專利名稱：運輸集散場站燈光節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明專利屬于照明控制，尤其是以節(jié)約電能合理控制照明設備狀態(tài)的控制技術領域。
背景技術：
目前我國鐵路站場燈光的主要控制手段有三種人工控制、集中遠程控制、GPRS 無線網(wǎng)絡控制。這三種控制方式都其中人工控制集中遠程控制目前用的相對普遍，而GPRS 無線網(wǎng)絡控制使用相對較少。為避免送電過程中的線路損耗和用電高峰時造成末端電壓過低，供電部門均采用較高電壓進行傳輸。因此路燈承受電壓多高于燈具的額定電壓。由于零點以后電網(wǎng)用電量減少，電壓提高，從而造成了 “車稀燈更亮”的不合理情況。傳統(tǒng)上站場手工控制方法，現(xiàn)行的方法既不能及時調整開/關燈的時間，更無法及時反映照明設施的運行情況，很難實時智能的調整燈具的能力。另外目前的三種控制方式都是將整組燈光作為控制對象，缺乏更為準確合理的定點燈頭控制。這些因素都造成了大量的浪費，增加了電費支出。除此之外，現(xiàn)有技術在有新的燈組加入系統(tǒng)時整個系統(tǒng)的結構不論是在硬件上還是軟件上都要做相應的調整，這也增加了改造成本。發(fā)明專利內容鑒于現(xiàn)有技術的以上缺點，本發(fā)明專利的目的是提供一種適合物流運輸集散場站燈光節(jié)能系統(tǒng)，使之具有使用操作簡單，測量精度高的優(yōu)點。本發(fā)明專利的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。運輸集散場站燈光節(jié)能系統(tǒng)，由主站控制臺，通訊基站、通訊路由單元、無線燈控終端、以及電源調節(jié)與消諧單元組成；主站控制臺對所有網(wǎng)絡區(qū)域內的燈頭進行控制與啟動流程更改以及地理信息系統(tǒng)的采集，裝有中心主控電腦的主站控制臺通過有線網(wǎng)絡與設置在運輸運送干線和貨物堆棧附近支干接點通訊基站聯(lián)接；設置在通訊基站上的通訊路由單元已無線方式與設置在照明設備上的無線燈控終端和移動信號端實現(xiàn)通訊梯接，執(zhí)行照明電源調節(jié)與消諧的電源調節(jié)與消諧單元與無線燈控終端形成電氣控制連接；在運送干線和貨物堆棧附近設置的傳感器亦與所通訊路由單元實現(xiàn)無線通訊梯接并將所測信號通過所述通訊基站返回主站控制臺。采用本發(fā)明的方案，與原有的站場控制系統(tǒng)通過既有后臺軟件的類似定值整定的控制模式相比，當外部情況和工作面發(fā)生改變時系統(tǒng)可作出及時的相應調整。這樣就造成了資源的浪費。采用本方案能控制到每一盞燈的開關，且安裝成本便宜，安裝方式簡單，組態(tài)控制形式靈活(一燈一單元任意組合)。除了節(jié)能的優(yōu)點外，本發(fā)明還可方便地實現(xiàn)以下功能(1)增強應急能力系統(tǒng)具有定時控制和人工控制、照明隨動等多種控制方式，能隨時調整燈光的開/關燈時間，實現(xiàn)轄區(qū)范圍內的全夜燈、半夜燈開/關燈自動控制。在特殊的天氣情況時能通過人工控制進行應急調度。(2)降低維修成本系統(tǒng)將“巡燈查找故障”改為“值班等待報警”，降低了維修成本。在已經(jīng)知道了故障的地點和情況，可以縮短到達維修地點的時間、提高檢修效率，降低維護成本。(3)實現(xiàn)科學管理系統(tǒng)能將采集到的數(shù)據(jù)自動進行存儲、統(tǒng)計，并能隨時進行查詢和打印，為管理現(xiàn)代化提供了基本數(shù)據(jù)依據(jù)。(4)通道冗余通過布置無線照明控制網(wǎng)路，可實現(xiàn)無線通信網(wǎng)絡的覆蓋，為將來物聯(lián)網(wǎng)和更多監(jiān)控信息的傳輸提供數(shù)據(jù)通道。(5)終端“即插即用”擴展方便系統(tǒng)的構建是建立在網(wǎng)絡建成的前提下，在增加或減少相關控制終端時本系統(tǒng)能做到不改變后臺任何硬件配置終端“即插即用”。(6)傳統(tǒng)節(jié)能與智能控制想結合在建設本系統(tǒng)時我們將原先有效的電源電壓調節(jié)節(jié)能法與單燈智能無線控制相結合，以達到用戶期望的最合理節(jié)能結果。(7)燈泡的故障定位本系統(tǒng)的控制終端與燈泡相連，控制終端有故障診斷程序， 單個終端就能在燈泡發(fā)生故障時及時將故障信息發(fā)給控制中心，并提出初步解決方案。(8)燈光隨動功能隨著GPS技術在系統(tǒng)中的使用，本系統(tǒng)能切實的做到燈光隨動，只需將定位終端與系統(tǒng)相連，系統(tǒng)通過定位終端的經(jīng)緯度定位就能通過預設定值將定位終端相應范圍內的燈光做預設調節(jié)與控制，真正做到“人到燈亮，人走燈滅！，，極大的方便了作業(yè)面工作人員的工作，提高工作效率，保證工作安全，同時大量節(jié)約電能。


