數位化半導體照明

數位化半導體照明

數位化LED照明控制系統,包括遠程控制、管理中心、數字電錶、集中器、LED燈監控器,所述的數字電錶和管理中心相連,所述管理中心連線主幹網路上的集中器,所述的集中器連線子網路上的LED燈監控器。

控制系統

本實用新型提供一個有效的監控管理中心的計算機軟體界面,一方面向管理者提供LED燈照明子系統運行狀態的遠程控制和運行異常報警,另一方面提供一個遠程控制LED燈照明子系統的手段,節省了大量的人力、物力資源。

簡析

數位化半導體LED照明,是將單片微型計算機(Single-ChipMicrocomputer,又稱微控制器(Microcontroller)技術、計算機網路技術、大型海量資料庫管理技術集成套用於半導體LED照明系統。通過計算機網路子系統、數據採集子系統遠程對照明區域的燈具用能、燈具的運行狀態、運行環境(如電網參數、環境溫濕度等)進行實時地監測,提供運行狀態異常警告,同時可以使管理者可以分區分片地控制燈具的開關。

方向

隨著社會的日新月異,近些年來,半導體照明技術也已經走到了人們的生活中來,向著更高光效、更優發光品質、更低成本、更多功能、更可靠性能和更廣泛套用方向發展。數位化半導體照明的實現,有效地改變了人們對照明的傳統觀念,將照明領域的產品套用體系、維護體系和管理體系的先進性提升到了一個新的高度,翻開了照明史上新的一頁。針對現如今的狀況來說,我國的大型公建照明功能的實現依賴於各類照明設備的支撐,需要大量的人力物力來維護。但管理者普遍採用的定期維護模式效果不甚理想,迫切需要一種統籌管理的有效途徑來改變這一現狀。

發展史

數位化照明的前身——功能性照明

功能性照明就是用於實現某種具體作用的照明,比如室內照明、道路照明、應急照明等都屬於功能性照明。根據照明的對象、目的、要求不同,所採用的光源燈具亦有所不同。

(一)電光源的發展過程


第一代電光源 第二代電光源 第三代電光源
光源類型 熱輻射光源 氣體放電發光光源 電致發光光源
光源種類 白熾燈 螢光燈、金鹵燈、鈉燈 半導體發光二極體

第一代和第二代電光源共有的特徵是能耗較大、壽命較短,並且由於自身的技術缺陷,無法實現數位化控制,現已被逐步淘汰。

第三代電光源半導體發光二極體(LED)在較大的驅動電流範圍內仍能維持其流明效率和光色參數,可實現照明的數位化控制。

(二)完整的半導體功能性照明

完整的半導體功能性照明應是數位化的,無論在色彩表現能力、燈光控制能力、環保節能等環節,還是在工況監測的先進程度、維護體系的方便程度上,均比傳統的白熾燈、螢光燈、金鹵燈等具有明顯的優勢,可實現高水平、高質量和高效節能的照明效果,全新的數位化照明必將給人類的照明觀念和照明套用帶來一場新的革命。

基本原理

原理介紹

數位化半導體照明基本原理

數位化半導體LED照明的硬體整體構架 數位化半導體LED照明的硬體整體構架

數位化半導體LED照明的硬體整體構架這個照明系統數控網路管理平台系統框架採用三層結構:伺服器層、通訊設備層、監控採集設備層。

伺服器層與通訊設備層採用百兆乙太網互聯。監控採集設備層與通訊設備層採用工業RS485網路互聯。

伺服器層與通訊設備層主要設備為:工業控制機、百兆網路交換機。

監控採集設備層主要設備有:三相電子式有功電能表、智慧型型萬能式斷路器、數位化LED照明燈具。

數位化半導體LED照明燈具

數位化半導體LED照明燈具硬體框圖 數位化半導體LED照明燈具硬體框圖

數位化半導體照明燈是一種新穎的LED燈具,它可以對外通過RS485連線埠提供燈具自身的運行參數,如電壓、電流、照度、溫度等數據,還能提供燈具的環境溫度和環境濕度,並能夠通過RS485連線埠接收管理者的命令來開關燈具。以便管理者通過管理軟體系統可以了解燈具的運行情況和控制燈具的開關。

數位化半導體LED照明的計算機軟體管理子系統構架

數位化半導體LED照明的計算機軟體管理子系統使用Sql Server大型資料庫平台,前台數據顯示和後台數據採集開發編程軟體採用MicsoftVisio Net (C#),以事件驅動模式和數據驅動模式,實現對照明區域每層照明電路進行分層、分時智慧型控制,對照明區域每層照明系統進行線上用能監測和動態監測照明設備運行工況。

管理軟體平台功能

1、運行設定功能

軟體平台提供系統運行設定功能,可設定系統運行智慧型LED燈具的信息(編號、安裝位置、額定電壓電流)、報警的電壓、電流、溫度的極限值、監控串列口設定、數字用能計量設備的地址測試與設定、手動控制/自動控制程控智慧型斷路器切換等。

