一种实现碳达峰碳达标的库房照明能耗智能应用系统的制作方法

1.本发明涉及智能照明技术领域，具体的是一种实现碳达峰碳达标的库房照明能耗智能应用系统。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，家居智能化逐步发展，智能照明也应运而生。但是现有的照明灯具、装置及系统普遍针对的是一般房间的照明控制，对于特定的场所难以通过灯光控制，实现更加智能的控制，甚至派生出异常警示等功能。
3.对于库房区域，一般具有以下特点：该区域内放置的物品价值较高，对环境较敏感，对于光照有更高的要求；通常会有参观、检修、使用等不同光线要求的应用场景；该区域灯光通常分区域安装，通常按照分通道线性安装，即每个区域有一排或多排同一规格灯具线性安装，同一线上灯具需要统一控制。
4.目前常见的库房照明控制方式多为本地开关控制，当库房规模达到一定程度时，这种控制方式会带来一些不便因素，比如：当工作人员对库房环境不熟悉时不容易找到开关的位置；库房内相关工作完毕关闭照明时，工作人员必须将所有开关按下，行程较长；夜间安保人员必须到达开关位置才能将该区域照明打开，给安保工作带来了不便。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种实现碳达峰碳达标的库房照明能耗智能应用系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种实现碳达峰碳达标的库房照明能耗智能应用系统，包括智能照明系统与照明灯具以及用于照明的库房；
8.所述智能照明系统包括总控中心硬件与智能设备硬件；
9.所述总控中心硬件由总控服务器、监控pc终端组成，控制软件分别安装在智能触控屏和管理照明班组的内部局域网pc终端；
10.所述智能设备硬件包括：
11.集中控制器：接收主机下发的命令，存储并下发至各种终端设备，接收各种终端设备上报或返回的信息，并且筛选出主机需要的信息上报至主机；
12.单灯控制器：采用0-10v数字调光技术，采用电力线载波通讯，实现对灯具开关、0-100％调光；
13.智能触控屏：实现对调光系统本地操控和显示当前设备的运行状态；
14.微波/光感传感器：物体移动识别传感器，该传感器的检测范围为360
°
，工作频率是5.8ghz、工作温度：-10℃- 55℃、高频输出小于0.2mw；
15.所述照明灯具包括led工矿灯与led条形灯。
16.进一步的，所述集中控制器包括：
17.(1)通讯模块
18.(1.1)上行通讯支持4g/以太网，遵循tcp/ip协议；
19.(1.2)下行支持ofdm电力线载波/rs485工业总线二种接口可选，通讯距离达2000米；
20.(2)自动控制模块
21.按设定的时间表或经纬度值，自动管控回路、智能照明单灯控制器；
22.(3)本地手动控制模块
23.集中控制器面板上有“手/自动”切换按键、“开灯”按键、“关灯”按键，通过这些按键实现对单灯控制器、微波/光感传感器的应急控制；
24.(4)数据、状态采集模块
25.采集单灯控制器、微波/光感传感器的运行数据及运行状态；
26.(5)电气参数采集模块
27.用于采集线路及三相电压、电流、有功功率、功率因数；
28.(6)故障采集、上报模块
29.采集或接收单灯控制器、微波/光感传感器的故障报警信息，上报至主机；
30.(7)实时时钟、时间自动校正模块
31.能够掉电自动计时，与服务器实时时间同步，自动校准；
32.(8)箱门监测模块
33.具有2个开关量监测口，监测配电箱前、后门非法开启；
34.(9)具有回路供电控制模块
35.具有1路开关量输出接口，控制交流接触器，按时间表或经纬度设定值自动控制回路的供电状态；
36.(10)远程维护模块
37.集中控制器能够被远程更改固件代码，实现远程维护以及功能的升级。
38.进一步的，所述单灯控制器包括：
39.(1)控制模块
40.(1.1)单灯控制器在集中控制器及其它设备的管理下，通过电力线载波通信，控制灯具供电回路的电源通断和控制灯具的照度变化，控制范围0-100％；
