仓库与货场节能照明自动控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种节能系统，尤其是涉及一种仓库与货场节能照明自动控制系统。

背景技术：

近年来，在中国制造走向世界的过程中，物流仓库与货场、特别是特大面积物流仓库与货场的建设投资大幅增加，物流仓库与货场的照明越来越受到人们的重视，仓储照明对照明功能的要求也从最基本的“有灯”提升到高质、高效且节能的高度。

物流仓库与货场照明系统除了要满足仓库与货场内一般巡视、维护、与货物装载作业的常规的功能需要外，还对照明系统的自动控制和节能提出了新的要求，照明系统的控制不仅要安全可靠，还要具备良好的节能效果。

当前仓库与货场照明控制大多为人工方式或者是电脑钟控方式控制，一般是全开或者全关的方式控制，已经考虑节能的部分仓库与货场，则采用分区域的方式实施控制，这几种控制方式，全开全关，偶尔忘关，电能浪费极大。

针对独立孤灯的控制，通常采用的控制方式有开关线控、红外感应控制、光控、声控和无线遥控等控制方式。

针对大面积区域的多灯系统照明，通常采用的技术有开关的集控，电脑程控（钟控）与光控等控制方式。

上述控制方式在仓库与货场的区域照明控制中均无法获得最佳的节能效果。基本的原因基于以下几点：一是仓库与货场中物资的存放区域的随机性，二是存取作业的随机性，三是作业的时间、作业量的随机性……。同样采用独立孤灯的控制方式在仓库与货场中无法获得较好的控制效果，红外感应的方式，控制距离近不说，长时间应用，单一的灰尘的积累就能影响灯具的正常工作。传统的无线遥控也只能针对定点的灯具控制，无法实现作业点随机改变的控制模式。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种控制简便、节能高效的仓库与货场节能照明自动控制系统。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

仓库与货场节能照明自动控制系统，包括遥控器和控制器，所述的控制器与灯具对应设置（每个控制器控制一个或相邻的两个灯具），而所述的遥控器则和控制器通过配对的地址编码（才实用新型采用焊码型地址编码）实现无线连通，且所述的地址编码为焊码型地址编码，任意一个遥控器均可控制仓库与货场内任意位置的任一灯具，控制灯具的有效半径由遥控器上的天线的长度确定，而当需要多点同时作业时每个作业点仅需开启配带的遥控器即可确保多人多作业点的照明，从而实现在有限范围内的点—面（多点）的小区域照明控制。

进一步，上述的遥控器包括：用于控制电源的自锁开关、间歇发射控制信号的低占空比时基振荡器、生成地址编码的地址编码器和发射带有地址编码信息的无线信号的无线发射器。

且，上述的低占空比时基振荡器为基于CMOS器件和ICM7555电路，且占空比为0.1-1%的脉冲振荡器。而所述的脉冲振荡器发射控制信号的频率为9.5-10秒一次，这样可大幅节约遥控器2内电池的消耗。

此外，上述的无线发射器为315M或433M的高频无线电发射电路。

更进步一步，上述的控制器包括：用于为控制器提供直流电的变压器降压稳压电源、用于接收遥控器的开灯指令的无线接收器、用于对无线接收器接收到的无线信号进行解码的地址解码器和通过无线接收器接收到的无线信号触发进而工作的延时控制开关。

其中，上述的延时控制开关为一基于时基电路元件NE555的单稳态时基输出控制器。且所述的单稳态时基输出控制器稳态时间为20-20.5s。

而上述的遥控器和控制器之间的平面有效控制距离为7-60m。

此外，为了防尘，防潮，所述的控制器和灯具均采用工程PVC材料封装，且所述的封装等级为IP65。

本实用新型的有益之处在于：本实用新型所述仓库与货场节能照明自动控制系统在结构上具有良好的密封性，防尘、防潮效果好且抗干扰能力强；在功能上实现了“人到灯亮，人走灯灭”， 无需人为干预，确保高效节能，且可多点、多作业面同时控制，互不干扰，同时也可在作业点与作业面存在交叉情况下正常工作，工作稳定且操作简便，具有极高的可靠性与安全性，此外，还能延长照明灯的使用寿命，非常适用于物流仓库、货场等作业场所，具有良好的应用前景及经济、社会效益。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型所述的遥控器的结构示意图；

