專利名稱：智能照明物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及城市照明系統(tǒng)，特別是一種利用了物聯(lián)網(wǎng)無線傳感技術的智能照明控 制管理系統(tǒng)。
背景技術：
目前，節(jié)約資源、減少能源消耗已經(jīng)成為全世界共同的目標。我國情況尤為迫切， 一方面我國正處在經(jīng)濟發(fā)展的關鍵階段，工農業(yè)生產(chǎn)需要能源；另一方面，城市化的推進和 人們生活水平的提高，電氣化、智能化的生活也消耗越來越多的能源。電能就是其中和城市 生活關系最緊密的能源之一。目前我國仍處于電能缺乏的階段，面對電力緊張，各種臨時應 急節(jié)電措施被廣泛采用夜晚間隔關燈、調整路燈開關的時間、在用電緊張的日子里關閉景 觀照明、號召居民在用電高峰時關閉空調、公共設施和寫字樓等空調溫度調高一度等等，當 用電高峰過后，這些措施可能就被束之高閣，明年的用電高峰來臨，一切又會重新開始。這 樣的節(jié)電措施，在緩解用電緊張的同時，卻帶來資源的浪費和對人們日常生活的負面影響。這樣，就引起人們尋求電力資源高效使用的另一個突破口，這就是城市的路燈照 明系統(tǒng)。城市中的路燈照明，是人們的日常生活必要可少的公共設施。伴隨我國城市現(xiàn)代 化建設的突飛猛進，近年來城市道路照明快速發(fā)展，相應電力消耗也大幅度攀升。而另一方 面，隨著城市的發(fā)展，城市公共照明中還有景觀照明一部分，雖然可以使城市更加美觀，但 是卻是額外的一部分電力消耗。據(jù)統(tǒng)計，城市公共照明在我國照明耗電中約占30%的比例， 約439億kWh，以平均電價0. 65元/kWh計算，一年開支285億元。中國建設部統(tǒng)計數(shù)字則 顯示，目前城市照明(僅計算景觀照明和路燈等功能照明)的年用電量約占中國總發(fā)電量的 4%至5%，相當于三峽水力發(fā)電工程投產(chǎn)后的年發(fā)電能力(850億千瓦時)的一半。這一系列數(shù)據(jù)顯示，照明節(jié)電意義重大。目前，我國采用的路燈節(jié)電方案是日本等 發(fā)達國家在七十年代就拋棄了的隔盞關燈方案，其中的弊病不言而喻一不僅導致了路面 照度分布不均，給治安及交通安全埋下了隱患，而且不能避免后半夜電網(wǎng)電壓的升高對路 燈壽命的減損，因此不能稱做是真正意義上的節(jié)能?，F(xiàn)在的路燈系統(tǒng)，由于缺乏有效的監(jiān)控和管理手段，技術上也無法實現(xiàn)有線監(jiān)管， 所以存在以下幾方面問題
1，燈具超負荷運行，用電量高 我國電網(wǎng)技術落后，造成線路的電壓波動大大超過 國際標準，許多地區(qū)的波動甚至超過額定電壓的15%左右，特別是在后半夜民用電都不工 作了，電負荷的減少使得電網(wǎng)電壓有時接近M5V，整個電網(wǎng)電壓會升高，(額定功率)250瓦 的燈(實際功率)在560瓦左右，多耗了一倍的能量。2，燈具壽命減短、維護成本高 據(jù)中國電力主管部門統(tǒng)計，路燈的燈泡實際使 用壽命平均不到一年。更換燈泡成本巨大。 3，監(jiān)控管理滯后，加大電力浪費 目 前，大多數(shù)路燈照明系統(tǒng)燈的燈光控制采用是定時和人工的方式。由于一年四季的時差，采 用定時器控制方式時要經(jīng)常對定時器進行人工調整，消耗大量的人力資源不說，還由于人工調整不及時造成電力浪費。 4，控制方式安全性低，節(jié)能效果差 舊式的控制箱， 控制方式簡單而落后，節(jié)能效果差。箱內布線、電路多外露，既使接線頭、觸點易氧化銹蝕， 又對運行維護人員的安全造成潛在的危險。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，針對背景技術所述的現(xiàn)有路燈照明系統(tǒng)的缺點，結合新型物聯(lián) 網(wǎng)智能設備，發(fā)明一種智能化管理的物聯(lián)網(wǎng)路燈照明系統(tǒng)。為達上述目的，本發(fā)明采用如下技術手段