41.(1.2)按设定的时间表自动控制灯具供电回路的电源通断，控制灯具的照度变化，控制范围0-100％；
42.(2)故障报警模块
43.单灯控制器能够自动上报故障信息至集中控制器及系统平台；
44.(3)通讯模块
45.单灯控制器采用ofdm多子载波电力线通讯技术，点对点距离达2000米，同时采用自组网技术，无须人工干预，调试周期短；
46.(4)交流采样模块
47.单灯控制器内部集成专业电能计量芯片，能够采集灯具电流值、电压值、有功功率值，用于系统分析、统计；
48.(5)温度检测模块
49.单灯控制器监控灯具内部环境温度，监控范围-45℃～99℃；
50.通过设置报警阈值，当灯具内部温度过高时，上报温度故障并自动调低灯具亮度；
51.(6)防护模块
52.电源输入端能够承受持续6小时ac420v设备不损坏，电网恢复正常后，设备正常工作；控制器出现故障时能通过回路开关正常开关灯。
53.进一步的，所述智能触控屏包括：
54.(1)数据采集模块
55.智能触控屏能够读取当前集中控制器的工作状态、回路调光值和回路电压；
56.(2)本地控制模块
57.智能触控屏能够实现对回路调光器立即调光控制功能。
58.进一步的，所述库房分为：
59.a区：分为a01～a04共4控制个区，安全通道区域常亮；
60.b区：每两个货架间的照明均为一个控制区域，共分为32个控制区，安全通道区域常亮；
61.c区：分为c01～c04共4个控制区，安全通道区域常亮；
62.d区：分为1个控制区，安全通道区域常亮；
63.f、g、h、i区：每两个货架间的照明均为一个控制区域，f、g区各分为7个控制区，h、i区各分为5个控制区，安全通道区域常亮。
64.进一步的，所述led工矿灯内置有单灯控制器与微波/光感传感器。
65.进一步的，所述led条形灯每4个分为一组，共用一个单灯控制器与微波/光感传感器。
66.本发明的有益效果：
67.1、本发明通过内部局域网络、计算机控制系统、电力载波通讯,实现照明遥测、遥控、遥信的综合管理功能；
68.2、本发明以电力线载波通讯实现对远端照明回路、照明灯具的控制，从而实现高效率、低成本的管理。以电力线载波通讯为核心的智能照明控制系统，具有“易实施、免布线、实施周期短”等特点，可以节省大量的用电成本、人力成本、管理成本，系统整体效益非常显著。
附图说明
69.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
70.图1是本发明库房一层灯具平面布置图；
71.图2是本发明库房二层灯具平面布置图；
72.图3是本发明电力线载波控制接线示意图；
73.图4是本发明微波/光感传感器的结构示意图。
具体实施方式
74.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
75.一种实现碳达峰碳达标的库房照明能耗智能应用系统，包括加载电力线载波通讯的智能照明系统与照明灯具以及用于照明的库房；
76.参照图1和图2所示，根据需求，将库房格局改为以下布置：
77.1)a区分为a01～a04共4控制个区，安全通道区域常亮。
78.2)b区每两个货架间的照明均为一个控制区域，共分为32个控制区，安全通道区域常亮。
79.3)c区分为c01～c04共4个控制区，安全通道区域常亮。
80.4)d区分为1个控制区，安全通道区域常亮。
81.5)f、g、h、i区每两个货架间的照明均为一个控制区域，f、g区各分为7个控制区，h、i区各分为5个控制区。安全通道区域常亮。
82.6)新装灯具加装防坠钢丝绳，确保灯具及支架安装安全可靠。
83.7)一楼b区双层货架上层区域双管led灯采用60*60镀锌方钢、吊杆安装方式。灯具安装在方钢上、方钢通过吊杆吊装。
84.8)led工矿灯选用150w-200w智能灯具，配合微波/光感传感器，保证有人工作时对应区域灯具自动开启，照度保持200lux，无人工作时，对应区域灯具自动关闭。
