TWI498050B - 路燈故障偵測裝置及其路燈故障偵測方法 - Google Patents

Description

路燈故障偵測裝置及其路燈故障偵測方法

本發明關於一種路燈故障偵測裝置及其路燈故障偵測方法。更具體而言，本發明路燈故障偵測裝置及其路燈故障偵測方法係藉由量測一路燈迴路之一總阻抗值，並將總阻抗值與一阻抗狀況表進行比較，以偵測路燈迴路中路燈的故障狀態。

隨著都市快速發展，夜間照明的需求與日俱增，因此照明工程更顯得越來越重要。路燈通常位於道路旁或公共用地，其主要功能係提供照明，以防止交通意外及犯罪。路燈通常藉由遠端伺機器控制其所在區域之供電箱，在入夜的時候啟動，而在黎明後關閉。

然而，由於路燈數量龐大且維護控管方式是以人工巡視，因此後續維護相當不易，不僅耗費許多人力，更無法及時發現故障狀態。若路燈發生故障且無法及時進行維修，則不但會造成交通問題，更容易成為治安的死角。此外，採用在每一座路燈上安裝感測器，並且配合即時通訊的方式來監測路燈的狀態，雖可達到及時發現的目的，但感測器的安裝困難且成本過高。

有鑑於此，在此技術領域中亟需一種安裝簡單、低成本且可即時偵測路燈故障狀態的偵測裝置。

本發明之目的在於提供一種路燈故障偵測裝置及其路燈故障偵測方法。本發明之路燈故障偵測裝置可安裝至一區域的供電箱中 或其周邊，藉由即時量測一路燈迴路之一總阻抗值，並將總阻抗值與一阻抗狀況表進行比較，以判斷路燈迴路中的路燈故障狀態。當路燈迴路處於一故障狀態，路燈故障偵測裝置更可根據總阻抗值，判斷路燈的故障原因及數量，並將其判斷結果回傳至遠端伺服器。據此，相較於習知技術，本發明之路燈故障偵測裝置不但安裝簡單、具低成本且更可即時偵測路燈故障狀態。

為達上述目的，本發明揭露一種路燈故障偵測裝置，其耦接至一路燈迴路且包含一儲存器、一量測器及一處理器。該儲存器用以儲存一阻抗狀況表。該阻抗狀況表界定一參考阻抗區間以及一非參考阻抗區間。該量測器用以於一量測期間，量測該路燈迴路之一總阻抗值。該處理器電性連結至該儲存器以及該量測器。若該總阻抗值於該量測期間穩定地落於該參考阻抗區間內，則該處理器判斷該路燈迴路處於一正常運作狀態。若該總阻抗值於該量測期間落入該非參考阻抗區間，則該處理器判斷該路燈迴路處於一故障狀態。

此外，本發明更揭露一種迴路式路燈故障偵測方法，用於一路燈故障偵測裝置。該路燈故障偵測裝置耦接至一路燈迴路，且包含一儲存器、一量測器及一電性連結至該儲存器以及該量測器的處理器。該偵測方法包含下列步驟：(a)令該儲存器，儲存一阻抗狀況表，該阻抗狀況表界定一參考阻抗區間以及一非參考阻抗區間；(b)令該量測器，於一量測期間，量測該路燈迴路之一總阻抗值；(c)於步驟(b)之後，若該總阻抗值於該量測期間穩定地落於該參考阻抗區間內，則令該處理器判斷該路燈迴路處於一正常運作 狀態；以及(d)於步驟(b)之後，若該總阻抗值於該量測期間落入該非參考阻抗區間，則令該處理器判斷該路燈迴路處於一故障狀態。

於參閱圖式及隨後描述的實施方式後，所屬技術領域具有通常知識者便可了解本發明的技術手段及實施態樣。

本發明的內容將透過以下實施例來解釋，但本發明的實施例並非用以限制本發明必須在如以下實施例中所述的任何特定的環境、應用或方式方能實施。因此，以下實施例的說明僅在於闡釋本發明，而非用以限制本發明。在以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關的元件已省略而未繪示，且繪示於圖式中的各元件之間的尺寸比例僅為便於理解，而非用以限制為實際的實施比例。