整個系統(tǒng)由控制中心服務器、分區(qū)控制器、單燈控制器和路燈構成，控制中心服務器上 安裝運行系統(tǒng)管理軟件，該軟件具備數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)存儲處理功能；控制中心服務器通過網(wǎng) 絡與分區(qū)控制器連接，分區(qū)控制器是具備數(shù)據(jù)收集、通信并且能和現(xiàn)有的IT系統(tǒng)無縫連接 的智能設備，單燈控制器控制路燈，是含有電力線載波通信模塊的控制器，路燈通過電力線 連接到分區(qū)服務器。單燈控制器含有智能電力線收發(fā)器PL31X0芯片，由電源系統(tǒng)供電，耦合電路引入 主電源，還有燈具鎮(zhèn)流電路、能源測量電路和環(huán)境測量電路連接到PL31X0芯片，然后控制 照明發(fā)光體。本發(fā)明的系統(tǒng)的有益效果是利用新型的分區(qū)服務器和電力線載波技術，能夠實 現(xiàn)電力線的信號傳輸，同計算機系統(tǒng)無縫連接，便于計算機服務器進行數(shù)據(jù)分析和處理；同 時監(jiān)控環(huán)境、能源變化等數(shù)據(jù)，能夠加強對路燈的實際管理。整個系統(tǒng)可以根據(jù)天氣、現(xiàn)場 照明需要和其他各種因素，完整方便的調節(jié)單燈的照明亮度，大大節(jié)約了電能，避免不必要 的浪費，而且對各種外在因素有足夠的監(jiān)控，維護成本降低。
圖1，本系統(tǒng)的結構圖。圖2，單燈控制器的結構圖。
具體實施例方式結合附圖，說明本發(fā)明的具體應用。如圖1，控制中心服務器是計算機系統(tǒng)，上面運行控制管理軟件，通過互聯(lián)網(wǎng)絡或 者電信網(wǎng)絡與分區(qū)控制器進行連接通訊，分區(qū)控制器通過電力線連接單燈控制器，單燈控 制器控制具體的單個路燈。分區(qū)控制器是一種新型的信息設備，優(yōu)選使用EO-ELCN牌的iLon智能服務器，是 實現(xiàn)路燈單燈控制系統(tǒng)的重要的硬件設備，它安裝在路燈區(qū)域控制箱中，使用IS014908的 電力載波通信技術和路燈單燈控制器通信，與控制中心的通信可以使用GPRS modem、以太 網(wǎng)、Wi-Fi網(wǎng)絡或者ADSL modem等。iLon智能服務器中內置多種功能，包括
1.時序調度功能
2.報警功能
3.類型轉換功能4.內部實時時鐘
5.根據(jù)經(jīng)緯度、日歷時鐘計算日出、日落時間的天文位置功能
6.使用電力線載波中繼技術管理與各個單燈控制器的通信
7.通過SOAP接口實現(xiàn)與控制中心的通信等。iLon智能服務器的中繼管理功能，可以通過單燈控制器之間的通信來延伸自己的 管理距離，一個設備可以最終完成200個路燈的控制。iLon智能服務器內置的時序調度功能模塊可以根據(jù)時間來實現(xiàn)對每一個單燈控 制器開、關和亮度控制。該時序調度功能模塊可以由中心監(jiān)控軟件進行配置。iLon智能服務器中嵌入實時操作系統(tǒng)，中央處理器為MIPS32，時鐘頻率為 264MHz0內部的實時時鐘可以自動與設定的時間服務器進行時間同步。內置的Flash存儲 器可以存儲數(shù)月的歷史數(shù)據(jù)?？梢赃B接ModBUS的設備、具有脈沖輸出的計量表設備等，另 外還有兩路數(shù)字輸入和兩路數(shù)字輸出。由iLON、雙絞線到三相電力線的路由器和可選配接口的IXD顯示器組成路燈中