85.led条形灯选用36w led灯具，配合微波/光感传感器，保证有人工作时、对应区域灯具自动开启，照度≥200lux,无人工作时，对应区域灯具自动关闭。
86.根据以上要求，采用电力线载波的通讯方式实现对库房照明的控制。
87.用于实现以下功能：
88.(1)多种控制模式
89.手动模式、自动模式(分时控制和分区控制)，可以满足用户任何情况下按照需求自动开启和任意调节灯具亮度。
90.a)手动模式
91.当出现紧急情况时，可远程(控制中心主机、智能触控屏、液晶86控制面板)调控每一盏灯具亮度。管理人员可根据当时的作业需求情况，通过管理中心设定相对应的亮度，一键下发场景设置，实现对全区域照明设备的控制管理。
92.b)自动模式
93.每个单灯控制器，可以对灯具进行分组并调光，对灯具可以设定相应的时间表，使得灯具可以按照生产时间表的策略自动调节灯具的亮度及开关灯具。
94.(2)监控方式多样
95.管理人员可以通过远程、实时、预设等模式控制各段中任何一盏单灯的开启、关闭、调光及灯具功率、电压、电流、功率因数和灯具状态查询等多种功能，实时了解灯具运行状态。
96.(3)灯具故障主动上报
97.灯具在使用过程中出现故障，集中控制器可以将灯具故障上报给管理员用户，并且准确提供灯具故障的原因和库房的具体的地理位置信息，提高故障处理效率，实现无人化灯具运行检查。
98.(4)数据查询
99.实现远程、智能、实时、快捷的数据查询功能，可以确保数据的及时性、有效性。
100.(5)安全管理
101.具有用户权限密码设置，防止非管理人员使用，确保系统控制安全的可靠性。
102.(6)地图引导
103.可视化的直观体现各区域位置以及灯的具体位置，故障情况和亮灯等信息，提供地图展示服务，并能在地图上显示每台控制器的位置(gis地理数据信息)；以地理信息系统为平台进行开发应用，支持google地图，百度地图及其他开放的gis系统。
104.(7)人工控制场景
105.通过分合照明控制箱上的开关来实现回路上所有灯具的亮、灭，灯具输出功率为100％。通过中央pc端控制平台实现任意数量灯具(厂房、区域、分组、单一灯具)的亮、灭，以及调整灯具的输出功率。
106.如图3所示
107.系统总成
108.智能照明ptrc-4000控制系统主要由主站管理软件(pc端)、智能触控屏、液晶86控制面板、集中控制器、单灯控制器、微波/光感传感器等部分组成。
109.总控中心硬件组成
110.总控中心作为照明系统的控制心脏，担负着系统的自动控制、数据分析、处理及管理任务。总控中心由总控服务器、监控pc终端组成，控制软件分别安装在智能触控屏和管理照明班组的内部局域网pc终端。
111.智能设备硬件组成
112.智能集中控制器：ptlc-200智能集控器，尺寸小巧、便于安装，具有多种扩展端口，满足多种场合的扩展功能需求，便于与第三方系统联动衔接。智能集控器具有三相高精度电压、电流远程监测功能，产品采用工业级设计标准，适用于各种工业场所复杂的电气环境。(在本项目中安装在一楼的智能照明总控箱内，和8寸智能触控屏实现一对一的对应关系，对整个库房的照明灯具进行管理控制，便于现场管理。)
113.单灯控制器：智能照明控制器ptlc-12p22-c采用0-10v数字调光技术，采用电力线载波通讯，实现对灯具开关、0-100％调光。(每套工矿灯出厂均内置一个单灯控制器，方便后期的快速安装。led固态条形灯每4个灯分为一组，共用一个单灯控制器，串接在灯具进线的前端，装于第一个灯口位置，在灯具进线的前端。)
114.智能触控屏:智能触控屏采用工业化串口显示屏，根据照明管理的实际使用状况所设计、制造，控制屏内所有元件均选用长寿命、高可靠的电子元器件，因而具有寿命长、可靠性高的特点，产品集成度高，显示清晰，性能稳定，采用8寸高清大屏。(一楼智能总控箱上安装一个8寸的总控屏来对六个区域的分配电箱上的分控液晶开关进行控制，实现总、分的管理功能，分控液晶开关实现每个对应区域的灯具进行开关、控制功能，总控屏可对每个分控液晶开关及所有灯具进行控制管理。)
