通信照明控制系统

2024-05-24

通信照明控制系统（精选十篇）

通信照明控制系统篇1

可见光通信技术是一种新兴的无线光通信技术, 随着白光LED的发明和应用, 可见光通信技术得到了很好的发展。在照明方面, 白光LED因为拥有环保和节能等特点而被认为最终将取代荧光灯、白炽灯等传统照明光源, 成为下一代固体照明光源。在功能方面, 白光LED还具有响应时间短和高速调制的特性, 这些特性使得白光LED在提供照明的同时, 还可以用作通信光源实现无线高速数据接入。而与传统的红外和无线电通信相比, 基于白光LED的可见光通信具有发射功率高、无电磁干扰和无需申请频谱资源等优点。因此, 白光LED作为照明和通信两用光源具有很大优势, 可以实现中短距离的通信。本文利用白光LED的照明和通信功能, 实现中短距离的指向通信, 为照明LED的应用提供一种新的方法。

1 LED照明与PWM驱动通信原理

1.1 LED照明通信原理

LED的本质为PN结, 由于PN结具有势垒电势, 在外加偏压为零、热平衡的情况下, LED不发光。当LED两端加上正向偏置电压, 电子从N区向P区注入, 空穴从P区向N区注入, 在PN结附近稍偏于P区的地方, 处于高能态的电子与空穴相遇复合时会把多余的能量释放并以发光的形式表现出来。

利用LED此特性可实现照明LED可见光通信这种新型无线光通信技术, 其存在协同潜力, 具有照明功能和通信功能[1]。LED通信技术是指利用LED器件高速亮灭的发光响应特性发出高速率调制的光载波信号, 利用光电转换器件接收光载波信号。无线通信系统多采用光强度调制/直接探测 (IM/DD) 技术。

目前, 无线光通信普遍采用光强度调制/直接检测 (IM/DD) 调制方案。LED的光强度调制主要有模拟和数字信号调制。数字脉冲调制采用二进制信号“0”和“1”对光载波进行调制, 实现简单。通常把要传输的二进制数据通过编码后, 形成一组脉冲码元, 再对光源进行强度调制, 其主要调制方式有开关键控 (OOK) , 脉冲位置调制 (PPM) , 数字脉冲间隔调制 (DPIM) 等[2]。其中在OOK调制中, 每一比特时间T (单位S) 内光脉冲处于开或关的状态, 信息“1”表示光发射器输出光脉冲, 信息“0”表示无光脉冲输出。相较于其他调制方式, 虽然OOK功率效率较低, 抗干扰差, 但是实现简单, 对带宽需求小, 且本课题设计的LED照明通信对光传输速率和距离要求不高, 故系统采用OOK调制方式。

1.2 PWM驱动通信原理

PWM调光是常用做LED驱动器的调光方式。PWM调制是指脉冲载波的持续时间随调制波的样值而变的脉冲调制方式, 简称脉宽调制。PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方式。PWM调光是使开关电路以相对于人眼识别能力来说足够高的频率工作, 通过设置周期和占空比来改变输出电流平均值, 其输出电流只有两种状态:最大额定工作电流和零电流。PWM调光可以保证LED的色温恒定, 驱动器的效率较高, 并且能够精确控制[3]。

PWM调光基于人眼对亮度闪烁不够敏感的特性, 使负载LED时亮时暗, 如果亮暗的频率超过100Hz, 人眼看到的就是平均亮度, 而不是LED的闪烁。PWM调光通过调整亮和暗的时间比例来实现调整亮度。这种方法通过把可调占空比和固定频率的数字信号加载到调整亮和暗时间比例的引脚即可实现调光。

2 光路扫描控制与空间定位设计

空间光通信主要包括建立通信链路与传输信号两部分, 其中快速准确的捕获对方端机, 建立通信链路并保持信道稳定可靠是空间光通信的关键技术, 即APT (Acquisition, Pointing and Tracking) 技术[4]。

APT系统的基本步骤可分为三个阶段:捕捉、对准和跟踪。捕获过程是指接收机搜索不确定区, 寻找发射机发射的信号过程。瞄准过程是指接收机根据接收到的光束到达方向, 在精度允许的范围内将本地的发射光束对准另一端发射机的过程。跟踪是指在接收机根据接收到的光束判定光束到达方向, 并保持监视接受光束的过程。APT系统主要由光学天线系统、位移伺服系统、粗跟踪系统、精跟踪系统和监控系统组成。其中, 粗跟踪系统的捕获范围较大、伺服控制执行机构的精度要求较低、功能是完成捕获和对准, 精跟踪系统的捕获范围较小、伺服控制执行机构的精度要求高、功能是在完成粗跟踪后, 能够按照总体设计所提出的跟踪精度要求跟踪信号光束, 并向主发射端机发出相应反馈信号。监控系统的作用是采集光斑图像并记录光斑图像, 通过记录下的光斑信息, 为控制位移伺服平台提供偏移量的参考数据。