本發明之第一實施例如第1圖所示，其描繪一路燈系統，其包含一供電箱1、路燈故障偵測裝置3及複數路燈迴路5_1~5_n。供電箱1電性連接至路燈迴路5_1~5_n，並由一遠端伺機器(圖未繪示)所控制以提供交流電。路燈故障偵測裝置3電性連接於供電箱1與各路燈迴路5_1~5_n間，以偵測各路燈迴路5_1~5_n是否處於一正常運作狀態。此外，路燈故障偵測裝置3亦可由遠端伺機器所控制，且直接安裝於供電箱1中或其周邊。

路燈故障偵測裝置3包含一儲存器31、一處理器33及一量測器35。儲存器31針對各路燈迴路5_1~5_n，分別儲存一阻抗狀況表，其界定一參考阻抗區間以及一非參考阻抗區間。一量測器35，於一量測期間，量測各路燈迴路5_1~5_n之一總阻抗值Z_T。具體而言，量測器35於量測期間(例如：10分鐘、20分鐘等)內，基 於電壓、總電流與總阻抗值Z_T間的關係，以每分鐘取得各路燈迴路5_1~5_n之總阻抗值Z_T的取樣速率，對各路燈迴路5_1~5_n的總阻抗值Z_T進行觀測。此外，觀測的頻率可先預設於路燈故障偵測裝置3中，或透過遠端伺機器進行設定或改變。舉例而言，路燈故障偵測裝置3於每日晚間6點至隔日凌晨6點，以每小時一次的頻率對各路燈迴路5_1~5_n的總阻抗值Z_T進行觀測。

處理器33電性連結至儲存器31以及量測器35。處理器33根據阻抗狀況表所定義的參考阻抗區間以及非參考阻抗區間，判斷各路燈迴路5_1~5_n是否處於正常運作狀態。詳言之，以路燈迴路5_1作為說明，若路燈迴路5_1的總阻抗值Z_T於量測期間穩定地落於參考阻抗區間內，則處理器33判斷此路燈迴路5_1處於一正常運作狀態。反之，若路燈迴路5_1之總阻抗值Z_T於量測期間落入非參考阻抗區間內，則處理器33判斷此路燈迴路5_1處於一故障狀態。

舉例而言，如第2圖所示，橫軸為時間T，縱軸為阻抗值Z。參考阻抗區間係由一參考阻抗值Z0加減一誤差容許值所構成，即Z0±Z0×e%歐姆，其中Z0×e%係為誤差容許值。非參考阻抗區間係參考阻抗區間以外之區域。參考阻抗值Z0可根據路燈迴路5_1之路燈數量及各路燈出廠時的阻抗值而得到。於本例中，總阻抗值Z_T於量測期間△T並非穩定地落於參考阻抗區間內，而是最後穩定地落於非參考阻抗區間內，因此處理器33可依據總阻抗值Z_T落入非參考阻抗區間內，而判斷路燈迴路5_1處於故障狀態。須注意者，在此所述之「穩定地」係指總阻抗值Z_T在變動後趨於穩 態的情況。

此外，若路燈迴路5_1總阻抗值Z_T於量測期間△T穩定地落於參考阻抗區間內，則處理器33可根據總阻抗值Z_T，修正參考阻抗值Z0。舉例而言，處理器33可將總阻抗值Z_T與參考阻抗值Z0的平均值作為新的參考阻抗值Z0，並更新阻抗狀況表，及其參考阻抗區間與非參考阻抗區間。

本發明之第二實施例如第3圖所示。本實施例係基於第一實施例以提供更具體的說明。因版面之大小限制且為更清楚地闡述本發明之技術內容，第3圖僅描繪出一路燈迴路5及其路燈51、53。然而，所屬技術領域中具有通常知識者可輕易瞭解，於實際狀況下，路燈迴路可包含兩個以上的路燈，以及如何基於本實施例之敘述達到偵測此路燈迴路的故障狀態。

