[发明专利]一种基于微功率无线通信网络技术的单灯照明智能调光系统

说明书

技术领域

本发明属于照明智能控制技术领域，尤其涉及一种基于微功率无线通信网络技术的单灯照明智能调光系统。

背景技术

道路照明是城市公共设施的重要组成部分，目前国内的道路照明系统大部分没有采用网络化监控管理，只能以区域为单位对照明设备进行简单的开关灯控制，这样的控制方法不能实时的获得每盏路灯的状况，也无法根据具体情况调整路灯亮度，不能有效的节省电能。

单灯节能监控系统，是指将节能、监控等智能控件安装到路灯灯杆上，对灯杆上的灯进行开关、功率输出（节能、电压、电流）控制、电参数采集、功率因数调节等一系列精确操作，而不像现在的节能、监控系统那样，集中控制整条支路的灯状态，真正实现对每一盏灯进行远程监控。对于这种方式的监控，其最基本的要求和实现可能，就是通信的可靠和低成本。目前，最有可能的通信方式就是“电力载波通信”，由于路灯照明大多数使用的是高压钠灯，且这些灯90％以上都使用电感镇流器和电容器（调整功率因数），一整条路灯支路的电抗值很低（可低至2欧姆），使得电力载波通信的距离和质量大打折扣，也使之不同于“电力抄表”系统那样简单，这也是导致单灯监控系统得不到大面积使用和推广的重要原因。目前主要采用的电力载波通信方式相对GPRS等无线通信方式，其成本较低，因此国内大部分的单灯监控系统都是采用电力载波通信方式。采用无线通信方式，其传输速率高，传输距离远，单成本相对较高；由于电缆传输受距离限制，采用电力载波的通信方式最远可靠传输距离是200米以内，超过200米其传输信号会随着传输距离的增加而逐渐衰减，如果要增长传输距离，则需加装通信中继器，采用接力的方式逐个传输，其缺点是传输速率会逐渐减小。因此，迫切需要一种新型的系统来解决单盏路灯的监控和节能问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于微功率无线通信网络技术的单灯照明智能调光系统，从而解决背景技术中存在的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种基于微功率无线通信网络技术的单灯照明智能调光系统，包括路灯监控中心、单灯监控节能模块、无线传感器网络系统；

所述路灯监控中心是整个区域路灯控制管理中心，对整个照明系统进行集中控制，包括监控中心软件和无线通信模块，监控中心软件实现远程监控、采集数据、建立数据库、数据分析功能，通过无线通信模块实时扫描各路灯电量数据和输出状态，将监控中心软件发送的各种有效指令发送给现场控制器，遇到报警信息，通过GSM短信方式送至巡检人员手机；

所述单灯监控节能模块即每盏路灯都装有监控节能模块，所述单灯监控节能模块包括ZigBee无线通信模块、单片机模块、控制模块和监测模块，ZigBee无线通信模块具有网状拓扑结构，ZigBee子网有内置冗余保证，如果网络中有节点脱离网络，无法工作，节点数据将自动路由到一个替换节点保证系统的可靠、稳定，单片机模块完成电量采集和模块遥信功能，控制模块和监测模块是路灯监控系统中控制功能的执行部分，控制路灯的状态并监测路灯运行的电流、电压、功率因素，将这些参数通过无线方式传送到现场控制器，同时接收来自现场控制器的所有控制指令，从而实现远程控制功能；

所述无线传感器网络系统由许多分布于某个地理区域的传感器组成，通过一个无线电通信链路与大量无线传感器进行通信，数据收集工作在无线传感器节点完成，被压缩后，直接传输给网关或者利用其他无线传感器节点来将数据传递给网关。

每个无线传感器都作为一个节点，拥有无线通信能力，同时还具有一定的信号处理能力与网络数据的传递能力。根据应用的类型，每个节点都可以有一个指定的地址，它包括一个传感装置、一个数据处理微控制器，以及一个无线连接RF模块，根据不同的网络定义，RF模块可以起到一个简单发射器或者收发器(TX/RX)的作用。

高压钠灯具有很高的光效率，且具有工作寿命长，维护简单等优点，在一定时间内我国道路照明的以高压钠灯为主要光源的局面不会改变。高压钠灯的缺点是其输出功率极易受电压波动影响，特别是后半夜由于线路电压上升，会造成很大的能源浪费。本发明采用变频可控功率输出电子镇流器来取代传统的电感式镇流器解决这个难题。

作为一种改进，本发明系统采用变频可控功率输出电子镇流器实现节能，PFC电路将宽幅波动的供电电源经整流稳定在400V，并将功率因数校准到0.97以上，变频功率控制电路则根据调度中心的指令来控制输出功率，从亮灯时刻满功率输出，缓慢地调节至后半夜50%输出，经实测节电率可以达到50%以上。