节能型智能照明控制系统

所属技术领域本发明涉及一种照明事业的控制系统，尤指一种以智能控制、绿色照明的节能型智能照明控制系统。

本发明要解决的技术问题是：实现单灯控制及整个回路的统一控制；实现对单灯的降功率控制，实现既能保证符合道路照明的均匀性，又可实现节能及延长路灯使用寿命的组合系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该系统有控制中心计算机、无线通讯系统、远程执行终端和路灯组成，包括：路灯系统控制管理中心(1)；无线通讯系统(2)；远程智能执行终端(RTU)(3)；扩频电力载波通讯(4)；节能型路灯前端控制器(LCU)(5)五大部分组合的系统。

所述的节能型智能照明控制系统的路灯系统控制管理中心(1)由中心控制管理计算机、无线通讯基站、光照度计及中心管理软件组成的装置；控制整个系统的运行、监视、记录整个系统中远程智能执行终端(RTU)(3)、节能型路灯前端控制器(LCU)(5)和路灯设备的运行状态。

所述的节能型智能照明控制系统的远程智能执行终端(RTU)(3)由微处理器及功能模块组成的装置；远程智能执行终端(RTU)(3)能脱离主站独立工作，接收路灯系统控制管理中心(1)的命令，执行现场信息的收集、路灯开关控制及降功率控制。

所述的节能型智能照明控制系统的扩频电力载波通讯(4)由标准嵌入式扩频电力线载波调制解调器组成的装置，基于DSSS技术，执行电力线载波通讯控制。

所述的节能型智能照明控制系统的节能型路灯前端控制器(LCU)(5)由扩频电力线载波接(6)、控制管理单元(7)、降功率节能转换部件(8)及路灯灯具(9)组成的装置。

所述的节能型智能照明控制系统的节能型路灯前端控制器(LCU)(5)的扩频电力载波通讯(4)连着火线和零线，其输出同控制管理单元(7)相连，控制管理单元(7)分别同存储器(11)与功能转换控制电路(12)相连，功能转换控制电路(12)与电子启动器(13)及路灯灯具(9)并联后同零线相连，降功率节能转换部件(8)的一端同火线相连，另一端的抽头A1、A2、A3、A4分别同功能转换控制电路(12)的控制B端相连接，电源(10)连接着各所需部件；降功率节能转换部件(8)中的降功率节能转换整流器是灯控节能控制的关键设备，常规状态下，设备连接在A1和B点；当需要降功率控制时，设备按照需要降功率量的大小可连接在A2和B点、A3和B点、A4及B点等。

所述的节能型智能照明控制系统的控制管理单元(7)由中央处理单元(CPU)、通讯处理单元、切换控制单元及地址选择单元组成的装置。

节能型智能照明控制系统的工作方法，其系统工作步骤是：a)、路灯系统控制管理中心(1)通过无线通讯系统(2)将控制信号发送到可控制的区域内的若干远程智能执行终端(RTU)(3)，同时接收来自远程智能执行终端(RTU)(3)的各种状态报告信号；b)、远程智能执行终端(RTU)(3)通过扩频电力载波通讯(4)，将从路灯系统控制管理中心(1)处收到的对路灯(单个或群体)控制命令发送到节能型路灯前端控制器(LCU)(5)，节能型路灯前端控制器(LCU)(5)解码从远程智能执行终端(RTU)(3)处通过扩频电力载波通讯(4)发来的控制命令，执行对路灯开、关和降功率节能运行的各种控制；同时，节能型路灯前端控制器(LCU)(5)还可通过扩频电力载波通讯(4)、远程智能执行终端(RTU)(3)、无线通讯系统(2)将路灯的运行状态发送到路灯系统控制管理中心(1)。

