CN113167823A - 连接到电力线的led照明装置和其他设备的状态的顺序测量以及状态和其准确gps位置的显示 - Google Patents
连接到电力线的led照明装置和其他设备的状态的顺序测量以及状态和其准确gps位置的显示 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的主题是一种简单、可靠且便宜的应用系统，其用于获取关于连接到“照明电力线”的设备的状态的信息。这种获取信息的系统完全不受干扰的影响，因为没有额外的东西被引入电网。信息是在变电站或电照明外壳中检测到的，即在标准经典测量方法中的电源处。用于连接到电力线的LED照明装置和其他设备的操作参数的顺序测量的过程，照明电力线包括电照明外壳(1)，所有能源电力线(L1、L2、L3…、Ln)位于其中并且连接到安装在电照明外壳(1)中的仪表装置(2)，并且其中大量的LED照明装置(3)连接到每个顺序布置的能源电力线，由此每个LED照明灯具(3)包括电源(PS)作为LED照明灯具(3)内的电子设备的一部分，该过程包括：在电网的稳定时段后，对功率或电流进行“零点”测量，然后在每个单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上通过所述电源(PS)以全功率顺序激活所有照明灯具(3)，所述电源被预先编程用于每个单独的LED照明灯具(3)的时间延迟的激活。在每个电力线(L1、L2、L3…、Ln)上的每个LED照明灯具(3)的激活期间，测量并记录相应能源电力线(L1、L2、L3…、Ln)的功率‑时间曲线或电流‑时间曲线，并且在激活该特定电力线上的所有照明灯具(3)后从这些曲线获得启动图(Pstart)，并且该图用于比较每个单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上的状态，然后将所获得的启动图(Pstart)与相应电力线的功率‑时间曲线或电流‑时间曲线的初始图(Pi)进行比较。如果在现场存在偏差，或者如果存在在关于所述初始图(Pi)比较所述启动图(Pstart)时有偏差的位置，则系统发出信号通知相应的LED照明灯具(3)的操作中的这种错误。
Description
技术领域
本发明涉及使用耗能设备的顺序激活过程来测量用于照明的电力线上的电网的电参数(功率或电流)的过程。该过程旨在用于照明系统，由此有可能通过应用根据本发明的过程来容易地确定非操作设备或未根据预期参数进行操作的设备的准确位置。根据国际专利分类，本发明被分类在类别G01R-测量电变量中，特别是在子类别G01R 22/00-用于测量功率或电流的时间积分的装置中。
背景技术
技术问题
从经典照明到LED照明的快速过渡，实现了更大的能源节约，也改变了包含照明和其他装置对“用于照明的电力线”(街道照明、工业照明和一般照明)的管理和监督的要求。经过几年的使用，并且随着产品成本的降低，明显的是，系统智能的很大一部分在于电源本身。电源可通过功率和时间(各种定时器操作模式)进行编程。每个LED照明灯具都根据准确计算单独调整，并进行时间编程。在操作时段期间(无论是在夜间—街道照明，还是工业照明—人在或不在)，照明本身是高效的(低消耗)，并且根据编程或传感器(人的存在、照度计等)额外降低了功率并且消耗极低量的能源。出了降低消耗的目的，每个远程控制场合不再合算。出于节约和监督目的在每盏灯中安装额外的电子装置是非常昂贵的，以至于在这种投资上的回报总是在产品的使用寿命之后才到来。简单地在每盏灯中安装额外的电子装置并不成本高效，而且是浪费金钱。因此，只剩下整个照明系统的监督问题，其涉及为每个单独的照明灯具编制总数据。为了确定市政照明系统内的单独照明灯具的状态，以下信息是必要的：照明灯具是否可操作；照明灯具是否正以预期功率操作；以及如果照明灯具有缺陷，必须确定照明灯具的类型及其位置(地理GPS位置或其他位置)。这同样适用于同一电源线上的其余设备(广告、圣诞照明和其他耗能设备)。
基于这些信息，最终获得关于每个灯或设备的单独的状态、被供电的线的总消耗、来自变电站的所有电力线的总消耗、向照明系统提供电源的所有变电站的总消耗、以及城市或街区的总消耗的报告。当出现与预期的偏差时，系统会自动发出信号以指出在哪些点检测到了上述偏差。有关偏差(故障)的准确位置的信息会自动发起从数据库中提取必要参数和维修指令。
通过应用连接到电力线的LED照明和其他设备的操作参数的顺序激活和测量的系统，可以便宜且简单地解决该主题问题，该系统将在下面进行描述。
现有技术
