專利名稱：智能照明物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及城市照明系統(tǒng)，特別是一種利用了物聯(lián)網(wǎng)無線傳感技術(shù)的智能照明控制管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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(biāo)。我國情況尤為迫切， 一方面我國正處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵階段，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要能源；另一方面，城市化的推進(jìn)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(guān)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(yīng)急節(jié)電措施被廣泛采用夜晚間隔關(guān)燈、調(diào)整路燈開關(guān)的時間、在用電緊張的日子里關(guān)閉景觀照明、號召居民在用電高峰時關(guān)閉空調(diào)、公共設(shè)施和寫字樓等空調(diào)溫度調(diào)高一度等等，當(dāng)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(fèi)和對人們?nèi)粘Ｉ畹呢?fù)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(shè)施。伴隨我國城市現(xiàn)代化建設(shè)的突飛猛進(jìn)，近年來城市道路照明快速發(fā)展，相應(yīng)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(jì)，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(jì)算，一年開支285億元。中國建設(shè)部統(tǒng)計(jì)數(shù)字則顯示，目前城市照明(僅計(jì)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(dāng)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(dá)國家在七十年代就拋棄了的隔盞關(guān)燈方案，其中的弊病不言而喻一不僅導(dǎo)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(shù)上也無法實(shí)現(xiàn)有線監(jiān)管， 所以存在以下幾方面問題1，燈具超負(fù)荷運(yùn)行，用電量高我國電網(wǎng)技術(shù)落后，造成線路的電壓波動大大超過國際標(biāo)準(zhǔn)，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(fù)荷的減少使得電網(wǎng)電壓有時接近245V，整個電網(wǎng)電壓會升高，(額定功率) 250瓦的燈(實(shí)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(hù)成本高據(jù)中國電力主管部門統(tǒng)計(jì)，路燈的燈泡實(shí)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(fèi)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(jìn)行人工調(diào)整，消耗大量的人力資源不說，還由于人工調(diào)整不及時造成電力浪費(fèi)。
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(nèi)布線、電路多外露，既使接線頭、觸點(diǎn)易氧化銹蝕，又對運(yùn)行維護(hù)人員的安全造成潛在的危險。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，針對背景技術(shù)所述的現(xiàn)有路燈照明系統(tǒng)的缺點(diǎn)，結(jié)合新型物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)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(dá)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)手段整個系統(tǒng)由控制中心服務(wù)器、分區(qū)控制器、單燈控制器和路燈構(gòu)成；控制中心服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(wù)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。本實(shí)用新型的系統(tǒng)的有益效果是利用新型的分區(qū)服務(wù)器和電力線載波技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電力線的信號傳輸，同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無縫連接，便于計(jì)算機(jī)服務(wù)器進(jìn)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(qiáng)對路燈的實(shí)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(diào)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(fèi)，而且對各種外在因素有足夠的監(jiān)控，維護(hù)成本降低。

圖1，本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖2，單燈控制器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖，說明本實(shí)用新型的具體應(yīng)用。如圖1，控制中心服務(wù)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，上面運(yùn)行控制管理軟件，通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或者電信網(wǎng)絡(luò)與分區(qū)控制器進(jìn)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(shè)備，優(yōu)選使用EO-ELCN牌的iLon智能服務(wù)器，是實(shí)現(xiàn)路燈單燈控制系統(tǒng)的重要的硬件設(shè)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(shù)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(luò)或者ADSL modem等。iLon智能服務(wù)器中內(nèi)置多種功能，包括1.