轨道照明装置的智能控制装置的制作方法

本实用新型涉及轨道交通照明系统，具体来说是一种轨道交通照明系统的智能控制装置。

背景技术：

当今世界经济快速发展，能源日趋紧张，严重制约了国民经济的发展。因此，力行节能降耗，建设资源节约型社会，实现经济社会的可持续发展显得尤为重要。轨道交通作为公用设施中耗能巨大的基建项目，在保证其安全和功能性的前提下，降低其能耗水平是目前一个重要课题。随着我国各大城市轨道交通项目建设高潮的兴起，车站数量不断增加，规模和内部环境要求不断提高，也使我国轨道交通系统的能耗越来越大。轨道交通照明(例如地铁照明、城际交通)系统是维持交通正常运行的重要组成部分，也是轨道交通系统耗能巨大的部分之一，由于轨道交通常常设置于地下，因此无论白天还是夜间无论是否有机动车辆或者行人通过，经常灯火通明，使得其具有工作时间长、能耗大的缺陷，因此轨道交通照明系统的节能意义重大。

对于轨道交通照明系统的能耗问题，现有方案一般从灯具选取和控制方式两大方面来进行改进，以提高灯具照明效率，减少照明用电量，有效降低轨道交通照明系统能耗。

技术实现要素：

在下文中给出了关于本实用新型实施例的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

具体的，为了解决上述技术问题，本实用新型的思路是，将照明灯具设置为多组，针对不同时间、不同环境的光照度进行来自动控制开启和关闭一组或者多组，并对控制电路进行优化设置，保证必要照明的同时，有效减少不必要的能源消耗。

根据本申请的一个方面，提供一种轨道照明装置的智能控制装置，包括：若干路照明灯具、以及控制该若干路照明灯具的通断的控制电路；所述若干路照明灯具至少包括彼此相互独立设置的第一组照明灯具、第二组照明灯具和第三组照明灯具，第一组照明灯具具有多个串联连接的第一灯具，第二组照明灯具具有多个并联连接的第二灯具，第三组照明灯具具有多个串联连接的第三灯具，且第一灯具和第三灯具间隔设置；所述控制电路包括用于数据处理的微处理器、用于检测环境信息的传感器电路、用于控制照明灯具的通断的开关电路、用于预先设置不同时间段和开关电路的对应关系的存储器电路，传感器电路、开关电路和存储器电路均连接至微处理器；所述开关电路包括用于控制第一组照明灯具的第一开关电路、控制第二组照明灯具的第二开关电路和控制第三组照明灯具的第三开关电路，第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路均受控于微处理器。

其中，所述第二开关电路受控于微处理器根据预设规则对接收到的传感器电路的输出信号进行判断的判断结果；所述第三开关电路受控于微处理器根据存储器电路预先存储的对应关系。本申请通过上述设计方案，将第一组照明灯具和第二组照明灯具在电连接关系上独立设置，第一组照明灯具的多个第一灯具串联连接，第二组照明灯具的多个第二灯具并联连接，因此，当某个位置处光照度变化或者有人来了或者列车进站时，传感器电路的输出信号经由微处理器处理后获得上述环境信息变换，而开启第二组照明灯具的相应位置的第二灯具。

所述传感器电路用于检测受控区域内的环境信息，受控区域为照明灯具所在的区域。例如，所述传感器电路包括用于感应人体信号的人体感应传感器，以及用于采集受控区域的环境光强度信息的光线传感器以及获取受控区域噪声的声敏传感器。所述微处理器，接收所述人体感应传感器生成的第一传感信号、光线传感器生成的第二传感信号以及声敏传感器生成的第三传感信号，并根据预设规则对比所述第一传感信号或者所述第二传感信号或者所述第三传感信号(或者第一传感信号、第二传感信号或者、第三传感信号两两组合或者三者的结合)的输出数值超出阈值范围时，输出相应的控制信号，以控制第二组照明灯具的开启、关闭和/或功率调整。

进一步的，所述控制电路还包括电性连接于微处理器的故障检测电路，该故障检测电路至少包括感应供电系统(一般为轨道照明装置提供电能的是内部供电系统的动力照明供电系统)中的电压信号和电流信号的互感器模块，以及将互感器模块感应到的模拟信号转换为数字信号的模数转换模块。互感器模块一般包括电压互感器和电流互感器，分别实时采集用户终端的负荷电压、电流数据，经转换模数转换模块后传送至微处理器，微处理器接收到模数转换模块转换后的信号后，根据预设的规则对其进行判断，如果判断为异常(例如供电电压过低)，则控制开关电路关闭第二组照明灯具或者第三组照明灯具。

第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路均包括电子开关和机械开关。系统通过电子开关可实现自动根据环境信息的变换来对整个轨道照明装置的控制，用户还可通过机械开关来实现手动对各路照明灯具的控制。其中，电子开关是指利用电子电路以及电力电子器件实现电路通断的运行单元，至少包括一个可控的电子驱动器件，电子驱动器件包括但不仅限于晶闸管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristors，集成门极换流晶闸管)、以及TCR(Thyristor Controlled Reactor，晶闸管控制电抗器)等等。