在许多不适合LED照明的诸如网络纹波控制的过时的系统中，出现了使用GSM、Wi-Fi、网络调制、光学方法等的系统。所有这些系统都需要在每个照明灯具中的独立的电子设备。每套电子设备都有其购买和维护成本，这必需由于LED照明实现了节约而是盈利的。从所述的现有系统来看，不存在盈利能力，因为编程的LED照明灯具产生的潜在节约可以忽略不计。如果平均功率约为30W的LED照明装置在夜间通过直接附加命令而额外节约了约15％，则功率为4.5W。例如，每年节约4.5W(在4200个操作小时期间)是18.9千瓦时的能源，相当于大约2.5欧元。但是，不存在可以直接在LED照明灯具上实施并且可以按照所述的每年2.5欧元的金额分期偿还的通信系统。特别是如果这包括其他电话成本以及未包含在照明灯具价格中的电子设备和物流，那么这是不合理的昂贵且不符合成本效益。
发明内容
作为本发明主题的测量系统基本上在其电源的电子设备中、特别是在包含LED照明装置的一侧上具有智能LED驱动器，该驱动器被预先编程用于顺序激活，并且测量本身是在电源线上的中央变电站(或在电气柜中)执行的。简单地将变电站或电气柜中的功率计装置和电网分析仪添加到现有传输系统(M-Bus和类似物)中，并且可以将获得的信息发送到服务器。
用于顺序测量照明电力线上的LED照明装置和其他设备的操作参数的过程，照明电力线包括电照明外壳，照明能源线位于其中并且连接到安装在电照明外壳中的仪表装置，并且其中在顺序布置的照明能源线中的每个中，连接了大量LED照明灯具，由此每个LED照明灯具在LED照明灯具内部的电子设备内包含电源，并且该过程包括：在电网的稳定时段之后对功率或电流的“零点”测量，随后通过预先编程用于每个LED照明灯具的时间延迟激活的电源，以全功率顺序激活每个单独的电力线上的所有照明灯具。在单独的电力线上的LED照明灯具的激活期间，对相应的电力线进行功率-时间曲线或电流-时间曲线的测量和记录，由此，在该电力线上的所有照明灯具激活时，获得启动图(Pstart)以比较每个单独的电力线上的状态，然后将获得的启动图(Pstart)与用于相应能源线的功率-时间曲线或电流-时间曲线的初始图(Pi)进行比较。当将启动图(Pstart)与初始图进行比较时，如果现场存在偏差或存在其中存在偏差的位置，系统发出信号通知在相应LED照明灯具的操作中的这种错误。
用于LED照明装置或其他设备的延迟功率输出通常可以通过两种方式进行调整：
1.通过在制造(或开发)过程期间对电源或电子设备进行编程以预先调整时间延迟的电功率。在接通后，所有设备都以STBY模式启动或以特定百分比的功率(例如30％)操作，然后功率顺序上升到例如100％的编程值；
2.借助于定时电子设备或定时继电器，其以一定延迟(0-10V、PWM、处理器输入等)激活所述设备或控制机构。
借助于LED照明灯具的所述延迟激活(用于一个电力线上的每个照明灯具的所需延迟大约最多2秒)，可以通过记录激活期间的初始功耗图并随后比较相应电力线的操作状态来确定图中的哪些位置(功率-时间激活或电流-时间激活)发生了偏差，其发出信号通知在LED照明灯具的操作中的错误。
附图说明
本文提供的附图包括在本发明的说明书中并构成说明书的一部分，其示出了本发明的最优选实施例，并有助于解释本发明的基本原理。下面是附图、对当前技术和本发明的解释，以便更容易理解差异。
图1—示出了连接到电力线的LED照明装置和其他设备的操作参数的顺序测量的示意图。
图2—示出了功率-时间曲线或电流-时间曲线的一般表示，功率-时间曲线或电流-时间曲线示出了本发明的操作原理。
图3—示出了在所有照明灯具都被激活并且在照明灯具的操作中不存在错误的情况下，利用10个照明灯具顺序测量LED照明装置的操作参数的测试示例。
图4—示出了在所有照明灯具都被激活并且照明灯具LED1、LED6和LED8未被激活(即错误操作)的情况下，利用10个照明灯具顺序测量LED照明装置的操作参数的测试示例。
图5—示出了在根据图2的没有操作错误的情况下的功率-时间曲线或电流-时间曲线的启动图(Pstart)，以及在根据图3的其中照明灯具LED1、LED6和LED8不操作的情况下的功率-时间曲线或电流-时间曲线的启动图(Pstart)。时序图示出了电力线的供应部分中的顺序且同步的设备激活和测量。可以同时读取与设备检测相关的激活时间和与确定单独的设备的功率相关的台阶高度。
具体实施方式
本发明的实施例
用于顺序测量连接到电力线的LED照明装置和其他设备的操作参数的过程，该电力线包括电照明外壳(1)，所有能源电力线(L1、L2、L3…、Ln)位于其中，由此所述能源电力线还连接到安装在电照明外壳(1)中的仪表装置(2)，通过该仪表装置进行所需的读数，并且其中大量的LED照明灯具(3)连接到每个顺序布置的能源电力线，由此每个LED照明灯具(3)包括电源(PS)作为LED照明灯具(3)内的电子设备的一部分。
