СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАРУЖНЫМ ОСВЕЩЕНИЕМ ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ

Полезная модель относится к системам наружного освещения и может быть использована в перспективных системах с повышенной надежностью эксплуатации, максимальной централизацией контроля, дистанционной локализацией неисправностей (включая сбои), совершенствованием учета энергозатрат и внедрением энергосберегающих технологий с помощью контактных и бесконтактных датчиков сбоев, установленных в системах управления наружным освещением, в частности на линиях связи или в непосредственной близости (до 1÷2 см) от них обнаруживают в качестве источников сбоев: соединители (разъемы), линии связи, интерфейсные шины, шины управления, а также внутренние и внешние электромагнитные помехи.
В качестве информативных параметров наличия сбоев в указанных элементах используют повышенное электромагнитное излучение, а также появление эффектов дифференцирования и интегрирования сигналов.
Известна система контроля целостности силовых линий электропитания распределенной нагрузки (Патент РФ №2269788), а также способ контроля целостности силовых линий электропитания распределенной нагрузки (Патент РФ №2261455). Данное устройство и способ позволяют осуществлять контроль параметров силовых линий в процессе эксплуатации, осуществлять диагностику и своевременно проводить их замену и ремонт, повышая, тем самым, экономичность и надежность эксплуатации систем наружного освещения. Их общим недостатком является невысокие функциональные возможности, следующие из ограниченности и локальности (автономности) применения, а также невозможность определения сбоев, проявляющихся в виде скрытых дефектов.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является система управления наружным освещением повышенной надежности, содержащая центральный диспетчерский пункт (ЦДЛ), включающий автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера, сервер автоматизированной системы управления (АСУ) наружного освещения, связанный с локальной вычислительной сетью (ЛВС) и АРМ диспетчера, выходом с принтером, входом с источником бесперебойного питания (ИБП), подключенного выходом к АРМу диспетчера, соединенного через контроллер связи с головным пунктом включения посредством контроллера связи головной прибор управления, содержащего также модуль связи по силовым проводам с каскадными пунктами включения (КПВ), кроме того, в головной пункт включения входит блок силового коммутационного оборудования шкафа управления наружным освещением (СКО ШУНО), подключенный входом к выходу головного прибора управления по шине управления контакторами, а выходами к его входам - через электрический счетчик и шину параметров силового коммутационного оборудования (О.Зотин. Автоматизированные системы управления наружным освещением: актуальные вопросы проектирования и эксплуатации, перспективы развития. "Современные технологии автоматизации", 2008 №1, с.20-23, Изд-во "СТА-ПРЕСС").
К недостаткам системы следует отнести: невозможность обнаружения сбоев, проявляющиеся как в виде скрытых дефектов, так и в виде электромагнитных помех (внутренних и внешних), а также отсутствие регистрации источников сбоев, что важно при их диагностике.
Задача, решаемая полезной моделью, расширение функциональных возможностей за счет обнаружения сбоев элементов и узлов системы вследствие введения контактных и бесконтактных датчиков сбоев и использования новых информативных признаков сбоев с соответствующей обработкой информации (сигналов).
Поставленная задача решается тем, что система управления наружным освещением повышенной надежности дополнительно содержит контактные и бесконтактные датчики сбоев, установленные соответственно на линиях связи (интерфейсных шинах) с соединителями и в непосредственной близости (до 1÷2 см) от элемента (линии связи, интерфейсной шины) или узла (соединителя) электрической цепи, а также добавляются алгоритмы обработки сигналов с указанных датчиков.
Постановленная задача решается также тем, что в качестве источников сбоев обнаруживают следующие элементы и узлы электрических цепей: соединители (разъемы), линии связи, интерфейсные шины, а также электромагнитное воздействие.
Поставленная задача решается также тем, что контактные датчики сбоев реализованы на КМОП-инверторах.
Поставленная задача решается также тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных (L,C-элементы) микрорезонансных контурах.
Поставленная задача решается также тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоев в качестве источника сбоев определяется элемент или узел с более ранним по времени срабатыванием датчика.
Поставленная задача решается также тем, что при одновременном срабатывании двух или более бесконтактных датчиков сбоев в качестве источника сбоев определяется внешнее электромагнитное воздействие (помеха).
Поставленная задача решается также тем, что при одновременном срабатывании контактных и бесконтактных датчиков сбоев в качестве источника сбоев определяется внутреннее электромагнитное воздействие.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве информативных признаков при обнаружении источников сбоев используются повышенное электромагнитное излучение, эффект дифференцирования и интегрирования сигналов.
Поставленная задача решается также тем, что контактные и бесконтактные датчики сбоев выполнены с возможностью работы в диапазоне частот от долей герца до единиц гигагерц.
