УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ УЛИЧНЫМ И ВНУТРЕННИМ ОСВЕЩЕНИЕМ

Полезная модель относится к устройствам уличного и внутреннего освещения и может найти применение в действующих системах освещения, функционирующих на базе светодиодов с целью их перепрофилирования на экономичные системы освещения с автоматическим управлением.
Сегодня известно множество решений, описывающих экономичные управляемые системы уличного или внутреннего освещения, работающие на светодиодных лампах.
Например, известно решение «INTELLIGENT LIGHTING CONTROL SYSTEM» патент EP 2417832; H05B 37/02. Решение основано на том, что управляющие модули системы освещения обеспечивают различные функции управления в зависимости от анализа движения, уровня освещенности, имеют ручной выключатель станции, способностью снижать уровень освещенности и вести переключение реле управления светом. Управляющие модули связаны в обычной локальной сети с четырьмя проводами для того, чтобы выполнить различные функции управления в ответ на отдаленные сигналы с датчиков, как и работают от ручного управления. Один или более управляющих модулей включают инфракрасный датчик сигнала, лазерный датчик сигнала, декодер сигнала, микродиспетчера данных, справочную таблицу параметра и светодиоды. Светодиоды используются индивидуально или в комбинации, в одном или более цветах для мерцания, в зависимости от способа их программирования. Также имеется обратная связь с датчиками.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Известно решение «Intelligent control system of tunnel lamp» патент CN 201629877; H02J 9/06; H05B 37/02; H05B 37/03. Данная полезная модель обеспечивает интеллектуальную систему управления туннельной лампой, включая центр контроля. Единицы освещения связаны параллельно, и каждая единица освещения связана с одной системой управления включения сигнала тревоги; система управления тревогой включает по крайней мере один датчик тока. Система управления может определить, есть ли транспортное средство в туннеле. Система срабатывает после того, как одна из ламп в туннеле уничтожена, регулируя светимость освещения лампы в каждой секции в туннеля; когда потребление электрического тока идет не нормально система управления может быть автоматически переключена на состояние аварийного освещения; ситуация по системе освещения выводится на терминал компьютера. Прежде всего, система понимает функцию интеллектуального регулирования туннельной лампы в туннеле и может экономить электричество.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Известно решение «Intelligent environment monitoring system» патент CN 102591277; G05B 19/418; H05B 37/02. Изобретение раскрывает интеллектуальную систему мониторинга окружающей среды. Система включает ведомую лампу, электрическое оборудование, модуль датчиков, управляющий модуль и терминал контроля. Система может автоматически управлять лампой, ощущая и измеряя тело/объекты светимости/человека, чтобы осуществлять интеллектуальный контроль освещения и уменьшить ненужный расход энергии; измеряя температуру и влажность, для включения/выключения кондиционера/обогревателя, осушителя/увлажнителя. Система управляется автоматически; когда температура/влажность вне нормы, система автоматически включается, чтобы сообщить оператору коротким сообщением по электронной почте, чтобы исключить несчастные случаи на производстве и при управлении. Тем временем система может далее контролировать условие использования источников энергии в режиме реального времени, предоставить точный отчет данных о потреблении энергии оператору и уменьшить затраты энергии для производства и управления.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем в них систем контроля, узлов передачи данных, датчиков).
Известно решение «APPARATUS USING A CHOPPING SYSTEM FOR THE REAL-TIME CONTROL OF LIGHTS» международная заявка WO 2011007941; H05B 37/02. Данное изобретение касается управляющего светом аппарата, способного вести контроль за светимостью в режиме реального времени. Работа устройства основана на фиксации присутствия человека, его перемещение или даже неподвижное состояние, непрерывно анализируя наличие человека в зоне действия системы. Система обнаруживает человека посредством инфракрасного датчика; измеряет расстояние до человека посредством лазерного дальномера или ультразвуковой локации.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Известна система «LIGHTING SYSTEM» патент JP 2011049016; F21V 23/00; H05B 37/02; H05B 41/282. Решение основано на регулировании уровня освещенности посредством включения/отключения света при обнаружении человека. Система обнаруживает человека посредством инфракрасного датчика или датчика движения, включается и активирует свет. После прекращения активности всех датчиков системы (когда человек покидает зону) свет автоматически выключается через заданный промежуток времени.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Известна система «LIGHTING DEVICE AND SYSTEM» патент JP 2010267594; H05B 37/02.
Работа данной системы построена на принципе обеспечения оптимальной светимости. Микрокомпьютер системы вычисляет отношение уровня светимости естественного света и искусственного. Расчетное соотношение является допустимым и в случае превышения его уровня в большую или меньшую сторону формируется сигнал для того, чтобы снижать или повышать уровень светимости ламп.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Известна система «LIGHTING SYSTEM» патент JP 2010170907; H05B 37/02.
