СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ

Полезная модель относится к оборудованию коммунальной техники жилых домов и производственных и офисных помещений, а именно к системам (устройствам) автоматического регулирования электрических величин, в частности к устройствам автоматического управления осветительными приборами различного назначения.
Известно устройство управления освещением (RU 2001125028, 2001 г.) [1], содержащее первичный преобразователь, содержащий RC автогенератор с включенным во времязадающую цепь фотоэлементом; вторичный преобразователь, в составе которого входят: блок питания; модуль управления линией; микроконтроллер; усилитель-формирователь с характеристикой типа "гистерезис"; переключатель; модуль индикации и модуль управления освещением; модули этажных коммутаторов освещения, содержащие схему плавного включения-выключения, датчик движения и таймер - по одному на этаж.
Недостатками указанного устройства являются: круглосуточный режим работы первичного преобразователя; наличие коммутаторов на каждом этаже; один канал управления освещением, если взять в рассмотрение один жилой дом, то устройство управляет освещением одного подъезда; отсутствие второго канала управления дежурным освещением (в многоэтажных зданиях есть холлы и проходы, где необходимо управлять освещением и в светлое время суток), при выходе из строя первичного преобразователя освещение включается и необходимо его ручное управление с помощью выключателя; повышенная электроопасность - освещение может включиться в момент замены вышедших из строя ламп освещения и травмировать человека.
Наиболее близким аналог предлагаемого технического решения является система (устройство) управления освещением, содержащее контроллер, соединенный с фотодатчиками и с каналами управления, и
имеющий дискретные входы и дискретные выходы. В устройстве применены два канала управления освещением: первый канал, стандартный, управляет включением и отключением освещения в темное время суток, второй канал управляет освещением помещений, где необходимо освещение и в светлое время суток - посадочные площадки лифтов, холл первого этажа, коридоры и площадки с недостаточным в светлое время суток освещением. Управление осуществляется не включением и отключением освещения, а управлением яркостью свечения ламп освещения, применены контроллеры-коммутаторы сетевого питания с режимом плавного включения и выключения напряжения (RU 2249925, публ. 2005 г.).
Недостатками ближайшего аналога являются наличие всего одного канала плавного регулирования, который не в состоянии обеспечить рациональное освещение в помещениях с разными уровнями проникающего в них естественного света (в стандартном подъезде жилого дома, как правило, есть помещение, не имеющее окон, которое нужно освещать круглосуточно, есть помещение со стандартным оконным проемом и есть помещение с окном уменьшенного размера). Если же использовать канал плавного регулирования только для помещений без окон, а в остальных помещениях включать и отключать освещение дискретно, то экономический эффект будет незначительным. Помимо этого в ближайшем аналоге не предусмотрено "энергосберегающее" управление освещением подвалов, чердаков и архитектурной подсветкой.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении экономии электроэнергии, срока службы ламп накаливания, надежности и комфортности пользования.
Поставленная задача решается тем, что система управления освещением, содержащее контроллер, соединенный с фотодатчиками и с каналами управления, и имеющий дискретные входы и дискретные выходы, содержит по меньшей мере восемь каналов управления, каждый из которых управляется контроллером по индивидуальной программе, причем три из
указанных канала соединены с отдельными силовыми модулями для плавного регулирования яркости ламп освещения, а пять из указанных каналов соединены с дискретными выходами, при этом число дискретных входов равно, по меньшей мере, четырем.
В частных вариантах полезной модели фотодатчик для измерения уровня освещенности (естественного света) имеет встроенный микропроцессор и модуль интерфейса RS-485 для связи с контроллером.
Контроллер имеет двустрочный 16-символьный жидкокристаллический индикатор, четырехкнопочную клавиатуру для программирования, часы реального времени, 4 дискретных входа типа «сухой контакт», 6 дискретных релейных выходов и модуль интерфейса RS-485 для связи с фотодатчиком и силовыми модулями.
Силовые модули предназначены для плавного регулирования яркости ламп освещения, которых в устройстве (системе) может быть до 128 шт. на один контроллер в зависимости от осветительной нагрузки здания. Силовые модули выполнены на IGBT-ключах, имеют свой микроконтроллер, систему принудительного охлаждения радиаторов силовых элементов, систему фильтрации помех и модуль интерфейса RS-485 для связи с контроллером.
1-й (D01) из дискретных каналов выполнен для управления коммунальным освещением (светильники у подъездов и мусоросборников), 2-й (D02) - фасадным освещением (освещение преддомовой территории), 3-й (D03) - освещением подвала, 4-й (D04) - освещением чердака, 5-й (D05) - архитектурной подсветкой здания.
6-й - канал плавного регулирования яркости ламп освещения выполнен для помещений подъезда жилого дома, не имеющих окон, например, площадки у входных дверей в квартиры (отдельный силовой модуль), 7-й - канал плавного регулирования яркости ламп освещения для помещений подъезда жилого дома, имеющих оконные проемы стандартного размера, например, лифтовой холл (отдельный силовой модуль), 8-й - канал плавного регулирования яркости ламп освещения для помещений подъезда жилого
дома, имеющих оконные проемы уменьшенного размера, например, межэтажный лестничный марш (отдельный силовой модуль).
