CN107580386B - 基于Zigbee单灯控制器的铁路隧道照明控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Zigbee单灯控制器的铁路隧道照明控制方法，属于照明控制领域，本发明根据隧道照明设计规范对照明的分类及照度要求，创建了多种模式控制模型，每种控制模式型均根据照明需求经过一系列的计算和逻辑处理而完成控制。本发明作为一种新的隧道智能照明控制系统及方法，通过采用无线传输，实现了隧道单灯控制目的，同时测量单灯电参量及运行状态通过软件实现了单灯状态可视化，控制模式无人化，故障灯定位和定期检修提示。通过建立各种满足照明模式的数据模型，实现了动态跟随照明系统，即物来开灯，物走关灯，为铁路隧道照明节能管理提供了基础。
Description
技术领域
本发明属于照明控制领域，特别是涉及一种基于Zigbee单灯控制器的铁路隧道照明控制方法。
背景技术
隧道照明是保证设备维修，提高设备质量，保证运输安全的重要设施。隧道内线路维修质量不好的因素较多，其中隧道照明是一个重要的客观因素，由于照明不良，对隧道的结构检查、大维修作业效率十分低，严重的影响了行车的安全。尽管很多隧道都配置了隧道照明系统，由于电源、耐久性、管理等种种原因，均在较短的时间内失效、损坏，能经常维持使用的为数很少。
隧道不同于其他铁路建筑物，包括隧道衬砌结构在内的各种铁路设施均位于黑暗之中，在隧道内的作业人员具体任务不同，所需要的照度也各不相同，一种照明方式不能达到不同的标准要求。为此照明方式分为指示照明(即固定照明)、检查照明、作业照明三种。指示照明主要用于巡查人员检查隧道上是否有影响行车的障碍物、钢轨大方向以及轨道部件是否齐全。一般安装在避车洞上方，间距为30m，同时指示行人走路及待壁之用，其在隧道轨顶处的最小照度为1lx，能满足上述用途的需求。检查照明为用于线路规矩、水平、三角坑、轨道部件损伤的检查及3m以内隧道衬砌裂损、渗漏等的检查，其照度标准在1m距离内应达到200lx，3m以内不小于15lx。隧道内的大维修作业，工作面大，距离长、程序复杂，在大范围内其照度在地面上不应小于15lx，并随着地点的变化而移动，需临时架设作业照明灯具，灯具悬挂于隧道壁上或放置于避车洞内。
照明灯具也有原先的白炽灯、日光灯、高压钠灯逐渐发展到现在应用广泛的LED灯，控制方式也由原先本地单端控制、两端控制和分段控制，发展到远程控制，以及现阶段的智能照明控制。
目前隧道内的照明控制系统基本上都是基于现场的照明配电箱而展开实施的，实质是控制布置在隧道内的照明配电箱的交流接触器的吸合或断开而实现配电箱回路内一组或者一段灯点亮或熄灭，尽管一些厂家的隧道智能控制器也做到了满足隧道内照明的多种模式控制，但还是存在很明显的缺陷和不足，比如：
1、照明配电箱控制的范围是一组或者一段灯，一旦配电箱出问题，配电箱内的所有灯均失效，出现阶段里程无照明。
2、能耗大，一亮同亮，一灭全灭，资源浪费依然存在。
3、故障难断，配电箱回路电参量是多灯的电参量和，监测的状态也是配电箱回路的整体状态，不能反映各单灯状态。回路内个别灯具出现问题不易及时发现及定位。且会造成照明范围内照度降低，甚至无照度情况，不能满足现场需求。
4、检修难，需开灯情况下先定位故障灯具，才能检修，耗人费时，效率低。
5、施工繁琐，成本高，目前照明控制均基于PLC或者专用照明控制器的有线控制网络，完成这样的系统需要大量的施工和调试工作。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种更加智能的隧道照明控制方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于Zigbee单灯控制器的铁路隧道照明控制方法，通过列车检测模块检测列车信号，通过车速检测模块检测列车车速，通过人员定位模块检测人员位置，并按以下步骤进行控制：
步骤1：当列车检测模块检测到列车信号时执行步骤2；当人员定位模块检测到人员加入网络时执行步骤3；
步骤2：通过车速检测模进行车速采样并计算，如果采样计算出列车速度为恒速，则执行步骤4；如果采样计算出列车速度下降或为0，则执行步骤5；
