中/短隧道照明安全节能可编程远程控制系统的制作方法_2

文档序号:9915283阅读:来源:国知局
相连接,发光二极管L16的正极与排电阻RP3的7脚相连接,光电隔离芯片GD16的2脚与电阻RlO的另一端相连接后接外部24电源地,光电隔离芯片GD16的3脚与排电阻RP7的6脚和微处理器芯片Ul的24脚连接,光电隔离芯片⑶16的4脚接主控回路电源+5V,光电隔离芯片⑶17的I脚与电阻Rl I的一端和发光二极管LI 7的负极相连接,发光二极管LI 7的正极与排电阻RP3的6脚相连接,光电隔离芯片GD17的2脚与电阻Rll的另一端相连接后接外部24电源地,光电隔离芯片⑶17的3脚与排电阻RP7的7脚和微处理器芯片Ul的23脚连接,光电隔离芯片⑶17的4脚接主控回路电源+5V,光电隔离芯片GD18的I脚与电阻R12的一端和发光二极管L18的负极相连接,发光二极管L18的正极与排电阻RP3的5脚相连接,光电隔离芯片GD18的2脚与电阻R12的另一端相连接后接外部24电源地,光电隔离芯片⑶18的3脚与排电阻RP7的8脚和微处理器芯片Ul的22脚连接,光电隔离芯片GD18的4脚接主控回路电源+5V,排电阻RP3的1-4脚分别与接口 Jl的9-12脚相连接,排电阻RP7的1-4脚接主控回路电源地;
[0021]所述的光电隔离和电磁隔离开关量输出电路包括6路光电隔离电路,第一路由光电隔离芯片⑶1、分压电阻RJ1-RJ4、隔离电阻R17、三极管Tl、二极管DJl、发光二极管LI和继电器Kl组成,光电隔离芯片GDl的I脚与分压电阻RJl的一端和隔离电阻R17的一端相连接,隔离电阻R17的另一端与微处理器芯片Ul的41脚相连接,光电隔离芯片⑶I的2脚与分压电阻RJl的另一端相连接后接主控回路电源地,光电隔离芯片GDl的3脚与分压电阻RJ2的一端相连接,分压电阻RJ2的另一端与分压电阻RJ3的一端和三极管Tl的基极相连接,分压电阻RJ3的另一端和三极管Tl的发射极相连接后接外部24电源地,三极管Tl的集电极与分压电阻RJ4的一端、二极管DJl的正极和继电器Kl的3脚相连接,分压电阻RJ4的另一端与发光二极管LI的负极相连接,发光二极管LI的正极与二极管DJl的负极、光电隔离芯片GDl的4脚相连接后接外部24V电源,继电器Kl的动触点I脚与接口 J2的15脚相连接,继电器Kl的静触点2脚与接口 J2的16脚相连接,继电器Kl的4脚接外部24V电源;第二路由光电隔离芯片⑶2、分压电阻RJ5-RJ8、隔离电阻R18、三极管T2、二极管DJ2、发光二极管L2和继电器K2组成,光电隔离芯片GD2的I脚与分压电阻RJ5的一端和隔离电阻R18的一端相连接,隔离电阻R18的另一端与微处理器芯片Ul的40脚相连接,光电隔离芯片⑶2的2脚与分压电阻RJ5的另一端相连接后接主控回路电源地,光电隔离芯片GD2的3脚与分压电阻RJ6的一端相连接,分压电阻RJ6的另一端与分压电阻RJ7的一端和三极管T2的基极相连接,分压电阻RJ7的另一端和三极管T2的发射极相连接后接外部24V电源地,三极管T2的集电极与分压电阻RJ8的一端、二极管DJ2的正极和继电器K2的3脚相连接,分压电阻RJ8的另一端与发光二极管L2的负极相连接,发光二极管L2的正极与二极管DJ2的负极、光电隔1?芯片GD2的4脚相连接后接外部24V电源,继电器K2的动触点I脚与接口 J2的13脚相连接,继电器K2的静触点2脚与接口 J2的
14脚相连接,继电器K2的4脚接外部24V电源;第三路由光电隔离芯片GD3、分压电阻RJ9-RJ12、隔离电阻R20、三极管T3、二极管DJ3、发光二极管L3和继电器K3组成,光电隔离芯片GD3的I脚与分压电阻RJ9的一端和隔离电阻R20的一端相连接,隔离电阻R20的另一端与微处理器芯片Ul的39脚相连接,光电隔离芯片GD3的2脚与分压电阻RJ9的另一端相连接后接主控回路电源地,光电隔离芯片GD3的3脚与分压电阻RJlO的一端相连接,分压电阻RJlO的另一端与分压电阻RJll的一端和三极管T3的基极相连接,分压电阻RJll的另一端和三极管T3的发射极相连接后接外部24V电源地,三极管T3的集电极与分压电阻RJ12的一端、二极管DJ3的正极和继电器K3的3脚相连接,分压电阻RJ12的另一端与发光二极管L3的负极相连接,发光二极管L3的正极与二极管DJ3的负极、光电隔尚芯片GD3的4脚相连接后接外部24V电源,继电器K3的动触点I脚与接口 