圖1是本發(fā)明照明控制系統(tǒng)結構圖。圖2為本發(fā)明WiFi無線遙控照明控制系統(tǒng)圖。圖3為本發(fā)明星形ZigBee網(wǎng)絡照明控制系統(tǒng)圖。圖4物流通道路燈無線照明控制系統(tǒng)圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明專利作進一步說明。由圖1可看到本發(fā)明方法所使用設備的關系，本系統(tǒng)通過智能控制燈頭與電源電壓節(jié)能調節(jié)兩種方式來滿足用戶對節(jié)能減排的相應要求。兩種工作方式可以獨立工作絕不互為作用，兩種方式的組合只起到強強合并的節(jié)能效果。無線燈光控制系統(tǒng)主要由主站控制臺，WIFI通訊基站、通訊路由單元、無線燈控終端、GPS定位終端以及電源進口調節(jié)與消諧單元組成。其中主站控制臺主要負責對所有網(wǎng)絡區(qū)域內的燈頭進行控制與啟動流程更改以及地理信息系統(tǒng)的采集。系統(tǒng)的整體組網(wǎng)結構以有線網(wǎng)為骨架，無線網(wǎng)為分支，這樣能做到組態(tài)靈活，隨意擴展。主站控制臺主站控制系統(tǒng)由組態(tài)控制軟件與后臺監(jiān)控主機以及相關網(wǎng)絡輔助設備組成。主站控制系統(tǒng)能完成網(wǎng)內所有燈光的開啟與關閉、地理信息系統(tǒng)的整合，用電量的初步計算，網(wǎng)內所有設備的管理。主站還可以通過可見光傳感器來控制，可見光傳感分為強光、弱光、無光3種基本控制模式分別對應滅燈、半程照明、安全照明等用戶指定狀態(tài)。WIFI通訊基站以網(wǎng)絡服務器為核心通過有線網(wǎng)的鋪設，在支干接點上架設WIFI 通訊基站以滿足無線燈控終端的通訊梯接。如果為發(fā)散型網(wǎng)絡構架支干接點可使用ZIGBEE 協(xié)議的無線高頻(2. 4G)通訊網(wǎng)絡來滿足無線燈控終端的通訊梯接。
通訊路由單元在支干終端實現(xiàn)通訊梯接與設備管理。無線燈控終端燈控終端因通訊協(xié)議的不同可分為WIFI協(xié)議和ZIGBEE協(xié)議兩種， 其結構完全相同，主要包含無線通訊設備、可控硅控制單元、電池管理單元、防高溫高壓外殼、狀態(tài)自檢系統(tǒng)組成。無線燈控終端是本系統(tǒng)中的核心受控原件，其主要功能為接收與執(zhí)行網(wǎng)絡系統(tǒng)中發(fā)出的控制命令并執(zhí)行以達到控制燈光的目的。無線燈控終端的類型根據(jù)其所接燈口的不同分為螺口、接口盒、插頭等3種形式。電源進口調節(jié)變壓器所用的燈都有其額定值，實踐證明在其額定值的上下10% 范圍波動的電壓都能點亮燈泡，而當電壓低于額定電壓且能點亮燈泡時這樣的工作狀況對燈泡的壽命是有好處的。反之當夜深時電壓升高高于額定電壓這樣的工況對燈泡的使用壽命是有影響的。我們通過在電源端的電壓調節(jié)使電壓在燈泡合理的低壓運行工況下工作這樣不僅不影響其照明功能而且還延長燈泡的使用壽命。消諧單元系統(tǒng)的控制終端的控制元件如果使用可控硅將對電網(wǎng)產生相應的諧波分量，為了抵消這樣的負面作用，我們在組建系統(tǒng)時在電源端加裝消諧裝置。運輸集散場站燈光節(jié)能系統(tǒng)的通訊基站可為WiF網(wǎng)絡或者ZigBee網(wǎng)絡。WiFi無線照明控制網(wǎng)絡結構如圖3所示。主要由控制中心、WiFi控制節(jié)點、WiFi 中繼路由組成。當控制節(jié)點距離控制中心較近，可直接接入控制中心，否則需要通過中繼路由器接入控制中心。WiFi控制網(wǎng)絡特點l)WiFi通信協(xié)議是國際標準無線通信協(xié)議，使得系統(tǒng)在軟件及應用開發(fā)上帶來了極大的便利性。^WiFi控制網(wǎng)絡具有高傳輸帶寬的特點，無線控制網(wǎng)絡很容易的擴展，可作為未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等的無線數(shù)據(jù)通路。3) WiFi網(wǎng)絡的雙向通信能力可實現(xiàn)控制對象狀態(tài)反饋，通過布置光傳感器，電流傳感器等可方便的了解燈具的開關情況，可容易判斷燈具不亮是由于供電問題還是燈泡問題，便于檢修。WiFi控制的不利因素DffiFi使用的是開放式公用頻段及協(xié)議，隨著發(fā)展，目前城市使用WiFi的家庭不斷增多，使得WiFi受到干擾和攻擊的可能性大大增加。2)WiFi傳輸距離較短，受周圍環(huán)境影響較大，為保證可靠的傳輸需要加入大量中繼路由節(jié)點。