图3为本实用新型所述的遥控器的电原理图；

图4为本实用新型所述的控制器的结构示意图；

图5为本实用新型所述的控制器的电原理图；

图6为单稳态电路工作模式示意图。

图中附图标记的含义：

1、控制器 2、遥控器 3、低占空比时基振荡器 4、地址编码器

5、无线发射器 6、无线接收器 7、地址解码器 8、延时控制开关。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

图1是本实用新型一实施例的结构示意图。

参见图1，仓库与货场节能照明自动控制系统，包括遥控器2和控制器1，其中，控制器1与灯具对应设置，在本实施例中，每个控制器1控制一个灯具，当然，也可以设计为一个控制器控制相邻的两个灯具，而遥控器2则和控制器1通过配对的地址编码实现无线连通，当需要多点同时作业时，每个作业点仅需开启配带的遥控器2即可确保多人多作业点的照明，从而实现在有限范围内的点—面或多点的小区域照明控制。

对于地址编码来说，应用非常广泛的地址编码技术有焊码型地址编解码技术和滚动码地址编解码技术，相比较，滚动码编解码技术的安全性远高于焊码型地址编解码技术，而在本实用新型中暂不考虑地址编码被破解而带来的防盗安全性问题，仅考虑二个相邻库房之间因邻近而可能带来的相互干扰，因此，采用固定焊码型地址编解码技术已经足够应用。

图2为本实用新型所述的遥控器的结构示意图，图3为本实用新型所述的遥控器的电原理图。

如图2和图3所示：上述的遥控器2包括：用于控制电源的自锁开关、间歇发射控制信号的低占空比时基振荡器3、生成地址编码的地址编码器4和发射带有地址编码信息的无线信号的无线发射器5。

其中，本实用新型将传统遥控器的按钮改为自锁开关，实现了对遥控器2的电源控制；

而低占空比时基振荡器3则取代了原遥控器的人工按键，其为一种基于CMOS器件和ICM7555电路、且占空比为0.1-1%的脉冲振荡器，且发射控制信号的频率为9.5-10秒一次，控制无线发射器发出带有地址编码的开灯指令。常规的振荡器的RC电路中，因为RC电路是一个确定参数的元件，相应的充电与放电时间常数是一个相同时间的固定值，但在低占空比时基振荡器3的电路中则利用了二个开关二极管使RC电路的充电时间常数和放电时间常数不同，本实用新型则采用的是1：50至1：100的比值设计，使高电平脉冲输出时的RC时间常数极小，而零电平脉冲时的RC时间常数极大，从而使低占空比脉冲电路成为可能。在本实用新型中，低占空比的脉冲控制使遥控器2中极为耗能的无线发射工作状态从连续转为长间隔、短脉冲的无线发射工作模式，极大地降低了遥控器2的能耗，延长了遥控器2内电池的工作时间。

地址编码器4采用焊码型地址编码芯片电路，电路采用PT2262/PT2272芯片组，该芯片组被广泛应用于各类需地址编码的控制器设计中，且PT2262/PT2272的应用电路的数据均能从网络上获取。任意一个遥控器2均可控制仓库与货场内任意位置的任一灯具，控制灯具的有效半径由遥控器2上的天线的长度确定，而当需要多点同时作业时每个作业点仅需开启配带的遥控器即可确保多人多作业点的照明，从而实现在有限范围内的点—面（多点）的小区域照明控制。

而无线发射器5则为315M或433M的高频无线电发射电路，常用的有二通道，四通道，八通道……等，本实用新型则根据实际要求，因为是多灯的同步控制，所以仅需单通道即可，无线发射器5可以发出无线编码，发出的信号不受方向限制，信号强度可以在一定的范围内被控制器1接收。

图4为本实用新型所述的控制器的结构示意图，图5为本实用新型所述的控制器的电原理图。

如图4和图5所示：控制器包括：用于为控制器1提供直流电的变压器降压稳压电源、用于接收遥控器的开灯指令的无线接收器6、用于对无线接收器6接收到的无线信号进行解码的地址解码器7和通过无线接收器6接收到的无线信号触发进而工作的延时控制开关8。

其中，上述的变压器降压稳压电源为150mA内的12V、5V两种规格的直流电源。

无线接收器6也为315M或433M的高频无线电接收电路，常用的有二通道，四通道，八通道……等，本实用新型则根据实际要求，因为是多灯的同步控制，所以仅需单通道即可，无线接收器6可以接收无线编码，其与本实用新型所述的遥控器2之间的平面有效控制距离为7-60m，在仓库与货场内，可通过遥控器2的天线长度的调整来控制灯具点亮区域的大小。拔出天线，控制半径约60m；收回天线，控制距离约7 m。