Решение описывает систему контроля освещения, способную обнаруживать присутствие людей при помощи датчика изображений. Система способна регистрировать ошибочные
Движения иных сторонних объектов, кроме людей и не срабатывать на них. В системе освещения, имеющей источник света, датчик изображения, зеркало, формирующее отраженное изображение человека. По отраженному и прямому изображению формируется трехмерное изображение, на основе которого система принимает решение является ли данный объект человеком или нет.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Известна система «ILLUMINATION SYSTEM» патент JP 2010103022; H05B 37/02.
Решение обеспечивает системное освещение, в котором задается такая частота источника света, которая почти эквивалентна частоте датчика уровня светимости.
Оценивается уровень напряжения освещения и уровень напряжения датчика уровня светимости в момент его срабатывания. Вычисляется фактическое значение обнаруженного напряжения датчика и в ответ формируется требуемый уровень освещения. Далее, сокращая время задержки сигнала можно ускорить процесс срабатывания ответной реакции на срабатывание датчика.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Известна система «ILLUMINATION SYSTEM» патент JP 2010103020; H05B 37/02.
Решение аналогично предыдущему, но основано на анализе уровня напряжения ведомых ламп. Часть системы управления освещения выполняет обнаружение датчиком светимости, когда задают такое же напряжение ведомым лампам. Получают управление обратной связью посредством измерения только силы тока, поставляемого ведомым лампам.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Известно решение «LIGHTING CONTROL SYSTEM» патент JP 2010080102; H05B 37/02.
В нем описана система контроля освещения, состоящая из множества светильников, подвижных датчиков уровня освещенности. Система контроля посылает управляющий сигнал поднятия или снижения напряжения на лампу, выбранную по идентификационному номеру из числа множества в соответствии с уровнем светимости и графиками времени обнаруженной области освещения.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Известна система «LIGHTING CONTROL SYSTEM» патент JP 2010073633; H05B 37/02.
Решение обеспечивает систему контроля освещения для подавления изменения в светимости между множеством единиц осветительного оборудования, не используя при этом множество датчиков светимости и без потребности установки каналов связи между ними и блоком управления. Датчик светимости установлен только в управляющей лампе, которая регулирует светимость ведомых ламп по общему уровню освещенности в зависимости от показаний датчика освещенности в управляющей лампе.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Наиболее близким решением является «Radio transmission based street lamp system» патент CN 202095137; G08C 17/02; H05B 37/02. Решение основано на использовании радиосигналов для контроля за системой уличного освещения. Система включает по крайней мере две уличных лампы, установленных на дороге, каждая уличная лампа включает люминесцентную лампу, плату управления лампой. Уличная система управления лампами основана на анализе движущихся объектов, датчики движения связаны с системой микропроцессора. Система микропроцессора также связана с платой управления люминесцентной лампы, чтобы управлять ее светимостью. Система микропроцессора также связана с коммуникационным модулем, который включает модуль беспроводной радиосвязи. Через коммуникационный модуль, и по командам микропроцессора контролируется состояние освещения по крайней мере двух уличных ламп, которые находятся в системе коммуникации.
Данная система очень сложна конструктивно и дорога. Ее невозможно подключить к уже действующей системе освещения (требуется замена ламп, встраивание систем контроля и датчиков).
Все вышеописанные системы представляют собой новые системы светодиодного освещения, которые возможно установить либо путем замены действующих систем освещения (что очень дорого и не экономично), либо посредством первичной установки, когда других систем нет. Однако первичная установка - очень редкое явление и может применяться только при строительстве новых домов и их инфраструктуры.
Большая часть систем светодиодного освещения функционирует на базе старых систем, работающих от обычного ручного или дистанционного выключателя.
Целью полезной модели является реализация возможности простой и дешевой перестройки данных систем без замены основного осветительного оборудования.
Техническим результатом полезной модели является возможность обеспечения удаленного автоматического управления светодиодными светильниками с регулированием интенсивности светового потока. Также техническим результатом является возможность простого подключения системы к любой действующей системе светодиодного освещения, без потребности к какой-либо перестройке действующей схемы освещения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что Устройство управления уличным и внутренним освещением светодиодных светильников, подключенное к действующей линии питания светодиодных светильников, содержащее не менее одного датчика освещенности, датчика движения, согласующий резистор, отличающееся тем, что содержит устройство связи с компьютером, функцией которого является преобразование интерфейса USB в канал передачи данных RS485, по которому происходит обмен информации между управляющим компьютером и управляемыми светодиодными светильниками; содержит устройство ввода сигналов датчиков, имеющее функцию преобразования показания одного аналогового датчика и двух дискретных в цифровой код для его последующей передачи по физическому каналу RS-485; через действующую линию питания проведена линия нагрузки для электронных приемных блоков (ЭПБ) светодиодных светильников, а их управление (220 В, 50 Гц) через дополнительную линию в виде канала интерфейса RS-485 и по протоколу Modbus RTU через устройство связи с компьютером.
Полезная модель поясняется чертежом.
На Фиг. показана блок-схема полезной модели.