115.微波/光感传感器：物体移动识别传感器，该传感器的检测范围为360度，工作频率是5.8ghz、工作温度：-10℃- 55℃、高频输出小于0.2mw，性能稳定可靠。每个工矿灯内置一个微波/光感传感器，一体化设计，美观大方，方便安装。固态条形led灯每4个灯分为一组，共用一个微波/光感传感器，和单灯控制器实现一对一关系，装于第一个灯口位置，使探测范围最大化。
116.集中控制器
117.ptlc-200型智能照明集中控制器是智能照明管理系统中最重要的组成部分，主要实现对单灯控制器、光照度采集仪、微波/光感传感器等终端设备的数据采集、状态采集及远程、本地控制。
118.作为系统承上启下的核心部件，智能照明集中控制器直接接收主机下发的命令，存储并下发至各种终端设备，同时接收各种终端设备上报或返回的信息，并且筛选出主机需要的信息上报至主机。
119.集中控制器包括以下功能：
120.1、通讯功能
121.1.1上行通讯支持4g/以太网，遵循tcp/ip协议。
122.1.2下行支持ofdm电力线载波/rs485工业总线二种接口可选，通讯距离最远达2000米。
123.2、自动控制功能
124.按设定的时间表或经纬度值(自动计算该地区的日出日落时间)，自动管控回路、智能照明单灯控制器等终端设备。
125.3、本地手动控制功能
126.智能照明集控器面板上有“手/自动”切换按键、“开灯”按键、“关灯”按键，通过这些按键可实现对单灯控制器、微波/光感传感器等终端设备的应急控制。
127.4、数据、状态采集功能
128.智能照明集中控制器可采集单灯控制器、微波/光感传感器等终端设备的运行数据及运行状态。
129.5、电气参数采集功能
130.5.1智能照明集中控制器内部高度集成专业级三相电能采集模块，可采集线路及三相电压、电流、有功功率、功率因数等电气参数。
131.5.2智能照明集中控制器可采集单灯控制器、微波/光感传感器等终端设备的电参数，如灯具的电压、电流、有功功率及功率因数等。
132.6、故障采集、上报功能
133.智能照明集中控制器可采集或接收单灯控制器、微波/光感传感器等终端设备的故障报警信息，同时上报至主机。
134.7、实时时钟、时间自动校正
135.智能照明集中控制器采用高精度时钟芯片，时间精准，掉电自动计时，与服务器实时时间同步，自动校准。
136.8、箱门监测功能
137.具有2个开关量监测口，可监测配电箱前、后门非法开启。
138.9、具有回路供电控制功能
139.具有1路开关量输出接口，可控制交流接触器，按时间表或经纬度设定值自动控制回路的供电状态。
140.10、远程维护功能
141.集中控制器可被远程更改固件代码，实现远程维护以及功能的升级。
142.单灯控制器
143.单灯控制器采用0-10v数字调光技术，采用电力线载波通讯，实现对灯具开关、0-100％调光。
144.单灯控制器包括以下功能：
145.1、控制功能
146.1.1单灯控制器可在集中控制器、及其它设备的管理下，通过电力线载波通信，控制灯具供电回路的电源通断和控制灯具的照度变化，控制范围0-100％。
147.1.2按设定的时间表自动控制灯具供电回路的电源通断，控制灯具的照度变化，控制范围0-100％。
148.2、故障报警功能
149.单灯控制器可自动上报故障信息至集中控制器及系统平台。
150.3、通讯功能
151.灯控器采用ofdm多子载波电力线通讯技术、抗干扰能力强，点对点距离最远可达到2000米，同时采用自组网技术，无须人工干预，调试周期短。
152.4、交流采样功能
153.单灯控制器内部集成专业电能计量芯片，能够采集灯具电流值、电压值、有功功率值，用于系统分析、统计。
154.5、温度检测功能
155.单灯控制器可监控灯具内部环境温度，监控范围-45℃～99℃，用户可设置报警阀值，当灯具内部温度过高时，上报温度故障并自动调低灯具亮度，保护灯具不受损坏。
156.6、防护功能