Поставленная задача решается также тем, что скрытые дефекты как причины сбоев элементов и узлов на начальной стадии своего развития регистрируются контактными датчиками КМОП-структуры по дифференциальному информативному признаку.
Поставленная задача решается также тем, что скрытые дефекты элементов и узлов на конечной стадии своего развития (перед отказом, например, обрывом линии связи) регистрируются контактными датчиками (например, микроемкостями) по интегральному информативному признаку.
Решение поставленной задачи определения скрытых дефектов в линиях связи и соединителях посредством регистрации сбоев в работе системы, их устранения и повышения, тем самым, надежности по информативным параметрам дифференцируемости электрических сигналов, а также повышенного электромагнитного излучения основано на представлении скрытых дефектов упомянутых элементов и узлов в виде микрозазоров, микронеровностей, микротрещин, частичных микроразрывов и образование вследствие этого микрорезонансных контуров.
Решение поставленной задачи по информативному параметру интегрируемости электрических сигналов основано на представлении скрытых дефектов системы в виде повышенного (в десятки и сотни раз) омического сопротивления, составляющего совместно с последующей включенной микроемкостью (например, сотые доли пикофарад) интегрирующее звено.
На фиг.1 представлена схема системы управления наружным освещением повышенной надежности с дополнительно введенными датчиками сбоев (контактными и бесконтактными).
Схема содержит центральный диспетчерский пункт 1, включающий автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера 2, сервер автоматизированной системы управления (АСУ) наружного освещения 3, осуществляющий обмен информацией с локальной вычислительной сетью (ЛВС) 4 и ее вывод на принтер 5, источник бесперебойного питания 6 и контроллер связи с головным пунктом включения 7. В свою очередь головной пункт включения 8 содержит головной прибор управления 9, включающий контроллер связи 10 и модуль связи по силовым проводам 11 для связи с каскадными пунктами включения (КПВ) 12, а также силовое коммутационное оборудование шкафа управления наружным освещением (СКО ШУНО) 13 и электрический счетчик 14. Схема также содержит контактные датчики сбоев (КДС) 15-22, т.е. по 2 на каждую линию связи. В общем случае данное количество может быть и большим, что зависит от размера дискретизации конкретной линии связи, на которой необходима фиксация скрытого дефекта.
На схеме (фиг.1) показаны и бесконтактные датчики сбоев (БДС) 23-30, установленные в непосредственной близости от тестируемых элементов или узлов. Количество БДС выбирается исходя из их чувствительности, протяженности линий связи и, в общем случае, может быть большим.
КДС 15-22 устанавливаются (например, с помощью клипс) в начале линии связи (16, 19, 21) либо в ее конце (15, 20, 22), либо в начале (конце) в случае двунаправленных линий связи (17, 18).
КДС, также как и БДС, могут иметь автономную или централизованную (с выходом на АРМ 2) индикацию (на фиг.1 не показанных).
7
Реализация контактных датчиков сбоев 15-22 достаточно проста и заключается, например, в подключении к соответствующим точкам интегральных микросхем структуры КМОП (комплиментарной металл-окисел полупроводниковой), имеющей большое (от 10 Ом и выше) входное сопротивление, а при наличии микрозазоров, микротрещин, шероховатостей, неровностей и т.п. в диагностируемых элементах емкостную составляющую и, следовательно, создающих условия дифференцируемости проходящих сигналов, что и может быть зафиксировано как автономными, так и централизованными средствами.
Вместо контактных датчиков сбоев (или дополнительно к ним) в аппаратуру могут вводиться и бесконтактные датчики сбоев 23-30. Принцип действия БДС основан на регистрации дополнительного (сверх допустимого) электромагнитного излучения источника сбоев (скрытых дефектов) за счет образования микрорезонансных контуров на линиях связи или соединителях, входящих в их состав. Реализация данных датчиков также достаточно проста и, в частном случае, может быть построена на пассивных L, С-элементах, установленных на расстоянии 1÷2 см от предполагаемого источника сбоев (скрытых дефектов). Число БДС на одной линии связи может любым и зависит от необходимости обнаруживать скрытый дефект, как во всем элементе (линии связи), так и в его фрагменте (отдельном отрезке линии связи). На фиг.1 для упрощения показаны только по одному БДС на каждую линия связи или узел (соединитель). Также, как и КДС, бесконтактные датчики сбоев могут иметь автономную или централизованную систему индикации и регистрации.
Одновременное срабатывание БДС на различных линиях связи свидетельствует о наличии внешней электромагнитной помехи. Одновременное срабатывание КДС и БДС говорит о внутренней электромагнитной помехе. Идеология включения БДС, а также алгоритм их функционирования в аппаратуре аналогичен КДС. Основное отличие - в величине фиксируемого сигнала в зависимости от расстояния до источника скрытых дефектов.