除图像信息捕获分析外, 采集判断信号光强也是一种跟瞄方法[5]。本次实验采用光强跟瞄的方法。

扫描装置控制:根据光斑的尺寸预设程序参数, 控制发射信标的转动范围和转动速度, 同时预设信号采集的采样行数点数。

信号采集:接收探头是由光敏二极管和放大电路组成, 将光强度信号转换为放大的电信号, 然后将电信号连接到信号采集器, 由信号采集器的控制程序记录电信号强度数据。

光强数据中电压信号最强点即光斑中心即为定位系统的目标位置。系统根据扫描结果, 确定光斑中心, 确定链路供后续光通信。

3 短距离指向通信系统实现

本实验设计的短距离指向通信系统可完成数据的指向定向传输, 系统组成包括数字发送端, 云台指向控制端, 光发射端和定向接收端。发射端与指向控制的接收端为定向传输, 指向控制的发射端与接收端为指向传输。

由于照明LED通信只适用于短距离, 本次实验选择LED照射有效距离为5-30米, 但为了确保照射亮度, 本次光传输距离设计为10米, 为了延长通信距离, 所以本次实验设计在通信过程中加入中继部分。且由于本次实验需完成一对多的定向通信, 所以中继部分需要有指向传输功能。由于实验设计需要建立完整光通信链路使中继部分与两端实时传输信号, 所以中继部分设计为由云台控制的指向传输控制端。

指向控制端通过探测器把接收到的光信号转换成电信号, 信号放大后处理送入单片机, 由单片机发出云台转向指令, 通过控制电路驱动云台转动。

系统传输的过程:1) 发射端发射控制信息传输给控制端, 指向传输控制端云台接收到控制信息转动相应角度并通过空间定位与接收端握手建立光通信链路。2) 链路建立完成后, 指向控制端回传信号给发射端, 表示链路已建立, 可以开始实时传输数据。3) 发射端开始发送信号, 首先由单片机生成初始数字信号, 通过FSK调制, 将初始信号加载到由两个不同的载波频率表示的调制信号上;然后将已调制的信号送至LED驱动控制, 驱动LED发送信号。4) 指向传输控制端接收到已调信号后实时发射, 把接收到的已调信号发送给定向接收端。接收端完成光接收后, 通过信号放大解调滤波等步骤解调得到数字信息, 完成数据的光传输。

数字通信过程中采用的是FSK调制, 使用两个不同频率的载波f0、f1表示调制信号“0”和“1”。其中f0载波由455k Hz晶振电路产生, f1载波由38k Hz晶振电路产生。通过74LS02芯片把载波信号叠加成FSK调制信号, 输入LED驱动。接收端采用型号为FDS100的光电探测器, 其检测波长范围350-1100nm, 探测面积3.6nm*3.6nm, 暗电流为20n A, 带宽为35MHz。前置放大器将光电探测器探测到的微弱电流信号转化为一定幅度的电压信号以供后续电路处理, 要求较高的增益, 以便克服后续电路的损耗。放大后的信号通过包络检波和整形电路进行解调。其中D2为检波二极管, RC组成低通滤波器, 由LM358构成电压比较器, 为解调后的信号整形, 同时它也是一个判决器, 通过R20设定合适的电平判决阈值, 使接收机不但能准确识别微弱的可见光信号, 而且能有效避免噪声干扰, 解调后的波形由LM358输出, 传送给单片机进行译码。

4 系统实验与分析

本次实验为达到短距离照明和通信功能, 选用大功率LED投射灯, 照射距离可达到5-30米, 采用高亮度进口芯片、亮度高、能耗低、热量低、寿命长, 适合楼宇之间照明和室外通信。但由单片机发送的调制信号不能直接驱动LED投射灯, 需要接入LED电源驱动, 本次选用的是由mos管控制的恒压开关电源驱动, 在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路, 漏极原封不动地接负载, 叫开路漏极, 开路漏极电路中不管负载接多高的电压, 都能够接通和关断负载电流。是理想的模拟开关器件。这就是MOS管做开关器件的原理。经过实验测试mos管控制恒压开关电源驱动LED投射灯能有有效实现照明和通信功能, 满足实验要求。

本次实验测试模块分为发射模块、控制模块和接收模块。数字通信中由单片机生成初始信号经过FSK调制将信号加载到455k Hz和38k Hz的载波上, 接入mos管栅极, 漏极接恒压电源, 驱动LED照明并发射信号。光电探测器接收到微弱信号经过多级放大后得到幅度合适的信号, 通过检波滤波后恢复初始信号。其中, 暗波形为38k Hz的正弦波载波, 亮波形为455k Hz的正弦波载波, 叠加组成500Hz的初始方波信号。发射接收的波形如图1。

5 结论

本文基于短距离LED指向通信信号传输的探讨, 设计了一种可完成短距离数字传输的光通信系统。经实验测试表明, 通过扫描空间定位建立链路, 调制解调编码, PWM控制开关电源驱动LED, 云台控制指向等技术, 可以有效的完成短距离LED指向通信传输系统的功能。

摘要：分析利用照明LED实现通信的机理, 探讨短距离无线光信息指向传输的系统组成与通信方法 , 将环境智能照明与通信相结合, 研究利用MOS管实现PWM恒压驱动对大功率LED的调制控制, 根据定向通信与接收目标环境需求, 采用扫描控制完成空间光路定位, 对不同信息类别进行分型发送控制处理, 在视距范围内实现数字和语音的有效传输, 实验结果表明, 通过优化光路与系统设计, 可实现一定距离下的指向通信, 达到照明与通信的双重功能, 为照明LED的应用提供一种新的方法。

关键词：照明LED,可见光,阵列发射,指向控制,恒压驱动

参考文献

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[3]赵晓燕.照明LED在城市交通导向系统的应用研究[D].桂林:桂林电子科技大学, 2011.