如第3圖所示，路燈迴路5具有二並聯之路燈51、53。路燈51包含一燈源51a、一鎮流器51b以及一電容器51c，以及路燈53包含一燈源53a、一鎮流器53b以及一電容器53c。燈源51a具有一等效電阻Rh，鎮流器51b具有一等效電阻Rb及一等效電感Lb，以及電容器51c具有一等效電容C。同樣地，燈源53a具有一等效電阻Rh，鎮流器53b具有一等效電阻Rb及一等效電感Lb，以及電容器53c具有一等效電容C。須說明者，等效電阻Rh之電阻值，等效電阻Rb之電阻值，等效電感Lb之電抗值，以及等效電容C之電抗值可於路燈51、53出廠時透過量測得知，或依據內部電子元件之規格得知。

當路燈迴路5處於故障狀態時，處理器33根據故障狀況表判斷 路燈51、53之一故障原因及一故障數量。故障原因可為一燈源短路故障、一燈源開路故障、一電容器開路、一鎮流器故障以及一過功率故障。舉例而言，假設等效電阻Rh之電阻值為200歐姆，等效電阻Rb之電阻值為100歐姆，等效電感Lb之電抗值為300歐姆，以及等效電容C之電抗值為-100歐姆，則處理器33根據各種可能發生之故障原因，計算路燈迴路5的電阻值R、電抗值X及阻抗值Z()，以產生故障狀況表，如表1所示：

依據表1，當路燈迴路處於故障狀態時，則故障原因係包含燈源 短路故障、燈源開路故障以及電容器開路至少其中之一。參考阻抗區間及非參考阻抗區間係根據整體阻抗值Z來界定。如第4圖所示，參考阻抗區間係由一參考阻抗值164.6歐姆及一誤差容許值0.82歐姆所構成(即164.6±0.82歐姆)。於第4圖中，Z0~Z9分別為表1各狀況所對應的阻抗值。當總阻抗值Z_T穩定地落於在164.6±0.82歐姆的範圍(即參考阻抗區間)時，處理器33會判斷路燈迴路5處於正常運作狀態。須說明者，因供電箱1所提供之交流電通常具有波動範圍(例如：0.5%)，故因應此波動而設定誤差容許值(即164.6×0.5%歐姆)。誤差容許值將依各地區供電箱所提供之交流電的波動範圍而改變。

此外，於本實施例中，非參考阻抗區間(即參考阻抗區間以外之區間)更包含複數個故障阻抗區間，分別為316.2±316.2×0.5%歐姆、142±142×0.5%歐姆、192±192×0.5%歐姆、144.3±144.3×0.5%歐姆、360.5±360.5×0.5%歐姆、223.6±223.6×0.5%歐姆、101±101×0.5%歐姆以及212.1±212.1×0.5%歐姆。

如第4圖所示，於量測期間△T，總阻抗值Z_T落入的非參考阻抗區間，因此處理器33判斷路燈迴路5處於故障狀態。同時，因總阻抗值Z_T最後穩定地落於狀況3的故障阻抗區間(192±0.82歐姆)，故根據表1，處理器33更可判斷故障原因為路燈51、53其中之一發生電容器開路，而另一處於正常運作狀態。據此，根據表1，當路燈迴路處於故障狀態時，處理器33可藉由判斷總阻抗值是否穩定地落於這些故障阻抗區間其中之一內，以判斷路燈之故障原因及故障數量。

另一方面，當路燈迴路處於該故障狀態時，若總阻抗值Z_T變動於參考阻抗區間及這些故障阻抗區間其中之二之間，則處理器33判斷故障原因包含鎮流器故障。舉例而言，若鎮流器51b發生故障，則交流電將斷斷續續地提供至燈源51a，而使得燈源51a發生閃爍，進而導致量測器35所測量之總阻抗值Z_T於二個區間上下變動。換言之，若總阻抗值Z_T無法進入穩態，以最後穩定地落於參考阻抗區間或故障阻抗區間，則代表路燈51、53至少其中之一的鎮流器發生故障。

