СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к системам автоматического регулирования электрических величин, в частности - к системам автоматического управления электрооборудованием здания.
Известна система управления освещением, описанная в патенте Российской Федерации на полезную модель №98315, опубликованном 10.10.2010, содержащая контроллер с часами реального времени, силовые модули, имеющие микроконтроллеры, фотодатчики с микропроцессорами.
Известно также устройство автоматического выключения освещения в учебном помещении, описанное в патенте Российской Федерации на полезную модель №96717, опубликованном 10.08.2010, содержащее осветительную линию, включающую индивидуальные выключатели и лампы освещения, звонковую линию, включающую часы, запрограммированные на расписание занятий, при этом осветительная линия подключена к сети через магнитный пускатель с кнопками "пуск" и "стоп", выходные контакты которого включены в разрыв всей осветительной линии, содержащей индивидуальные выключатели и лампы освещения, причем к магнитному пускателю подсоединено электронное реле, выходные нормально замкнутые контакты которого включены последовательно с контактами кнопки "стоп" магнитного пускателя, а вход электронного реле соединен со звонковой линией, содержащей часы, запрограммированные на расписание занятий.
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели и выбранным в качестве прототипа является система управления освещением, описанная в патенте Российской Федерации на полезную модель №83889, опубликованном 20.06.2009, содержащая контроллер, соединенный с фотодатчиками и с каналами управления и имеющий дискретные входы и дискретные выходы, при этом система 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.
Недостатком описанных систем является низкий уровень автоматизации управления освещением, относительно высокий непроизводительный расход электрической энергии источниками света, управляемыми данными системами. Описанные системы не обладают высокой универсальностью, поскольку предназначены только для управления освещением, что в свою очередь приводит к необходимости установки дополнительного оборудования и, соответственно, к повышению материальных затрат.
Задачей заявляемой полезной модели является создание такой системы автоматического управления электрооборудованием, которая благодаря оптимально подобранным элементам конструкции и их взаимосвязи будет многофункциональной и, таким образом, обеспечит возможность управления как источниками света, так и устройствами подачи звуковых сигналов в здании, а также рациональное использование оборудования, снижение материальных затрат на обслуживание помещений и значительную экономию электрической энергии.
Поставленная задача решается тем, что разработана система автоматического управления электрооборудованием здания, содержащая программируемый контроллер с элементами управления, имеющий, по меньшей мере, один дискретный вход для получения сигнала от внешнего устройства, по меньшей мере, один дискретный выход для управления осветительной нагрузкой, по меньшей мере, один аналоговый выход для управления яркостью источников света, по меньшей мере, один модуль управления электронными балластами источников света, соединенный с аналоговым выходом для управления яркостью источников света, по меньшей мере, один датчик освещенности, подключенный к контроллеру, соединительные элементы для подключения системы к электрооборудованию, внешним устройствам, электрической сети и для соединения элементов системы между собой, при этом контроллер выполнен с возможностью управления звуковым сигналом по заранее заданному расписанию.
Под зданиями подразумевают любые сооружения или их части, такие как учебные учреждения, офисы, больницы, складские и производственные объекты, жилые дома, офисные помещения, помещения транспортных систем, например, метрополитена, и т.д. При этом устройство подачи звукового сигнала может представлять собой как школьный звонок для оповещения учащихся о начале и конце занятий, так и любое другое устройство оповещения, например, устройство звукового оповещения в супермаркетах, торговых площадках, на станциях метрополитена, устройство передачи голосовых сообщений в больницах и других медицинских учреждениях.
В одном из вариантов осуществления возможность управления звуковым сигналом обеспечена за счет наличия в конструкции системы реле управления устройством подачи звукового сигнала. В предпочтительном варианте осуществления данное реле управления встроено в контроллер. При этом контроллер имеет, по меньшей мере, один дискретный выход для подключения устройства подачи звукового сигнала.
Таким образом, система является многофункциональной и обеспечивает возможность управления как источниками света, так и устройствами подачи звуковых сигналов в здании. Отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании для управления устройством подачи звукового сигнала способствует рационализации использования оборудования и, таким образом, приводит к снижению материальных затрат на обслуживание помещений.