所述的节能型智能照明控制系统的工作方法，其特征在于：单灯控制功能的工作步骤是：a)、路灯系统控制管理中心(1)到单灯照明光源的控制是：路灯系统控制管理中心(1)将需要控制的灯的地址及其所属的远程智能执行终端(RTU)(3)的地址和控制命令一起组成数据包以无线通讯系统(2)的方式发送出去。所有远程智能执行终端(RTU)(3)接收到数据包后，解码数据包，只有地址与数据包内RTU地址相同的远程智能执行终端(RTU)(3)  执行该数据包命令。远程智能执行终端(RTU)(3)判断该命令是具体单灯控制命令后，再重新打包数据(包含灯地址及控制命令)，通过扩频电力载波通讯(4)发送到相应的道路照明节能型路灯前端控制器(LCU)(5)，节能型路灯前端控制器(LCU)(5)解码数据包，只有LCU地址与数据包中灯地址相同的LCU才执行该命令，实现具体灯的指定开、关、降功率节能运行的控制命令；b)、灯控状态报告是：节能型路灯前端控制器(LCU)(5)实时检测与其连接的路灯开、关、节能运行及故障的工作状态，当路灯状态发生变化或路灯系统控制管理中心(1)发送命令查询路灯工作状态时，节能型路灯前端控制器(LCU)(5)以状态报告命令方式将路灯的当前状态、LCU地址打成数据包通过扩频电力载波通讯(4)发送到远程智能执行终端(RTU)(3)，RTU将收到的数据包再加上RTU状态报告命令码、RTU地址打包成RTU状态报告命令，通过无线通讯系统(2)发送到路灯系统控制管理中心(1)，路灯系统控制管理中心(1)对状态报告数据包解码，从而可得到从某个RTU报来的某个LCU盏灯的工作状态。

所述的节能型智能照明控制系统的工作方法，其节能型路灯前端控制器(LCU)(5)的工作步骤是：a)、控制管理单元(7)从扩频电力线载波接口(6)处接收来自路灯系统控制管理中心(1)的控制命令，发出相应的控制指令到降功率节能转换部件(8)，降功率节能转换部件(8)执行控制命令使路灯灯具(9)处于开、关或降功率节能运行状态；同时，控制管理单元(7)还可通过降功率节能转换部件(8)采集路灯灯具(9)的当前工作状态，并通过扩频电力线载波接口(6)发到路灯系统控制管理中心(1)；b)、控制管理单元(7)还存储来自路灯系统控制管理中心(1)的路灯定时节能运行命令，按预定时间对降功率节能转换部件(8)发出命令，使路灯灯具(9)处于指定的运行状态。控制管理单元采用目前成熟的具有工控级的单片机技术实现，具有通讯控制、电流电压采集、降功率控制、时间存储计算、控制事件存储执行处理、工作状态检测存储等处理功能。

本发明的有益效果是：能对城市中任意一个照明光源进行开启、关闭、分时降功率运行等控制和运行状态检测，具有状态显示、报警功能及系统的兼容性和扩展性；实现路控和灯控相结合，在实现照明节能控制的同时，能保证照明效果的均匀性及延长路灯的使用寿命，能大量节约能源，节省城市照明支出费用；系统投资少，施工简单、方便。

附图1为本发明的总方框图；附图2为本发明的总体结构组成示意图；

附图3为本发明节能型路灯前端控制器(LCU)的总方框图；附图4为本发明节能型路灯前端控制器(LCU)的电路方框图。

附图标号说明：1-路灯系统控制管理中心；       8-降功率节能转换部件；2-无线通讯系统；               9-路灯灯具；3-远程智能执行终端(RTU)；      10-电源；4-扩频电力载波通讯；           11-存储器；5-节能型路灯前端控制器(LCU)；  12-功能转换控制电路；6-扩频电力线载波接口；         13-电子启动器；7-控制管理单元；

所述的节能型智能照明控制系统的路灯系统控制管理中心(1)由中心控制管理计算机、无线通讯基站、光照度计及中心管理软件组成的装置；控制整个系统的运行、监视、记录整个系统中远程智能执行终端(RTU)(3)、节能型路灯前端控制器(LCU)(5)和路灯设备的运行状态。

所述的节能型智能照明控制系统的远程智能执行终端(RTU)(3)由微处理器及功能模块组成的装置；远程智能执行终端(RTU)(3)能脱离主站独立工作，接收路灯系统控制管理中心(1)的命令，执行现场信息的收集、路灯开关控制及降功率控制。

所述的节能型智能照明控制系统的扩频电力载波通讯(4)由标准嵌入式扩频电力线载波调制解调器组成的装置，基于DSSS技术，执行电力线载波通讯控制。

请参阅附图3、4所示，所述的节能型智能照明控制系统的节能型路灯前端控制器(LCU)(5)由扩频电力线载波接口(6)、控制管理单元(7)、降功率节能转换部件(8)及路灯灯具(9)组成的装置。

