CN202889728U - 基于电力载波的led照明智能控制计量系统 - Google Patents

基于电力载波的led照明智能控制计量系统 Download PDF

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蒋昀
孙洪涛
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Abstract

本实用新型揭示了一种基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,所述系统包括:管理控制中心、若干载波数据集中控制器、若干分控器;所述管理控制中心通过第一通讯通道与各个载波数据集中控制器进行通讯,每个载波数据集中控制器通过低压电力线连接对应的一个或多个分控器,各分控器直接控制对应的LED照明灯。本实用新型提出的基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,可采用现有的电网进行数据传递,从而实现对于整个LED照明系统的监控及数据采集。无需另铺专线,施工简易快捷,易于新建安装和旧工程改造,工期短,成本低,即装即用,无需调试,无需维护。

Description

基于电力载波的LED照明智能控制计量系统
技术领域
本实用新型属于照明控制技术领域,涉及一种LED照明智能控制计量系统,尤其涉及一种基于电力载波的LED照明智能控制计量系统。
背景技术
目前主流的LED照明系统都会采用0-10V调光方式或者某种特定的无线协议(比如Zigbee和DALI)来进行调光。对于无线调光方式来说,市场不够规范,有协议兼容性不好的缺点,使得产品的通用性受到影响。
而对于0-10V的调光方式来说,虽然通用性好,但需要重新布线,安装和维护成本也相应提高。
电力载波通讯即PLC,是Power line Communication的简称。电力载波是电力系统特有的通信方式,电力载波通讯是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传递。
如果可以设计一种采用电力载波的控制模块,就可以采用现有的电网进行数据传递,从而实现对于整个LED照明系统的监控及数据采集。无需另铺专线,施工简易快捷,易于新建安装和旧工程改造,工期短,成本低,即装即用,无需调试,无需维护。然而目前还没有类似的系统出现。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,可采用现有的电网进行数据传递,从而实现对于整个LED照明系统的监控及数据采集。无需另铺专线,施工简易快捷,易于新建安装和旧工程改造,工期短,成本低,即装即用,无需调试,无需维护。
为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:
一种基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,所述系统包括:管理控制中心、若干载波数据集中控制器、若干分控器;
所述管理控制中心通过第一通讯通道与各个载波数据集中控制器进行通讯,每个载波数据集中控制器通过低压电力线连接对应的一个或多个分控器,各分控器直接控制对应的LED照明灯。
作为本实用新型的一种优选方案,所述管理控制中心包括计算机、显示器。
作为本实用新型的一种优选方案,所述载波数据集中控制器包括第一数据处理器、第一调制解调器、第一接收电路、第一发射电路;
所述第一数据处理器连接第一调制解调器、管理控制中心,第一调制解调器连接第一接收电路、第一发射电路;
所述第一接收电路、第一发射电路分别连接对应的各分控器。
作为本实用新型的一种优选方案,所述第一数据处理器还连有PC机。
作为本实用新型的一种优选方案,所述分控器包括第二数据处理器、第二调制解调器、第二接收电路、第二发射电路、一个或多个LED照明灯驱动电路、掉电检测单元、电压检测单元;
所述第二数据处理器连接第二调制解调器、各LED照明灯驱动电路、掉电检测单元、电压检测单元,第二调制解调器连接第二接收电路、第二发射电路。
作为本实用新型的一种优选方案,所述载波数据集中控制器包括第一数据处理器、第一调制解调器、第一接收电路、第一发射电路;第二接收电路连接第一发射电路,第二发射电路连接第一接收电路。
作为本实用新型的一种优选方案,所述第一通讯通道为串口线缆、电话线、无线电、专线、光纤或宽带网连线。
本实用新型的有益效果在于:本实用新型提出的基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,可采用现有的电网进行数据传递,从而实现对于整个LED照明系统的监控及数据采集。无需另铺专线,施工简易快捷,易于新建安装和旧工程改造,工期短,成本低,即装即用,无需调试,无需维护。
