Устройство контроля и управления сетями наружного освещения

Полезная модель относится к области электротехники и автоматики и может быть использована в устройствах автоматического контроля и управления уличным освещением в виде терминала, располагаемого на опорах уличного освещения.
Известна система управления освещением дорог [RU 2453761, С1, F21S 9/00, 20.06.2012], содержащая участок с N-количеством светодиодных светильников, управляемых централизованно от диспетчерского пункта по астрономическим часам, к входу которого подключено трехфазное напряжение сети переменного тока, датчик освещенности, первый, второй и третий коммутаторы, первая, вторая, третья и четвертая видеокамеры, устанавливаемые попарно на крайних опорах освещаемого участка, четырехканальный видеодетектор движения, первый, второй и третий таймеры, датчик тумана и датчик гололеда, при этом первая фаза трехфазной сети подключена к входу датчика освещенности, выход которого подключен к входу первого коммутатора, к выходу которого в свою очередь подключены первые входы каждого из N-светильников на основе светодиодов и входы питания первой, второй, третьей и четвертой видеокамер, вторые входы питания видеодетектора движения, первого, второго и третьего таймеров, второго и третьего коммутаторов, а также входы питания датчика тумана и датчика гололеда, выходы первой, второй, третьей и четвертой видеокамер соединены соответственно с третьим, первым, пятым и четвертым входами видеодетектора, выход которого соединен с первым входом первого таймера, выход которого в свою очередь соединен с первым входом второго таймера, а выход второго таймера соединен с первым входом второго коммутатора, второй выход второго коммутатора соединен с первым входом третьего таймера, выход которого соединен с первым входом третьего коммутатора, третий вход второго и третий вход третьего коммутаторов соединены соответственно со второй и третьей фазами питающей участок сети, а первый выход второго и выход третьего коммутаторов соединены со вторыми и третьими входами каждого из N-светильников, выход датчика тумана подключен к четвертым входам, а выход датчика гололеда - к пятым входам второго и третьего коммутаторов, нулевые выводы светильников участка соединены с нулевым проводом питающей сети.
Недостатком системы является ее высокая сложность.
Известна также система для управления освещением площади [RU 2427985, C1, Н05В 37/02, 20.10.2010], содержащая две секции, каждая из которых имеет источник света, а также блок управления, функционально соединенный с каждым источником света, причем, блок управления выполнен с возможностью осуществления двусторонней связи между блоком управления и соседними блоками управления для обеспечения энергосберегающего освещения.
Недостатком этого технического решения является узкие функциональные возможности.
Кроме того, известна система управления освещением [RU 98315, U1, Н05В 37/02, 10.10.2010], содержащая контроллер с часами реального времени, силовые модули, имеющие микроконтроллеры, и фотодатчики с микропроцессорами, при этом контроллер и силовые модули содержат приемопередатчики для беспроводной связи.
Недостатком этого технического решения является относительно высокая сложность, обусловленная необходимостью использования силовых модулей с приемопередатчиками для беспроводной связи.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является система контроля и управления уличной освещенностью путем создания временных динамически изменяющихся по площади зон на объектах освещения площади [RU 112572, U1, Н05В 37/02, 10.01.2012], содержащая блоки управления для освещения площади, включающие средства для контроля и координации освещенности и связанные между собой и источниками света посредством двусторонней связи, причем блоки управления объединены в единую информационно-вычислительную беспроводную сеть с центром управления, служащую для передачи, сбора, обработки, анализа и хранения информации, и включают основные узлы, функционально связанные между собой и центром управления, при этом основной узел содержит оборудование на опорах источников света, включающее подсистемы управления, двусторонней связи, мониторинга объекта, электропитания, контроля работоспособности оборудования узла и аварийного режима работы узла.