J2的11脚相连接,继电器K3的静触点2脚与接口 J2的12脚相连接,继电器K3的4脚接外部24V电源;第四路由光电隔离芯片GD4、分压电阻RJl 3-RJ16、隔离电阻R21、三极管T4、二极管DJ4、发光二极管L4和继电器K4组成,光电隔离芯片GD4的I脚与分压电阻RJ13的一端和隔离电阻R21的一端相连接,隔离电阻R21的另一端与微处理器芯片Ul的38脚相连接,光电隔离芯片⑶4的2脚与分压电阻RJ13的另一端相连接后接主控回路电源地,光电隔离芯片GD4的3脚与分压电阻RJ14的一端相连接,分压电阻RJ14的另一端与分压电阻RJ15的一端和三极管T4的基极相连接,分压电阻RJ15的另一端和三极管T4的发射极相连接后接外部24V电源地,三极管T4的集电极与分压电阻RJ16的一端、二极管D J4的正极和继电器K4的3脚相连接,分压电阻R J16的另一端与发光二极管L4的负极相连接,发光二极管L4的正极与二极管DJ4的负极、光电隔尚芯片GD4的4脚相连接后接外部24V电源,继电器K4的动触点I脚与接口 J2的9脚相连接,继电器K4的静触点2脚与接口 J2的10脚相连接,继电器K4的4脚接外部24V电源;第五路由光电隔离芯片GD5、分压电阻RJ17-RJ20、隔离电阻R30、三极管T5、二极管DJ5、发光二极管L5和继电器K5组成,光电隔离芯片GD5的I脚与分压电阻RJ17的一端和隔离电阻R30的一端相连接,隔离电阻R30的另一端与微处理器芯片Ul的36脚相连接,光电隔离芯片⑶5的2脚与分压电阻RJ17的另一端相连接后接主控回路电源地,光电隔离芯片GD5的3脚与分压电阻RJ18的一端相连接,分压电阻RJ18的另一端与分压电阻RJ19的一端和三极管T5的基极相连接,分压电阻RJ19的另一端和三极管T5的发射极相连接后接外部24V电源地,三极管T5的集电极与分压电阻RJ20的一端、二极管DJ5的正极和继电器K5的3脚相连接,分压电阻RJ20的另一端与发光二极管L5的负极相连接,发光二极管L5的正极与二极管DJ5的负极、光电隔离芯片GD5的4脚相连接后接外部24V电源,继电器K5的动触点I脚与接口 J2的7脚相连接,继电器K5的静触点2脚与接口 J2的8脚相连接,继电器K5的4脚接外部24V电源,第六路由光电隔离芯片GD6、分压电阻RJ21-RJ24、隔离电阻R31、三极管T6、二极管DJ6、发光二极管L6和继电器K6组成,光电隔离芯片GD6的I脚与分压电阻RJ21的一端和隔离电阻R31的一端相连接,隔离电阻R31的另一端与微处理器芯片Ul的35脚相连接,光电隔离芯片GD6的2脚与分压电阻RJ21的另一端相连接后接主控回路电源地,光电隔离芯片GD6的3脚与分压电阻RJ22的一端相连接,分压电阻RJ22的另一端与分压电阻RJ23的一端和三极管T6的基极相连接,分压电阻RJ23的另一端和三极管T6的发射极相连接后接外部24V电源地,三极管T6的集电极与分压电阻RJ24的一端、二极管DJ6的正极和继电器K6的3脚相连接,分压电阻RJ24的另一端与发光二极管L6的负极相连接,发光二极管L6的正极与二极管DJ6的负极、光电隔离芯片⑶6的4脚相连接后接外部24V电源,继电器Κ6的动触点I脚与接口 J2的5脚相连接,继电器Κ6的静触点2脚与接口 J2的6脚相连接,继电器Κ5的4脚接外部24V电源;