步骤3：计算得到进入隧道人员的位置及速度，判断人员定位模块有发出无照明模式请求信号，若无则执行步骤6；若有则执行步骤7；
步骤4:根据车速检测模块检测的列车车速计算出亮灯、灭灯顺序以及亮度，上位机将计算出的亮灯、灭灯顺序以及亮度通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束；
步骤5：上位机将预设的亮灯范围、照度数据通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束；
步骤6：上位机将预设的亮灯范围、照度数据通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束；
步骤7：上位机将收到的照明模式请求通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束。
较佳的，还包括灯具监测步骤：
步骤A1：系统实时监测现场LED灯具的运行状态及相关的电参量信息；
步骤A2：将监测的灯具信息分类判断，若灯具为运行状态则执行步骤A3，若为异常信息则产生告警信息；
步骤A3：计算各运行灯具的运行时间；
步骤A4：判断各运行灯具的运行时间是否超过阈值，当有灯具的运行时间超过阈值时产生告警信息；
步骤A5：采集各种告警信息并发送到工作人员的信息接收终端。
较佳的，所述步骤按以下方式计算得到进入隧道人员的位置及速度：
当人员进入隧道打开定位模块电源以后，只要在隧道单灯控制器Zigbee网络覆盖范围内，在任何时刻任意一点，人员携带的定位模块的Zigbee模块主动寻找路由，加入网络并上传到信息工作站，信息工作站有每个单灯控制器的位置信息，通过找到加入网路时途径的第一个单灯控制器得到人员的位置及入口方向，通过实时采集定位模块的信号增益强度计算出人员的行进里程，进而计算出人员的速度。
本发明的有益效果是：本发明作为一种新的隧道智能照明控制系统及方法，通过采用无线传输，实现了隧道单灯控制目的，同时测量单灯电参量及运行状态通过软件实现了单灯状态可视化，控制模式无人化，故障灯定位和定期检修提示。通过建立各种满足照明模式的数据模型，实现了动态跟随照明系统，即物来开灯，物走关灯，为铁路隧道照明节能管理提供了基础。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
一种基于Zigbee单灯控制器的铁路隧道照明控制方法，其特征在于：通过列车检测模块检测列车信号，通过车速检测模块检测列车车速，通过人员定位模块检测人员位置，并按以下步骤进行控制：
步骤1：当列车检测模块检测到列车信号时执行步骤2；当人员定位模块检测到人员加入网络时执行步骤3；
步骤2：通过车速检测模进行车速采样并计算，如果采样计算出列车速度为恒速，则执行步骤4；如果采样计算出列车速度下降或为0，则执行步骤5；
步骤3：计算得到进入隧道人员的位置及速度(本实施例中每间隔30米均有Zigbee单灯控制器)，判断人员定位模块有发出无照明模式请求信号(人员可触发请求照明类型)，若无则执行步骤6；若有则执行步骤7；
本实施例中，所述步骤按以下方式计算得到进入隧道人员的位置及速度：
当人员进入隧道打开定位模块电源以后，只要在隧道单灯控制器Zigbee网络覆盖范围内，在任何时刻任意一点，人员携带的定位模块的Zigbee模块主动寻找路由，加入网络并上传到信息工作站，信息工作站有每个单灯控制器的位置信息，通过找到加入网路时途径的第一个单灯控制器得到人员的位置及入口方向，通过实时采集定位模块的信号增益强度计算出人员的行进里程，进而计算出人员的速度。
步骤4:根据车速检测模块检测的列车车速计算出亮灯、灭灯顺序以及亮度，上位机将计算出的亮灯、灭灯顺序以及亮度通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束；
步骤5：上位机将预设的亮灯范围、照度数据通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束；
步骤6：上位机将预设的亮灯范围、照度数据通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束；
