CN102387632A - 运输集散场站灯光节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种运输集散场站灯光节能系统，由主站控制台，通讯基站、通讯路由单元、无线灯控终端、以及电源调节与消谐单元组成。本发明根据铁路场站的灯光组建特点通过WIF网络与ZIGBEE协议实现适合于运输集散场站有定时控制和人工控制、照明随动等多种控制方式，能随时调整灯光的开/关灯时间，实现辖区范围内的全夜灯、半夜灯开/关灯自动控制。本发明将每个灯头都作为控制对象，当有灯组增减和灯头的增减时本系统可以做到“即插即用”，方便了作业面工作人员的工作，提高工作效率，保证工作安全，同时大量节约电能。

Description

运输集散场站灯光节能系统

所属技术领域

本发明专利属于照明控制，尤其是以节约电能合理控制照明设备状态的控制技术领域。

背景技术

目前我国铁路站场灯光的主要控制手段有三种：人工控制、集中远程控制、GPRS无线网络控制。这三种控制方式都其中人工控制集中远程控制目前用的相对普遍，而GPRS无线网络控制使用相对较少。为避免送电过程中的线路损耗和用电高峰时造成末端电压过低，供电部门均采用较高电压进行传输。因此路灯承受电压多高于灯具的额定电压。由于零点以后电网用电量减少，电压提高，从而造成了“车稀灯更亮”的不合理情况。传统上站场手工控制方法，现行的方法既不能及时调整开/关灯的时间，更无法及时反映照明设施的运行情况，很难实时智能的调整灯具的能力。另外目前的三种控制方式都是将整组灯光作为控制对象，缺乏更为准确合理的定点灯头控制。这些因素都造成了大量的浪费，增加了电费支出。除此之外，现有技术在有新的灯组加入系统时整个系统的结构不论是在硬件上还是软件上都要做相应的调整，这也增加了改造成本。

发明专利内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明专利的目的是提供一种适合物流运输集散场站灯光节能系统，使之具有使用操作简单，测量精度高的优点。

本发明专利的目的是通过如下的手段实现的。

运输集散场站灯光节能系统，由主站控制台，通讯基站、通讯路由单元、无线灯控终端、以及电源调节与消谐单元组成；主站控制台对所有网络区域内的灯头进行控制与启动流程更改以及地理信息系统的采集，装有中心主控电脑的主站控制台通过有线网络与设置在运输运送干线和货物堆栈附近支干接点通讯基站联接；设置在通讯基站上的通讯路由单元已无线方式与设置在照明设备上的无线灯控终端和移动信号端实现通讯梯接，执行照明电源调节与消谐的电源调节与消谐单元与无线灯控终端形成电气控制连接；在运送干线和货物堆栈附近设置的传感器亦与所通讯路由单元实现无线通讯梯接并将所测信号通过所述通讯基站返回主站控制台。

采用本发明的方案，与原有的站场控制系统通过既有后台软件的类似定值整定的控制模式相比，当外部情况和工作面发生改变时系统可作出及时的相应调整。这样就造成了资源的浪费。采用本方案能控制到每一盏灯的开关，且安装成本便宜，安装方式简单，组态控制形式灵活(一灯一单元任意组合)。除了节能的优点外，本发明还可方便地实现以下功能：

(1)增强应急能力：系统具有定时控制和人工控制、照明随动等多种控制方式，能随时调整灯光的开/关灯时间，实现辖区范围内的全夜灯、半夜灯开/关灯自动控制。在特殊的天气情况时能通过人工控制进行应急调度。

(2)降低维修成本：系统将“巡灯查找故障”改为“值班等待报警”，降低了维修成本。在已经知道了故障的地点和情况，可以缩短到达维修地点的时间、提高检修效率，降低维护成本。