而上述的延时控制开关8则为一基于时基电路元件NE555的单稳态时基输出控制器，且所述的单稳态时基输出控制器稳态时间为20-20.5s左右，该时间接近2倍于遥控器2中由ICM7555电路构成的长周期脉冲周期间隔，因此，可使控制器1在一个延时周期内至少能接收三次触发脉冲指令，从而也就确保了可连续触发的单稳态控制电路的稳定工作，从而实现了作业区的照明 “人在灯亮，人走灯灭”。

而一般的单稳态触发器，需要在一个完整的时间周期，才能完成一次重复的翻转，即在外加的触发信号条件下，电路翻转工作，经一定延时后电路恢复至原始状态，其工作模式为一种循环，其工作模式如图6所示。在电路处于单稳态状态的工作过程中，新的触发信号无法使电路继续处于单稳的状态工作。必须要在电路完成一个完整的循环后新的触发信号才能重新进入新一轮的循环。可本实用新型所述的连续触发的单稳态电路与一般的单稳态电路比较，存在一个独立的受外加的触发信号控制的RC电路的放电（或充电）通道，当一个触发信号输入时，不管电路处在何种状态，电路将直接使RC电路产生放电（或充电）。从而使电路的连续触发成为现实，进而使电路继续维持单稳态工作。

此外，对于本实用新型涉及的灯具来说，不仅要具备即开即亮的特性，以满足仓库与货场作业随机性的要求，还要具备良好的色温和高显色性，以满足仓库与货场作业亮度和细节分辨力的需要，因此，本实用新型选择即开即亮的大功率LED灯具，大功率LED灯具有很好的光效比和优异的显色性。

根据仓库建筑的高度不同，灯具的安装状态一般可分为低顶棚、中顶棚、高顶棚三种。低顶棚一般高度低于5米；中顶棚安装高度一般在5～10米；高顶棚类安装高度在10米以上，需采用300W以上的灯具。本实用新型尤其适用于中、高顶棚。

而考虑到仓库与货场环境多粉尘、潮湿等各种物质与货物，上述的控制器1和灯具均采用IP封装，且所述的封装等级为IP65，这样的封装对整个电路在散热方面提出了较高的要求。因此电源部分一方面要满足无线接收电路、控制电路的工作要求，另一方面应尽量减少富裕功率，降低发热量。

本实施例中，所述的控制器1的基本技术参数为：

额定工作电压：交流220 V AC

额定工作电流：3A

额定工作制式：连续

无线电传输频率：315 MHz或433 MHz。

遥控器2采用12V的电池供电，使用时按下自锁开关，遥控器2的低占空比时基振荡器3会每隔10 秒的时间周期发射一次带地址编码的控制信号，相当于在每10 秒的时间周期中发按压传统遥控器的控制键一次，并且按压时间为0.1 秒，持续发出开灯指令信号。不使用时自锁开关要关闭，以节约电池的耗电，延长遥控器2的电池的使用寿命，该控制信号使遥控器的无线发射的消耗功率降为连续工作的1.0%以下，大大降低了遥控器内电池的能量消耗，使遥控电池工作寿命超过2周左右，这个消耗对工业应用而言就处在了一个合理可接受的范围之内。

无线接收器6一直处在工作状态，当接收到无线指令，且地址编码符合，控制器2发生响应，启动单稳态输出电路，使灯点亮。同时延时控制开关8开始工作，在20秒左右内，如果无线接收器6再次接收到遥控器2发出的打开灯的指令时，单稳态电路重置，重新开始延时，在20秒左右内，如果没有接收到开灯指令，延时控制开关8发出灯熄灭的控制，灯熄灭。

具体操作流程为：

作业前：作业人员作业时，在进入作业区前将随身携带的遥控器2的自锁开关打开，确保遥控器2处于工作状态，使遥控器2定时发射约定的带地址编码的无线指令信号。此时，在作业区附近的处于遥控器2有效半径范围内的几个灯具的控制器1，因收到了指令信号就开灯，而远离作业区的灯具上的控制器因收不到指令信号，保持关闭状态不变。