(1)可靠性高。本实用新型系统具有很高的可靠性,包括应用软件运行的可靠性、完善的数据备份和恢复机制、数据安全保证,可确保系统长期稳定运行。
(2)易操作性高。系统的中文图形化用户管理界面,充分考虑了工作人员的习惯,方便易学、易于操作,含全菜单式处理和各种快捷键操作,保证多数功能一键到达,美观实用。并能以图形化的方式提供各种操作手段,充分发挥GIS以图形面对用户的特点,信息的表现方式更直观,效率更高,摆脱过去那种面对大量枯燥的表格、文字信息进行数据挖掘的状况。
(3)可扩展性高。系统充分考虑了从系统结构、功能设计、管理对象等各方面的功能扩展,以满足用户今后系统扩容和扩大应用范围的需求。
系统具有软硬件平台的可扩展性及软、硬件的负载平衡机制。随着关键软件和硬件的发展以及管理功能的增加,系统具有灵活和平滑的扩展能力。
(4)开放性高。系统的数据格式符合有关国家标准或行业标准,特别是即将制定的物联网相关标准。确保了应用系统具有良好的互操作性和可移植性。
(5)可维护高。系统提供对系统自身的集中操作维护的功能,真正做到使系统能在数据损坏、丢失等情况下将备份数据倒回,实现数据恢复。
系统提供集中的、智能化的维护工具,尽可能减少手工维护工作量,确保系统的正常运行。
附图说明
图1为本实用新型LED照明智能控制计量系统的组成示意图。
图2为本实用新型LED照明智能控制计量系统的实施示意图。
图3为本实用新型系统的载波数据集中控制器的组成示意图。
图4为本实用新型系统的分控器的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
实施例一
请参阅图1、图2,本实用新型揭示了一种基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,所述系统包括:控制中心10、若干载波数据集中控制器20、若干分控器30。
所述控制中心10通过第一通讯通道与各个载波数据集中控制器20进行通讯,所述第一通讯通道为串口线缆、电话线、无线电、专线、光纤或宽带网连线。每个载波数据集中控制器20通过低压电力线连接对应的一个或多个分控器30,各分控器30直接控制对应的LED照明灯40。所述控制中心10包括PC机、显示器。
请参阅图3,所述载波数据集中控制器20包括第一数据处理器21、第一调制解调器22、第一接收电路23、第一发射电路24;所述第一数据处理器21连接第一调制解调器22、控制中心10,第一调制解调器21连接第一接收电路23、第一发射电路24;所述第一接收电路23、第一发射电路24分别连接对应的各分控器30。所述第一数据处理器还可以连有PC机,可直接通过PC机控制。
请参阅图4,所述分控器30包括第二数据处理器31、第二调制解调器32、第二接收电路33、第二发射电路34、一个或多个LED照明灯驱动电路36、掉电检测及电压检测单元35(包括掉电检测单元、电压检测单元)。
所述第二数据处理器31连接第二调制解调器32、各LED照明灯驱动电路36、掉电检测单元、电压检测单元,第二调制解调器32连接第二接收电路33、第二发射电路34;第二接收电路33连接第一发射电路24,第二发射电路23连接第一接收电路34。
实施例二
本实施例中,基于电力载波的LED照明智能控制计量系统包括:管理控制中心、若干载波数据集中控制器、若干分控器。
管理控制中心的计算机与现场的载波数据集中器组成一级网络,可采用串口、电话线、无线电、专线、光纤或宽带网等进行通信。载波数据集中器与现场所有的载波表和带电力载波智控模块的终端节能产品组成二级网络,可直接利用低压电力线进行载波通信。
管辖区内路灯及光彩配电系统的运行状况是维护管理单位需要随时掌握的重要数据。配电系统包括变压器、配电箱、光源、电器、线缆等。
①建立电气网络关系
建立配电系统的电气网络关系,包括相互之间的配电对应关系。
其中电缆的对应关系较为复杂,电缆两端连接相应设施,如变压器、配电箱、灯杆,电缆的每一线芯对应配电箱的某一单相回路,连接到灯杆的某一光源上。
②电气组态图
以组态方式显示配电箱和灯具内的电气原理图,并与各电气设备一一对应。
③自动产生单灯供电属性归属
由于道路改扩建等多种因素,造成单灯供电属性归属经常发生变化,若光源电器的供电属性采取人工现场采集后录入的方式,无法保证数据准确性和更新的及时性。而该系统具备单灯电气归属自动识别功能,即系统能自动识别配电箱在其配电范围内有哪些路灯,以及每一盏光源由该配电箱哪一个支路的哪一相供电;当任一盏路灯电源发生变化时,系统能及时发现和更新数据并向监控中心反馈和记录。例如:原本由A配电柜1支路供电的1号路灯,因道路改造A配电柜至1号路灯之间的电缆断开,1号路灯改由B配电柜的1支路供电。为掌握配电柜的实际负荷情况和路灯的供电属性,需要系统自动采集到供电变化情况,并在系统中将1号路灯的供电归属由A配电柜1支路改为B配电柜1支路。
只有及时准确掌握配电对应情况,才能对监测到的电气参数进行核算,为进一步判断配电系统运行状况提供数据基础。