間管理單元。i.LON 100互聯(lián)網(wǎng)服務器的內置應用程序提供了一整套豐富的功能，使得它可以 獨立的工作而不需要PC或者主處理器。標準的應用程序包括時序調度、數(shù)據(jù)記錄、報警處 理和發(fā)送、表計閱讀、模擬量功能模塊等。時序調度應用程序允許按照路燈管理中心設置的 時序來啟動路燈，可以根日期、時間和事件來調度路燈的動作。數(shù)據(jù)記錄應用程序記錄路燈 控制器的電流、電壓、電能累積等數(shù)據(jù)活動，并可用來進行趨勢分析、報告和應用分析。報警 應用程序提供一個識別、通告和記錄路燈報警狀況的手段，燈光控制器產(chǎn)生報警后，i. LON 100收集到報警信息，并識別錯誤和報警狀態(tài)，在確認報警條件成立后，將報警發(fā)送到路燈 管理中心，同時也可以發(fā)送E-mail到指定的地址。表計閱讀應用程序能夠管理脈沖計數(shù) 表，可以連接電表，記錄電表的數(shù)據(jù)。模擬量功能模塊為記錄的路燈數(shù)據(jù)計算和存儲提供統(tǒng) 計學的預處理，如平均值、最小和最大值以及比較值。i.LON 100通過S0AP/XML接口與路燈控制中心的基于平臺軟件的路燈系統(tǒng)管理 軟件進行通信。S0AP/XML接口允許通過Wfeb Service的方式將數(shù)據(jù)集成到后臺Panoramix 數(shù)據(jù)庫中并提供給應用程序使用。通過S0AP/XML接口訪問自定義的數(shù)據(jù)顯示和報警。與 內置的安全特性配合使用，應用程序允許日常的操作能夠從世界上任何地方使用Web瀏覽 器加以實現(xiàn)，這些操作可以是時序調度事件、讀取數(shù)據(jù)記錄器、監(jiān)視事件和報警應答等。i.LON 100包含內置的網(wǎng)頁，能夠用來配置i. LON 100自身的應用程序。路燈管 理中心同樣也能夠使用自己創(chuàng)建的網(wǎng)頁，允許經(jīng)過授權的除路燈管理中心之外的管理人員 直接訪問單個路燈，網(wǎng)頁編輯可以使用任何標準的網(wǎng)頁工具。i. L0N100還配置用于設備不 能通信時告警。雙絞線到三相電力線的耦合器，提供i. LON 100到三相電力線的電力載波通信通道?？蛇x配的IXD顯示器，通過雙絞線和i. LON 100通信，用來為i. LON 100所管理的 路燈提供本地人機界面操作。所述的單燈控制器如圖2所示。其主要的構成部分有PL3120/PL3150智能電力 線收發(fā)器1，耦合電路3，電源2，整流器電路4、5、6和燈具7等組成。
單燈控制器使用基于IS014908標準的電力載波通信技術與路燈區(qū)域控制器iLon 智能服務器通信，可以接受來自智能服務器中心控制軟件的命令，包括燈的開/關，以及亮 度調節(jié)命令，并對燈具實施相應的控制。同時，該控制器還能夠測量供電電壓，電流，功率， 功率因數(shù)，整流器溫度，整流器運行時間，以及消耗的電能等數(shù)據(jù)，并提供報警信息。這些數(shù) 據(jù)可以由中心控制軟件通過iLon智能服務器進行讀取。智能路燈控制器可以根據(jù)需要，安裝在路燈桿的頂部或底部。當控制器檢測到報 警時，能夠提供報警信息供iLon智能服務器和中心監(jiān)控軟件，從而為后續(xù)的工作提供依 據(jù)。每一個單燈路燈控制器中的應用程序，可以實現(xiàn)在線升級，這樣同樣的硬件可以 通過軟件升級來提供更加先進的功能。智能路燈控制器主要功能如下
1.在路燈控制器和i. LON 100之間使用電力線載波進行通信，這樣做的好處是，不需 要額外的通信線路，數(shù)據(jù)通信信道和路燈供電共用供電信道。2.通過數(shù)字調光輸出來控制燈具的開/關和亮度，從而可以顯著延長燈具的有 效壽命并推遲未來需要更換燈具的時間。燈具工作流程可以通過遠程下載進行更新，實現(xiàn) 各種特定的動作。3.根據(jù)天氣情況和實際光的照度，自動控制燈具的開/關和燈具的亮度，如在不 好的天氣時及時打開路燈，對于安裝在橋下或隧道的路燈，根據(jù)實測光強，來自動以最佳的 亮度打開路燈等，提高公眾滿意度，在災害天氣使路燈更人性化。4.監(jiān)測功能，可以實現(xiàn)燈的開/關/調光程度/失效狀態(tài)的監(jiān)測，并測量燈源使 用時間和電量消耗累計，存儲數(shù)據(jù)用于分析。通過在燈架上測量每個燈的能耗，檢測出瀕臨 經(jīng)濟壽命終點的燈源，消除瀕臨壽命周期的燈源循環(huán)工作引起的鎮(zhèn)流器和啟動器的過度損 耗。這種損耗假如未檢測出來，通常會造成整個燈具的更換而不僅僅是燈源的更換。