[4]雷思琛.无线激光通信APT系统的研究与设计[D].西安:西安理工大学, 2013.

室内照明精确控制系统篇2

摘要：针对楼宇室内照明广泛使用的格栅灯灯具，以STC11F02单片机为核心控制器设计了格栅灯嵌入式控制模块，并设计了一套室内照明精确控制系统。详细介绍了该系统的组成、硬件电路以及软件程序的设计。实验证明该照明精确控制系统简单可靠、操作方便、成本低廉。

关键词：室内照明单片机精确控制

随着社会的不断发展和自然资源的日益紧缺，节约能源已是世界发展的趋势，各个国家相继推出了具体的实施措施。据相关统计资料显示，现代建筑物的能耗相当大，约占整个国家总能耗的30%，而建筑物的照明在建筑物能耗中又占有很大的比例，因此建筑物的照明节能在节约能源方面有着重要的作用与潜力[1]。格栅灯是建筑物照明，特别是商场、写字楼照明应用最广泛的光源之一，而现阶段格栅灯的控制方式比较简单、单一，大部分采用灯具的并联控制方式，即同时开启或关闭多盏灯具。而室内的自然照明环境以及室内空间的使用情况是变化的，因此不同空间需要的人工照明环境是不同的，传统的控制方式难以满足这一要求，造成了不必要的资源浪费。本文提出并设计了精确照明控制系统，可以根据时间或者需要控制任意灯具的工作状态，从而达到满足照明要求的.同时做到节能的最大化。

1 系统组成

该室内照明精确控制系统由嵌入式格栅灯控制模块、系统控制面板及格栅灯组成。其中嵌入式格栅灯控制模块安装在格栅灯中;格栅灯采用并联方式接至220V供电回路中;系统控制面板与各格栅灯采用屏蔽双绞线接线，采用RS485通讯。其系统结构示意图如图1所示。

2 硬件电路

2.1 格栅灯控制模块

格栅灯控制模块与电子镇流器一起安装在格栅灯内，其主要作用是接收系统控制面板所发出的指令，控制格栅灯中三支灯管的工作状态(以三管格栅灯为例)。

格栅灯控制模块以STC11F02 MCU为控制器核心，加入工作电源、晶振、复位电路构建最小系统。MCU工作电源为5 V直流电压，由交流220 V电压经整流稳压电路变换而得。

隔离与电流采集电路原理图如图2所示。

隔离电路工作原理是MCU发出控制信号经光电双向可控硅驱动器MOC3061及双向可控硅BTA08控制格栅灯镇流器电源的通断状态。由电流互感器、两个LM324运算放大器构成电流采集电路。荧光灯管的电流经电阻转换成电压信号，再经LM324构成的差分运算电路和电压比较电路将电压的正弦波依次变为三角波和方波，最终输入到单片机中，从而判断荧光灯管的开关状态。

2.2 系统控制面板

系统控制面板为用户提供一个操作界面，显示系统中的格栅灯位置及工作状态，用户可根据需要进行相应的选择和操作。系统控制面板以LPC1768为控制器核心，加入工作电源、晶振、复位电路及LCD液晶显示触摸屏等。

2.3 通讯

系统采用RS485通讯方式，其布线简单、抗干扰能力强、信号传输稳定，是目前工控中被广泛使用的通讯方式之一。

3 软件

室内照明精确控制系统的软件部分分为系统控制面板软件与格栅灯控制模块软件，由各子程序构成。系统控制面板软件主要包括初始化子程序，串口中断子程序、液晶显示子程序、触摸屏扫描子程序、CRC校验子程序等。格栅灯控制模块软件主要包括初始化子程序、串口中断子程序、CRC校验子程序、灯管控制子程序等。

在系统搭建时每盏格栅灯均分配一个专属地址，系统控制面板发出的控制指令经屏蔽双绞线传输到各盏格栅灯控制模块，而只有地址匹配的格栅灯控制模块才会响应并执行动作。

为保证数据传输的准确性，采用CRC校验码。在发送指令字符串时，在字符串的末位加入前面各字节的CRC校验码;在接收指令字符串时，先计算接收到的字符串的CRC校验码，再将此计算CRC校验码与接收CRC校验码相比较，两者相同则视为数据传输正确，否则视为数据传输错误。