2、運行監控界面

軟體平台提供運行監控界面,開啟/停止監控,顯示當前用能數據、各智慧型LED燈具的運行參數(電壓、電流、照度、功率等),單控/群控等功能。

3、報警記錄

軟體平台提供報警記錄,記錄系統中過壓、過流、欠壓、高溫等報警記錄。

4、運行曲線

軟體平台提供現場設備的24小時或以前運行曲線,如:用能曲線、溫度曲線、電壓曲線、電流曲線、環境溫度曲線、環境濕度曲線等。

5、程控智慧型斷路器控制

軟體平台提供程控智慧型斷路器的控制界面,採用冗餘多路控制、二次確認等控制手法,以保證燈具的遠程開關的可靠性。並同時具備自動與手動切換功能。

6、自動報表

軟體平台提供自動報表功能,能自動定時或隨時列印報警報表、運行報表等。

7、用能計量

顯示數字用能計量設備採集到的電壓、電流、電能計量,並提供相關電網24小時或以前運行電壓曲線、電流曲線、用能曲線。

與傳統照明的區別

(一)照明節能技術的革新
數位化半導體LED照明的優點是:

高節能:節能能源無污染即為環保。直流驅動,超低功耗(單管0.03-0.06瓦)電光功率轉換接近100%,相同照明效果比傳統光源節能80%以上。

壽命長:LED光源被稱為長壽燈,意為永不熄滅的燈。固體冷光源,環氧樹脂封裝,燈體內也沒有鬆動的部分,不存在燈絲髮光易燒、熱沉積、光衰等缺點,使用壽命可達6萬到10萬小時,比傳統光源壽命長10倍以上。

色彩多樣:LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理,在計算機技術控制下使三種顏色具有256級灰度並任意混合,即可產生256×256×256=16777216種顏色,形成不同光色的組合變化多端,實現豐富多彩的動態變化效果及各種圖像。

利環保:環保效益更佳,光譜中沒有紫外線和紅外線,既沒有熱量,也沒有輻射,眩光小,而且廢棄物可回收,沒有污染不含汞元素,冷光源,可以安全觸摸,屬於典型的綠色照明光源。

高新技術、尖端技術:與傳統光源單調的發光效果相比,LED光源是低壓微電子產品,成功融合了計算機技術、網路通信技術、圖像處理技術、嵌入式控制技術等,所以亦是數字信息化產品,是半導體光電器件“高新尖”技術,具有線上編程,無限升級,靈活多變的特點。

框架圖 框架圖

傳統照明改為數位化半導體LED照明,改造後的節能率可達60%以上。

(二)管理手段的革新

傳統照明情況下,照明系統用能需要人工讀表,管理者對照明系統的用能實時情況掌握不及時、不直觀。

傳統照明情況下,管理者無法了解照明系統的運行狀態,如電網參數(實時電壓、實時電流、實時功率等)。

傳統照明情況下,管理者無法了解燈具的運行狀態,如燈具具體用能情況、電壓、電流、光照、溫度、環境溫度、環境濕度等情況。

數位化半導體LED照明,增加了電能計量設備,改變了傳統照明情況下對燈具照明能耗無計量系統的現狀,並通過計算機技術和網路技術,將能耗狀態永久存儲,以備管理查詢。

同時利用智慧型電路控制設備實現對照明系統進行了統一的綠色運營管理,定時/分區/分片進行計算機自動管理模式或在特殊情況下人工手動管理模式,在自動管理模式下,達到有效控制節能效果,減少不必要的電能消耗。

利用安徽雲龍科技有限公司的專利產品數位化LED照明燈具對特定區域內燈具的運行狀態和運行環境進行實時的監控,以點觀面,管中窺豹,從而推測其他大量燈具的運行狀態。

綜上所述,數位化半導體LED照明提高了照明系統的現代化管理水平,在“節能”、“低碳”、“減排”方面突出了LED節能低碳照明技術、計算機技術、網路技術給照明系統的現代化管理帶來變革,真正帶來良好的社會效益和經濟效益。

系統功能

1、集中控制
在控制終端均可對所有照明燈具進行分時、分區控制。控制方式具有手動和自動兩種模式,可根據使用需求進行靈活調整。無須人工操作的區域可選擇採用自動控制模式,有機動控制需求的區域可選擇採用手動控制模式。
2、遠程系統監控
對整個照明系統進行動態監測和控制,在所有終端均可顯示系統狀態,主要包括照明系統的分合狀態,各相位的電壓、電流、功率等,可根據需要對區域電路進行遠程的分合控制。
3、能耗數據可視化
對區域照明迴路和整個照明系統分別進行用能情況的統計與匯總,在控制終端以數字和圖表的形式反映出來。
4、自動報警
對照明設備進行實時監測,從傳統定期維護模式轉變為實時狀態維護模式。設備運行出現異常情況時自動報警,便於在第一時間進行檢修維護,從而大幅降低設備的故障率和損壞率,達到其正常使用壽命,實現高效、節能、低耗的目的。
5、歷史記錄
對系統工況、設備工況、用能情況、操作情況以及異常狀態以數字和圖表的形式生成歷史數據,可按日、周、月、年自動生成報表。可查詢任意時間節點的記錄,便於數據統計、分析和管理。
6、多點操作
可通過乙太網或網際網路進行遠程監測與控制,在不同地點的控制終端均可對照明系統進行監控。
7、異常恢復
當系統運行出現異常情況時,控制終端將自動重啟,恢復到正常運行狀態。
8、停電自鎖
由於停電引起的照明中斷,在來電時將自動鎖定為關閉狀態,以確保人身和財產安全。

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