(3)实现科学管理：系统能将采集到的数据自动进行存储、统计，并能随时进行查询和打印，为管理现代化提供了基本数据依据。

(4)通道冗余：通过布置无线照明控制网路，可实现无线通信网络的覆盖，为将来物联网和更多监控信息的传输提供数据通道。

(5)终端“即插即用”扩展方便：系统的构建是建立在网络建成的前提下，在增加或减少相关控制终端时本系统能做到不改变后台任何硬件配置终端“即插即用”。

(6)传统节能与智能控制想结合：在建设本系统时我们将原先有效的电源电压调节节能法与单灯智能无线控制相结合，以达到用户期望的最合理节能结果。

(7)灯泡的故障定位：本系统的控制终端与灯泡相连，控制终端有故障诊断程序，单个终端就能在灯泡发生故障时及时将故障信息发给控制中心，并提出初步解决方案。

(8)灯光随动功能：随着GPS技术在系统中的使用，本系统能切实的做到灯光随动，只需将定位终端与系统相连，系统通过定位终端的经纬度定位就能通过预设定值将定位终端相应范围内的灯光做预设调节与控制，真正做到“人到灯亮，人走灯灭！”极大的方便了作业面工作人员的工作，提高工作效率，保证工作安全，同时大量节约电能。

附图说明

图1是本发明照明控制系统结构图。

图2为本发明WiFi无线遥控照明控制系统图。

图3为本发明星形ZigBee网络照明控制系统图。

图4物流通道路灯无线照明控制系统图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步说明。

由图1可看到本发明方法所使用设备的关系，本系统通过智能控制灯头与电源电压节能调节两种方式来满足用户对节能减排的相应要求。两种工作方式可以独立工作绝不互为作用，两种方式的组合只起到强强合并的节能效果。无线灯光控制系统主要由主站控制台，WIFI通讯基站、通讯路由单元、无线灯控终端、GPS定位终端以及电源进口调节与消谐单元组成。其中主站控制台主要负责对所有网络区域内的灯头进行控制与启动流程更改以及地理信息系统的采集。系统的整体组网结构以有线网为骨架，无线网为分支，这样能做到组态灵活，随意扩展。

主站控制台：主站控制系统由组态控制软件与后台监控主机以及相关网络辅助设备组成。主站控制系统能完成网内所有灯光的开启与关闭、地理信息系统的整合，用电量的初步计算，网内所有设备的管理。主站还可以通过可见光传感器来控制，可见光传感分为强光、弱光、无光3种基本控制模式分别对应灭灯、半程照明、安全照明等用户指定状态。

WIFI通讯基站：以网络服务器为核心通过有线网的铺设，在支干接点上架设WIFI通讯基站以满足无线灯控终端的通讯梯接。如果为发散型网络构架支干接点可使用ZIGBEE协议的无线高频(2.4G)通讯网络来满足无线灯控终端的通讯梯接。

通讯路由单元：在支干终端实现通讯梯接与设备管理。

无线灯控终端：灯控终端因通讯协议的不同可分为WIFI协议和ZIGBEE协议两种，其结构完全相同，主要包含无线通讯设备、可控硅控制单元、电池管理单元、防高温高压外壳、状态自检系统组成。无线灯控终端是本系统中的核心受控原件，其主要功能为接收与执行网络系统中发出的控制命令并执行以达到控制灯光的目的。无线灯控终端的类型根据其所接灯口的不同分为螺口、接口盒、插头等3种形式。

电源进口调节变压器：所用的灯都有其额定值，实践证明在其额定值的上下10％范围波动的电压都能点亮灯泡，而当电压低于额定电压且能点亮灯泡时这样的工作状况对灯泡的寿命是有好处的。反之当夜深时电压升高高于额定电压这样的工况对灯泡的使用寿命是有影响的。我们通过在电源端的电压调节使电压在灯泡合理的低压运行工况下工作这样不仅不影响其照明功能而且还延长灯泡的使用寿命。

消谐单元：系统的控制终端的控制元件如果使用可控硅将对电网产生相应的谐波分量，为了抵消这样的负面作用，我们在组建系统时在电源端加装消谐装置。

运输集散场站灯光节能系统的通讯基站可为WiF网络或者ZigBee网络。

WiFi无线照明控制网络结构如图3所示。主要由控制中心、WiFi控制节点、WiFi中继路由组成。当控制节点距离控制中心较近，可直接接入控制中心，否则需要通过中继路由器接入控制中心。