4 结语

该文针对室内格栅灯照明搭建了室内照明精确控制系统。根据自然照明环境和空间使用情况，定时或手动的通过系统控制面板来控制室内的任何一盏格栅灯的任何一只灯管的工作状态，并将其工作状态实时的在系统控制面板上进行显示。在保证照明质量的前提下尽可能的减少格栅灯的使用数量，从而达到照明节能的目的，同时控制面板还留有接口供上层开发。实验证明本系统结构简单，成本低、可靠性高，是值得采用的照明节能控制方案之一。

参考文献

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通信照明控制系统篇3

关键词： LED照明通信；蓝光LED； GaN PD；集成芯片

中图分类号： TN 303文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2015.03.014

Abstract： In this letter， we studied a kind of bidirectional optical communication chip that contains a particular GaN PD and a blue LED. The bidirectional lighting communication consists of blue light and UV light optical communication link. This integrated chip is outstanding with its small size and easy implantation， and can be used in the bidirectional lighting communication to reduce amount of bulls， shrinking system size. We tested and analyzed its performance in one way and bidirectional communication with serial communication protocol and simple modulating method for onoff keying （OOK）. In the guarantee of the integrated chip’s normal working， the results for the first time display the feasibility of integrated chips into one way lighting communication with bit error rate below 10-6， demonstrating bidirectional communication with bit error rate below 10-3 when injecting blue LED with 2.8 mA/mm2 current density.

Keywords： LED lighting communication； blue LED； GaN PD； integrated chip

引言白光LED具有低功耗、高亮度以及良好的线性度等优点，作为无线光通信的发信端相比传统射频具有突出的优势，光源至今已有RGB组合或蓝光芯片与荧光粉结合等种类[12]。调制技术也由开关键控（OOK）调制向脉冲位置调制（PPM）等发展[3]，复用技术包括波分复用[4]，频分复用[5]，多输入多输出正交频分复用（MIMOOFDM）[6]等，已有不少研究成果。LED光通信速率已由最初的Mbit级别提高到现在的Gbit级别[7]。目前LED照明通信已取得突破性进展，高速通信调制系统研制成功标志着LED照明通信开始向产业化发展。随着光刻等半导体生产技术的不断提高，集成器件的尺寸也越来越小，上述系统必然会被进一步集成。目前，复旦大学采用光波分复用和子载波调制，已实现双向无线光通信，可实现575 Mbit/s的RGB LED上行链路通信和300 Mbit/s 的基于荧光粉LED下行链路通信，通信距离66 cm，误比特率在硬判决前向纠错时限制在3.8×10-3以下[8]，但其损耗大、复杂性高、设备庞大，因此，双向无线双工光通信亟需低功耗且紧凑简易的装置。本文提出了一种双向照明通信集成芯片，其上有蓝光LED和GaN PD芯片。利用蓝光通信链路和紫外光通信[910]链路构成双向通信，同时降低串扰。采用串口通信协议和简易OOK调制解调装置对集成芯片进行单向、双向光通信测试及分析。

1系统设计

1.1集成芯片封装结构集成芯片支架采用3 W大功率LED 6引脚支架，6个引脚各自隔离，直径3.5 mm的支架铜座通一圆孔，孔直径1 mm，置GaN PD于圆孔处，调整蓝光LED位置远离圆孔。蓝光LED和GaN PD除了有公共的衬底，在电路上相互隔离。光学仪器第37卷

第3期杨馥瑞，等：蓝光LED和GaN PD集成芯片双向照明通信性能研究

紫外光源选取峰值波长365 nm的大功率LED灯珠（首尔半导体，CUN6AF1B）。蓝光LED光谱峰值波长450 nm，工作电流20 mA。GaN PD响应光谱峰值约为365 nm，截止波长约为370 nm，在365 nm和450 nm处峰值比为102。较大的峰值比使得同时进行可见光和紫外光通信在理论上可行，同时GaN PD对室内可见光不敏感。

系统组件如图1所示：同轴线上从左往右依次为硅光电二极管、紫外滤波片、集成芯片灯珠、石英双凸透镜、紫外光源，工作距离15 cm。实验时使紫外光源发送信号，同时测试在蓝光LED点亮、熄灭或调制光信号情况下GaN PD的响应波形。由于GaN PD光电流较小，容易受影响，故紫外通信质量为讨论重点，蓝光LED的可见光通信解调不再赘述。

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图2为支架内集成芯片的示意图：左侧的蓝光LED向上发射蓝光，紫外光线垂直入射到右侧的特殊结构紫外GaN PD底面，两个二极管之间距离d为1 mm，GaN层为未掺杂半导体层。与以往nGaN和n+GaN传统结构不同，此处使用n型掺杂和未掺杂的GaN来形成肖特基结。此时，nGaN与金属接触为欧姆接触，GaN与金属接触为肖特基接触。n型欧姆接触用蒸发沉积Ti/Al/Ti/Au形成，LED上的p型欧姆接触通过溅射沉积Ni/Ag得到，肖特基接触通过蒸镀Ni/Al/Ti/Au得到，该类型GaN PD对波长370 nm以上的可见光几乎无响应。GaN PD和蓝光LED在同一个外延片上制作，一方面保证LED的质量，另一方面延续生产的流畅性。