Недостатком устройства являются отсутствие возможности обеспечения дистанционного контроля сети освещения и управления ее коммутирующими элементами. Это сужает функциональные возможности системы.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание многофункционального программируемого устройства контроля и управления сетью наружного освещения, обеспечивающего дистанционный контроль и управление с использованием средств дистанционной связи, таких как Wi-Fi / Bluetooth / HSPA / LTE / LTE Advanced / PLC, включая также управление работой светильников, управление периферийными устройствами, регистрацию показаний средств измерения функциональных характеристик отдельных элементов сети освещения, обработку результатов измерений и выработку на этой основе управляющих сигналов.
Требуемый технический результат заключается в обеспечении дистанционного контроля сети и управления ее коммутирующими элементами с целью существенного повышения надежности освещения и упрощения вывода устройства освещения из эксплуатации для выполнения ремонта, исключающего, в частности, необходимость физической коммутации проводников.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что опора освещения оснащается блоком управления который, выполнен в виде контроллера, оснащенного средствами дистанционной связи и выполненного с возможностью контроля и управления сетью наружного освещения, содержащей три фазных рабочих проводника и один совмещенный защитный и нулевой рабочий проводник, при этом первый вход блока управления выполнен с возможностью соединения с совмещенным защитным и нулевым рабочим проводником через первый прибор измерения силы тока в основном сечении сети наружного освещения, а группа входов выполнена с возможностью соединения через первую группу дистанционно управляемых коммутационных элементов с первой группой приборов измерения силы тока, предназначенных для измерения силы тока в каждом из трех фазных рабочих проводников в основном сечении сети наружного освещения, причем блок управления выполнен с возможностью дистанционного соединения с последовательно установленными по одну сторону от основного сечения сети наружного освещения второй группы приборов измерения силы тока, предназначенных для измерения силы тока в каждом из трех фазных рабочих проводников, второй группы дистанционно управляемых коммутационных элементов измерения силы тока и напряжения и первого прибора пофазного и междуфазного измерения напряжения, а также с возможностью дистанционного соединения последовательно установленных по другую сторону от основного сечения сети наружного освещения второго прибора пофазного и междуфазного измерения напряжения, третьей группы приборов измерения силы тока, предназначенных для измерения силы тока в каждом из трех фазных рабочих проводников, третьей группы дистанционно управляемых коммутационных элементов и третьего прибора пофазного и междуфазного измерения напряжения, при этом блок управления выполнен с возможностью обеспечения дистанционного контроля сети наружного освещения и управления ее коммутирующими элементами с использованием средств дистанционной связи через Wi-Fi / Bluetooth / HSPA / LTE / LTE Advanced / PLC, включая регистрацию показаний приборов измерения силы тока и приборов пофазного и междуфазного измерения напряжения, обработки результатов измерений и выработки на этой основе управляющих сигналов для коммутирующих элементов.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что блок управления выполнен с возможностью размещения в защитном герметичном заземленном шкафу.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что блок управления выполнен с возможностью питания от сети наружного освещения.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что блок управления выполнен с возможностью питания от сети технологического электроснабжения.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что блок управления выполнен с возможностью питания от источника бесперебойного питания.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что на опору освещения дополнительно устанавливают дистанционно соединенные с блоком управления датчик движения и датчик освещения, причем в качестве датчика движения и датчика освещения может быть использована цифровая видеокамера, а данные, получаемые с датчиков или цифровой видеокамеры, обрабатываются блоком управления и используются для управления яркостью светильника и обеспечивают рациональное потребление электрической энергии светильником и ее экономию.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что на опору освещения дополнительно устанавливают дистанционно соединенные с блоком управления инерциальный модуль, данные с которого обрабатываются блоком управления и используются для определения положения опоры в пространстве, что обеспечивает контроль состояния опор, сокращение времени поиска в случае их повреждения и повышение безопасности эксплуатации устройств освещения.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что на опору устройства освещения дополнительно устанавливают дистанционно соединенные с блоком управления средства измерения потребляемого тока, коммутационные элементы и электрические порты для подключения потребителей напряжением до 12 В, при этом блок управления обеспечивает предоставление данных об электропотреблении и возможность подзарядки/запитывания потребителей в соответствии с заложенной в блоке управления программой.