時序調(diào)度功能2.報警功能3.類型轉(zhuǎn)換功能[0023]4.內(nèi)部實(shí)時時鐘5.根據(jù)經(jīng)緯度、日歷時鐘計(jì)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(shù)管理與各個單燈控制器的通信7.通過SOAP接口實(shí)現(xiàn)與控制中心的通信等。iLon智能服務(wù)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(shè)備可以最終完成200個路燈的控制。iLon智能服務(wù)器內(nèi)置的時序調(diào)度功能模塊可以根據(jù)時間來實(shí)現(xiàn)對每一個單燈控制器開、關(guān)和亮度控制。該時序調(diào)度功能模塊可以由中心監(jiān)控軟件進(jìn)行配置。iLon智能服務(wù)器中嵌入實(shí)時操作系統(tǒng)，中央處理器為MIPS32，時鐘頻率為 264MHz。內(nèi)部的實(shí)時時鐘可以自動與設(shè)定的時間服務(wù)器進(jìn)行時間同步。內(nèi)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(shè)備、具有脈沖輸出的計(jì)量表設(shè)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(wù)器的內(nèi)置應(yīng)用程序提供了一整套豐富的功能，使得它可以獨(dú)立的工作而不需要PC或者主處理器。標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序包括時序調(diào)度、數(shù)據(jù)記錄、報警處理和發(fā)送、表計(jì)閱讀、模擬量功能模塊等。時序調(diào)度應(yīng)用程序允許按照路燈管理中心設(shè)置的時序來啟動路燈，可以根日期、時間和事件來調(diào)度路燈的動作。數(shù)據(jù)記錄應(yīng)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(jìn)行趨勢分析、報告和應(yīng)用分析。報警應(yīng)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(rèn)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(jì)閱讀應(yīng)用程序能夠管理脈沖計(jì)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(jì)算和存儲提供統(tǒng)計(jì)學(xué)的預(yù)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(jìn)行通信。S0AP/XML接口允許通過Web 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(yīng)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(nèi)置的安全特性配合使用，應(yīng)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(shí)現(xiàn)，這些操作可以是時序調(diào)度事件、讀取數(shù)據(jù)記錄器、監(jiān)視事件和報警應(yīng)答等。i.LON 100包含內(nèi)置的網(wǎng)頁，能夠用來配置i. LON 100自身的應(yīng)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(quán)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(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)頁工具。i. L0N100還配置用于設(shè)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。可選配的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(jī)界面操作。所述的單燈控制器如圖2所示。其主要的構(gòu)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。[0037]單燈控制器使用基于IS014908標(biāo)準(zhǔn)的電力載波通信技術(shù)與路燈區(qū)域控制器iLon 智能服務(wù)器通信，可以接受來自智能服務(wù)器中心控制軟件的命令，包括燈的開/關(guān)，以及亮度調(diào)節(jié)命令，并對燈具實(shí)施相應(yīng)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(yùn)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(wù)器進(jìn)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(dāng)控制器檢測到報警時，能夠提供報警信息供iLon智能服務(wù)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(yīng)用程序，可以實(shí)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(jìn)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(jìn)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(diào)光輸出來控制燈具的開/關(guān)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(yuǎn)程下載進(jìn)行更新，實(shí)現(xiàn)各種特定的動作。3.根據(jù)天氣情況和實(shí)際光的照度，自動控制燈具的開/關(guān)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(shí)測光強(qiáng)，來自動以最佳的亮度打開路燈等，提高公眾滿意度，在災(zāi)害天氣使路燈更人性化。4.監(jiān)測功能，可以實(shí)現(xiàn)燈的開/關(guān)/調(diào)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(jì)，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(jì)壽命終點(diǎn)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(yù)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(yuǎn)比燈泡高很多。5.調(diào)光補(bǔ)償，可以根據(jù)燈泡的壽命周期來設(shè)置合適的流明等級。6.在每個控制設(shè)備以報警提供診斷信息，以特定的指示報文，向技術(shù)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(xiàng)工作的時間最小化。