Элемент управления контроллера может представлять собой элемент, выбранный из группы, включающей клавиатуру для программирования, жидкокристаллический индикатор, часы реального времени, тумблер, управляющую перемычку контактов контроллера.
Посредством клавиатуры и жидкокристаллического индикатора установщик вводит расписание подачи звуковых сигналов и настраивает контроллер на необходимый режим работы. Может быть предусмотрена возможность работы учреждения в две смены. В контроллер также можно заложить различные программы управления освещением для различных дней недели и временных отрезков, таких как, например, понедельник-пятница, суббота, воскресенье, каникулы (в случае установки системы в учебном заведении) и т.п.
Элементы системы соединены между собой, с источниками света, устройствами подачи звукового сигнала, электросетью и внешними устройствами посредством соединительных элементов, при этом последние могут представлять собой элементы, выбранные из группы, включающей электрический провод, реле управления, автомат, выключатель, распределительную коробку.
Контроллер выполняют с возможностью получения сигналов от датчика освещенности и внешних устройств. Датчик освещенности подключают к контроллеру посредством модуля интерфейса RS-485, которым оснащен как сам датчик освещенности, так и контроллер. Если в данный момент естественного света в помещении не достаточно для обеспечения запрограммированного уровня освещенности, контроллер дает команду на включение соответствующего модуля управления с запрограммированной яркостью источников света, подключенных к нему. Внешние устройства подключаются к дискретным входам контроллера и представляют собой элементы, выбранные из группы, включающей систему автоматики лифтов, систему пожарной сигнализации, кнопку управления источником света, таймер, персональный компьютер. Кнопки могут представлять собой, например, кнопку включения освещения подвала или кнопку включения освещения чердачного помещения.
При подключении к контроллеру системы пожарной сигнализации в случае возникновения пожара контроллер переводит источники света в режим максимальной яркости для обеспечения нормальной эвакуации людей из здания и должных условий для тушения пожара. Параллельно может быть предусмотрен переключатель ручного управления освещением для включения режима максимальной яркости источников света вручную.
При подключении к контроллеру системы автоматики лифтов в случае неисправности последних контроллер переводит источники света, находящиеся, например, в межэтажных лестничных маршах, в режим максимальной или повышенной яркости (значение яркости программируется заранее) для комфортного перемещения людей между этажами.
При подключении к контроллеру программируемой кнопки включения освещения подвала или кнопки включения освещения чердачного помещения, которые целесообразно располагать у соответствующих входных дверей, программируется время свечения ламп при однократном нажатии на кнопку. Например, если запрограммировано 1 нажатие=10 мин работы выхода, к которому подключается источник света подвала или источник света чердачного помещения, то, нажав три раза на кнопку, получаем 30 минут работы источника света подвала или чердачного помещения, после чего освещение автоматически отключится, предупредив за 5 минут об этом кратковременным миганием. Если нажать и удерживать кнопку более 3х секунд, освещение отключится без выдержки времени, например, если работы окончены раньше запланированного срока.
Контроллер может получать команды управления источниками света от внешних устройств, в которые заложено расписание работы учреждений, расписание перерывов, уроков, время каникул и т.д., например, от таймеров, персональных компьютеров и др.
Система подключается к электрической сети. При этом последняя может представлять собой общую электрическую сеть или автономную электрическую сеть.
Модуль управления электронными балластами источников света выполнен с возможностью подключения датчиков движения, акустических датчиков, кнопок включения/выключения и переменного резистора для управления яркостью источников света. При этом модуль управления имеет один вход для связи с контроллером, по меньшей мере, два выхода для управления электронными балластами источников света, по меньшей мере, два входа для подключения кнопок, датчиков движения или акустических датчиков, а также вход для подключения переменного резистора.
В одном из вариантов осуществления модуль управления электронными балластами источников света выполнен с возможностью подключения датчиков движения, акустических датчиков, кнопок включения/выключения и включает переменный резистор для управления яркостью источников света. В этом случае переменный резистор для управления яркостью источников света встроен в модуль управления, а вход для подключения переменного резистора отсутствует.