Кроме того, требуемый технических результат достигается тем, что для контроля и управления сетью наружного освещения используется распределенная система управления светильниками, которая содержат программу формирования направленной световой волны, выраженной в направленном последовательном зажигании и погашении светильников с частотой, обеспечивающей однозначную визуальную интерпретацию направления движения такой волны, чем достигается упрощение при необходимости процесса эвакуации людей из мест общего/массового скопления.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что установленные в блоке управления средства дистанционной связи используют для обеспечения авторизованного доступа к глобальной сети интернет.
На чертеже представлена функциональная схема устройства контроля и управления сетями наружного освещения совместно со светильником, сетью освещения и измерительными приборами.
Устройство контроля и управления сетями наружного освещения содержит блок 1 управления, который выполнен в виде контроллера управления и размещен на опоре 2 освещения с закрепленным на ней светильником 3, причем, блок 1 управления выполнен с возможностью контроля состояния светильника 3 и контроля и управления сети 4 наружного освещения, содержащей три фазных рабочих проводника 5 и один совмещенный защитный и нулевой рабочий проводник 6.
В устройстве первый вход блока 1 управления выполнен с возможностью соединения с совмещенным защитным и нулевым рабочим проводником 6 через первый прибор 7 измерения силы тока в основном сечении 8 сети наружного освещения, а группа входов выполнена с возможностью соединения через первую группу 9 дистанционно управляемых коммутационных элементов с первой группой 10 прибор измерения силы тока, предназначенных для измерения силы тока в каждом из трех фазных рабочих проводников 5 в основном сечении сети наружного освещения.
Кроме того, блок 1 управления выполнен с возможностью дистанционного соединения с последовательно установленными по одну сторону от основного сечения 8 сети наружного освещения второй группы 11 приборов измерения силы тока, предназначенных для измерения силы тока в каждом из трех фазных рабочих проводников 5, второй группы 12 дистанционно управляемых коммутационных элементов и первого прибора 13 пофазного и междуфазного измерения напряжения, а также с возможностью дистанционного соединения последовательно установленных по другую сторону от основного сечения 8 сети наружного освещения второго прибора 14 пофазного и междуфазного измерения напряжения, третьей группы 15 приборов измерения силы тока, предназначенных для измерения силы тока в каждом из трех фазных рабочих проводников 5, третьей группы 16 дистанционно управляемых коммутационных элементов и третьего 17 прибора пофазного и междуфазного измерения напряжения.
Устройство контроля и управления сетями наружного освещения работает следующим образом.
Устройство обеспечивает селективное отключение поврежденной фазы при всех видах короткого замыкания (КЗ), перенапряжений, возникающих в сети наружного освещения и в питающих проводах светильника, а также селективное отключение электроустановок (в случае их подключения к сети наружного освещения) при нарушении изоляции электрооборудования или при контакте с находящимися под напряжением частями электроустановки. Устройство обеспечивает регулирование интенсивности света в зависимости от естественной освещенности.
Блок 1 управления обеспечивает дистанционное управление коммутирующими элементами, а также регистрацию показаний приборов измерения силы тока и прибора пофазного и междуфазного измерения напряжения, используя средства дистанционной связи через Wi-Fi / Bluetooth / HSPA / LTE / LTE Advanced / PLC. Блок 1 управления через вторую 12 и третью 16 группы дистанционно управляемых коммутационных элементов обеспечивает локализацию поврежденного участка сети наружного освещения, а через первую группу 9 дистанционно управляемых коммутационных элементов обеспечивает, при необходимости, перевод нагрузки светильника 3 на другую фазу.
Таким образом, в устройстве достигается требуемый технический результат, который заключается в обеспечении дистанционного контроля сети и управления ее коммутирующими элементами с использованием средств дистанционной связи через Wi-Fi / Bluetooth / HSPA / LTE / LTE Advanced / PLC, включая регистрацию показаний приборов измерения силы тока и приборов пофазного и междуфазного измерения напряжения, обработки результатов измерений и выработки на этой основе управляющих сигналов для коммутирующих элементов.