所述的节能型智能照明控制系统的节能型路灯前端控制器(LCU)(5)的扩频电力载波通讯(4)连着火线和零线，其输出同控制管理单元(7)相连，控制管理单元(7)分别同存储器(11)与功能转换控制电路(12)相连，功能转换控制电路(12)与电子启动器(13)及路灯灯具(9)并联后同零线相连，降功率节能转换部件(8)的一端同火线相连，另一端的抽头A1、A2、A3、A4分别同功能转换控制电路(12)的控制B端相连接，电源(10)连接着各所需部件；降功率节能转换部件(8)中的降功率节能转换整流器是灯控节能控制的关键设备，常规状态下，设备连接在A1和B点；当需要降功率控制时，设备按照需要降功率量的大小可连接在A2和B点、A3和B点、A4及B点等。

所述的节能型智能照明控制系统的控制管理单元(7)由中央处理单元(CPU)、通讯处理单元、切换控制单元及地址选择单元组成的装置。

本发明的通讯方式可以是扩频电力线载波方式以及工控总线方式，包括RS 485，CAN BUS，Long works等；具体实施的工作过程如下：1)路灯按预定时间打开后，路灯系统控制管理中心(1)通过无线通讯系统(2)发400W工作降功率命令到远程智能执行终端(RTU)(3)，远程智能执行终端(RTU)(3)通过扩频电力载波通讯(4)发该命令到节能型路灯前端控制器(LCU)(5)。节能型路灯前端控制器(LCU)(5)通过扩频电力载波接口(6)接收到命令后，由控制管理单元(7)解码命令，控制控制端B连接到抽头A1，使路灯工作在400W状态。

2)当路灯系统控制管理中心(1)检查到系统时间为23：00时，路灯系统控制管理中心(1)通过无线通讯系统(2)发300W工作降功率命令到远程智能执行终端(RTU)(3)，远程智能执行终端(RTU)(3)通过扩频电力载波通讯(4)发该命令到节能型路灯前端控制器(LCU)(5)。节能型路灯前端控制器(LCU)(5)通过扩频电力载波接口(6)接收到命令后，由控制管理单元(7)解码命令，控制控制端B连接到抽头A2，使路灯工作在300w状态。

3)当路灯系统控制管理中心(1)检查到系统时间为1：00时，路灯系统控制管理中心(1)通过无线通讯系统(2)发200W工作降功率命令到远程智能执行终端(RTU)(3)，远程智能执行终端(RTU)(3)通过扩频电力载波通讯(4)发该命令到节能型路灯前端控制器(LCU)(5)。节能型路灯前端控制器(LCU)(5)  通过扩频电力载波接口(6)接收到命令后，由控制管理单元(7)解码命令，控制控制端B连接到抽头A2，使路灯工作在200W状态。

本发明的降功率节能转换整流器可以按需要设计成分级降功率，如：一级、二级、三级或四级等；本发明的降功率执行过程如下：1.降功率节能转换整流器是一只设计成具有多级抽头输出，可改变电感量大小时专用整流器。在同一电路中，电压及其他参数不变的条件下，电路中的电感负载增加，电流必然变小，电灯的消耗功率必然降低。因此。可以通过我们设计发明的专用降功率节能转换整流器实现分级降功率运行，达到节能的目的。例如，假定我们使用的路灯是400W，所设计的降功率分级是400W、300W、200W三级，采用具有三级抽头输出的专用降功率节能转换整流器。分别是：抽头A1输出对应400w，抽头A2输出对应300W，抽头A3输出对应200w。正常情况工作在400W，控制管理单元控制B连接到抽头A1；如果需要降功率到300W，则控制管理单元发命令控制B连接到抽头A2：如果需要降功率到200W，则控制管理单元发命令控制B连接到抽头A3。

2.在控制中心我们根据实际情况作如下降功率安排：23：00之前控制某区城内路灯工作在400W；23：00-1：00控制区域内路灯工作在300W，1：00以后控制区域内路灯工作在200w。

3.效益实施例分析：1)根据测算，一盏250w高压钠灯总功率约为278w，降功率转换后约为145w，以每天点12小时，6小时正常点，6小时降功率点，则每年可节约291度电；一盏400w高压钠灯总功率约为437w，降功率转换后约为255w，以每天点12小时，6小时正常点，6小时降功率点，则每年可节约399度电。

2)假如某中等规模城市有30000盏高压钠灯作为照明路灯，其中15000盏是250w，15000盏是400w，如果采用本公司提供的降功率转换节能产品，且每天降功率点6小时，则一年可节能：291×15000+399×15000＝10350000度电可节约人民币：10350000×0.5＝5175000(元)注：电费按0.5元/度计算。