Если в системе управления используются датчики движения, то их срабатывание приведет к автоматическому увеличению яркости освещения в данной зоне на время прохода человека с задержкой на отключение на 20 секунд-6 минут (устанавливается перемычкой внутри корпуса модуля управления, к которому подключена данная группа источников света).
Таким образом, заявляемая система обеспечивает значительную экономию электрической энергии за счет регулирования яркости освещения в зависимости от времени суток и от присутствия людей в помещении.
Если в системе не используются датчики движения, то контроллер поддерживает установленную минимальную яркость согласно заложенной программе, например, до конца текущего урока в случае установки системы в учебной заведении, независимо от наличия или отсутствия людей в помещениях, а после подачи звонка на перемену снова переводит освещение в нормальный режим работы.
Для некоторых типов помещений, например, помещений без окон, модули управления электронными балластами источников света можно использовать как самостоятельные устройства без соединения с контроллером, для чего в данном модуле управления предусматривается вход для переменного резистора, с помощью которого задается минимальный уровень яркости, либо же переменный резистор встроен в модуль управления, а срабатывание подключенных датчиков движения (или кнопок) приводит к включению режима номинальной яркости подключенных к модулю управления источников света.
В предпочтительном варианте осуществления модуль управления электронными балластами источников света включает источник питания датчиков движения.
В еще одном варианте осуществления полезной модели модуль управления электронными балластами источников света включает силовое реле для отключения осветительной нагрузки. Посредством данного реле выполняется полное отключение осветительной нагрузки по команде контроллера.
Заявляемая полезная модель поясняется при помощи графических материалов, приведенных ниже.
На Фиг.1 представлена система автоматического управления электрооборудованием здания.
В общем виде заявляемая полезная модель поясняется при помощи одного из вариантов осуществления системы, изображенного на Фиг.1. Система включает контроллер 1, к дискретным выходам которого подключены источники света 2 подвала, чердака, фасада и улицы, а к аналоговому выходу - модуль управления 3, соединенный с электронными балластами 4 с источниками света и датчиками движения 5. К дискретному входу контроллера 1 подключена система пожарной сигнализации 6. Контроллер соединен с датчиком освещенности 7 и устройствами подачи звукового сигнала 8.
Далее описана работа заявляемой системы автоматического управления электрооборудованием на примере одного из предпочтительных вариантов осуществления.
Осуществляют монтаж контроллера 1, модуля управления 3 и датчика освещенности 7 при помощи элементов крепления в необходимых местах установки и соединяют их между собой посредством соединительных элементов. К контроллеру 1 подключают источники света 2 чердака, подвала, фасада и улицы, систему пожарной сигнализации 6 и устройства подачи звукового сигнала 8. К модулю управления 3 подключают датчики движения 5 и электронные балласты 4 с источниками света. Элементы системы, работающие от электроэнергии, подключают к электросети. Далее осуществляют программирование контроллера 1. При работе системы подают звуковые сигналы в случае необходимости или по запрограммированному расписанию и на запрограммированное время переводят освещение коридоров, холлов и зон рекреации в экономичный режим, программируемый в диапазоне 2-100% от номинальной яркости источников света. При срабатывании датчиков движения 5 увеличивают яркость источников света, подключенных к модулю управления 3 и расположенных в зоне срабатывания, на время прохода человека с задержкой на отключение на 20 секунд-6 минут. При необходимости посещения подвального или чердачного помещения включают освещение посредством нажатия на кнопку включения освещения подвала или кнопку включения освещения чердачного помещения. При этом количеством нажатий программируют время свечения источников света.
При установке системы управления, например, в учебном учреждении, подачу звуковых сигналов и снижение яркости освещения в помещениях осуществляют согласно запрограммированному расписанию уроков.
При использовании заявляемой системы, например, в супермаркете или на торговой площадке, подачу звукового сигнала могут осуществлять в случае необходимости, например, для передачи голосового сообщения.
Таким образом, заявляемая полезная модель представляет собой систему автоматического управления электрооборудованием, которая благодаря оптимально подобранным элементам конструкции и их взаимосвязи является многофункциональной и, таким образом, обеспечивает возможность управления как источниками света, так и устройствами подачи звуковых сигналов в здании, а также рациональное использование оборудования, снижение материальных затрат на обслуживание помещения и значительную экономию электрической энергии.