本申请通过将若干路照明灯具设置为至少三组互不相关的第一组照明灯具、第二组照明灯具和第三组照明灯具，控制模式可以设置为正常模式、节电模式、停运模式以及检修模式，正常模式下(可根据列车进展时间段来设置)，第一组照明灯具和第三组照明灯具亮，节电模式下第一组照明灯具亮，停运模式下，各组照明灯具均不亮，检修模式下，第一组照明灯具和第二组照明灯具的部分灯具亮。此外，在任意模式下，当微处理器接收到传感器电路的传感信号，经过判断其输出数值超出阈值范围时，则输出相应的控制信号，以控制第二组照明灯具的开启、关闭和/或功率调整。这样，通过将现有的所有灯具同时亮或者手动关闭某些灯具的情况，改为上述设置为互相独立的三组(根据实际需要可设置为更多组)灯具，并结合精确设置和合理管理，根据不同场合及人流量，进行时间段、工作模式的细分，关掉不必要的照明，在需要时自动开启，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。

附图说明

图1为智能控制装置的原理示意图；

图2为第一组照明灯具和第一开关电路的连接示意图；

图3为第二组照明灯具和第二开关电路的连接示意图；

图4为第三组照明灯具和第三开关电路的连接示意图；

图5为第一组照明灯具和第三组照明灯具的位置设置示意图。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本实用新型的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种轨道照明装置的智能控制装置，参见图1，该装置包括若干路照明灯具、以及控制该若干路照明灯具的通断的控制电路。若干路照明灯具至少包括彼此相互独立设置的第一组照明灯具、第二组照明灯具和第三组照明灯具。控制电路包括用于数据处理的微处理器、用于检测环境信息的传感器电路、用于控制照明灯具的通断的开关电路、用于预先设置不同时间段和开关电路的对应关系的存储器电路、以及用于对供电系统进行监测的故障检测电路，传感器电路、开关电路、存储器电路和故障检测电路均连接至微处理器；开关电路包括用于控制第一组照明灯具的第一开关电路、控制第二组照明灯具的第二开关电路和控制第三组照明灯具的第三开关电路，第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路均受控于微处理器。其中，第二开关电路受控于微处理器根据预设规则对接收到的传感器电路的输出信号进行判断的判断结果；第三开关电路受控于微处理器根据存储器电路预先存储的对应关系。

其中，参见图2，第一组照明灯具具有多个串联连接的第一灯具，其与第一开关电路的连接为串联连接。参见图3，第二组照明灯具具有多个并联连接的第二灯具，第二开关电路包括与第二灯具的个数N对应的N个开关，分别记为第一开关、第二开关、……第N开关，N个第二灯具分别与N个开关串接形成N个支路，这N个支路之间相互并接，以实现互不影响，当然在实际实现时，不局限于一个第二灯具与一个开关串联形成一个支路，也可是多个第二灯具与一个开关串联形成一个支路。参见图4，第三组照明灯具具有多个串联连接的第三灯具，其与第三开关电路的连接为串联连接。

其中，第三组照明灯具作为第一组照明灯具的辅助照明，例如当列车进站时，第一组照明灯具和第三组照明灯具同时亮起，因此本实施例中，参见图5，第一组照明灯具的各个第一灯具(分别记为第一灯具101、第一灯具102、第一灯具103……)和第三组照明灯具的各个第三灯具(分别记为第三灯具301、第三灯具302、第三灯具303……)间隔设置。

传感器电路用于检测受控区域内的环境信息，受控区域为照明灯具所在的区域。本实施例的轨道照明装置可以应用于地下(地铁、海底隧道、地下城际铁路等)，也可以应用在地上(地上城际铁路等)，即受控区域可以是室内区域，也可以是室外区域。受控区域内的环境信息包括温度和湿度、环境光强度、受控区域是否有人活动等。一般的，该实施例中的传感器电路中传感器的个数为一个或者多个，传感器的个数及其功能由受控区域内的实际环境信息确定。例如，当需要采集受控区域的温湿度等环境信息时，传感器由温湿度传感器来实现；当需要采集受控区域的环境光强度信息时，传感器由光线传感器实现；当需要采集受控区域是否有人活动等信息时，相应地，传感器包括用于感应人体信号的人体感应传感器(热释电传感器或者超声波传感器)等。

本实施例中，传感器电路d包括用于感应人体信号的人体感应传感器，以及用于采集受控区域的环境光强度信息的光线传感器以及获取受控区域噪声的声敏传感器。微处理器，接收人体感应传感器生成的第一传感信号、光线传感器生成的第二传感信号以及声敏传感器生成的第三传感信号，并根据预设规则对比第一传感信号或者第二传感信号或者第三传感信号(或者第一传感信号、第二传感信号或者、第三传感信号两两组合或者这三者的结合)的输出数值超出阈值范围时，输出相应的控制信号，以控制第二组照明灯具的开启、关闭和/或功率调整。此外，传感器电路的各传感器分布于第二组照明灯具的各个灯具周侧，例如靠近出口区域的照明灯具周侧设置光线传感器，当光线传感器检测到足够亮度时，关闭其临近的照明灯具；再例如较少人经过的区域设置声敏传感器或者人体感应传感器，默认该处的灯具不亮，当声敏传感器检测到足够大的噪声，或者人体感应传感器检测到有人经过，则此处的灯具亮起。