1)多策略的照明控制
①开关灯时间由几种方式共同确定
首先按照城市的经纬度计算出全年日出日落时间,根据实际要求加以修正作为系统的全年标准开关灯时间;另外在监控中心及城市照明典型区域设置几个光照度检测点,并与路灯控制器相关联,根据天气光照度自动调控关灯时间;监控中心可以人工设置开关灯时间;监控中心可以随时控制所有或任意指定路灯的开关,便于维修人员的检修。
②节能与调光
根据CIE115-2010《车行及人行交通道路照明》,同一道路的照明等级随交通流量的变化而变化,变化级数可达三级。城市照明物联网管理系统具有智能交通系统预留信息交互接口,并能将智能交通系统提供的交通流量信息,作为各路段照明水平的控制变量,合理调整各路段照明水平,在保持基础照明的情况下最大限度控制能耗,实现按需提供照明的功能。
③控制策略
Figure BSA00000793563800051
对路灯、景观照明既可控制到单灯,也可根据需要控制到配电箱的回路。
Figure BSA00000793563800052
无论对路灯还是景观灯,均可实时或按预定开关灯时间实现对单灯以及配电箱各回路的通断控制。
Figure BSA00000793563800053
系统允许交叉使用个别控制、全体控制、分组控制。允许任何一盏路灯同时参加多个分组。如主路分组、辅路分组、单号分组、区域分组等。
Figure BSA00000793563800061
可按预定程序实时、分时实现面控(全城区或某一城区)、线控(一条线路)、点控(任一灯位)。
Figure BSA00000793563800062
可根据实际需要任意地设计路灯组态,如隔盏亮灯、一侧关闭、一侧开启、辅车道关闭、主车道开启、脉冲式开启等。
2)智能监测和报警
①电气参数监测
实时监测配电箱和单灯工作状态,同时采集电压、电流、功率、功率因素、漏电流等电气参数。
②智能报警
主站监控软件可显示异常开关灯、短路、过载、欠载、电压电流超限、线损过大、功率因数过低、漏电流过大等故障,并可通过语音和短信告知相关人员。
③自动和手动远程抄表
对已经安装有电子电表的终端,可远程自动抄读电度表,并保存数据记录。具备实时抄读与设置时间远程自动定时抄读功能,并对抄读数据进行统计和各种图表显示分析,为管理部门提供路灯能耗数据,实时掌握能耗状态。
3)主站利用下行数据可以修改各监控终端的各项运行数据。
4)可以城市路灯布局为背景,大屏幕动态直观地显示整个城市各路段、各分站和各单灯的工作状态。
5)可以日报、月报、年报或者即时需要打印预定数据和任何数据,如亮灯率、故障灯率、故障灯数量及编号清单、功率、时钟日期、电流、电压、瞬时高低压参数等。可以根据需要即时打印有关数据,并进行自动统计。
6)预留系统扩展接口,可以与城市建设管理和政府管理其它功能系统连接,进入自动化办公等系统。
·监控终端功能要求如下:
1)各分站可以实现按一定时间间隔自保存工作参数。中央控制室可以根据需要手动召唤任一分站的运行数据。数据内容包括站址、电压峰谷数值参数、故障灯出现的时间和顺序、过载及欠载、主回路故障以及其它可以预置的任何所需内容。
2)通过监控终端可预设或手控实现对任一线路、任一区域、任一单灯的节能控制。
3)监控终端可在与监控中心不联机情况下自动按照预设时间序列(周设置、经纬度设置等),保证在任何不良环境下可靠地按程序亮灯关灯及改变运行模式。
4)可以保存该监控终端下所有单灯控制器的代码和地址。
5)当监控终端检测不到所属单灯控制器的唯一码或是检测到不属于该监控终端的单灯控制器的唯一码时,立即通知监控中心的主站软件,以便于核对是否更改过线路,在得到主站软件确认后,自动修改系统中监控终端和单灯控制器的对应关系。
6)监控中心可在远程利用既有的数据传输信道,对各监控终端进行远程软件升级。
·单灯控制器功能要求如下:
1)可通过软件进行串口设置和读取单灯控制器工作参数,包括:地址编码、分组信息、域名以及电力线载波模块地址码等。
2)单灯控制器的每一输出回路具有:全开、全关、调光一、调光二等四种状态。
3)可采集当前工作电压、电流及环境温度等参数,同时根据电压及电流数据测算当前有功、无功功率和功率因素,发现故障及时主动上报至分站控制器。
4)在监控终端出现故障情况下,单灯控制器可独立运行。
5)可通过地址读取控制器及电力线载波模块的相关参数。
6)可通过电力线载波模块的唯一地址码进行参数远程设置。
7)监控中心可在远程利用既有的数据传输信道,对各单灯控制器进行远程软件升级。
·电力线载波通讯模块技术指标:
1)具备自动路由组网功能,路由建立时间不超过10分钟;
2)高性能数字信号处理技术;
3)高效率前向纠错;
4)高效率节点帧中继转发机制,支持七级路由深度;
5)合理高效的压缩算法,最大程度的压缩报文,以提高通讯能力与稳定性;
6)支持大数据量传输,应用数据(DL/T-645数据域)可达176字节;