[0022]所述接口电路由接口 J1、接口 J2、电阻Rl 3、电阻Rl4、电阻R28、电阻R36、滤波电容C5和滤波电容C6组成,接口 Jl的13脚接外部24V电源,接口 Jl的14脚接外部24V电源地,接口JI的15脚经过保险F5与电阻R14的一端、电阻Rl 3的一端相连接后接主控回路电源+5V,接口Jl的16脚与滤波电容C6的一端、电阻R13的另一端和电阻R36的一端相连接,电阻R36的另一端与微处理器芯片Ul的20脚相连接,接口 Jl的17脚与电阻R14的另一端、滤波电容C5的一端和电阻R28的一端相连接,电阻R28的另一端与微处理器芯片Ul的19脚相连接,接口 Jl的18脚与滤波电容C5的另一端和滤波电容C6的另一端相连接后接主控回路电源地;
[0023]所述的光敏电阻环境光照度检测传感器电路为光敏电阻0R,光敏电阻OR的一端OUT与接口 Jl的17脚或者16脚连接,光敏电阻OR的另一端GND接接口 Jl的18脚;
[0024]所述的双回路双隔离电源电路包括12V和24V开关电源,其中12V开关电源由保险Fl、稳压二极管Dl、电解电容C4、三端线性稳压电源芯片U3、电解电容C19、滤波电容C9、直流隔离模块DCl和滤波电容C27组成,独立+12V电源经保险Fl与稳压二极管Dl的负极、电解电容C4的正极和三端线性稳压电源芯片U3的I脚连接,稳压二极管Dl的正极、电解电容C4的负极、三端线性稳压电源芯片U3的2脚、电解电容C19的负极和滤波电容C9的一端连接后形成主控回路电源地,三端线性稳压电源芯片U3的3脚与电解电容C19的正极和滤波电容C9的另一端相连接后输出主控回路电源+5V,直流隔离模块DCl的I脚接主控回路电源+5V,直流隔离模块DCl的2脚接主控回路电源地,直流隔离模块DCl的3脚与滤波电容C27的一端相连接后形成通信隔离电源地,直流隔离模块DCl的4脚与滤波电容C27的另一端相连接后输出通信隔离电源+5V;
[0025]24V开关电源由保险F2、稳压二极管D2、电解电容C3、电阻R29和发光二极管L24组成,独立+24V电源经保险F2与稳压二极管D2的负极、电解电容C3的正极和电阻R29的一端相连接组成外部24V电源,电阻R29的另一端与发光二极管L24的正极相连接,发光二极管L24的负极与电解电容VC3的负极和稳压二极管D2的正极相连接后形成外部24V电源地。
[0026]本发明针对时钟控制时差产生的安全隐患和能源浪费问题;时钟控制不具有远程通信功能问题时钟控制系统组成如图1所示,时钟控制参数设置和回路控制需到变电所进行现场操作的不足和问题;不具有对隧道突发事件的远程控制功能的不足和问题;不具有对隧道照明回路的运行状态检测功能和对回路故障状态的报警功能的不足和问题;不具有环境照度检测功能等不足和问题时钟控制器组成如图3所示。本发明为解决以上技术问题,应用网络技术、通讯技术、检测技术、模糊技术、智能控制技术、自适应算法处理技术、微处理器技术、嵌入式编程、光电隔离技术、电磁隔离技术、双电源双回路隔离技术和表单开放式用户可视化编程等技术解决以下技术问题远程可编程控制系统组成如图2所示。1、解决时钟控制不能对照明回路进行远程控制时序参数配置和回路控制操作的技术问题;2、解决时序控制对照明回路控制存在控制时差的技术问题;3、解决因时差产生的黑洞效应及眩光效应,导致行车环境安全隐患和由此带来的能源浪费问题;4、解决时钟控制不具有环境照度检测功能,不能根据天气变化适时对照明回路进行光线自适应智能控制的技术问题;5、解决时钟控制不能在出现突发事件时对照明回路的远程应急控制的技术问题;6、解决时钟控制不能对系统工作模式和照明回路运行状态进行远程检测监控的技术问题;7、解决时钟控制不能对照明回路的故障状态远程检测和隧管站声光报警技术问题;8、解决PLC控制器后期维护需要专业技术人员的技术问题;9、解决时钟控制参数设置和回路控制,不能远程操作带来安全风险和费用的技术问题。
[0027]所以说本发明在保留了现有的时钟自动控制功能的基础上,对其进行了远程控制时序配置功能的完善和补充。应用网络技术、通讯技术、检测技术、超声检测技术、红外检测技术、模糊处理技术、智能控制技术、自适应算法处理技术、电磁感应检测技术、微处理器技术、嵌入式编程、光电隔离技术、电磁隔离技术、双电源双回路隔离技术和表单开放式用户可视化编程等技术实现了对照明回路故障状态的远程检测和隧管站的声光报警管理功能。采用光电隔离技术和电磁隔离技术及双回路双电源隔离技术方案;实现采集输入和控制输出的内外隔离,提高系统的抗干扰能力,保证主控电路和检测电路及控制电路的独立性、可靠性和稳定性。采用网络技术、通信技术、微处理器技术和表单开放式可视化编程技术方案;对隧道管理站所属隧道,实现远程用户级填表式可视化编程控制管理功能。为隧道照明节能管理提供简单有效的技术管理手段和技术平台。
