АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ ДОРОГ
AUTOMATED ROAD LIGHTING CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к энергосберегающим системам управления освещением участков автомобильных дорог, улиц и придомовых территорий с изменяющейся интенсивностью движения транспорта и пешеходов, с питанием от трехфазной сети переменного тока, и может быть использовано в однофазных питающих сетях, решает задачу энергосбережения при обеспечении условий безопасности дорожного движения, может совмещаться с системами видеорегистрации транспортных потоков дорог, участков улиц и придомовых территорий.
Известны системы управления наружным освещением с использованием светильников моделей ЖКУ, РКУ на основе дуговых ртутных ламп типа ДРЛ, ДНАТ, ДРИ. Управление освещением в таких системах для задания энергосберегающего ночного режима сводится к отключению-включению отдельных фаз из диспетчерского пункта автоматически по астрономическому таймеру, фотореле, либо оператором.
Недостатком данного способа управления является то, что от ночной фазы остаются запитанными светильники через один или два в линии, что не обеспечивает равномерность освещения, и коммутация напряжения на линию с группой светильников вызывает большие токовые нагрузки на коммутационные аппараты.
Известна система управления уличным освещением на основе трехфазного понижающего светового регулятора, представляющего собой трансформатор с дискретно переключаемым коэффициентом трансформации, и ртутных ламп, в которых для обеспечения энергосберегающего режима в ночные часы уменьшается напряжение на фазах питающих линий, при этом имеет место снижение светового потока светильников непрерывно на весь период ночного режима, вне зависимости от наличия или отсутствия движения автотранспорта и пешеходов.
Известна система управления уличным освещением на основе энергосберегающих уличных светильников, выполненных в свою очередь на основе полупроводниковых источников света - ярких светодиодов, энергосберегающий режим в которых задается путем централизованного отключения отдельных фаз питающих группу светильников или путем непосредственного управления световым потоком светильников по коду, передаваемому по питающим проводам, радиоканалу или GSM-каналу.
Наиболее близким по технической сущности изобретению, прототипом, является система управления уличным освещением на основе энергосберегающих уличных светильников, выполненных в свою очередь на основе полупроводниковых источников света - ярких светодиодов, энергосберегающий режим в которых задается путем централизованного отключения отдельных фаз, питающих группу светильников.
Указанная система управления освещением имеет следующие недостатки.
1. Экономия электроэнергии обеспечивается только за счет снижения потребляемой мощности группой светильников за период, определяемый ночным графиком, что не учитывает передвижение в данный период транспортных средств, из-за чего ухудшаются условия безопасности дорожного движения.
2. Отключение части светильников в линии или снижение их светового потока с целью экономии электроэнергии производится дистанционно вне зависимости от нахождения на освещаемом участке движущихся транспортных средств.
3. Система управления освещением не учитывает конкретных погодных условий на удаленных от диспетчерского пункта освещаемых участках дорог: дождь, снег, туман, гололед.
Изобретение решает задачу энергосбережения, обеспечивает равномерность освещения при переходе автоматизированной системы в энергосберегающий или дежурный «ночной» режим, возможность автоматического двухступенчатого повышения светового потока каждого светильника на участке дороги до нормируемого уровня при приближении транспортного средства к освещаемому участку и удержание этого уровня на период движения транспортного средства на участке в условиях существующих трехфазных систем электроснабжения, независимое переключение светильников на полный световой поток при ухудшении погодных условий: дожде, снегопаде, тумане и гололеде, на удаленном от диспетчерского пункта участке дороги, чем улучшает условия безопасности дорожного движения, также обеспечивает двухступенчатое резервирование светового потока светильника при выходе из строя одного или двух драйверов и защиту светильников от превышения допустимой температуры наружного воздуха, снижение расходов на модернизацию существующих систем, т.к. монтажная схема линий уличного освещения в условиях существующих автоматизированных систем управления наружным освещением не меняется.
Задача решается путем автоматического двухуровневого увеличения светового потока каждого светильника освещаемого участка дороги от ночного режима до нормируемого путем последовательной подачи напряжения двух фаз сети на каждый светильник участка при приближении транспортного средства к участку с любой стороны и удержания нормируемого уровня освещенности на весь период движения транспортного средства по участку, а также независимое переключение светильников на полный световой поток при ухудшении погодных условий - дожде, снегопаде, тумане и гололеде, на удаленном от диспетчерского пункта участке дороги.
Для решения этой задачи в систему управления освещением, содержащую участок с N-количеством светодиодных светильников, управляемый централизованно от диспетчерского пункта по астрономическим часам, к входу которого подключено трехфазное напряжение сети переменного тока (фиг.1) дополнительно введены 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 с второй и третьей фазами питающей участок сети, а первый выход второго и выход третьего коммутаторов соединены с 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.
Перечисленные признаки подтверждают соответствие заявляемого решения изобретательскому уровню.
В графических материалах на фиг.1 представлена блок-схема предлагаемой автоматизированной системы освещения дорог.