前两秒用于稳定电网以消除浪涌电流和其他电网不稳定性。在此之后，连续测量的启动紧随着设备(LED照明装置)的激活。在稳定时，在两次点火之间进行测量。此时，电网再次稳定并且没有振荡且易于读取。因此，通过进行测量(变电站中的电力线的起点)产生了多阶梯形功率曲线。第一阶梯是无延迟的所有激活设备的消耗(STBY操作模式+30％启动功率+设备无延迟)。接下来的每个阶梯是顺序延迟的设备的功率(有延迟的设备的LED模块)(最高达到设备功率的100％)。取决于设备、电网振荡和电网分析仪的质量，可以减少或增加所有时间段。
所述的顺序测量过程包括以下步骤：
a)在大约2秒的电网稳定时段后，对功率或电流进行“零点”测量，并且在所提及的电网状态下，不按顺序连接而是立即连接的设备(例如各种装饰、广告)的消耗和每个LED照明灯具(3)的电源(PS)的初始/启动消耗被包括，
b)在每个单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上通过所述的电源(PS)以全功率顺序激活所有照明灯具(3)，该电源(PS)被提前编程用于每个单独的LED照明灯具(3)的时间延迟的激活。
c)在每个电力线(L1、L2、L3…、Ln)上的每个LED照明灯具(3)的顺序激活期间，以及在每个单独的LED照明灯具(3)的激活之后，测量并记录相应能源电力线(L1、L2、L3…、Ln)的功率-时间曲线或电流-时间曲线，并在激活该特定电力线上的所有照明灯具(3)后从这些曲线获得启动图(Pstart)，并且该图用于比较每个单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上的消耗状态，
d)在每个电力线(L1、L2、L3…、Ln)上的所有LED照明灯具(3)的激活后，将每个电力线(L1、L2、L3…、Ln)的功率-时间曲线或电流-时间曲线的启动图(Pstart)与相应能源电力线的功率-时间曲线或电流-时间曲线的初始图进行比较。
e)如果在关于功率-时间曲线或电流-时间曲线的初始图(Pi)比较功率-时间曲线或电流-时间曲线的启动图(Pstart)时发现偏差，则在功率-时间曲线或电流-时间曲线的启动图(Pstart)关于初始图(Pi)之间存在偏差的一个或多个位置处发出信号通知相应的LED照明灯具(3)的操作错误。
与该过程相关的所有测量均在电照明外壳(1)中由仪表装置(2)执行，该仪表装置(2)被配置为在实现每个单独的LED照明灯具(3)的稳定操作参数后的时刻(优选地，在激活后1到2秒)记录每个单独的LED照明灯具(3)的功率和电流。这种获取信息的系统完全不受干扰的影响，因为没有额外的东西被引入电网。信息是在变电站或电照明外壳中(即，在标准经典测量方法中的电源处)检测到的。测量过程不会以任何方式影响电网本身的操作。电网分析仪与PLC装置耦合，并且PLC具有用于各种数据传输方法(M-bus、GSM)的输出。
记录相应电力线的功率-时间曲线或电流-时间曲线的每个启动图(Pstart)仅在激活单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)的过程中进行。
记录每个单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)的功率-时间曲线或电流-时间曲线的初始图(Pi)是通过第一次激活操作来实现的。替代地，可以使用相应电力线(L1、L2、L3…、Ln)的功率-时间曲线或电流-时间曲线的项目图(Pproj)。
功率-时间曲线或电流-时间曲线的初始图(Pi)的外观可以根据相应电力线(L1、L2、L3…、Ln)上新连接的设备而改变。在相应电力线(L1、L2、L3…、Ln)的第一个下一次激活期间，为接纳了添加的新设备的每个单独的电力线记录功率-时间曲线或电流-时间曲线的新的初始图(Pi)，由此从那一刻起，新记录的图用作用于与功率-时间曲线或电流-时间曲线的启动图(Pstart)进行比较的初始图(Pi)。
每个LED照明灯具的电源(PS)的初始/启动消耗可以在总电源(PS)的0-90％范围内调整，优选地在10-50％的范围内，而总电源(PS)的其余部分用于完全激活单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上的照明灯具(3)的状态的顺序测量。
当针对每个检测到的设备、以及针对功率和激活时间获得了所有精确测量时，就会确定准确的GPS坐标，这还从数据库中提取所有其他相关数据。每个单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)以及该线上每个LED照明灯具(3)的准确位置与相应的地理位置配对，并且基于在相应的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上记录了偏差的单独的LED照明灯具(3)的激活时刻的读数，有可能获取发出信号通知操作中的偏差/错误的照明灯具(3)的准确地理位置。GPS坐标的识别码由三个元素组成。代码的第一部分是由时间延迟序列确定的设备(灯)编号。这也是连接电力线上的位置。代码的第二部分是该线上的测量探头，代码的第三部分是变电站中的测量计算机，它提供有关它所覆盖(街区)的电力线组的信息。