[0028]因此,与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
[0029]1、与现有在中短隧道中应用的时钟控制技术相比,相对于时钟控制不能进行远程应急控制的缺陷相比,本远程应急控制技术方案;在隧道出现突发事件时,起到在隧道管理站对隧道照明回路远程应急控制管理作用;对防止事故扩大,减少事故损失,避免隧管人员到现场控制操作的安全风险和不便,对照明回路得到及时有效的控制,产生对突发事件有益的远程应急控制安全管理效果。
[0030]2、与现有在中短隧道中应用的时钟控制技术相比,控制时差和不能分辨天气变化的问题,产生的行车环境安全隐患和能源浪费缺陷相比,表单式开放编程技术方案;起到在隧管站随时进行远程用户填表式,可视化控制参数配置修改操作管理的作用;为隧道照明节能管理提供简单有效的技术管理手段和平台,本发明系统在山西省某高速公路原家坪I号隧道为内进行了试验,设计文件配置加强回路功率为154千瓦其中晴天84.2千瓦,阴天69.8千瓦。时序控制产生的时差浪费:时序控制参数,一般每个季度设为一个时间参数控制段,从一年多运营对本地季节时差统计,时序控制产生的控制时差,每天平均在I小时以上,按每天多开I小时,仅该一号隧道每天浪费154千瓦;每年浪费56210千瓦,本方案使用每年可为国家节约电能约5.6万千瓦。从2014年10月29日试验通车至今,经一年多的使用产生了良好的节能管理效果。
[0031]3、与现有在中短隧道中应用的时钟控制技术相比,现有时钟控制技术,存在不能对环境亮度变化进行检测,容易形成隧道内外较大的光差的缺陷相比;环境照度光敏电阻检测技术方案;起到对环境照度参数检测的作用,对照明回路环境亮度自适应智能控制的作用,消除行车环境眩光或黑洞效应的作用。产生了安全、环保、舒适的行车环境效果。
[0032]4、与现有在中短隧道中应用的时钟控制技术相比,现有时钟控制技术,存在不能分辨天气变化的缺陷相比,自适应智能控制技术方案;起到对隧道照明回路,环境照度自适应智能控制的作用;以山西省某高速公路I号隧道为例,它在兴县境内,根据天气网官方网站从2011-01-01到2014-09-01统计,兴县每年平均雨、雪、阴天数为120天,设计文件配置加强回路功率为154千瓦其中晴天84.2千瓦,阴天69.8千瓦。在阴天时应关闭晴天加强照明共84.2千瓦;每天按12时计算,浪费1010.4千瓦;每年120天,浪费121248千瓦,仅此隧道每年可为国家节约电能约12万千瓦。从2014年10月29日试验通车至今,经一年多的使用产生了可观的节能管理效果。
[0033]5、与现有在中短隧道中应用的时钟控制技术相比,相对于时钟控制必需由隧管人员到现场,对照明回路进行控制参数配置操作的缺陷相比,本用户表单开放式可视化编程技术方案;对隧道管理站所属隧道,不仅对时钟控制技术进行了完善补充,同时也降低了对运营管理人员的技术要求,起到了远程及时便捷的时序控制参数配置作用,避免了隧管人员到现场进行控制参数配置操作的安全风险,起到在隧管站远程用户填表式可视化编程控制管理的作用;产生对时序控制参数远程配置有益的安全管理效果。
[0034]6、与现有在中短隧道中应用的时钟控制技术相比,现有时钟控制技术,存在不能进行控制回路远程检测的缺陷相比,网络通信检测技术方案;起到对变电所开关柜工作模式和照明回路运行状态的检测作用;产生了对照明控制回路远程监控的管理效果。
[0035]7、与现有在中短隧道中应用的时钟控制技术相比,现有时钟控制技术,存在
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