CN102378439B - 集中供亮系统 - Google Patents

Abstract

一种集中供亮系统，由集中发光光源、光传输网络和与之并行的控制信息传输网络组成；部件间连接关系：集中发光光源、光输入端口、光输入调节模块、安全阀、光输出调节模块、光输出端口、用光设备依次通过光传输网络连接并相匹配；光调度和中心控制系统通过控制信息网络与集中发光光源、光输入端口、光输入调节模块、光输出调节模块、光输出端口和用光设备连接并控制这些设备；中心控制和调度系统根据输入和输出端口的控制信息获光需求状况，并经过计算后，把光配置方案传递给调度系统，再向光输入和光输出调节模块发出指令，两模块根据命令决定光纤网络中光传输量和方向，实现供亮和用光设备功率匹配，达到向一定范围内用户集中供亮目的。

Description

集中供亮系统

技术领域

本发明涉及一种供亮系统，特别涉及一种集中供亮系统，即为由光源集中发光，然后再通过光纤网络将光输送给用户终端的用以替代传统的输电照明系统从而显著降低沿程电路发热耗损的集中供亮系统。

背景技术

日常生活中，我们离不开可见光的光源，并且可见光和不可见光源还被广泛地应用于工农业、医学和国防现代化等方面。传统电光源按发光原理分为以白炽灯为代表的热辐射光源和以荧光灯为代表的气体放电光源两大类，前者是利用物体加热时辐射发光的原理做成的光源，而后者则是在高温和电场双重作用下，直接激发形成分子发光，两者的发光过程都需要热，发生的热与发出的光同时向周围辐射。近年来，随着能源危机的加剧，以及城市建设和电子信息产业的高速发展，LED光源因其显色性好、节能、响应速度快、允许频繁开关、低压直流供电、使用寿命长、结构坚固耐冲击振动、重量轻、使用原材料不含有毒物质、安全环保等优异特性，成为具有大规模推广价值、节能意义重大的照明器，其相应产品的研制和生产已成为发展前景十分诱人的朝阳产业。

迄今为止，几乎所有利用电光源照明的普遍形式均是通过电网供电，将电站产生的电通过高压网络依次降压，最后降至220V向用户供电，用户根据室内照明需要铺设室内供电网络，利用电光源对室内进行照明。在这种最经典的用电方式中，导线沿途发热往往导致大量的电能损耗。此外，采用该方法最主要的一个问题还在于终端电光源的热辐射或者散热问题。热辐射会增加室内的空调热负荷，并且随着人们对居住环境的舒适性的要求的提高和室内精密设备和物品的增加，人们和物品对热辐射的敏感性增强。比如，博物馆的珍贵展品可能会因为热辐射而变色，珠宝展台灯具热辐射可能会导致宝石变性，室内热辐射可能导致人体不舒适。而虽然LED光源是冷光源，但在电流经过半导体的pn结时，只有小部分电能转换为光能，其余大部分电能仍然转化为热量，需要对每个LED光源进行详细的热设计，这就制约了LED的灵活性，并且加大了其成本和体积。

发明内容

本发明目的在于克服当前电光源在热辐射和散热方面存在的上述问题，而提供一种集中供亮系统；即将照明系统从电网中剥离出来，并在一栋房间、一个小区或者一个城市，甚至是一个国家范围内，由光源集中发光，将发出的光通过由光纤组成的送光网络，送至各个用户终端；这样，一方面可以对光源集中进行控制，更加有效地集中处理该光源的热辐射问题和散热问题，减少用户终端分散照明设备的单独热辐射问题和散热问题处理的复杂性，可大大降低使用成本；还减少了电输送网络中输电损耗，并减少电网照明终端引起的电危险性和电网不稳定性。此外，对光源的集中控制，还可以灵活地切换光源；比如在白天，光源可以直接采用目光，将其输送到白天需要光的地方；晚上，根据光负荷的变化，灵活调整光源的功率；从而达到节能环保的目的。

为实现上述发明的目的，本发明的技术方案如下；

本发明提供的集中供亮系统，其由集中发光光源设备1、光传输网络6和与所述光传输网络6并行的控制信息传输网络11组成；主要包括：光输入端口2、光输入调节模块3、中心控制系统4、光调度系统5、光输出调节模块7、光输出端口8、用光设备9和安全阀10；