步骤7：上位机将收到的照明模式请求通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束。
本实施例还包括灯具监测步骤：
步骤A1：系统实时监测现场LED灯具的运行状态及相关的电参量信息；
步骤A2：将监测的灯具信息分类判断，若灯具为运行状态则执行步骤A3，若为异常信息则产生告警信息；异常信息指灯具为关状态、相应电压及电流均为0或电流为0等。
步骤A3：计算各运行灯具的运行时间；
步骤A4：判断各运行灯具的运行时间是否超过阈值，当有灯具的运行时间超过阈值时产生告警信息；
步骤A5：采集各种告警信息并发送到工作人员的信息接收终端。
本实施例中，所述列车检测模块为远红外对射模块，列车经过时会阻断红外信号，以此检测到列车是否经过。所述人员定位模块为ZigBee模块，基于Zigbee自组网特性，结合加入网后与中心网关和各中继路由的信号强度附加一系列算法最终确定隧道内人员的位置，其与车速检测模块均为现有技术，在此不再赘述。Zigbee单灯控制器与隧道内照明灯具一一对应，实现单灯开关控制、状态及单灯电参量信息采集，在隧道出入口位置及隧道内设置列车检测模块、车速检测模块分别检测有无列车驶入，驶入列车的速度并接入带有IO采集的单灯控制器内。Zigbee无线网关将通信范围内的Zigbee单灯控制器和人员定位Zigbee子节点组成mesh网络，然后通过自带的以太网口接入隧道通信基站最终将各单灯控制器采集信息上传给智能照明监控平台。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于Zigbee单灯控制器的铁路隧道照明控制方法，其特征在于：通过列车检测模块检测列车信号，通过车速检测模块检测列车车速，通过人员定位模块检测人员位置，所述人员定位模块为Zigbee模块，并按以下步骤进行控制：
步骤1：当列车检测模块检测到列车信号时执行步骤2；当人员定位模块检测到人员加入网络时执行步骤3；
步骤2：通过车速检测模进行车速采样并计算，如果采样计算出列车速度为恒速，则执行步骤4；如果采样计算出列车速度下降或为0，则执行步骤5；
步骤3：计算得到进入隧道人员的位置及速度，判断人员定位模块有无发出无照明模式请求信号，若无则执行步骤6；若有则执行步骤7；
步骤4:根据车速检测模块检测的列车车速计算出亮灯、灭灯顺序以及亮度，上位机将计算出的亮灯、灭灯顺序以及亮度通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束；
步骤5：上位机将预设的亮灯范围、照度数据通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束；
步骤6：上位机将预设的亮灯范围、照度数据通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束；
步骤7：上位机将收到的照明模式请求通过Zigbee网络发到每个Zigbee单灯控制器，各个单灯控制器收到的开关灯指令和照度指令驱动点亮或熄灭相应的隧道LED灯，然后结束。
2.如权利要求1所述的基于Zigbee单灯控制器的铁路隧道照明控制方法，其特征是：还包括灯具监测步骤：
步骤A1：系统实时监测现场LED灯具的运行状态及相关的电参量信息；
步骤A2：将监测的灯具信息分类判断，若灯具为运行状态则执行步骤A3，若为异常信息则产生告警信息；
步骤A3：计算各运行灯具的运行时间；
步骤A4：判断各运行灯具的运行时间是否超过阈值，当有灯具的运行时间超过阈值时产生告警信息；
步骤A5：采集各种告警信息并发送到工作人员的信息接收终端。
3.如权利要求1所述的基于Zigbee单灯控制器的铁路隧道照明控制方法，其特征是：当人员进入隧道打开定位模块电源以后，只要在隧道单灯控制器Zigbee网络覆盖范围内，在任何时刻任意一点，人员携带的定位模块的Zigbee模块主动寻找路由，加入网络并上传到信息工作站，信息工作站有每个单灯控制器的位置信息，通过找到加入网路时途径的第一个单灯控制器得到人员的位置及入口方向，通过实时采集定位模块的信号增益强度计算出人员的行进里程，进而计算出人员的速度。
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