞击、灯杆倾斜等意外故障定位报警，将信号传递到监控中心3和就地发出声光报警，有效的阻止各类盗窃钠灯线路，器材的犯罪行为，减少公共财产的损失。

本优选实施方式的照明控制系统具有可选的3G/2.5G的无线通信模块。这样，可以根据城市的不同，选择合适的通信方式，如CDMA，GPRS，WCDMA等。这极大的增加了照明控制系统的使用范围。比如，一些小城市尚无3G网络覆盖，则可以采用GPRS通信方式。

本优选实施方式的照明控制系统还可以包括打印机32、PDA33、路灯维护车31等，它们都是作为连接监控中心3的外部设备而存在，其可以接受监控中心3的信息和指令，打印报告，显示照明系统状态，进行系统维护等。

配套的手持路灯检测仪4可以作为辅助工具对钠灯进行测控。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (8)

1.一种单灯控制节电系统，适用于对高压钠灯进行节电控制，其特征在于：包括单灯控制器、电感镇流器、单灯节电器以及启辉器、路端通信装置和监控中心，其中，单灯控制器借助无线模块通过射频信号将钠灯工作状态信息发送给路端通信装置，监控中心通过路端通信装置的3G/2.5G无线通信模块接收到钠灯的工作状态信息，并将监控中心的命令发送给路端通信装置并反馈至单灯控制器控制钠灯，所述单灯节电器连接高压钠灯，并控制高压钠灯按指定功率工作，当钠灯为高功率时，单灯节电器控制钠灯降功率工作；当钠灯不需要进行节电操作时，单灯控制器控制单灯节电器不工作，钠灯以本身功率工作。

2.如权利要求1中所述的单灯控制节电系统，其特征在于，所述的高功率是钠灯为400W，单灯节电器控制钠灯功率为250W工作；钠灯为250W，单灯节电器控制钠灯功率为150W工作。

3.如权利要求1中所述的单灯控制节电系统，其特征在于，所述的单灯控制器的主控芯片为ZigBee无线传感网络微控制器。

4.如权利要求1中所述的单灯控制节电系统，其特征在于，所述的单灯控制器连接在钠灯中，对钠灯实施故障自动检测及报警、单灯电流检测和开关控制。

5.如权利要求1中所述的单灯控制节电系统，其特征在于，单灯控制器包括：主控芯片及最小系统、采集钠灯工作状态信息的信号采集模块、为单灯控制器提供电能的电源模块、与路端通信装置连接通信的无线模块和控制钠灯工作状态的控制模块。

6.如权利要求1中所述的单灯控制节电系统，其特征在于，所述路端通信装置的3G/2.5G无线通信模块为GPRS无线通信模块、或CDMA无线通信模块、或WCDMA无线通信模块。

7.如权利要求1中所述的单灯控制节电系统，其特征在于，单灯控制节电系统还包括手持路灯检测仪，其具有无线模块以接受临近的单灯控制器发出的工作状态信息和连接监控中心。

8.如权利要求1中所述的单灯控制节电系统，其特征在于，单灯控制节电系统还针对钠灯实现调光节电的功能，监控中心可以全方位的实时监测记录每一个单独钠灯的地理位置信息、工作情况、维修情况、防盗报警的其中之一，对其电压、电流、功率因数、亮度、防盗机构进行监控，采集和统计分时段电量、总电量。

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