這種 措施能有效預防燈源對鎮(zhèn)流器和啟動器的損壞，在一定程度上延長了鎮(zhèn)流器和啟輝器的壽 命。通常情況下，鎮(zhèn)流器和啟輝器的成本要遠比燈泡高很多。5.調光補償，可以根據(jù)燈泡的壽命周期來設置合適的流明等級。6.在每個控制設備以報警提供診斷信息，以特定的指示報文，向技術人員報告所 需的修理和需要替換的零件號，從而消除燈源的誤換并將每項工作的時間最小化。與控制 中心生成工作指令的應用軟件連接，訂購備用零件，管理倉儲能在整個企業(yè)內降低每個修 理項目的總工時。創(chuàng)立對備用零件較低倉儲水平至關重要的“閉環(huán)”系統(tǒng)。7.智能電力線載波通信路燈控制器與i. LON 100之間，其通信頻率可以設定和 控制，使集成商不必配置每個節(jié)點，這是由于兩個原因路燈控制器節(jié)點只在告警狀態(tài)下啟 動通信；系統(tǒng)的基本功能(節(jié)能和斷電檢測)是預定的。對于正常的狀態(tài)更新、能耗數(shù)據(jù)以及 其他數(shù)據(jù)，路燈控制器節(jié)點等待i. LON 100的輪詢。這樣，電力線帶寬就能保存，使系統(tǒng)設 計不會對配電變壓器上節(jié)點數(shù)目過度敏感。雖然輪詢更多節(jié)點需要更長時間，但來自輪詢 通信事務的信息并非要求在非常短的時間內完成，所以輪詢可以在較低負載循環(huán)下進行， 讓很多帶寬可用于較高優(yōu)先級的任務，例如報警狀態(tài)的處理等。8.在后半夜車稀人少時，則控制路燈保持較低照度的照明，亮度設為50%。這樣做 主要優(yōu)點就是在調光的同時也大幅降低了電耗，節(jié)約用電30%，同時還可以延長燈源的壽命。9.報警功能，對水浸、線路損害和防盜自動報警到i.LON 100和路燈管理中心， 路燈管理軟件進行相應的處理?？刂浦行姆掌魃涎b有管理軟件，基于企業(yè)級平臺開發(fā)的路燈管理軟件來管理所 有的i.LON 100以及所有的連接在網(wǎng)上的電力載波路燈。該軟件同時集成GIS (地理信息 系統(tǒng))軟件。每個燈具上最新的狀態(tài)信息，GIS軟件將其連接到標準化位置坐標。結果是來 自燈具的告警報文，它們的精確位置可以方便地綜合在優(yōu)先維護和整修路線計劃中，實際 效率可提高30%。對全城GIS系統(tǒng)的圖象用戶接口可用于檢測斷電和通知用戶，為特殊活動 制訂專門照明計劃或給予對安全關鍵的告警，例如接地故障等。物聯(lián)網(wǎng)智能路燈解決方案提供的控制和管理層次從控制中心擴展到個別鎮(zhèn)流器， 諸如監(jiān)測燈源工作壽命，統(tǒng)計整個系統(tǒng)的能源使用，根據(jù)地理位置安排日常維護路線。額 外功能包括諸如個別燈源的計量、斷電告警、季節(jié)性調度，個別燈源遙控和系統(tǒng)映像等。在 服務中心把鎮(zhèn)流控制系列號和GPS地圖坐標關聯(lián)并輸入GIS系統(tǒng)?；诼窡粝到y(tǒng)管理系統(tǒng) 軟件，定期訪問每個i.LON 100產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，當管理下的任意i.LON 100產(chǎn)生報警時，及時 對報警信息進行處理，管理軟件負責將新的或臨時調度程序立即下載到各個i. LON 100中 去，還可以對每個路燈控制器進行升級等等。路燈管理系統(tǒng)所控制的所有路燈，在正常交通情況下的照明和普通照明情況一 樣，當在一個方向上交通流量減少后另一方向的燈光照度就作相應調整。如果有交通事故 發(fā)生時，事故點的照度為100%亮度。對于照明時間的調度，系統(tǒng)管理軟件根據(jù)天文時鐘和 路燈系統(tǒng)的地理位置，自動計算出每天的日升/日落時間，由此制定每天的路燈的開/關時 間，并下載到每個i.LON 100中，用于調度路燈的開/關以及亮度。