Предлагаемое устройство (система) имеет 4 дискретных входа типа «сухой контакт»: 1-й (DI1) - для подключения к станции пожарной сигнализации здания: при возникновении пожара (замыкание контактов DI1 и Com) освещение 6-ого, 7-ого и 8-его каналов плавного регулирования в ночное время включается на полную мощность для обеспечения нормальной эвакуации людей из здания; 2-й (DI2) - для подключения к системе автоматики лифтов: при неисправности лифтов (замыкание контактов DI2 и Com) освещение 3-его канала плавного регулирования (межэтажный лестничный марш) включается на полную или повышенную мощность (программируется) для комфортного перемещения жильцов между этажами в ночное время суток; 3-й (DI3) - программируемая кнопка включения освещения подвала; 4-й (DI4) - программируемая кнопка включения освещения чердачного помещения.
Устройство может иметь дополнительные дискретные входы и выходы для каналов управления.
Сущность полезной модели поясняется с помощью схемы устройства и структурных схем элементов, составляющих устройство. На фиг.1 показана общая схема устройства, на фиг.2 показана структурная схема контроллера, на фиг.3 - силового модуля, на фиг.4 - фотодатчика.
На фиг.1 показаны:
D11-D14 - дискретные входы типа «сухой контакт», D15-D16 дополнительные дискретные входы типа «сухой контакт» - на перспективу.
D01-D05 - дискретные каналы управления, D06 - на перспективу. дискретный канал управления.
Пример работы предлагаемого устройства (системы) управления освещением.
Фотодатчик преобразовывает аналоговый сигнал, пропорциональный уровню освещенности, в 99 уровней дискретного значения и передает его в
контроллер по сети RS-485. Текущее значение сигнала отображается на дисплее контроллера.
Контроллер получает сигналы от фотодатчика, дискретных входов DI1 - DI4 и управляет дискретными выходами D01 - D05 и тремя каналами плавного регулирования по заложенной программе.
1-й канал D01 коммунальное освещение - это сумеречный выключатель со своим запрограммированным порогом срабатывания;
2-й канал D02 фасадное освещение - это также сумеречный выключатель со своим запрограммированным порогом срабатывания. В каналах 1 и 2 предусмотрена задержка срабатывания на отключение 40 сек для защиты от ослепления фотодатчика, например, фарами автомобиля.
3-й канал Р03 освещение подвала - управляется кнопкой, подключаемой к дискретному входу DI3. Программируется время свечения ламп при однократном нажатии на кнопку. Например, если запрограммировано 1 нажатие=10 мин работы выхода D03, то нажав 3 раза на кнопку, получаем 30 мин работы освещения подвала, после чего оно автоматически отключится, предупредив за 5 мин об этом кратковременным миганием. Эта функция удобна для планового обхода подвалов и чердаков коммунальными службами, т.к не требуется снова возвращаться в 1-й подъезд для отключения освещения.
4-й канал D04 освещение чердачного помещения - аналогично 3-му каналу.
5-й канал D05 архитектурная подсветка здания включается одновременно с фасадным освещением. Далее выключается на ночь в запрограммированное время и включается снова в запрограммированное время утром. Отключается полностью одновременно с фасадным освещением.
6-й, 7-й, 8-й каналы плавного регулирования освещения выполнены в виде отдельных силовых модулей и работают каждый по своей программе, получая команды от контроллера по сети RS-485.
Для этих модулей сутки делятся на 9 временных интервалов, в течение которых на соответствующие силовые модули выдаются разные сигналы управления мощностью свечения ламп. Например, 0:00 - 6:00 - 40% от номинала на каналы №6, 7 и 55% - на канал №8; 6:01 - 8:00 - 100% от номинала на каналы №6, 7 и 80% от номинала на канал №8 и т.д. При этом уровень выходного сигнала силового модуля также делится на 99 единиц уровня яркости и отображается на дисплее контроллера. Для коррекции степени регулирования в помещениях с окнами в зависимости от уровня освещенности на улице контроллер использует сигнал, получаемый от фотодатчика. При достижении уровнем естественного света запрограммированного порогового значения, контроллер отключает освещение в каналах 6, 7, 8.
В выходные дни уровень яркости ламп может автоматически увеличивается на заданную величину (программируется, например, на 20%).
В программе предусмотрена автоматическая корректировка степени регулирования яркости при замене ламп одной мощности на другую (вводятся поправочные коэффициенты, что исключает повторную настройку системы при смене ламп).
Если используются лампы накаливания, они включаются плавно, что значительно увеличивает срок их службы.
Преимущества предлагаемого устройства управления освещением:
- значительная экономия электроэнергии при эксплуатации систем освещения жилых домов за счет регулирования его мощности в зависимости от времени суток и от потока людей, передвигающихся по зданию;
- рациональное использование архитектурной подсветки здания;
- освещение подвалов и чердачных помещений не сможет быть оставлено включенным на
длительный период времени из-за халатности обслуживающего здание персонала;
- продление срока службы ламп накаливания (до 5 раз) в каналах плавного регулирования;
- связь с другими инженерными системами здания (пожарная сигнализация, лифтовое хозяйство);
- большое допустимое расстояние между расположением элементов системы (фотодатчиком, контроллером и силовыми модулями) на объекте - до 1,2 км благодаря использованию промышленного интерфейса связи RS-485 (двухпроводная линия);
- использование принципа «все устройства в одном» - управление всей осветительной нагрузкой здания или жилого дома с помощью одного устройства.