Система, где используется заявленное устройство, содержит светодиодные светильники (3), электронный приемный блок (ЭПБ) (6). ЭПБ (6) предназначен для выдачи на светильник (3) тока и напряжения в зависимости от установки, заданной управляющим компьютером. Установку тока ЭПБ принимает от управляющего компьютера (УК) (1) по интерфейсу (7) RS-485 и протоколу Modbus RTU.
Заявленное устройство содержит устройство ввода сигналов датчиков (УВСД) (5), которое предназначено для преобразования показания одного аналогового датчика и двух дискретных в цифровой код для его последующей передачи по физическому каналу RS-485 (7). Передача командных данных от программного комплекса, установленного на УК (1) и УВСД (5) реализуется логическим протоколом Modbus RTU.
Заявленное устройство содержит устройство связи с компьютером (УСК) (2), которое предназначено для преобразования интерфейса USB в RS-485 (7) передачи данных, по которому происходит обмен информации между УК (1) и управляемым оборудованием. УСК (2) при подключении к УК (1) создает эмуляции СОМ порта (виртуальный порт), с которым работает программный комплекс.
Заявленное устройство оснащено датчиками освещенности (8) и датчиками движения (9).
Принцип работы устройства следующий. В любой системе светодиодного освещения в каждый светодиодный светильник на место обычного блока питания встраивается ЭПБ. Также возможно сохранение действующей линии питания (А). Через нее ведут линию нагрузки светодиодных светильников (3), а их управление (220 В, 50 Гц) осуществляется через новую дополнительную линию (В), по которой ведется управление интенсивностью их светового потока. Линия (В) - это канал интерфейса RS-485 (7). Пользователь может управлять интенсивностью светового потока светодиодных светильников (3) автоматически через программирование режима работы УК (1).
Управление работой заявленного устройства может осуществляться при помощи программного комплекса, по алгоритму которого система может настраиваться по требованию заказчика под конкретные требования заказчика. Например: управление освещением уличной или внутренней автостоянки; управление освещением офисных помещений, деловых центров, торговых комплексов, заводских цехов и складских помещений. Заявленное устройство имеет гибкую структуру, позволяющую управлять всеми этими системами как отдельно друг от друга, так и вместе в едином комплексе.
Отличительной особенностью заявленного устройства является управление по открытому протоколу Modbus RTU, что позволяет использовать стороннее оборудование, использующее этот протокол. Это дает возможность строить гибкие системы управления или сбора информации с использованием как промышленного логического контроллера, в качестве замены управляющей вычислительной машины (ПК), так и подчиненных устройств в качестве датчиков сбора информации.
Соединение всех устройств выполняется двухпроводной линией передачи, по топологии шины интерфейса RS-485 (7). При этом длина линии передачи не должна превышать 1200 метров.
Физический проводник линии может быть по типу «витая пара». Проводник с обозначением «А» на Фиг. должен быть подключен к проводнику с обозначением «А» на всех устройствах в линии интерфейса, а проводник с обозначением «В» на соответственно подключен к проводнику с обозначением «В» на всех устройствах в линии интерфейса RS485 (7). Оконечное устройство и УСК (2) должны иметь согласующие резисторы (4). Номиналы этих резисторов выбираются в пределах 100-670 Ом, рекомендуемым значением сопротивления резистора является 150 Ом. К линии передачи RS-485 (7) предъявляются все правила по настройке и эксплуатации информационных линий передачи данных.
В программном комплексе оператору предоставляется выбор скорости обмена данными по линии интерфейса RS-485 (7). Оператору в списке выбора скорости порта предоставлена возможность выбрать скорость 2400 4800, 9600, 19200 бит/сек.
Входными данными программы являются данные с устройств, работающих по протоколу Modbus. Modbus - открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре «клиент-сервер». Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232, а также сети TCP/IP (Modbus TCP). Контроллеры на шине Modbus взаимодействуют, используя клиент-серверную модель, основанную на транзакциях, состоящих из запроса и ответа.
Автоматическое управление заявленного устройства осуществляется посредством того, что программное обеспечение, установленное на УК (1), ведет постоянный опрос состояния датчиков движения (9) и датчиков освещенности (8) (в кольцевой архитектуре), получает от них информацию, обрабатывает ее и выдает в ЭПБ (6) исполнения команду на изменение уровня интенсивности светового потока светильников (3). Например, с датчика освещенности (8) поступил сигнал, что уровень внешнего освещения уменьшился (настал вечер), УК (1) обработал эту информацию и выдал в ЭПБ (6) команду на увеличение интенсивности светового потока (светильник загорелся ярче). Данный вариант комплектации системы подразумевает управление до 255 светильников.
Система, реализованная с использованием заявленного устройства, представляет собой соединение двух или более светильников в группы и привязки их к определенному, одному УВСД (5). К этому УВСД (5) дополнительно подключаются аналоговые датчики освещения (8) с выходным сигналом от 0 до 10 Вольт и дискретные датчики движения с типом контакта «сухой контакт». К УВСД (5) допускается подключать датчики движения (9) как с нормально открытым, так и с нормально закрытым контактом, реагирующие на прохождение людей или проезд автомобилей.