故障检测电路至少包括感应供电系统(一般为轨道照明装置提供电能的是内部供电系统的动力照明供电系统)中的电压信号和电流信号的互感器模块，以及将互感器模块感应到的模拟信号转换为数字信号的模数转换模块。互感器模块一般包括电压互感器和电流互感器，分别实时采集用户终端的负荷电压、电流数据，经转换模数转换模块后传送至微处理器，微处理器接收到模数转换模块转换后的信号后，根据预设的规则对其进行判断，如果判断为异常(例如供电电压过低)，则控制开关电路关闭第二组照明灯具或者第三组照明灯具。

此外，为保证互感器模块的采集数据的准确性，故障检测电路还包括抗干扰电路，抗干扰电路的输出端接于互感器模块的输入端。本实施例中，抗干扰电路采用降压斩波器和升压斩波器串联连接实现。现有一般的抗干扰措施是通过主控芯片自身功能或其带的跟随电路来实现，但此种抗干扰措施无法根除由供电电源带来的纹波干扰噪音，本新型在供电系统中串接抗干扰电路，可滤除由电源带来的绝大部分干扰，从而使互感器模块的数据采集更为高效，且还对整个控制电路的运行器件起到很好的保护效果。

上述电路中，第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路均包括电子开关和机械开关。系统通过电子开关可实现自动根据环境信息的变换来对整个轨道照明装置的控制，用户还可通过机械开关来实现手动对各路照明灯具的控制。其中，电子开关是指利用电子电路以及电力电子器件实现电路通断的运行单元，至少包括一个可控的电子驱动器件，电子驱动器件包括但不仅限于晶闸管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristors，集成门极换流晶闸管)、以及TCR(Thyristor Controlled Reactor，晶闸管控制电抗器)等等。

本申请通过上述设计方案，将第一组照明灯具和第二组照明灯具在电连接关系上独立设置，第一组照明灯具的多个第一灯具串联连接，第二组照明灯具的多个第二灯具并联连接，因此，当某个位置处光照度变化或者有人来了或者列车进站时，传感器电路的输出信号经由微处理器处理后获得上述环境信息变换，而开启第二组照明灯具的相应位置的第二灯具。

下面结合实际需求来阐述上述系统，首先，根据运营需要，将轨道照明装置的照明预先设定为各种模式：正常模式、节电模式、停运模式和检修模式，并设置各个模式下的灯具照明规则。主要内容如下：

A、正常模式：用于正常运营时的客流高峰期，客流高峰时间段数及时间范围可调；该模式下，第一组照明灯具和第二组照明灯具的各灯具均亮；

B、节电模式：用于正常运营时的非客流高峰期；该模式下，仅第一组照明灯具的各灯具亮；

C、停运模式：用于停止运营时间段，停运模式随地铁运营公司实际运营时间表确定，时间可调；该模式下，各组照明灯具的各灯具均不亮；

D、检修模式：用于维修人员针对系统内或者系统外的设备的检修，无时间限制；该模式下，第二组照明灯具根据检修人员的工作区域来工作；

本申请的轨道照明装置的控制装置不仅限于模式控制，还可以根据需要对公共区照度进行调光控制，或定时开关一组、多组照明灯具并设定固定间隔循环点亮，也可以根据列车进出站来调整站台两侧灯带的照度，以便实现节能。

此外，轨道照明装置可以采用先进的LED节能灯具，也可采用传统的高压钠灯，本实施例优选采用LED节能灯具，以此为例来进行场景节能分析如下：

以500平米的照明区域空间计算，照明高度8米，每5平米安装一个70w的LED灯具，则预计需要100个70w的灯具。

LED灯具替代高压钠灯的节能比约为1:2，按灯具每天工作时间12小时计算，日耗电量为：

100个x70wx12小时＝84kwh(度)，

年耗电量为：248工作日x84＝20832度；

年节能量为：20832x(2-1)＝20832度。

此外，通过传感器电路的各种传感器识别实现灯具的按需使用，在上班时间无人状态实现部分灯具(仅有第一组照明灯具亮，即30％照明亮度)值守，按工作时间50％利用率计算，日耗电量为：100个x70wx6小时+100个x70wx6小时x30％＝54.6kwh(度)，年耗电量为：248工作日x54.6＝13540.8度；年节能量为：20832x2-13540.8＝28123.2(度)。由此，本申请的方案具有非常好的节能减排的经济价值，具有很好的实用性。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

尽管上面已经通过对本实用新型的具体实施例的描述对本实用新型进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本实用新型的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本实用新型的保护范围内。