3) WiFi的每個節(jié)點必須手工進行配置，無自組網(wǎng)及自動路由能力，當中繼節(jié)點故障時，會造成響應鏈接的WiFi控制單元無法通行。當照明網(wǎng)絡節(jié)點多，布置范圍廣時，為了便于安裝及維護，每個無線控制節(jié)點必須具有自組織能力。通過使用具有自動組網(wǎng)能力的控制網(wǎng)絡，可在個別節(jié)點損壞、強干擾、通信異常時，網(wǎng)絡可以重新自組織，節(jié)點自動尋找新的路由路徑，保證通信，確保燈具控制指令的順利完成。當更換節(jié)點設備時，無需對網(wǎng)絡進行重新人工配置，新的網(wǎng)絡節(jié)點可自動加入原有控制網(wǎng)絡，方便靈活。具有自組網(wǎng)能力的無線網(wǎng)絡目前主要有兩種=ZigBee網(wǎng)絡及WiMi-net網(wǎng)絡。圖3中表達了在本發(fā)明系統(tǒng)中采用ZigBee網(wǎng)絡的情況。
(1)站場照明控制網(wǎng)絡對于火車站站場照明控制來說，可采用網(wǎng)狀結構和樹形結構，由于控制網(wǎng)絡主要集中于控制中心半徑一定范圍內，因此可采用網(wǎng)狀結構，每個子網(wǎng)都可直接與控制中心通信，保證控制的高速性。ZigBee網(wǎng)絡傳輸距離在100m_3km之間，與周圍電磁環(huán)境，凈空狀態(tài)，天線狀態(tài)等因素有關。每個ZigBee網(wǎng)絡可存在255個節(jié)點，同一區(qū)域可存在200個ZigBee網(wǎng)絡。因此，可對站場照明燈具進行分組，然后各組子網(wǎng)分別接入控制中心。(2)供電段管理通道路燈無線控制網(wǎng)絡由于路燈廣泛分布于通道沿線，無法做到全部節(jié)點直接與控制中心通信。因此，可采用樹形結構，將一定路段的路燈分組。各組路燈控制分別連入Zigbee骨干網(wǎng)絡，骨干網(wǎng)絡之間互相交換控制信息，最后通過GPRS網(wǎng)絡與控制中心通信，如圖4所示。
權利要求
1.運輸集散場站燈光節(jié)能系統(tǒng)，由主站控制臺，通訊基站、通訊路由單元、無線燈控終端、以及電源調節(jié)與消諧單元組成；主站控制臺對所有網(wǎng)絡區(qū)域內的燈頭進行控制與啟動流程更改以及地理信息系統(tǒng)的采集，裝有中心主控電腦的主站控制臺通過有線網(wǎng)絡與設置在運送干線和貨物堆棧附近支干接點通訊基站聯(lián)接；設置在通訊基站上的通訊路由單元已無線方式與設置在照明設備上的無線燈控終端和移動信號端實現(xiàn)通訊梯接，執(zhí)行照明電源調節(jié)與消諧的電源調節(jié)與消諧單元與無線燈控終端形成電氣控制連接；在運送干線和貨物堆棧附近設置的傳感器亦與所通訊路由單元實現(xiàn)無線通訊梯接并將所測信號通過所述通訊基站返回主站控制臺。
2.根據(jù)權利要求1所述之運輸集散場站燈光節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊基站可為WiF網(wǎng)絡與ZigBee網(wǎng)絡。
3.根據(jù)權利要求1所述之運輸集散場站燈光節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述在運輸運送干線和貨物堆棧附近設置的傳感器可為光傳感器、電流傳感器、位置傳感器、計軸傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述之運輸集散場站燈光節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述移動信號端可為手機GPS、車輛或貨物的電子標簽系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明專利公開了一種運輸集散場站燈光節(jié)能系統(tǒng)，由主站控制臺，通訊基站、通訊路由單元、無線燈控終端、以及電源調節(jié)與消諧單元組成。本發(fā)明根據(jù)鐵路場站的燈光組建特點通過WIF網(wǎng)絡與ZIGBEE協(xié)議實現(xiàn)適合于運輸集散場站有定時控制和人工控制、照明隨動等多種控制方式，能隨時調整燈光的開/關燈時間，實現(xiàn)轄區(qū)范圍內的全夜燈、半夜燈開/關燈自動控制。本發(fā)明將每個燈頭都作為控制對象，當有燈組增減和燈頭的增減時本系統(tǒng)可以做到“即插即用”，方便了作業(yè)面工作人員的工作，提高工作效率，保證工作安全，同時大量節(jié)約電能。
文檔編號H04W84/18GK102387632SQ20111017233
公開日2012年3月21日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者陳東洲 申請人:成都中工科技有限公司