它们的连接关系为：集中发光光源设备1、光输入端口2、光输入调节模块3、安全阀10、光输出调节模块7、光输出端口8、用光设备9依次通过光传输网络6连接并相匹配；光调度系统5和中心控制系统4通过控制信息网络11与集中发光光源设备1、光输入端口2、光输入调节模块3、光输出调节模块7、光输出端口8和用光设备9连接并控制这些设备；

所述集中发光光源设备1发出的光在光传输网络6中的传输过程如下：

集中发光光源设备1发出的光通过光纤由光输入端口2传递到光输入调节模块3；光输入调节模块3根据光传输网络中6的负载情况调整进入光纤传输网络6中光传输量的大小，并将光传输到光纤传输网络6中；光通过光纤传输网络6到达光输出调节模块7；光输出调节模块7根据用电设备9需求调整所需输出的光通量大小，并将光通过光输出端口8最终传输至用光设备9。

与所述光纤传输网络6并行的控制信息传输网络11用于对光传输网络6及其中的各个设备进行智能控制；控制信息在控制信息传输网络11中的传递过程如下：作为运算单元的中心控制系统4接收来自光输入端口2、光输出端口8、光输入调节模块3和光输出调节模块7的负荷需求反馈信息后，中心控制系统4内部计算机将这些信息进行处理，最后计算得出整个光传输网络中的光配置方案，并将该光配置方案内容传递给光调度系统5(例如：某时刻一个新的用光设备向光输出端口8发出用光请求，此时光输出端口8将此信息传递给中心控制系统4，中心控制系统4确定用光设备在光传输网络6中的地理位置，然后调整集中发光光源设备1的发光强度，进而增加用光设备所在支路的光输出)，光调度系统5得到中心控制系统4的光配置方案后，将中心控制系统4发出光配置方案转换成光传输网络6中各种设备可执行的命令，并且分别向光输入调节模块3和输出调节模块7发出指令；光输入调节模块3和输出调节模块7分别根据光调度系统5的指令向光输入端口2和光输出端口8发出这些指令；光输入端口2和光输出端口8分别根据光输入调节模块3和输出调节模块7的指令开始动作，实现集中发光光源设备1向光传输网络6及用光设备9的供亮匹配。

所述的集中发光光源设备1包括：

一光源；该光源可为热辐射光源、气体放电光源、LED光源或普通日光。

一光源控制系统；所述光源控制系统主要是对光源进行处理，保证光源的安全稳定运行，其包括对所述光源所需电压进行调节的电压调节模块，光电输入切换模块和光源温度湿度控制模块。

所述气体放电光源包括荧光灯、低压钠灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯或超高压汞灯。

所述的光传输网络6中使用的光纤为石英材质的无机光导纤维或透明聚合物材质的高分子光导纤维。

本发明提供的集中供亮系统，还可包括安全阀10，所述安全阀10安装在光纤传输网络6中的各光纤传输线路的交叉处。

所述中心控制系统4作用是接收各个用光设备发出的用光请求，中心控制系统4内部的计算机综合处理光纤传输网络6中各路用光设备的需求信息后，计算各个用光设备的送光请求和发光设备所需要的运行状况；计算完成后，中心控制系统4将最优的光配置方案发送给光调度系统5；

所述光调度系统5作用是执行中心控制系统4发出的指令，根据执行中心控制系统4下达的命令实现光源的出光控制和各个用光设备的用光请求；

所述的光纤传输网络6主要是由光纤线路组成；光纤可以采用石英等材质的无机光导纤维，也可采用透明聚合物制得的高分子光导纤维；其直径和纤芯数不受限制；

所述的光纤传输网络6所覆盖的范围可以是一个房子，一个小区，一个城市，一个国家，甚至整个地球；

所述光输出调节模块7一端与光纤传输网络6相匹配，另一端和光输出端口8相匹配。其直接接受光调度系统5的支配，实现将输出的光调节到与指定的用光设备相匹配。

光输出端口8的一端与光输出调节模块7相匹配，另一端和各种用光9设备相匹配。

所述安全阀10安装在光纤传输网络6的各个光纤线路交叉处，在紧急情况下(比如检修，火灾)，在根据中心控制系统的指令，关闭光在某个支路上的光传输。

这里的用光设备9包括能输出各种亮度的，并且与输光光纤相匹配光纤灯具。

众所周知，光纤是一种利用光在玻璃或者塑料中的全反射原理而进行光传输的工具，损耗极低。理论上讲，利用光纤可以将光送到任何需要的地方。而且具有导光不导电等其他照明方式不可替代的优点。