1.3调制解调电路为了测试集成芯片性能选择简便的OOK调制。调制电路如图3所示，“PC”为电脑端，“MAX232”模块为串口电平转换电路，“转换电路”模块为驱动电压转换电路。发送信号控制三极管工作于饱和与截止状态，实现对紫外光源、蓝光LED的调制。为了让紫外光源恒流工作电流达到300 mA且不发送信号时处于常亮，需要将信号电压升压和反相并采用9 V的电源电压。图中转换电路由比较器组成，完成升压反相功能。通信软件选择串口通信助手，发送信号经MAX232转化为TTL电平，控制调制。设置发送波特率9 600 bit/s。

1.4恢复电路接收到的微弱光电流经前置放大器放大，转换为电压信号，主放大器对电压再放大以利于滤波器滤除杂波，最后由比较器恢复波形。前置放大器我们采用了SR570，将电流信号转换为电压信号；波形恢复中主放大器使用MCP6022芯片，将电压信号放大；最后使用LM393比较器正向输入比较，电位器调节参考电压，最终恢复波形。恢复电路如图4所示。

2实验结果及分析

2.1GaN PD光电流用半导体分析仪测量了在蓝光LED不同工作电流下，GaN PD两端偏置电压为0～20 V时电流的大小变化曲线，如图5所示GaN PD在紫外光照射下熄灭蓝光LED的IV曲线和蓝光LED工作电流密度变化下的IV曲线及暗电流IV曲线。图6调制信号（上）和接收信号（下）波形两端反向电压变化范围0～20 V，可以看出反向电流都有随着蓝光LED的工作电流增大而增大的趋势。芯片结构（见图2）中部分蓝光向GaN PD出射，光子被吸收到一部分，以及GaN材料都会吸收到LED的蓝光。目前为止，这种吸收造成的干扰无法排除，只有增大紫外光源的光功率，或者重新设计芯片结构，增加光学隔离层才能减少蓝光吸收对紫外通信的影响。

2.2集成器件单向照明通信质量测试电脑端发送字母“a”，GaN PD电流经前置电流放大器SR570放大转换后，用示波器同时观察发送信号和接收信号波形。图6给出了调制信号与探测信号的波形，对比两个波形可以看出，接收信号受调制电路带宽影响有些畸变，但响应速度较好。将蓝光LED恒流点亮，工作电流12 mA。让紫外光源发送信号，通过MAX232把接收信号传送至第二台电脑，观察串口通信助手接收区情况。发送端发送单个字母时，接收端接收的误比特率可达到10-6以下。该系统还可完成传送图像功能，串口助手启用文件数据源，如图7所示，接收端数据转向文件，文件类型事先设置为与发送端一致的jpg格式，图片大小5.7 kbit，发送完毕，接收端打开文件，图8为“学校LOGO.jpg”传输结果。

该实验说明在保证紫外GaN PD正常工作，且蓝光LED恒流工作，无意外抖动和断路的情况下，可以实现单向照明通信。

2.3集成器件双向通信质量测试调制蓝光LED，设置与紫外光源调制相同的发送波特率，紫外光源发送目的信号“a”字母，蓝光LED发送“j”字母作为噪声。GaN PD接收结果分为3组，分别对应蓝光LED工作电流密度84.8 mA/mm2、 168.0 mA/mm2、288.0 mA/mm2。图9（a）、（b）、（c）是蓝光LED恒流工作，不发送噪声下GaN PD输出，显示的均为“a”字母的波形。图9（d）、（e）、（f）是调制蓝光LED发送噪声时GaN PD的输出，显示为噪声与目的信号叠加。对比图9（a）、（b）、（c）可看出暗电流的增大对于紫外通信的质量没有明显的影响。这是因为暗电流恒定增大，反向电流总和增大，两者的差值即光电流不变，故不会影响通信质量。而图9（d）、（e）、（f）中出现的波形为“j”字母的信号波形，结果说明紫外通信目的信号被淹没在噪声中。将蓝光LED工作电流密度设为2.8 mA/mm2时，单向紫外通信接收端接收到“a”字母，误码率在10-6以下，见图10（a）。调制蓝光LED发送“j”字母干扰源，如图11所示，上方为“j”原波形，下方为硅光电二极管光电流放大后信号。由图可知波形除了背景噪声未有任何明显“a”波形痕迹，且紫外GaN PD光电流较小，不足以影响蓝光通信。图10（b）为GaN PD接收信号恢复的“a”波形，波形中也没有明显受蓝光LED调制信号影响的痕迹，但误码率为10-3。

