СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ СВЕТИЛЬНИКОВ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ НАРУЖНЫМ ОСВЕЩЕНИЕМ Российский патент 2023 года по МПК H05B47/185 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для автоматизации управления наружным освещением населенных пунктов, автомобильных дорог, промышленных территорий и прочих объектов транспортной инфраструктуры.

Главными задачами системы наружного освещения являются обеспечение необходимой освещенности в требуемых местах или желаемого уровня освещенности на рабочих поверхностях, минимизация энергопотребления путем снижения избыточной мощности осветительных устройств, а также мониторинг работы светильников, их диагностика и выявление неисправностей.

Из уровня техники RU 2515609 C2, 21.04.2009 известен способ кодирования сигнала питания переменного тока на силовой линии путем инвертирования некоторых полупериодов сетевого напряжения, где отношение положительных полупериодов к отрицательным представляет передаваемую управляющую информацию для одного или более осветительных устройств без прекращения снабжения их рабочей мощностью.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет наряду с передачей команды управления проводить опрос с последующей диагностикой состояния светильников и выявлять порядковые номера полностью или частично неработоспособных.

Наиболее близким к изобретению в части двусторонней передачей информации по силовой сети является решение RU 2474030 C2, 28.03.2011, позволяющее обмениваться пакетами данных между светильниками и модулем связи исполнительного пункта путем подачи частотно-модулированного сигнала частотой 95-105 кГц в линию электроснабжения светильников и применением фильтра высоких частот, преграждающим прохождение информационных пакетов из модуля связи исполнительного пункта в линию электроснабжения исполнительного пункта.

Недостатком известного способа является проникание в виде помехи большой мощности в указанный частотный диапазон гармоник и комбинаций основных частот от импульсного блока питания светильника, работающего зачастую в этом же частотном диапазоне, и делающего такую связь в значительной степени неустойчивой и зависимой от потребляемой мощности светильников, поэтому реализация этого способа еще также требует установки в каждый из светильников дополнительных заградительных фильтров, которые на этих частотах являются громоздкими и малоэффективными.

Технической задачей изобретения является осуществление способа получения диагностических данных о работе каждого светильника при групповом методе управления, когда управляющая команда выполняется сразу всеми светильниками группы, с использованием для этих целей только проводов сети электроснабжения и без использования в силовой сети дополнительных частотно-модулированных сигналов.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в способе диагностики состояния светильников в системе управления наружным освещением, содержащем управляющий объект и светильники как объекты управления, с передачей команд управления по силовой сети электроснабжения, новым является то, что диагностика работы каждого светильника осуществляется через его одиночное включение в определенном интервале времени по групповой команде, передаваемой одновременно всем светильникам; при этом интервал времени определяется индивидуальным и уникальным номером светильника в группе, а измеренное на линии электроснабжения значение потребляемой мощности или ее отсутствии в этом интервале будет информировать о работоспособности конкретного светильника и текущем уровне его мощности, несущей информацию о потреблении энергии светильником и создаваемом им уровне освещенности; повышение точности измерения в данном способе достигают включением каждого светильника в своем интервале времени с задержкой от начала интервала и выключением с опережением его окончания.

Технический результат заключается в осуществлении способа получения диагностических данных о работе каждого светильника при групповом методе управления, когда управляющая команда выполняется сразу всеми светильниками группы, с использованием для этих целей только проводов сети электроснабжения и без использования в силовой сети дополнительных частотно-модулированных сигналов.

На фиг. 1 изображен вариант осуществления изобретения, когда в качестве управляющего объекта выступает шкаф управления группой светильников, размещенный на входе линии электроснабжения.