本发明的优点在于：

1.利用光纤传输网络将照明系统从电网中脱离出来，一方面减少了电输送网络中的输电损耗，另一方面也减少了由于照明终端问题引起的电危险性和电网的不稳定性。

2.将光源集中管理，有效隔离并且集中处理光源的热辐射和散热问题。比如可以采用集中式冷却系统对光源的温度湿度进行控制，从而有效地提高光源的发光效率，也免去了分散光源热管理装置，从而降低光源及附属系统使用成本。此外，将光源集中进行管理，还可以充分利用余热回收装置有效回收光源余热，达到节能的目的。

3.光源的集中管理可以更加灵活地切换光源，白天使用日光，晚上使用电光源，统一进行送光管理。能够有效地降低发电能源的使用，节能绿色环保。

4.可以将用户用光需求反馈至光源，并且计算出光在网络中的最优配置输送方案，在满足用户用光需求前提下使光源的功耗最小。

以往，采用光纤照明系统等装置已经被提出，但是单个的光纤照明系统只是应用于一个展台或者较少的几个用光终端，用途和范围十分有限。如本发明提供的用光输送网络而将光输送给大范围用户使用的集中供亮系统在国内外从未被提出，本发明具有显著的原始创新性。

附图说明

附图1为集中供亮系统的工作示意图；

附图2为集中供亮系统中控制信息在控制信息网络中的传输示意图；

其中：集中发光光源设备1          光输入端口2    光输入调节模块3

      中心控制系统4              光调度系统5    光传输网络6

      光输出调节模块7            光输出端口8    用光设备9

      安全阀10                   控制信息传输网络11

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例进一步描述本发明。

附图1给出了集中供亮系统的工作示意图；附图2是集中供亮系统中控制信息在控制信息网络中的传输示意图；由图可知，本发明的集中供亮系统由集中发光光源设备1、光纤传输网络6和控制信息传输网络11组成；主要包括：光输入端口2、光输入调节模块3、中心控制系统4、光调度系统5、光输出调节模块7、光输出端口8、用光设备9和安全阀10；

它们的连接关系为：集中发光光源设备1、光输入端口2、光输入调节模块3、安全阀10、光输出调节模块7、光输出端口8、用光设备9依次通过光传输网络6连接并相匹配；光调度系统5和中心控制系统4通过控制信息网络11与集中发光光源设备1、光输入端口2、光输入调节模块3、光输出调节模块7、光输出端口8和用光设备9连接并控制这些设备；

光在光传输网络6中的传输过程如下：集中发光光源设备1发出的光通过光纤由光输入端口2传递到光输入调节模块3；光输入调节模块3根据光传输网络6中的负载情况调整进入光纤传输网络6中光传输量的大小，并将光传输到光纤传输网络6中；光通过光纤传输网络6到达光输出调节模块7；光输出调节模块7根据用电设备9需求调整所需输出的光通量大小，并将光通过光输出端口8最终传输至用光设备9。

如图1，控制信息传输网络11与光传输网络6并行，用于对光传输网络6进行智能控制；如图1和图2，控制信息在控制信息传输网络11中的传递过程如下；作为运算单元的中心控制系统4接收来自光输入端口2、光输出端口8、光输入调节模块3和光输出调节模块7的负荷需求反馈信息后，中心控制系统4内部计算机将这些信息进行处理，最后计算得出整个送光网络的输入中心控制系统4和输出光的配送方案，并将最优配送方案内容传递给光调度系统5(例如：某时刻一个新的用光设备向光输出端口8发出用光请求，此时光输出端口8将此信息传递给中心控制系统4，中心控制系统4确定用光设备在光传输网络6中的地理位置，然后调整集中发光的电光源设备1功率，进而增加用光设备所在支路的光输出。