4结果分析对可见光响应的原因有两种：（1）内光电效应吸收（IPA）电流和体光生电流；（2）由于金属和uGaN接触面的表面捕获到电子导致肖特基势垒降低，以及外加电场下镜像力增大，使得电流增大。响应度R的表达为R=IP（1）式中：P为入射光功率；I为光照下产生的电流。一定光功率下，I越大，响应度越高，对外界的影响就越不敏感。I=-expΔΦsbKTIr-IGEN-IIPA（2）式中：K为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；IGEN为光生电流；IIPA为内光电效应吸收电流，由Vickers’ model计算得到；ΔΦsb是肖特基势垒下降的高度；Ir为反向暗电流。在紫外辐射下，GaN PD的光电流为基于势垒下降因子ΔΦsb1的指数形式，由于ΔΦsb1与空乏区宽度d呈线性比例，而d随反向偏压增大而增大，d∝V1/2故I在高反向电压时激增，所以，可以尝试增大反向电压来提高双向通信质量。由于双向通信质量也受制于GaN PD中缺陷情况，缺陷越多则对非紫外光子吸收越强，暗电流增大，光电流不变时，后续恢复电路对器件要求很高。蓝光LED与GaN PD距离很近，当蓝光LED工作电流超过一定数值，由于缺陷吸收产生的电流将严重影响通信质量，故提高外延片的质量为改进集成芯片性能的第一步。3结论本文使用简单的OOK调制和解调方法对蓝光LED和紫外LED进行通信调制，证实了蓝光LED和GaN PD的集成芯片可以实现照明通信。在保证蓝光LED和GaN紫外GaN PD正常工作的情况下，GaN紫外GaN PD具有对室内光良好的抗干扰性，可以实现单向照明通信即蓝光LED恒流照明同时紫外光路通信。由于GaN PD对蓝光有一定吸收，造成双向通信时不能供给蓝光LED过大电流，否则通信失败。对于这种集成芯片，可以在几个方面进行优化：（1）提高外延片质量；（2）改变GaN PD位置及其半导体层厚度，或增加反射层，以减少GaN PD对毗邻LED光的吸收；（3）增大GaN PD两端反向电压等等。参考文献：

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（编辑：刘铁英）

通信照明控制系统篇4

1 低压电力载波通信技术的基本概念

在对新型控制器的设计做介绍之前, 笔者先来谈一谈低压电力载波通信技术。所谓低压电力载波通讯技术就是将低压配电线作为信息传输介质, 从而进行对数据或者语音等的传输。鉴于供电网是一种低成本且方便可靠的通信媒介, 因此, 使得电力载波通信也变得成本低且方便易实现。随着低压电力载波通信技术的不断发展, 电力载波通信已经被广泛应用到众多远程控制系统中。所以, 将低压电力载波技术引入到隧道LED照明控制系统中也具有可行性。

2 基于电力载波通信的LED隧道照明控制器构造及工作原理

2.1 控制系统及控制器的组成

控制器的系统主要有远程监控系统、现场智能化的LED隧道照明控制器单元以及隧道路段照明集中控制器。远程控制系统和集中控制器间用GPRS网络实现连接, 并且集中控制器是通过电力载波通信网来对各个照明控制器终端数据进行采集的。采集处理后再传输到远程上位机上, 同时接收并转发上位机的指令信息, 最后由控制器终端实现指令信息的接收和执行。控制器主要由主控单元、LED恒流驱动电路以及电力载波模块组成, 主要负责对LED恒流输出以及PWM调光等功能进行控制。主要包括环境照度检测电路、电力载波通信电路、人机接口电路以及PWM调光控制电路等。

2.2 控制器硬件与软件设计

控制器的硬件部分主要分为:主控单元MCU、低压电力载波通信电路、LED恒流驱动电路以及其它电路。主控单元的芯片采用的是NEC高性能单机片即MCU。以NEC78F0511为控制核心, 其具有良好的集成性能, 集成自带内部晶振、串行接口、内嵌通道10位转换器、内置看门狗定时器、PWM定时计数器等多种功能以及丰富的I/O接口。对于低压电力载波通信电路采用的是北京福星晓程电子科技股份公司的PL2102芯片, 该芯片是特别针对电力网的特点进行研发。它由单一的+5伏电压供电, 以及一个外部的接口电路与电力线耦合, 设计非常简单。通常大功率的LED需要采用恒流源进行驱动, 以保障LED使用的安全性, 并能够达到理想的发光强度。本设计采用带PFC的AC/DC开关以及DC/DC的恒流驱动两级电路结构, 更能提高电源的可靠性。设计的控制器LED恒流驱动电路, 前级采用带PFC的AC/DC开关, 后级采用DC/DC恒流驱动芯片XL6005所组成的驱动电路。对于其他硬件电路, 照度检测电路, 采用的是光敏电阻经过放大处理后, 经过MCU的A/D转化并采集后进行处理。按键采用独立按键形式, 车流量监测电路采用的是红外线监测系统, 电源采用开关电源组成正五伏稳压输出。对于控制器软件是基于NEC集成开发平台PM+V6.30进行设计的, 主要的功能模块采用的是C语言程序行进编写的。

2.3 控制器工作原理

控制器需要实时的与隧道路段集中控制器通过电力载波通信单元实现数据交换, 并及时反馈有关LED隧道灯具的各种参数信息, 接受相应的指令并执行相关动作。控制器可以设定成两种模式, 即就地控制和远程控制。如果设定为就地控制, 控制器只需负责上传相应的参数信息, 并根据实时的环境流度以及车流量的大小就地对LDE调光控制。如果设定成远程控制模式, 控制器除了要上传相关参数信息外, 还要负责接收集中控制器的指令并进行控制动作。