路燈管理軟件，自動定期收集各個路燈的工作數(shù)據(jù)，記錄各個路燈的實際工作時 間，據(jù)此根據(jù)燈的種類，制定預防性維護/替換計劃，這樣可以節(jié)省電話服務中心和巡視人 員、巡視車輛的成本開支，同時延長燈泡的壽命，減低更換燈泡的成本支出。同時燈泡的實 際壽命數(shù)據(jù)的累積，及修理記錄，還可以決定產(chǎn)品供應商的選擇和產(chǎn)品確認；詳細的品質 數(shù)據(jù)可以用來評估第三方的服務，可以依據(jù)實際的數(shù)據(jù)來進行價格談判。通過記錄工作燈 泡的實際工作時間耗能，跟蹤實際的問題維護處理時間，平均故障修復時間等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，減 少公眾對于燈光照明情況的抱怨?？梢愿鶕?jù)不同的需要，設置適合環(huán)境和公眾要求的照明 方式，使得在一些特殊的場合，體現(xiàn)出文化、藝術、人文、科技的品味。監(jiān)測安全重點防范區(qū) 域和交通要道的情況，減少危害公共安全事件的發(fā)生。實實在在的數(shù)據(jù)可以用在新的項目 中來決策，實現(xiàn)資本、維護和能源支出的最佳組合。報警包括接地故障報警，燈具預失效 報警，安全重點和優(yōu)先服務報警等，系統(tǒng)可以根據(jù)報警的種類，安排相應的服務人員進行更 換、維護等，避免頻繁使用具有高端培訓的技術人員，從而降低人工成本，改善維護人工的 使用，提高工作效率。
權利要求
1.智能照明物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是由控制中心服務器、分區(qū)控制器、單燈控制器和路 燈構成，控制中心服務器上安裝運行系統(tǒng)管理軟件，該軟件具備數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)存儲處理功 能；控制中心服務器通過網(wǎng)絡與分區(qū)控制器連接，分區(qū)控制器是具備數(shù)據(jù)收集、通信并且能 和現(xiàn)有的IT系統(tǒng)無縫連接的智能設備，單燈控制器控制路燈，是含有電力線載波通信模塊 的控制器，路燈通過電力線連接到分區(qū)服務器。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能照明物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述的單燈控制器含有智 能電力線收發(fā)器PL31X0芯片(1)，由電源系統(tǒng)(2)供電，耦合電路(3)引入主電源，還有燈 具鎮(zhèn)流電路(4)、能源測量電路(5)和環(huán)境測量電路(6)連接到PL31X0芯片，然后控制照明 發(fā)光體(7)。
全文摘要
本發(fā)明是一種智能照明物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，涉及照明系統(tǒng)，它由控制中心服務器、分區(qū)控制器、單燈控制器和路燈構成，控制中心服務器上安裝運行系統(tǒng)管理軟件，該軟件具備數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)存儲處理功能；控制中心服務器通過網(wǎng)絡與分區(qū)控制器連接，分區(qū)控制器是具備數(shù)據(jù)收集、通信并且能和現(xiàn)有的IT系統(tǒng)無縫連接的智能設備，單燈控制器控制路燈，是含有電力線載波通信模塊的控制器，路燈通過電力線連接到分區(qū)服務器。本系統(tǒng)對路燈電網(wǎng)有有效的管理，能節(jié)約電能，降低維護成本。
文檔編號H04L29/08GK102143635SQ20111006065
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權日2011年3月14日
發(fā)明者向禮杰, 席長輔, 王文升 申請人:江蘇豐聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司