此外，若總阻抗值Z_T未落於這些故障阻抗區間內，則處理器33判斷故障原因包含過功率故障。此時，路燈迴路5可能具有偷電或漏電的狀況發生。

須說明者，處理器33亦可透過比較路燈迴路5的電阻值R及電抗值X，來判斷路燈51、53之故障原因及故障數量。如第5圖及第6圖所示，R0~R9分別為表1各狀況所對應的電阻值，而X0~X9分別為表1各狀況所對應的電抗值。由於所屬技術領域中具有通常知識者可基於前述描述、表1、第5圖及第6圖，輕易瞭解處理器33如何根據量測器35所測量之總電阻值R_T及總電抗值X_T，而判斷路燈51、53之故障原因及故障數量，故在此不再加以贅述。

本發明之第三實施例如第7圖所示，其係為一路燈故障偵測方法之流程圖。本實施例所述之路燈故障偵測方法可用於一路燈故障偵測裝置，例如：第一實施例及第二實施例之路燈故障偵測裝置3。路燈故障偵測裝置耦接至一路燈迴路，且包含一儲存器、一量測器及一電性連結至儲存器以及量測器的處理器。

首先，於步驟S701中，令儲存器，儲存一阻抗狀況表，其界定一參考阻抗區間以及一非參考阻抗區間。參考阻抗區間係由一參考阻抗值及一誤差容許值所構成。然後，於步驟S703中，令量測器，於一量測期間，量測路燈迴路之一總阻抗值。接著，於步驟S705中，令處理器判斷總阻抗值於量測期間為(I)穩定地落於參考阻抗區間內；或為(II)落入非參考阻抗區間。若為(I)，則執行步驟S707，令處理器判斷路燈迴路處於一正常運作狀態。反之，若為(II)，則執行步驟S709，令該處理器判斷路燈迴路處於一故障狀態。

另一方面，於步驟S707後，可更包含步驟：令處理器根據總阻抗值，修正參考阻抗值。再者，路燈迴路包含複數個路燈且各路燈包含一燈源、一鎮流器以及一電容器，以及非參考阻抗區間包含複數個故障阻抗區間。各故障阻抗區間係由一故障阻抗值及一誤差容許值所構成。在此情況下，於步驟S709後，更包含下列步驟：(1)令該處理器判斷路燈之一故障原因及一故障數量，其中故障原因選自於由一燈源短路故障、一燈源開路故障、一電容器開路、一鎮流器故障以及一過功率故障所組成的群組；(2)若總阻抗值穩定地落於這些故障阻抗區間其中之一內，則令處理器判斷故障原因包含燈源短路故障、燈源開路故障以及電容器開路至少其中之一；(3)若總阻抗值變動於參考阻抗區間及這些故障阻抗區間其 中之二之間，則令處理器判斷故障原因包含鎮流器故障；以及(4)若總阻抗值穩定地落於這些故障阻抗區間外，則令處理器判斷故障原因包含過功率故障。

除了上述步驟，本實施例的偵測方法亦能執行第一實施例及第二實施例所描述的所有操作及具備所對應的所有功能，且所屬技術領域具有通常知識者可直接了解本實施例的控制方法如何基於第一實施例及第二實施例的揭露內容執行此等操作及具備此等功能，於此不再贅述。

綜上所述，本發明之路燈故障偵測裝置及其路燈故障偵測方法藉由產生一阻抗狀況表，以界定參考阻抗區間及非參考阻抗區間，並透過量測器量測路燈迴路之總阻抗值，以根據總阻抗值若於與參考阻抗區間或非參考阻抗區間，判斷路燈迴路是否處於正常運作狀態。據此，本發明之路燈故障偵測裝置可直接安裝至區域的供電箱中，以判斷各路燈迴路之狀況，故具有低成本、安裝簡單及時偵測之優點。

