СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ

Система освещения относится к области наружного (уличного), промышленного, а также внутреннего освещения зданий и сооружений. Система может быть использована для освещения автострад, промышленных и спортивных сооружений, охраняемых территорий, тепличных комплексов.
В настоящее время известны и находят самое широкое применение для освещения протяженных территорий и больших площадей многоламповые системы освещения. Обычно система освещения состоит из большого числа светильников, в состав которых входят осветительные приборы (чаще всего газоразрядные лампы высокого давления, как наиболее экономичные), пускорегулирующие аппараты (ПРА) и схемы управления, которые обеспечивают поджег лампы, преобразуют напряжение питающей сети в напряжение, необходимое для питания газоразрядной лампы и управляют мощностью лампы. Светильники линиями питания подключены через коммутационную аппаратуру к источнику питания. Это может быть силовой трансформатор трансформаторной подстанции, сети общего электроснабжения или резервный источник питания. Кроме того, в состав системы освещения входит пульт управления соединенный со схемами управления каналами передачи сигналов управления.
Такая система освещения позволяет в ручном или автоматическом режиме организовать энергосберегающие алгоритмы эксплуатации, обеспечивающие экономию электроэнергии за счет снижения мощности или отключения некоторых светильников в ночное время, когда снижаются интенсивность движения транспорта и активность населения («Указания по эксплуатации установок наружного освещения городов, поселков и сельских населенных пунктов». Официальное издание. Минжилкомхоз РСФСР, 1990).
Но эффективность и стоимость системы освещения в течение полного срока жизни определяется несколькими факторами:
- стоимость проектных и монтажных работ системы освещения;
- первоначальная стоимость элементов системы освещения;
- расходы на электроэнергию;
- стоимость вышедших из строя ламп и элементов системы;
- расходы на обслуживание системы освещения (периодический контроль за состоянием, плановая и аварийная замена ламп и элементов системы).
- расходы на утилизацию элементов системы.
Кроме того, потребительские свойства системы освещения в значительной степени определяются надежностью и временем нахождения системы в нерабочем состоянии при выходе из строя элементов системы. Это особенно важно, например, для охранного освещения периметров протяженных объектов, участков с интенсивным движением.
Расходы на электроэнергию и замену вышедших из строя элементов системы освещения можно сократить, используя источники освещения с высокой светоотдачей и энергосберегающие, щадящие алгоритмы их включения, продлевая тем самым срок службы ламп, что собственно и сделано в энерго- и ресурсосберегающей системе освещения постоянного тока по патенту на полезную модель (см. RU №80087, Н05В 37/02, 2009 г.). Техническое решение, описанное в этом патенте, является по своей сущности наиболее близким к заявляемой системе освещения и принято в качестве прототипа.
Эта система освещения содержит источник питания и светильники, в состав которых входят осветительный прибор, соединенный с источником питания через преобразователь напряжения источника питания в напряжение питания осветительного прибора, и схема управления преобразователем.
Но такая структура построения системы освещения не позволяет сократить время нахождения системы в нерабочем состоянии и расходы на обслуживание. Приходится периодически днем в рабочее время включать систему освещения и контролировать по всей территории состояние элементов системы и осуществлять их ремонт и замену. Для сокращения времени нахождения системы в нерабочем состоянии это приходится делать достаточно часто, что увеличивает расходы на обслуживание системы освещения.
Предлагаемое техническое решение направлено на повышение надежности, потребительских свойств системы освещения и снижения расходов на ее обслуживание.
Это достигается тем, что в систему освещения, содержащую источник питания, пульт управления и индикации и светильники, в состав которых входят осветительный прибор, преобразователь напряжения источника питания в напряжение питания осветительного прибора, а также схема управления дополнительно введены центральный приемопередатчик информационных сигналов, информационные входы которого подключены к пульту управления и индикации, а силовые выходы подключены к выходу источника питания, датчики тока, включенные в каждом светильнике в цепь питания осветительного прибора, а выходы их соединены со схемами управления, абонентские приемопередатчики информационных сигналов в каждом светильнике, информационные входы которых соединены со схемами управления, а силовые выходы с линией питающего напряжения источника питания.
