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物联网地下车库智能LED节能照明系统方案

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1、传统车库照明节能解决方案

  目前,地下车库照明普遍采用T8荧光灯管,很多业主和节能服务公司采用的车库照明节能解决方案主要有两个:一是使用更节能的光源进行替换,如用T5荧光灯代替T8荧光灯,可节能20%~40%,或者用LED日光灯代替T8荧光灯,可节能60%以上;二是在灯具上接入传感器,做到人来灯亮,人走灯灭。

  1.1采用节能光源进行节能改造

  目前比传统T8荧光灯更为节能的光源主要有T5荧光灯和T8LED日光灯。

  T5荧光灯一般功率为28W,与传统T8日光灯40~44W的功率相比,节能率在30%以上,节能效果比较明显,正以较快的速度替代T8荧光灯管。T8LED日光灯是近几年来新兴的照明产品,与白炽灯和荧光灯相比具有以下优点:

  (1)节能。以地面照度水平作为指标进行衡量,15W的LED日光灯可以实现对T8日光灯40W的完美替换,节能率超过60%。

  (2)环保。T8LED日光灯里没有重金属汞,日常使用和回收过程不会造成环境污染。

  (3)寿命长。传统三基色T8日光灯寿命在4000~8000h,且如果频繁开关会降低使用寿命。T8LED日光灯的使用寿命超过30000h,是传统三基色T8日光灯的4~8倍。

  (4)无频闪。若长时间在有频闪的光线下工作会造成眼睛的视觉疲劳,品质较高的LED日光灯一般采用恒流驱动,没有传统T8日光灯50Hz的频闪。但一些采用阻容降压方式驱动的LED日光灯也会存在频闪。

  基于以上的突出优点,加上近年来LED照明产品价格急剧下降,越来越多的建筑包括地下车库开始逐步采用LED照明。

  1.2采用感应式LED灯

  近年来,一些地下车库在采用T8LED日光灯替换传统T8荧光灯时,充分考虑了地下车库照明的特点,开发出带红外感应的T8LED日光灯,取得了一些效果,同时也带来了如下一些问题:

  (1)感应器小,感应距离有限。由于红外感应器本身体积的限制,造成其感应范围有限。

  (2)安装高度低,一般地下车库照明的安装高度在2.4~2.8m,这样使得人或车到了灯的跟前方可点亮LED灯,实用性大大降低。

  (3)每支灯一个传感器,提高了灯的整体故障率,控制失灵的情况时有发生。

  正是因为这些原因,很多采用了感应式LED照明的地下车库用户体验不佳,更多的地下车库业主对这一产品采取了观望的态度,客观上造成了这类产品在推广上的困难。

2、基于物联网的车库照明智能照明解决方案

  2.1基于物联网的LED智能照明控制系统

  2.1.1常见的照明控制方式

  照明控制系统经历了手动控制阶段、自动控制阶段,直至目前的智能控制阶段。手动控制阶段主要通过开关,实现灯具的简单开关;自动控制阶段主要通过声光电等技术手段实现照明控制;智能照明控制阶段主要是利用网络、微处理器技术及存储技术,对来自传感器的信息整合,实现照明的智能控制。

  目前市面上常见的LED照明控制产品大多数属于自动控制阶段的产品,即基于可控硅控制或者红外控制;还有一部分属于智能控制阶段的产品,即基于回路的LED照明控制系统。基于物联网的LED智能照明控制系统还不常见。可控硅调光安装比较方便,成本比较低;可分段调光,但不能兼容目前大多数LED驱动;可控硅调光会电流突变,容易干扰电网。红外控制灯具的传感器和灯具直接相连,不同的传感器和灯具之间不能通信,照明灯具之间各自独立,控制方式不灵活,而且不能远程控制。基于回路的LED照明控制系统在实现差别化调光、精确调光、灯具状态报告等方面有一定的限制。传统的控制方式不能实现随时随地控制,没有网络化管理和数据分析功能。因此,基于物联网的LED智能照明控制系统应运而生。