Способ диагностики состояния светильников в системе управления наружным освещением осуществляется с помощью временного разделения откликов светильников, заключающемся в их поочередном кратковременном включении по команде управления, передаваемой преимущественно в дневное время суток и разрешенным при ежедневной эксплуатации сетей наружного освещения. Управляющий объект, размещенный на участке расположения группы светильников, передает по силовой сети групповую команду начала диагностики. С принятием этой команды в каждом светильники запускается таймер отсчета времени. По истечении интервала времени, необходимого для измерения управляющим объектом фонового уровня потребляемой мощности - когда все светильники выключены, на время первого интервала включается светильник с первым порядковым номером. Управляющий объект измеряет потребляемую мощность при работе первого светильника и сохраняет ее в соответствующей ячейке памяти. При достижении начала второго интервала времени и до его окончания включается светильник со вторым порядковым номером и происходит измерение его потребляемой мощности с сохранением в памяти. Ситуация повторяется с каждым светильником группы и по прошествии интервала, соответствующего последнему светильнику, в памяти управляющего объекта сохраняется таблица с мощностью по каждому светильнику группы. После корректировки значений таблицы на величину фоновой потребляемой мощности путем ее вычитания, управляющий объект отправляет полученные данные в центральный пункт управления для принятия последним решения.

Измеренное по каждому светильнику группы значение потребляемой мощности или ее отсутствие несет информацию о работоспособности конкретного светильника и о текущей настройке его мощности, которая является одним из основных параметров светильника и прямо влияет на создаваемый им уровень освещенности и его энергопотребление. Случай, когда измеренное значение потребляемой мощности явно превышает мощность, усредненную по остальным светильникам группы, говорит о ошибочном включении в одну силовую цепь двух и более светильников с одинаковыми порядковыми номерами.

Дополнительным преимуществом наличия в автоматизированной системе управления наружным освещением измерителя мощности является возможность организации учета потребленной электроэнергии во время штатной работы группы светильников.

В случае использования линии электроснабжения с несколькими силовыми фазами измерители потребляемой мощности устанавливают на каждую из них и все измерения производят с привязкой к конкретной фазе силовой сети. Порядковую нумерацию светильников в этом случае ведут, начиная от первого, внутри каждой силовой фазы или при небольшом количестве установленных светильников сквозным способом, что предотвращает ошибочное подключение светильников с одинаковыми номерами к одной фазе питающей сети.

Повышение точности измерения мощности в способе настоящего изобретения достигают включением каждого светильника в своем временном интервале с задержкой от начала интервала и выключением с опережением его окончания. Величины задержки и опережения зависят от погрешности частот тактирования для отсчета временных интервалов как на управляющей стороне, так и на стороне светильников.

Диагностика и выявление неисправностей осветительных устройств при эксплуатации систем освещения объектов транспортной инфраструктуры при различном варианте осуществления изобретения представлено в виде соответствующих примеров.

Пример 1. Изображенный на фиг. 1 шкаф управления 1, подключенный к входной силовой сети 2, расположен в центре группы светильников 3, осуществляющих освещение участка автотрассы и установленных по двум сторонам дороги через каждые 30 метров друг от друга. Из центрального пункта управления по каналу связи 4, представляющему собой радиоканал, GSM/GPRS или проводную линию связи, приходит запрос на проведение диагностики состояния светильников группы, подконтрольной шкафу управления 1. Модем связи 5 передает принятую команду в управляющий контроллер 6, который в свою очередь через сетевой коммутатор 7 транслирует ее по выходной силовой сети 8. Декодеры команд 9, хранящие также порядковые номера подключенных к ним светильников 10, декодируют переданную команду и включают, соединенные с ними светильники 10 по очереди, определяемой порядковыми номерами светильников каждый в своем временном интервале, причем в любой момент времени может быть включен только один из светильников. В данном примере длительность интервалов опроса всех светильников принята одинаковой и равняется 7-ми секундам. Управляющий контроллер 6 с помощью датчика тока 11 и датчика напряжения 12 определяет потребляемую мощность в каждом интервале времени и сопоставляет измеренные значения с порядковыми номерами светильников в группе. По истечении последнего интервала, соответствующего последнему номеру светильника, управляющий контроллер 6 через модем связи 5 по каналу связи 4 передает измеренные значения мощности по каждому светильнику в центральный пункт управления, где принимается решение о неисправности светильников с конкретными номерами или необходимости регулировки мощности светильников в этой группе.