Автоматизированная система освещения дорог содержит датчик освещенности 1, коммутатор 2, коммутатор 9 и коммутатор 11, видеокамеры 3, 4, 13 и 14, устанавливаемые попарно на крайних опорах освещаемого участка, четырехканальный видеодетектор движения 6, таймеры 7, 8 и 10, датчик тумана 5 и датчик гололеда 12, при этом первая фаза трехфазной сети подключена к входу датчика освещенности 1, выход которого подключен к входу коммутатора 2, к выходу которого в свою очередь подключены первые входы каждого из N-светильников на основе светодиодов и входы питания видеокамер 3, 4, 13 и 14, вторые входы питания видеодетектора движения 6, таймеров 7, 8 и 10, коммутаторов 9 и 11, а также входы питания датчика тумана 5 и датчика гололеда 12, выходы видеокамер 3, 4, 13 и 14 соединены соответственно с третьим, первым, пятым и четвертым входами видеодетектора 6, выход которого соединен с первым входом таймера 7, выход которого в свою очередь соединен с первым входом таймера 8, а выход таймера 8 соединен с первым входом коммутатора 9, второй выход коммутатора 9 соединен с первым входом таймера 10, выход которого соединен с первым входом коммутатора 11, третьи входы коммутаторов 9 и 11 соединены соответственно с второй и третьей фазами питающей участок сети, а первый выход коммутатора 9 и выход коммутатора 11 соединены с вторыми и третьими входами каждого из N-светильников, выход датчика тумана 5 подключен к четвертым входам, а выход датчика гололеда 12 - к пятым входам коммутаторов 9 и 11, нулевые выводы светильников участка соединены с нулевым проводом питающей сети.
Работает автоматизированная система освещения дорог следующим образом.
При наступлении сумерек напряжение первой фазы питающей сети по сигналу датчика освещенности 1 подается коммутатором 2 на первые входы каждого из N-светильников на основе светодиодов и входы питания видеокамер 3, 4, 13 и 14, вторые входы питания видеодетектора движения 6, таймеров 7, 8 и 10, коммутаторов 9 и 11, а также входы питания датчика тумана 5 и датчика гололеда 12, при этом светильники освещаемого участка дороги равномерно излучают световой, соответствующий дежурному ночному уровню. При приближении с какой-либо стороны к участку транспортного средства или пешехода изменяющееся видеоизображение подается крайними видеокамерами 3 или 14, контролирующими прилегающие к участку зоны дороги, на третий или четвертый входы видеодетектора движения 6, с выхода которого через таймер 7 и выдержку таймера 8 подается сигнал на включение коммутатору 9, который в свою очередь подключает вторую фазу питающей сети к вторым входам светильников участка и сигналом с второго выхода запускает таймер 10, через выдержку времени таймера 10 сигнал с его выхода подается на первый вход коммутатора 3, последний срабатывает и подключает третью фазу к третьим входам светильников участка. Таким образом осуществляется двухступенчатое наращивание светового потока светильников от ночного уровня к нормируемому уже при приближении транспортного средства к участку дороги. При проезде участка дороги транспортным средством удержание нормируемого уровня освещенности поддерживается по сигналам видеокамер 4 и 14, контролирующих движение на участке. Таймер 8 предназначен для удержания нормы освещения при проезде невидимых камерами 3, 4, 13 и 14 зон участка. При проезде транспортным средством участка и зоны последней видеокамеры по ходу движения система переходит в энергосберегающий ночной режим. Таймер 7 предназначен для обеспечения задержки времени, исключающей повторное включение коммутатора 9 из-за скачка светового потока при переходе системы в энергосберегающий режим. При таком управлении возможно более глубокое снижение потребляемой мощности на освещение при ночном режиме - до 30% и более в сравнении с существующим допуском - 70%, что снижает затраты на электроэнергию, компенсируя начальные затраты на уличные светодиодные светильники. В случае ухудшения погоды, что как правило невозможно контролировать на удаленных участках из центра управления, система автоматически переводит освещение на максимальный уровень по сигналам видеокамер 3, 4, 13 и 14 при снегопаде или дожде или по сигналам датчика тумана 5 и датчика гололеда 12, тем самым обеспечивая безопасность движения.
Использование предлагаемого изобретения позволяет решить задачу энергосбережения, при этом обеспечивает равномерность освещения при переходе автоматизированной системы в энергосберегающий или дежурный «ночной» режим, возможность автоматического двухступенчатого повышения светового потока каждого светильника на участке дороги до нормируемого уровня при приближении транспортного средства к освещаемому участку и удержание этого уровня на период движения транспортного средства на участке в условиях существующих трехфазных систем электроснабжения, независимое переключение светильников на полный световой поток при ухудшении погодных условий: дожде, снегопаде, тумане и гололеде, на удаленном от диспетчерского пункта участке дороги, чем улучшает условия безопасности дорожного движения, снижение расходов на модернизацию существующих систем, т.к. монтажная схема линий уличного освещения в условиях существующих автоматизированных систем управления наружным освещением не меняется, система управления освещением совместима с существующими и вновь проектируемыми системами видеорегистрации транспортных потоков, участков улиц и придомовых территорий.