與控制中心生成工作指令的應(yīng)用軟件連接，訂購備用零件，管理倉儲能在整個企業(yè)內(nèi)降低每個修理項(xiàng)目的總工時。創(chuàng)立對備用零件較低倉儲水平至關(guān)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(shè)定和控制，使集成商不必配置每個節(jié)點(diǎn)，這是由于兩個原因路燈控制器節(jié)點(diǎn)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(yù)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(diǎn)等待i. LON 100的輪詢。這樣，電力線帶寬就能保存，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)不會對配電變壓器上節(jié)點(diǎn)數(shù)目過度敏感。雖然輪詢更多節(jié)點(diǎn)需要更長時間，但來自輪詢通信事務(wù)的信息并非要求在非常短的時間內(nèi)完成，所以輪詢可以在較低負(fù)載循環(huán)下進(jìn)行， 讓很多帶寬可用于較高優(yōu)先級的任務(wù)，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(shè)為50%。這樣做主要優(yōu)點(diǎn)就是在調(diào)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(jìn)行相應(yīng)的處理?？刂浦行姆?wù)器上裝有管理軟件，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(biāo)準(zhǔn)化位置坐標(biāo)。結(jié)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(hù)和整修路線計(jì)劃中，實(shí)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(jì)劃或給予對安全關(guān)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(kuò)展到個別鎮(zhèn)流器， 諸如監(jiān)測燈源工作壽命，統(tǒng)計(jì)整個系統(tǒng)的能源使用，根據(jù)地理位置安排日常維護(hù)路線。額外功能包括諸如個別燈源的計(jì)量、斷電告警、季節(jié)性調(diào)度，個別燈源遙控和系統(tǒng)映像等。在服務(wù)中心把鎮(zhèn)流控制系列號和GPS地圖坐標(biāo)關(guān)聯(lián)并輸入GIS系統(tǒng)。基于路燈系統(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(dāng)管理下的任意i.LON 100產(chǎn)生報警時，及時對報警信息進(jìn)行處理，管理軟件負(fù)責(zé)將新的或臨時調(diào)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(jìn)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(dāng)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(yīng)調(diào)整。如果有交通事故發(fā)生時，事故點(diǎn)的照度為100%亮度。對于照明時間的調(diào)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(jì)算出每天的日升/日落時間，由此制定每天的路燈的開/關(guān)時間，并下載到每個i.LON 100中，用于調(diào)度路燈的開/關(guān)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(shí)際工作時間，據(jù)此根據(jù)燈的種類，制定預(yù)防性維護(hù)/替換計(jì)劃，這樣可以節(jié)省電話服務(wù)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(shí)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(yīng)商的選擇和產(chǎn)品確認(rèn)；詳細(xì)的品質(zhì)數(shù)據(jù)可以用來評估第三方的服務(wù)，可以依據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)來進(jìn)行價格談判。通過記錄工作燈泡的實(shí)際工作時間耗能，跟蹤實(shí)際的問題維護(hù)處理時間，平均故障修復(fù)時間等統(tǒng)計(jì)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(shè)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(shù)、人文、科技的品味。監(jiān)測安全重點(diǎn)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(shí)實(shí)在在的數(shù)據(jù)可以用在新的項(xiàng)目中來決策，實(shí)現(xiàn)資本、維護(hù)和能源支出的最佳組合。報警包括接地故障報警，燈具預(yù)失效報警，安全重點(diǎn)和優(yōu)先服務(wù)報警等，系統(tǒng)可以根據(jù)報警的種類，安排相應(yīng)的服務(wù)人員進(jìn)行更換、維護(hù)等，避免頻繁使用具有高端培訓(xùn)的技術(shù)人員，從而降低人工成本，改善維護(hù)人工的使用，提高工作效率。
權(quán)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(wù)器、分區(qū)控制器、單燈控制器和路燈構(gòu)成；控制中心服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(wù)器。
2.根據(jù)權(quán)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(1)，然后控制照明發(fā)光體(7)。
專利摘要本實(shí)用新型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(wù)器、分區(qū)控制器、單燈控制器和路燈構(gòu)成；控制中心服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(wù)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(hù)成本。
文檔編號H05B37/02GK202145689SQ20112006508
公開日2012年2月15日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)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