光调度系统5得到中心控制系统4的方案后，将中心控制系统4发出的方案转换成光传输网络6中各种设备可执行的命令，并且分别向光输入调节模块3和输出调节模块7发出指令。

光输入调节模块3和输出调节模块7分别根据光调度系统5的指令，分别向光输入端口2、光输出端口8发出这些指令。

光输入端口2和光输出端口8分别根据光输入调节模块3和输出调节模块7的指令开始动作，实现集中发光的电光源设备1向光传输网络6及用光设备9的供亮匹配。

光源的使用过程是这样的：白天阳关充足情况下，该系统主要接受并使用目光，晚上则切换到使用电光源。两种情形均统一进行送光管理。用户打开目标光开关后，光路即将用光需求反馈至光源，并且计算出光在网络中的最优配置输送方案，由此实现光的输出。

Claims (5)

1.一种集中供亮系统，其由集中发光光源设备(1)、光传输网络(6)和与所述光传输网络（6）并行的控制信息传输网络(11)组成；主要包括：光输入端口(2)、光输入调节模块(3)、中心控制系统(4)、光调度系统(5)、光输出调节模块(7)、光输出端口(8)、用光设备（9）和安全阀（10）；

它们的连接关系为：集中发光光源设备(1)、光输入端口(2)、光输入调节模块(3)、安全阀（10）、光输出调节模块（7）、光输出端口（8）和用光设备（9）依次通过光传输网络6连接并相匹配；光调度系统（5）和中心控制系统（4）通过控制信息网络（11）与集中发光光源设备(1)、光输入端口(2)、光输入调节模块(3)、光输出调节模块(7)、光输出端口(8)和用光设备（9）连接并控制这些设备；

所述集中供亮系统是一种脱离电网的独立照明系统；所述集中供亮系统通过光传输网络（6）将光输送给大范围用户使用；

所述集中发光光源设备1发出的光在光传输网络（6）中的传输过程如下：

集中发光光源设备（1）发出的光通过光纤由光输入端口(2)传递到光输入调节模块(3)；光输入调节模块(3)根据光传输网络中（6）的负载情况调整进入光纤传输网络（6）中光传输量的大小，并将光传输到光纤传输网络（6）中；光通过光纤传输网络（6）到达光输出调节模块（7）；光输出调节模块（7）根据用电设备（9）需求调整所需输出的光通量大小，并将光通过光输出端口（8）最终传输至用光设备（9）；

与所述光纤传输网络（6）并行的控制信息传输网络（11）用于对光传输网络（6）及其中的各个设备进行智能控制；控制信息在控制信息传输网络（11）中的传递过程如下：作为运算单元的中心控制系统（4）接收来自光输入端口（2）、光输出端口（8）、光输入调节模块（3）和光输出调节模块（7）的负荷需求反馈信息后，中心控制系统（4）内部计算机将这些信息进行处理，最后计算得出整个光传输网络中的光配置方案，并将该光配置方案内容传递给光调度系统（5），光调度系统（5）得到中心控制系统（4）的光配置方案后，将中心控制系统（4）发出光配置方案转换成光传输网络（6）中各种设备可执行的命令，并且分别向光输入调节模块（3）和输出调节模块（7）发出指令；光输入调节模块（3）和输出调节模块（7）分别根据光调度系统（5）的指令向光输入端口（2）和光输出端口（8）发出这些指令；光输入端口（2）和光输出端口（8）分别根据光输入调节模块（3）和输出调节模块（7）的指令开始动作，实现集中发光光源设备（1）向光传输网络（6）及用光设备（9）的供亮匹配。

2.按权利要求1所述的集中供亮系统，其特征在于，所述的集中发光光源设备（1）包括：一光源；该光源可为热辐射光源、气体放电光源、LED光源或普通日光；

一光源控制系统；所述光源控制系统主要是对光源进行处理，保证光源的安全稳定运行，其包括对所述光源所需电压进行调节的电压调节模块，光电输入切换模块和光源温度湿度控制模块。

3.按权利要求2所述的集中供亮系统，其特征在于，所述热辐射光源包括白炽灯或卤钨灯；所述气体放电光源包括荧光灯、低压钠灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯或超高压汞灯。

4.按权利要求1所述的集中供亮系统，其特征在于，所述的光传输网络6中使用的光纤为石英材质的无机光导纤维或透明聚合物材质的高分子光导纤维。

5.按权利要求1所述的集中供亮系统，其特征在于，所述安全阀（10）安装在光纤传输网络（6）中的各光纤传输线路的交叉处。

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