Для пояснения полезной модели представлена структурная схема предлагаемой системы освещения. Система освещения содержит источник питания 1 (это может быть сеть общего электроснабжения, специализированный преобразователь напряжения для системы освещения или автономный источник питания, например аккумулятор), пульт управления и индикации 2, осуществляющий управление работой осветительных приборов и индикацию их состояния, центральный приемопередатчик 3, обеспечивающий прием и передачу сигналов управления и контроля по силовым линиям питания, и светильники 4, в состав которых входят осветительный прибор 5, датчик тока 6, преобразователь напряжения источника питания в напряжение осветительного прибора 7, схема управления 8 и абонентский приемопередатчик 9. При этом пульт управления и индикации 2 через центральный приемопередатчик 3 подключен к выходу источника питания 1 и в каждом светильнике датчики тока 6 включены в цепь питания осветительных приборов между осветительным прибором 5 и преобразователем напряжения источника питания в напряжение осветительного прибора 7 и их выходы соединены со схемами управления 8, а схемы управления через абонентские приемопередатчики 9 подключены к выходу источника питания 1.
Система освещения работает следующим образом. При подаче сигнала с пульта управления и индикации 2 в ручном или автоматическом режиме происходит плавное поочередное включение светильников 4, что предотвращает броски тока через лампы и продлевает срок их службы. Информационные сигналы на включение светильников передаются по сети электропитания. Для этого используются центральный приемопередатчик 3 на пульте управления и абонентские приемопередатчики 9 в каждом светильнике. Приемопередатчики для передачи информационных сигналов непосредственно по силовым линиям питания выпускает ряд отечественных и зарубежных фирм. Это могут быть, например, микросхемы ST7538 или ST7540 фирмы STMicroelectronics, TDA5051AT фирмы NXP Semiconductors, МАХ2986 и МАХ2980 фирмы Maxim Integrated Products. Предприятие «Ангстрем» выпускает микросхему КР1446ХК1, которая выполняет функцию приема и передачи информации по питающим сетям переменного тока напряжением 110 В-380 В. Адресные управляющие сигналы с абонентских приемопередатчиков 9 в светильниках 4 поступают на схемы управления 8 и обеспечивают путем изменения режимов работы преобразователей напряжения 7 индивидуальное включение, выключение или изменение яркости осветительных приборов 5. Наличие пульта управления, приемопередатчиков и схем управления позволяет дистанционно в ручном или автоматическом режиме реализовывать энергосберегающие алгоритмы управления освещением в зависимости от времени суток, освещенности, присутствия людей или интенсивности дорожного движения. Кроме того, включение в цепь питания осветительных приборов 5 датчиков тока 6 позволяет по величине тока контролировать их состояние. Сигнал с датчиков 6 о величине тока лампы поступает на схему управления 8 и через абонентский 9 и центральный 3 приемопередатчики на пульт управления и индикации 2. По величине тока можно судить о работоспособности лампы (включена она или выключена, светит на полную мощность или яркость лампы уменьшена), а также о ее ресурсе. В процессе работы газоразрядных ламп из-за старения рабочее напряжение на лампе увеличивается. Например, в натриевых лампах высокого давления уход натрия из горелки за время эксплуатации (примерно 20 тысяч часов) приводит к обогащению состава амальгамы ртутью и росту напряжения на лампе со 100 В до 150-160 В, пока она не погаснет. При стабилизации мощности подводимой к лампе, за это же время ток лампы уменьшится примерно на 50%. Наличие информации на пульте управления и индикации 2 о состоянии осветительных приборов 5 позволяет осуществлять оперативную замену или ремонт элементов системы освещения или, при необходимости, подключать резервное освещение.
Предлагаемая система освещения позволяет сократить расходы на обслуживание, исключив периодический контроль за состоянием системы на всей территории, а также повысить потребительские свойства и надежность и сократить (или вовсе исключить) время нахождения системы освещения в нерабочем состоянии, проводя оперативный ремонт или замену отказавших элементов, или включение резервных источников света. При этом возможно выявление и плановая замена еще горящих, но выработавших свой ресурс ламп.