7)四层网络结构:物理层(Physical Layer)、数据链路层(Data Link Layer)、网络层(Network Layer)、应用层(Application Layer)。其中,数据链路层的设计是基于高级数据链路层协议,应用层通信协议兼容于DL/T645-1997及DL/T645-2007。
多功能集中控制器
集中控制器能独立管理由它所属的节通过电力线所组成的网络,又能听从和接受监控中心的指令对所属节点进行控制。监控中心的上位机可以通过集中控制器去实现多种系统功能,如发起组网,配置网络参数,网络的管理和优化,控制时序调整,数据记录和报警信息的处理等。
监控软件以及用户操作界面
其用于监控中心计算机对整个监控系统的管理和操作,监控中心计算机通过监控软件对各个集中控制器进行远程控制和数据访问,完成开关和调节路灯的亮度,实现时序调度事件,读取数据记录,报警应答等操作。显示和监视集中器反馈上来的所属控制节点的信息,如路灯的(亮度,温度,电压,电流,功率,功率因数等)。
监控软件的用户操作界面程序采用了基于.net平台,它具有易于功能扩展,操作人性化和应用方便等特点,并且多个远程或本地监控计算机(上位机)可同时监控网络状态,另外还提供了用户数据通道和与其它工控标准MODBUS)等通信的接口
综上所述,本实用新型提出的基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,可采用现有的电网进行数据传递,从而实现对于整个LED照明系统的监控及数据采集。无需另铺专线,施工简易快捷,易于新建安装和旧工程改造,工期短,成本低,即装即用,无需调试,无需维护。
这里本实用新型的描述和应用是说明性的,并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的,对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是,在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下,本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例,以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下,可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (7)

1.一种基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,其特征在于,所述系统包括:管理控制中心、若干载波数据集中控制器、若干分控器;
所述管理控制中心通过第一通讯通道与各个载波数据集中控制器进行通讯,每个载波数据集中控制器通过低压电力线连接对应的一个或多个分控器,各分控器直接控制对应的LED照明灯。
2.根据权利要求1所述的基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,其特征在于:
所述管理控制中心包括计算机、显示器。
3.根据权利要求1所述的基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,其特征在于:
所述载波数据集中控制器包括第一数据处理器、第一调制解调器、第一接收电路、第一发射电路;
所述第一数据处理器连接第一调制解调器、管理控制中心,第一调制解调器连接第一接收电路、第一发射电路;
所述第一接收电路、第一发射电路分别连接对应的各分控器。
4.根据权利要求3所述的基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,其特征在于:
所述第一数据处理器还连有PC机。
5.根据权利要求1所述的基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,其特征在于:
所述分控器包括第二数据处理器、第二调制解调器、第二接收电路、第二发射电路、一个或多个LED照明灯驱动电路、掉电检测单元、电压检测单元;
所述第二数据处理器连接第二调制解调器、各LED照明灯驱动电路、掉电检测单元、电压检测单元,第二调制解调器连接第二接收电路、第二发射电路。
6.根据权利要求5所述的基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,其特征在于:
所述载波数据集中控制器包括第一数据处理器、第一调制解调器、第一接收电路、第一发射电路;第二接收电路连接第一发射电路,第二发射电路连接第一接收电路。
7.根据权利要求1所述的基于电力载波的LED照明智能控制计量系统,其特征在于:
所述第一通讯通道为串口线缆、电话线、无线电、专线、光纤或宽带网连线。
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