3 结语

综上可见, 基于低压电力载波通信的LED照明控制器的设计, 具有成本较低、可靠性高且容易实现等的特点, 不仅可以实现对每盏LED隧道灯具的远程开关, 还可以实时的检测工作状态和故障等, 减少了传统远程控制通信在布线上的投入成本, 增加了系统的经济性与灵活性, 进而提高了自动化水平, 为LED照明控制技术发展提供了新的思路和方向。

参考文献

[1]张玲, 郝翠霞.LED隧道照明控制系统的研究与开发[J].照明工程学报, 2011, (04) .

[2]汪义旺, 张波, 吴铄.基于电力载波通信的LED隧道照明控制器设计[J].电源技术, 2011, (08) .

智能照明控制系统节能设计探讨论文篇5

本文重点介绍了智能照明系统在实际工程中的应用，简单介绍了智能照明控制设计系统，阐述当前智能照明对建筑节能的重要意义，合理地分析了智能照明系统的发展前景。

关键词：智能照明系统控制；总线；i—bus系统设计

一、背景。

随着社会飞速发展和更新，可持续发展战略已成为我国当前的重要任务。我国住建部计划至2020年在建筑能耗领域，登上新的一级台阶。节能行动，刻不容缓。目前全球经济正朝着一体化靠拢。欧美发达国家本身经济的停滞不前，短期内很难有大型的品牌照明企业出现。并且环境保护成为全球化目标后，全世界的各个国家，特别是科学技术先进的地区，对于照明节能的需求将更为强烈，照明节能对于节约能源、保护生态系统、推动社会进步具有极其重要的意义。数据显示，我国是全球人均能源保有量最低的国家之一。

能源的利用效率不足40%，远远落后于发达国家。单位生产量的能源消耗比世界平均水平高出近3倍。相关部门研究表明，我国能源效率每提高一个百分点，直接经济效益可达130亿元。节能关键在于节电，我国或将成为节电市场的最大买家。智能照明控制系统是专门针对照明而开发的先进的智能化系统，能够节约大量的能源和资源，具有巨大的经济意义和社会意义。因此，在实际工程中进行照明控制系统的节能设计势在必行。

二、智能照明控制的工作原理。

电子感应技术和利用电磁原理的调压技术是智能照明控制系统的主要技术支撑，实时跟踪系统的供电情况，对电路的电流值等进行自动调节，改善电路情况，从根本上提高功率因数，从而达到照明节能降耗的目的。在目前国际公认较为成熟的智能照明系统中，ABB公司的i—bus系统较为成熟，采用国际通用的EIB/KNX标准。采用总线网络拓扑结构，是i—bus系统的主要工作原理，这使得系统具有10Mbit的通讯数率。使用线路耦合器对支线中的信号进行过滤，过滤后的信号进入主线，进而增加干线速率。

因为IP局域网接口和EIB/KNX使用，所以使得数据可以在两者间进行传递。IP网关可以高效地在KNX/EIB系统中进行数据的交换。I—bus总线不能接地，其具有屏蔽能力。开关控制模块具有带电检测功能，可以检测灯光回路的运行情况并且在故障时进行报警。主要应用领域为智能楼宇环境控制系统和智能家居控制系统，其主要控制功能为光控制、中央控制、电动窗帘控制、家居安防控制、温度控制、AV控制系统信号监视等。

三、i—bus的主要特点。

1、兼容性：

控制系统采用的是国际通用的EIB/KNX标准，可以满足使用者对不同功能的需求。电气安装总线采用大跨度框架及开放式的结构，可以使使用者便捷而迅速地调整建筑物的使用功效或者再一次规划建筑平面。极强的兼容性是该系统的优点，对于不同厂家的软件和元器件，在本系统的通讯中可以达到兼容，能够使系统稳定的运行。

系统内部的各个模块都是一个独立的个体，具有独自运行能力，不受其他器件的约束。无论任何的模块损坏或者损毁都不会影响到其他模块的正常运行，这种独立的运行模式使得系统维修保养方便，在对系统进行定期升级或者定期更换元器件时，整个系统仍然可以正常地运行下去。系统的可扩展性也是本系统的一大优点，如果想进行回路的增加，只需要直接添加相应模块，对于系统整体无需进行大改动。

2、安全性：

系统只运用一条i—bus总线，没有过多的电缆线路，更没有复杂的线路铺设。在现场只需要总线进行连接，24V的安全低电压连接保证了系统的安全，控制模块不需要复杂的布置，可以安装在配电箱内。

3、灵活性：

功能的调整和控制结构的修改十分灵活，对小部分程序进行修改即可完成目标，不需要对布线进行调整。通过物理信息的采集，自动刚系统设置为最优运行状态，方便管理并且节约能源。所有设备均为标准设备，模数化产品采用35mm导轨安装，现在设备才有86盒墙装，各种面板的探测器可以互换，实际应用十分灵活。