上述實施例所闡述的內容僅用以例舉本發明的部分實施態樣，以及闡釋本發明的技術特徵，並非用以限制本發明的實質保護範疇。因此，任何熟悉本技術領域者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬於本發明所主張的範圍，且本發明的權利保護範圍以申請專利範圍為準。

1‧‧‧供電箱路燈

3‧‧‧路燈故障偵測裝置

5‧‧‧路燈迴路

5_1‧‧‧路燈迴路

5_n‧‧‧路燈迴路

31‧‧‧儲存器

33‧‧‧處理器

35‧‧‧量測器

Z_T‧‧‧總阻抗值

51a‧‧‧燈源

51b‧‧‧鎮流器

51c‧‧‧電容器

53a‧‧‧燈源

53b‧‧‧鎮流器

53c‧‧‧電容器

Rb‧‧‧等效電阻

Lb‧‧‧等效電感

Rh‧‧‧等效電阻

C‧‧‧等效電容

△T‧‧‧量測期間

R‧‧‧電阻值

X‧‧‧電抗值

Z‧‧‧阻抗值

T‧‧‧時間

第1圖為本發明第一實施例之路燈系統之示意圖； 第2圖描繪本發明第一實施例中，總阻抗值Z_T對應至參考阻抗區間及非參考阻抗區間；第3圖為本發明第二實施例之路燈系統之示意圖；第4圖描繪本發明第二實施例中，總阻抗值Z_T對應至參考阻抗區間及故障阻抗區間；第5圖為描繪本發明第二實施例中，總電阻值R_T對應至參考阻抗區間及故障阻抗區間；第6圖描繪本發明第二實施例中，總電抗值X_T對應至參考阻抗區間及故障阻抗區間；以及第7圖為本發明的第三實施例之路燈故障偵測方法的流程圖。

1‧‧‧供電箱

3‧‧‧路燈故障偵測裝置

5‧‧‧路燈迴路

31‧‧‧儲存器

33‧‧‧處理器

35‧‧‧量測器

Z_T‧‧‧總阻抗值

Claims (16)