作业区内流动作业：当工作人员在作业面内流动作业时，前面的灯具只要进入控制半径范围，就被依次点亮，而后面的灯因远离控制范围将逐个关灭。

作业面内定时定点作业：如果作业面内某一固定点，长时间作业，则工作人员身上的遥控器2就会自动使附近的灯具作长时间连续照明，若多人同时在多区域作业面内工作，只要增加相应的遥控器，即可得到足够的照明，控制区域可随意扩展。

停止作业：作业完成后工作人员离开作业区，原来工作的灯将自动熄灭。

作业后工作：作业人员不再作业并离开，此时，工作人员应关断遥控器2的电源。只要没有作业人员，作业区内照明灯具自然处于全部熄灭状态。

在物流仓库与货场照明系统中，一般采用安装在仓库与货场入口处的空气开关或者是交流接触器来闭合或分断仓库与货场照明灯电源的方式，从而实现对仓库与货场照明灯的点亮与熄灭进行控制。在作业或巡视人员进入仓库与货场前，闭合空开或交流接触器点亮仓库与货场照明灯，在作业或巡视人员离开仓库与货场时，断开空开或交流接触器使仓库与货场照明灯熄灭。这样做的好处是，作业人员操作简便，安装投资也较少。但操作人员每次进入作业，均要对灯具操作，如果存在多批次人员的同时作业，控制会产生严重的混乱。但采用了本实用新型所述的系统后，不同作业的人员只要随身携带遥控器，不论身处何处均能实现作业区内的“人到灯亮，人走灯灭”控制方式。

从另一方面看，物流仓库与货场内一般有装卸、维修、巡守等作业，而这些作业有以下特点：在时间上的随机性，作业点的流动性以及作业范围的局部性。比如试验仓库与货场全长200米多，宽100米共分4个控制回路，每个控制回路管理5000平方米的照明。实际的作业区的作业面可能只有几百平方米，正常情况下作业面照明的照度可能正常作业区需要200—300Lux照度的照明，总照明功率仅需1 KW左右，但如果全开式控制，则控制功率可达成10 kw以上，如果作业面刚好在两个分控区的中间，全功率照明区域可达10000平方米，总耗电可能达到10～20KW以上，造成极大的浪费。

实例计算：仓库面积为100 m*100 m，总计10000平方米，顶棚高度10 m，无线遥控距离设置为30 m，实际平面控制有效半径为20 m，每个作业点的实际照明区域以20米计算，照明面积约为 1200平方米。当单点作业时照明能耗比全开式节约：

1-1200/10000=88%

如果有10个点同时作业，作业交叉率为50%，则需要照明面积是：

1200*(1+0.5)*5 m²=9000 m²

照明能耗比全开式仍然节约：

1-9000/10000=10%

实际作业中作业点的照明半径可以调整到10 m左右，则上述的计算中的能耗还能缩小4倍，因此单点作业时的能耗比全开式节约97%；10个点同时作业，作业交叉率为50%，能耗比全开式节约55%。这样一个节约率，对于一个上万平方的仓库，全开式控制时，动辄就达几十KW的照明功率来讲，节能效果极为明显。

同时，在作业完成后离开作业面时，还存在忘记关灯而形成长明灯的状况。因此，仓库与货场内现的照明系统长期在极低效率的状态下运行，造成的电能浪费是相当可观。

本实用新型的使用，实现了物流仓库与货场作业较为理想的照明控制方式，可使作业人员在良好的照明状态下工作，同时有效地避免常明灯，节约了电能。

在本实用新型投入使用后与原控制方式对比，除巡守照明所需耗能外，因其节能的主要要点在于灯具仅在小区域范围内被点亮，且点亮的灯具能实现“人来灯亮，人去灯灭”的控制功能，在距工作人员一定范围内的照明灯被点亮，超出范围的灯不亮，与原控制方式相比，大幅提高工作效率，节电效果明显。作业所需的照明耗能将大幅下降，平均能耗下降可达70%以上。

采用本实用新型所述的仓库与货场节能照明自动控制系统，还能延长照明灯的使用寿命，照明启动对电网无冲击，现场施工安装简单，物流仓库与货场除供电电线外，完全取消辅助控制线及其它有关装置，使用的电缆规格也能降低，可减少仓库与货场照明工程投资。由此可见，本实用新型既可以比较方便的控制仓库与货场内照明灯具的开关、又可以有效避免长明灯的存在，大幅降低设备运营成本，具有良好的应用前景及经济、社会效益。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。