157.电源输入端可承受持续6小时ac 420v设备不损坏，电网恢复正常后，设备正常工作；控制器出现故障时能通过回路开关正常开关灯。
158.智能触控屏
159.ptlc-2600型智能触控屏是智能照明管理系统中信号采集最重要的组成部分，主要实现对调光系统本地操控和显示当前设备的运行状态。
160.ptlc-2600型智能触控屏采用工业化串口显示屏，根据照明管理的实际使用状况所设计、制造，控制器内所有元件均选用长寿命、高可靠的电子元器件，因而具有寿命长、可靠性高的特点。产品集成度高，显示清晰，性能稳定，采用8寸高清大屏。
161.智能触控屏的特点
162.1、嵌入式安装方式
163.现场应用中可嵌入到智能照明总控箱的箱体上，安装方便可靠。
164.2、工业化设计
165.所有器件均选用工业级标准器件，可应对各种复杂的工业电气环境。
166.3、友好的人机交互界面
167.界面显示美观大方，操作简便，具有友好的操作界面。
168.4、产品稳定
169.应用于各种复杂多样的工业环境。
170.5、通信手段多样
171.rs-485、网线、光纤(rs-485、网线建议使用距离不超100米)。
172.智能触控屏的功能：
173.1、数据采集功能
174.智能触控屏可读取当前智能集控器工作状态，回路调光值、回路电压等运行参数。
175.2、本地控制功能
176.智能触控屏可实现对回路调光器立即调光控制功能。
177.微波/光感传感器
178.如图4所示，物体移动识别传感器，该传感器的检测范围为360度，工作频率是5.8ghz、工作温度：-10℃- 55℃、高频输出小于0.2mw，性能稳定可靠。
179.探测距离设置
180.此范围为安装在2.5米高度时出现在地面的近似面的探测区域的半径，拨动开关拨到on位置为“1”，拨到off位置为“0”；开关位置与探测距离对应表如表1所示：
181.s1s2距离s1s2距离002m106m014m118m
182.表1
183.工作照度值可在10lux～500lux范围内调节，如表2所示：
184.s6s7s8光控照度s6s7s8光控照度0o024h100100lux00110lux101200lux01020lux110300lux01150lux111500lux
185.表2
186.目前在工业企业当中，都是通过开关控制所有灯具的，并且，通常工业企业无论是在厂房还是在库房，都是需要这些灯具进行照明的，而且由于没有加载智能控制系统，一次都是需要12小时的照明时间，但不管是厂房还是库房，也都不是总是存在工作人员的，包括区域也是如此，通常都是过一段时间才会在一定的区域内使用，并且还有时候，工作人员也都是从中经过而已，这种持续性的照明工作，虽然能够将厂房与库房照的灯火通明，但也会造成大量浪费；
187.而在加载了该系统之后，在厂房内，就可以根据作业的工艺要求和排班时间以及区域来控制照明，只有在工作的厂房才会有持续性的照明，离开时，就会自动熄灭，工作人员在走动时，也只有对应的过道才会出现照明，这个工作区间最多也就是在40～60％，利用该系统就可以进行精准安排，进而可以降低平时的40～60％的能耗；
188.而在库房内，则更加的节能了，因为库房通常都是存储物资的，只有在物资进出的
时候，才需要照明，而照明系统可以通过传感器来探测，就会打开对应的灯具，库房物资的进出，通常每次也都在一两个小时内完成，所以，只需要在这一两个小时内，实现持续性照明即可，物资存取完成后，就可以自动将灯具关闭，这比厂房的工作时间还要少，也因此，相比于持续性的照明12小时，可以将照明的能耗降低70～80％，节约了大量的电能。
189.因此，在加载了该系统的，无论是厂房还是库房，都可以节约大量的电能，从而降低大量成本，厂房由于工作的时间较长、区域较广，可以降低40～60％的能耗，而库房则只有在进出物资时，才需要进行照明，照明时间较短，可以降低70～80％的能耗。
190.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。