WiFi控制网络特点：

1)WiFi通信协议是国际标准无线通信协议，使得系统在软件及应用开发上带来了极大的便利性。

2)WiFi控制网络具有高传输带宽的特点，无线控制网络很容易的扩展，可作为未来视频监控系统，物联网系统等的无线数据通路。

3)WiFi网络的双向通信能力可实现控制对象状态反馈，通过布置光传感器，电流传感器等可方便的了解灯具的开关情况，可容易判断灯具不亮是由于供电问题还是灯泡问题，便于检修。

WiFi控制的不利因素：

1)WiFi使用的是开放式公用频段及协议，随着发展，目前城市使用WiFi的家庭不断增多，使得WiFi受到干扰和攻击的可能性大大增加。

2)WiFi传输距离较短，受周围环境影响较大，为保证可靠的传输需要加入大量中继路由节点。

3)WiFi的每个节点必须手工进行配置，无自组网及自动路由能力，当中继节点故障时，会造成响应链接的WiFi控制单元无法通行。

当照明网络节点多，布置范围广时，为了便于安装及维护，每个无线控制节点必须具有自组织能力。通过使用具有自动组网能力的控制网络，可在个别节点损坏、强干扰、通信异常时，网络可以重新自组织，节点自动寻找新的路由路径，保证通信，确保灯具控制指令的顺利完成。当更换节点设备时，无需对网络进行重新人工配置，新的网络节点可自动加入原有控制网络，方便灵活。

具有自组网能力的无线网络目前主要有两种：ZigBee网络及WiMi-net网络。

图3中表达了在本发明系统中采用ZigBee网络的情况。

(1)站场照明控制网络

对于火车站站场照明控制来说，可采用网状结构和树形结构，由于控制网络主要集中于控制中心半径一定范围内，因此可采用网状结构，每个子网都可直接与控制中心通信，保证控制的高速性。

ZigBee网络传输距离在100m-3km之间，与周围电磁环境，净空状态，天线状态等因素有关。每个ZigBee网络可存在255个节点，同一区域可存在200个ZigBee网络。因此，可对站场照明灯具进行分组，然后各组子网分别接入控制中心。

(2)供电段管理通道路灯无线控制网络

由于路灯广泛分布于通道沿线，无法做到全部节点直接与控制中心通信。因此，可采用树形结构，将一定路段的路灯分组。各组路灯控制分别连入Zigbee骨干网络，骨干网络之间互相交换控制信息，最后通过GPRS网络与控制中心通信，如图4所示。

Claims (4)

1.运输集散场站灯光节能系统，由主站控制台，通讯基站、通讯路由单元、无线灯控终端、以及电源调节与消谐单元组成；主站控制台对所有网络区域内的灯头进行控制与启动流程更改以及地理信息系统的采集，装有中心主控电脑的主站控制台通过有线网络与设置在运送干线和货物堆栈附近支干接点通讯基站联接；设置在通讯基站上的通讯路由单元已无线方式与设置在照明设备上的无线灯控终端和移动信号端实现通讯梯接，执行照明电源调节与消谐的电源调节与消谐单元与无线灯控终端形成电气控制连接；在运送干线和货物堆栈附近设置的传感器亦与所通讯路由单元实现无线通讯梯接并将所测信号通过所述通讯基站返回主站控制台。

2.根据权利要求1所述之运输集散场站灯光节能系统，其特征在于，所述通讯基站可为WiF网络与ZigBee网络。

3.根据权利要求1所述之运输集散场站灯光节能系统，其特征在于，所述在运输运送干线和货物堆栈附近设置的传感器可为光传感器、电流传感器、位置传感器、计轴传感器。

4.根据权利要求1所述之运输集散场站灯光节能系统，其特征在于，所述移动信号端可为手机GPS、车辆或货物的电子标签系统。

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