1. 一種路燈故障偵測裝置，耦接至一路燈迴路且包含：一儲存器，用以儲存一阻抗狀況表，該阻抗狀況表界定一參考阻抗區間以及一非參考阻抗區間；一量測器，用以於一量測期間，量測該路燈迴路之一總阻抗值；一處理器，電性連結至該儲存器以及該量測器，若該總阻抗值於該量測期間穩定地落於該參考阻抗區間內，則該處理器判斷該路燈迴路處於一正常運作狀態，以及若該總阻抗值於該量測期間落入該非參考阻抗區間，則該處理器判斷該路燈迴路處於一故障狀態。
2. 如請求項1所述之路燈故障偵測裝置，其中該路燈迴路包含複數個路燈，各該路燈包含一燈源、一鎮流器以及一電容器，以及當該路燈迴路處於該故障狀態時，該處理器更判斷該等路燈之一故障原因及一故障數量，該故障原因選自於由一燈源短路故障、一燈源開路故障、一電容器開路、一鎮流器故障以及一過功率故障所組成的群組。
3. 如請求項2所述之路燈故障偵測裝置，其中該非參考阻抗區間包含複數個故障阻抗區間，當該路燈迴路處於該故障狀態時，若該總阻抗值穩定地落於該等故障阻抗區間其中之一內，則該處理器判斷該故障原因包含該燈源短路故障、該燈源開路故障以及該電容器開路至少其中之一。
4. 如請求項2所述之路燈故障偵測裝置，其中該非參考阻抗區間包含複數個故障阻抗區間，當該路燈迴路處於該故障狀態 時，若該總阻抗值變動於該參考阻抗區間及該等故障阻抗區間其中之二之間，則該處理器更判斷該故障原因包含該鎮流器故障。
5. 如請求項2所述之路燈故障偵測裝置，其中該非參考阻抗區間包含複數個故障阻抗區間，以及當該路燈迴路處於該故障狀態時，若該總阻抗值穩定地落於該等故障阻抗區間外，則該處理器判斷該故障原因包含該過功率故障。
6. 如請求項1所述之路燈故障偵測裝置，其中該參考阻抗區間係由一參考阻抗值及一誤差容許值所構成。
7. 如請求項6所述之路燈故障偵測裝置，其中若該總阻抗值於該量測期間穩定地落於該參考阻抗區間內，則該處理器更根據該總阻抗值，修正該參考阻抗值。
8. 如請求項1所述之路燈故障偵測裝置，其中該非參考阻抗區間包含複數個故障阻抗區間，以及各該故障阻抗區間係由一故障阻抗值及一誤差容許值所構成。
9. 一種路燈故障偵測方法，用於一路燈故障偵測裝置，該路燈故障偵測裝置耦接至一路燈迴路且包含一儲存器、一量測器及一電性連結至該儲存器以及該量測器的處理器，該偵測方法包含下列步驟：(a)令該儲存器，儲存一阻抗狀況表，該阻抗狀況表界定一參考阻抗區間以及一非參考阻抗區間；(b)令該量測器，於一量測期間，量測該路燈迴路之一總阻抗值；(c)於步驟(b)之後，若該總阻抗值於該量測期間穩定地落 於該參考阻抗區間內，則令該處理器判斷該路燈迴路處於一正常運作狀態；以及(d)於步驟(b)之後，若該總阻抗值於該量測期間落入該非參考阻抗區間，則令該處理器判斷該路燈迴路處於一故障狀態。
10. 如請求項9所述之路燈故障偵測方法，其中該路燈迴路包含複數個路燈，各該路燈包含一燈源、一鎮流器以及一電容器，該步驟(d)更包含下列步驟：(d1)當該路燈迴路處於該故障狀態時，令該處理器判斷該等路燈之一故障原因及一故障數量，該故障原因選自於由一燈源短路故障、一燈源開路故障、一電容器開路、一鎮流器故障以及一過功率故障所組成的群組。
11. 如請求項10所述之路燈故障偵測方法，其中該非參考阻抗區間包含複數個故障阻抗區間，該步驟(d)更包含下列步驟：(d2)當該路燈迴路處於該故障狀態時，若該總阻抗值穩定地落於該等故障阻抗區間其中之一內，則令該處理器判斷該故障原因包含該燈源短路故障、該燈源開路故障以及該電容器開路至少其中之一。
12. 如請求項10所述之路燈故障偵測方法，其中該非參考阻抗區間包含複數個故障阻抗區間，該步驟(d)更包含下列步驟：(d3)當該路燈迴路處於該故障狀態時，若該總阻抗值變動於該參考阻抗區間及該等故障阻抗區間其中之二之間，則令該處理器判斷該故障原因包含該鎮流器故障。
13. 如請求項10所述之路燈故障偵測方法，該非參考阻抗區間包 含複數個故障阻抗區間，其中該步驟(d)更包含下列步驟：(d4)當該路燈迴路處於該故障狀態時，若該總阻抗值穩定地落於該等故障阻抗區間外，則令該處理器判斷該故障原因包含該過功率故障。
14. 如請求項9所述之路燈故障偵測方法，其中該參考阻抗區間係由一參考阻抗值及一誤差容許值所構成。
15. 如請求項14所述之路燈故障偵測方法，其中該步驟(c)更包含下列步驟：(c1)若該總阻抗值於該量測期間穩定地落於該參考阻抗區間內，令該處理器根據該總阻抗值，修正該參考阻抗值。
16. 如請求項9所述之路燈故障偵測方法，其中該非參考阻抗區間包含複數個故障阻抗區間，以及各該故障阻抗區間係由一故障阻抗值及一誤差容許值所構成。