示例：设备009探针03计算机03——009-03-06，该编号包含数据库中的GPS坐标，是有关该照明灯具的当前状态的数据库载体。所有其他报告都是数据库和算法的产物。报告可以从单独的设备到完整的“城市”或“监督区域”。
在系统构建时的第一次激活期间，可以记录相应电力线的功率-时间曲线或电流-时间曲线的启动图(Pstart)，并将其与相应电力线(L1、L2、L3…、Ln)的功率-时间曲线或电流-时间曲线的项目图(Pproj)进行比较，以确定所有设备是否已正确安装在相应的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上。
状态和准确的GPS位置被发送到服务器和门户网站，用户在那里具有监督、管理、维护和利用系统所需的所有信息。根据本发明的优选系统能够提供控制的可能性并向用户提供以下信息：
·城市完整照明系统的监督和控制
·使用数据对每个单独的照明灯具的监督和控制：
1.是否激活(工作)
2.消耗量——功率
3.如果操作不正常，是否已经停止操作(有缺陷)或以较少的功率操作
·每个单独的电力线的监督和消耗
1.是否激活
2.是否消耗了预期功率
3.持续监督功率以控制夜间模式期间的操作
4.由于可能出现的异常情况(汽车撞击、雷击、未经授权的连接——窃电)而进行持续监督
5.临时授权照明的特殊监督(圣诞节等类似场合)
·对一个变电站的所有电力线的监督和消耗——街区监督
1.是否所有线路都激活
2.是否消耗预期功率
3.远程激活和去激活变电站的任何线的可能性
4.连接到照度计的可能性
5.连接到客户端拥有的任何类型的控件(纹波控件、M-Bus等)的可能性
·所有照明变电站的监督和消耗——整个城市
1.“城市”是否消耗了准确的预期量的能源
2.“城市”是否根据预期的节约计划正确操作
系统可以如下向客户提供一般累积和单独报告：
1.用户请求的一段时间期间的、总体和单独的能耗数据(如果存在各种费率等)
2.警报：
·用数据库中的所有必要数据发送关于某些照明灯具的故障的消息
·发送关于某条线的故障的消息
·发送关于变电站的故障的消息
·发送关于系统的故障的消息
3.来自数据库的其他数据和统计报告(在每个照明位置指定的照明灯具的类型、位置描述、电线杆描述、灯具描述、接收描述、维护描述、先前干预—故障的描述、与照明维护公司的联系、姓名、电话号码和其他有用信息，例如与地理地图的联系，即地图上的确切位置)
本发明的应用
本发明旨在用于公共照明系统以及工业和建筑照明。本领域技术人员将发现，在不放弃本发明的范围和本质的情况下，可以对根据本发明所述的过程进行多种修改和改变。
Claims (10)
1.一种连接到电力线的LED照明装置和其他设备的操作参数的顺序测量的过程，所述电力线包括电照明外壳(1)，所有能源电力线(L1、L2、L3…、Ln)位于所述电照明外壳(1)中，由此所述能源电力线还连接到安装在所述电照明外壳(1)中的仪表装置(2)，通过所述仪表装置(2)进行所需的读数，并且其中大量的LED照明灯具(3)连接到每个顺序布置的能源电力线，由此每个LED照明灯具(3)包括电源(PS)作为所述LED照明灯具(3)内的电子设备的一部分，其特征在于，所述过程包括以下步骤：
a)在大约2秒的电网稳定时段后，对功率或电流进行“零点”测量，在所述电网状态下，不按顺序连接而是立即连接的设备(例如各种装饰、广告)的消耗和每个LED照明灯具(3)的所述电源(PS)的初始/启动消耗，
b)在每个单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上通过所述电源(PS)以全功率顺序激活所有照明灯具(3)，所述电源被预先编程用于每个单独的LED照明灯具(3)的时间延迟的激活，
c)在每个电力线(L1、L2、L3…、Ln)上的每个LED照明灯具(3)的顺序激活期间，以及在每个单独的LED照明灯具(3)的激活之后，测量并记录相应能源电力线(L1、L2、L3…、Ln)的功率-时间曲线或电流-时间曲线，并且在激活该特定电力线上的所有照明灯具(3)后从所述功率-时间曲线或电流-时间曲线获得启动图(Pstart)，并且该启动图用于比较每个单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上的消耗状态，
d)在每个电力线(L1、L2、L3…、Ln)上的所有LED照明灯具(3)的激活后，将每个电力线(L1、L2、L3…、Ln)的所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的所述启动图(Pstart)与相应能源电力线的所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的初始图进行比较，