  2.1.2基于物联网的LED智能照明控制系统

  基于物联网的LED智能化照明控制系统具有网络化照明控制优势,它是一个集多种照明控制、现代数字控制技术和网络技术于一体的控制系统,通过利用网络通讯、自动控制、物联网等技术,赋予每盏灯一个唯一的身份标识,实现照明的精确化、网络化、全过程管理。常见的智能照明体系结构如图1。


  图1 基于物联网的LED智能照明控制系统结构图

  基于物联网的LED智能照明控制系统可根据时间、外界环境变化等对照明系统进行自动化管理,也可以根据用户习惯,设置符合用户自身的个性化情景模式;监控器上实时显示LED灯具状态;通过PC机、手机、Ipad等上位机对终端节点进行控制和数据采集;可以分区域控制和单点控制,并且不同区域设定相应的权限,提高安全性;自动记录各端点累计运行时间与次数、各次运行时间、总功耗等信息,并可随时查阅上述信息。

  LED智能照明控制系统运行原理为:首先各传感器把获得的传感数据通过网络发送到服务器,服务器进行综合分析,按照设定的规则发送指令给特定的LED照明灯具,调节其亮度、色温等,同时,LED照明灯具定期将状态信息汇报给服务器,LED智能照明的管理者可以通过电脑、手机等制定照明控制计划或者查看照明系统运行状态等。

2.2智能照明控制系统在车库照明中的应用

  整个车库照明系统由LED终端网络和传感器网络组成,传感器网络与照明网络通过无线协议互相连接,并传递数据(如图2)。所有的节点(包括LED和传感器)与中心服务器连接,中心服务器可以接收来自传感器节点的数据,并可以对节点下发控制指令,并且可以通过监视器查看所有节点的工作状态。

  图2 车库照明系统组成结构图

  2.3两种工作模式

  车库智能照明控制系统有两种工作模式:基本模式(图3)和高级模式(图4)。基本模式传感器节点和LED终端节点直接无线通信,控制LED终端;高级模式是服务器读取到传感器节点的数据,服务器根据传感器数据控制LED终端。

2.3.1基本模式

  每个传感器节点和其周围的LED终端组成一组,传感器通过无线协议直接发送控制命令控制相应的灯具。控制方式比较直接,只要检测到传感器下方有活动的车辆或者人,点亮相应的灯具。

  2.3.2高级模式

  整个车库照明由中心服务器、照明网络和传感器网络组成;传感器的数据上传到中心服务器,并由服务器控制相应的灯具。有了这个基础的平台,中心服务器就可以通过传感器获得的数据实现控制,更加准确地动态调节车辆周围及前进方向的照明。

  通过该方式,不仅可以实现车库的LED节能照明目的,还可以通过灯光实现辅助寻找车位等功能。在车辆进入地下车库时,在有空车位的路径上,LED灯具为全亮,关联部分亮度为一个稍暗点的亮度(比如30%),不相关的灯具为最低亮度(比如10%或者不亮),这样能保证基本的照明,方便寻找所停车位。

  这样,通过调整目的地路径上的灯光的亮度,不仅实现了照明的功能,还实现了车辆停车引导,更重要的是实现了节能降耗。同时,当某盏灯或传感器出现故障,可以实现自动报警,报告具体位置,通知维修人员进行维修。


设计解读
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智能路灯监控终端又称作智能路灯控制器、路灯三遥监控终端等,是开开物联自主研发生产的新一代智能照明监控终端,集手动控制、自动控制、定时控制、遥控、遥信、遥测、无线远程通信等功能于一身。智能路灯监控终端采用主控终端+九路电流电压采集终端通过RS485接口手拉手组合而成,支持测量9路电流、9路电压、有功功率、无功功率、功率因数,总电能及单相电能。
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