Одной из основных задач системы наружного освещения также является минимизация энергопотребления путем снижения избыточной мощности осветительных устройств.

Пример 2. Изображенный на фиг. 1 шкаф управления 1, подключенный к входной силовой сети 2, расположен в непосредственной близости от группы светильников 3, осуществляющих освещение уличной площади. Из центрального пункта управления по каналу связи 4, представляющему собой радиоканал, GSM/GPRS или проводную линию связи, приходит команда на снижение мощности до 80 % от номинальной для светильников группы, подключенной к шкафу управления 1. Модем связи 5 передает принятую команду в управляющий контроллер 6, который в свою очередь через сетевой коммутатор 7 транслирует ее по выходной силовой сети 8. Декодеры команд 9, декодируют переданную команду и сохраняют значение уровня мощности 80 % в своей энергонезависимой памяти. Далее при получении команды на включение освещения декодеры команд 9 включают подключенные к ним светильники 10, одновременно подавая на их вход диммирования сигнал с широтно-импульсной модуляцией и коэффициентом заполнения 0,8 или напряжение 8 В при использовании интерфейсов 0-10 В (1-10 В). В последствии новый реальный уровень потребляемой мощности по каждому светильнику может быть считан передачей центральным пунктом управления запроса на проведение диагностики состояния светильников.

Дополнительно при такой конфигурации системы управления освещением за счет обязательного присутствия в ней измерителя потребляемой мощности несложно организовать учет потребленной группой светильников электроэнергии.

Пример 3. Изображенный на фиг. 1 шкаф управления 1, подключенный к входной силовой сети 2, расположен рядом с группой светильников 3, осуществляющих освещение открытой промышленной территории. Из центрального пункта управления по каналу связи 4, представляющему собой радиоканал, GSM/GPRS или проводную линию связи приходит команда запроса потребляемой мощности группы светильников, подключенной к шкафу управления 1. Модем связи 5 передает принятую команду в управляющий контроллер 6, который постоянно и в непрерывном режиме с помощью датчика тока 11 и датчика напряжения 12 через фиксированные промежутки времени, равные, например, 1-ой секунде, определяет текущую потребляемую светильниками мощность и вычисляет общую потребленную электроэнергию за определенное время, например, 1 час или 1 месяц. Полученное значение потребленной электроэнергии управляющий контроллер 6 через модем связи 5 по каналу связи 4 передает на центральный пункт управления, ведущий учет потребленной группой светильников электроэнергии.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что несмотря на групповую реализацию системы, где по силовой линии электроснабжения передаются только групповые команды, которые одновременно исполняются каждым светильником группы без передачи индивидуальных ответов о результате выполнения этой команды, удается простыми и доступными способами получить надежный опрос по исправности и значению наиболее важного параметра светильника, одновременно отвечающего за создаваемый им уровень освещенности и его энергопотребление, для каждого светильника в группе.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для управления наружным освещением. Технический результат – возможность получения диагностических данных о работе каждого светильника при групповом методе управления. Способ предусматривает кратковременное поочередное включение каждого светильника группы в определенном интервале времени по групповой команде, передаваемой одновременно всем светильникам. При этом интервал времени включения каждого светильника определяется его порядковым номером в группе, а измеренное на линии электроснабжения значение потребляемой мощности или ее отсутствии в этом интервале будет информировать о работоспособности конкретного светильника и текущем уровне его мощности. 1 ил.

Способ диагностики состояния светильников в системе управления наружным освещением, содержащий управляющий объект и светильники как объекты управления, с передачей команд управления по силовой сети электроснабжения, отличающийся тем, что диагностика работы каждого светильника осуществляется через его одиночное включение в определенном интервале времени по групповой команде, передаваемой одновременно всем декодерам светильников; при этом интервал времени определяется индивидуальным и уникальным номером светильника в группе, а измеренное на линии электроснабжения значение потребляемой мощности или ее отсутствии в этом интервале будет информировать о работоспособности конкретного светильника и текущем уровне его мощности, включение каждого светильника в своем интервале времени выполняют с задержкой от начала интервала, а выключение - с опережением его окончания.