e)如果在关于所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的所述初始图(Pi)比较所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的所述启动图(Pstart)时发现偏差，则在所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的所述启动图(Pstart)关于所述初始图(Pi)之间存在偏差的一个或多个位置处发出信号通知相应的LED照明灯具(3)的操作中的错误。
2.根据权利要求1所述的LED照明装置的操作参数的顺序测量的过程，其特征在于，通过仪表装置(2)在所述电照明外壳(1)中进行测量，所述仪表装置(2)被配置为在实现每个单独的LED照明灯具(3)的稳定操作参数后的时刻，优选地在激活后1到2秒，记录每个单独的LED照明灯具(3)的功率和电流。
3.根据权利要求1所述的LED照明装置的操作参数的顺序测量的过程，其特征在于，相应电力线的功率-时间曲线或电流-时间曲线的每个启动图(Pstart)的记录仅在激活单个电力线(L1、L2、L3…、Ln)的过程期间进行。
4.根据权利要求1所述的LED照明装置的操作参数的顺序测量的过程，其特征在于，记录每个单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)的功率-时间曲线或电流-时间曲线的所述初始图(Pi)是通过第一次激活操作来实现的，或者替代地，能够使用相应电力线(L1、L2、L3…、Ln)的所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的项目图(Pproj)。
5.根据权利要求1所述的LED照明装置的操作参数的顺序测量的过程，其特征在于，所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的所述初始图(Pi)的外观能够根据相应电力线(L1、L2、L3…、Ln)上新连接的设备而改变，并且在相应电力线(L1、L2、L3…、Ln)的第一个下一次激活期间，为接纳了添加的新设备的每个单独的电力线记录所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的新的初始图(Pi)，由此从那一刻起，新记录的图用作用于与所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的所述启动图(Pstart)进行比较的所述初始图(Pi)。
6.根据权利要求1所述的LED照明装置的操作参数的顺序测量的过程，其特征在于，每个LED照明灯具的所述电源(PS)的初始/启动消耗能够在总电源(PS)的0-90％范围内调整，优选地在10-50％的范围内调整，而所述总电源(PS)的其余部分用于完全激活单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上的所述照明灯具(3)的状态的顺序测量。
7.根据权利要求1所述的LED照明装置的操作参数的顺序测量的过程，其特征在于，每个单独的电力线(L1、L2、L3…、Ln)以及该线上每个LED照明灯具(3)的准确位置与相应的地理位置配对，并且基于在相应的电力线(L1、L2、L3…、Ln)上登记了偏差的单独的LED照明灯具(3)的激活时刻的读数，能够获取发出信号通知操作中的偏差/错误的照明灯具(3)的准确地理位置。
8.根据权利要求1所述的LED照明装置的操作参数的顺序测量的过程，其特征在于，在系统构建时的所述第一次激活期间，能够记录相应电力线的所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的所述启动图(Pstart)，并且将所述启动图(Pstart)与相应电力线(L1、L2、L3…、Ln)的所述功率-时间曲线或电流-时间曲线的所述项目图(Pproj)进行比较，以确定所有设备是否已正确安装在所述相应电力线(L1、L2、L3…、Ln)上
9.根据权利要求3所述的LED照明装置的操作参数的顺序测量的过程，其特征在于，所述状态和准确的GPS位置被发送到服务器和门户网站，用户在那里具有用于监督、管理、维护和利用的所有所需信息。
10.使用LED照明灯具(3)的公共照明系统或工业和建筑照明装置，其特征在于，它们使用根据上述权利要求中任一项所述的LED照明装置的操作参数的顺序测量的过程。
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