4、经济性：

系统能够大量减少维护人员，从而节约大量的维护费用，在节约费用的同时，提高了整体系统的工作效率。i—bus系统采用红外线传感器、定时开关技术、亮度传感器调光技术，这些智能化的应用使得系统可以节约大量的电力能源，从而极大地节约了资源。比传统照明节约25%左右电能，投资成本三年内即可收回。

5、长期性：

软启动、软关断技术的使用是i—bus系统的又一个亮点，对于各个回路进行缓慢的启动，在一定时间内关断，这样有效减少了冲击电压对器件的损害，极大地延长了灯具的使用寿命。系统可以和消防报警系统、安全防范系统、闭路监视系统一起来构成一个完整的系统。同时采用ABB照明系统和BA系统的大厦，将大幅度提高大厦的智能化程度，增加该物业的亮点，提高大厦的出售和出租率，这些无疑都获得了许多长期的、可观的、潜在的收益。

四、i—bus系统设计实例。

以办公楼为例，在办公室各区域设置吸顶探测器，通过吸顶探测器对移动信号进行感应，因信号对灯光和风机盘管电源进行控制，实现工作时间启动照明灯和空调，休息时间自动关闭灯光和空调。根据预先设置的程序，定时开关灯光空调，从而最大限度地节约能源。例如，设置在会议室的智能面板可以对会议室的灯光、空调、窗帘、投影幕布等用电设备进行手动控制。普通办公室通过温控面板对空调进行控制。办公区域的吸顶式移动探测器可以根据环境的照度要求以及使用的空间自动调整开灯数量，确保满足照度需求。

五、总结。

在21世纪，能源与资源的高效利用已经成为评估一个国家乃至整个社会发展潜力的重要指标。我国是一个发展中国家，提高能源利用率必将大力推进我国经济建设和社会建设。智能照明控制系统在实际工程中的节能设计，将从根本上进行建筑节能。该领域将成为促进我国未来发展的重要领域。未来我国将成为节能设计及节能产品研发的最大受益者。

参考文献：

[1]马鸿雁，韩京京。会展中心照明控制与节能[J]。智能建筑电气技术，2010（04）。

[2]侯红磊。Ⅰ—bus智能照明系统在轨道交通中的应用[J]。工业控制计算机，2012，25（10）：11—12。

应急照明系统设计篇6

关键词：应急照明；强制点亮

在建筑照明设计领域，应急照明重要性不言而喻，但在目前设计行业，对应急照明存在认知混乱，特别是对初学者，在应急照明设计中往往存在差错。主要为概念不清及系统强点控制不当。

1 应急照明的设计标准

目前现行国家规范《建筑照明设计标准》GB50034-2004中已做了清晰定义，对应急照明分为了安全照明、疏散照明、备用照明三种类别。对于以上三类照明不同场所的设置情况，JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》第13.8章节又对备用照明、疏散照明的不同设置场所进行了规定。根据建筑电气设计行业实际情况，除安全照明以外，备用照明和疏散照明均与消防火灾有关，因此必须满足消防的要求。

2 火灾时是否强制点亮的疑问

对于应急照明系统的强制点亮问题，本地很多同行都有疑问，当地图纸审查机构以及消防主管部门也没有严格要求，没能形成广泛的共识。

根据即将实施的新版《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013要求，当确认火灾后，能够由发生火灾的报警区域开始，依顺序启动整个楼内疏散通道上的消防应急照明和疏散指示系統。由此可见，当发生火灾时，应急照明系统是必须强制点亮的。

另外，在住宅建筑的相关规范中有相应的规定，比如近年更新的GB50096-2011《住宅设计规范》8.7.5条规定，还有JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》9.2.3条规定：当应急照明采用节能自熄开关控制时，在应急情况下。设有火灾自动报警系统的应急照明应自动点亮”由上规范可知，火灾时应急照明也是需要强制点亮的。

这里需要强调一点，对于备用照明设置的场所，在民用建筑领域，主要指消防水泵房、防排烟机房等在火灾发生时供工作人员继续工作的场所，在一般情况下，这些场所基本都安装了翘板开关，平时大多会将其关闭。规范中对这些场所的火灾应急照明最少持续供电时间及最低亮度有明确规定，但未界定是否要在火灾时强制点亮。对此问题，本地设计行业及相应审图机构基本达成共识，对上述场所可不要求强制点亮。

另外，对于疏散照明包括疏散照明灯和疏散指示标志，因疏散指示标志耗电量小，如LED灯约1W左右，通常设计为常亮，故火灾时无需强制点亮。

3 火灾时强制点亮的常规方法

用得比较普遍的方法如下图所示，主要采用加接触器带充电控制线及采用双控开关的模式。

此方法的电源为双电源供电，第二电源可取自柴油发电机或室外第二电源，应急照明灯不常亮，出口标志灯、疏散指示灯常亮。在平时，因L线带电，带蓄电池的应急照明灯处于浮充电状态，充电控制线不带电，普通灯可作为正常照明使用。当发生事故后，第一电源切断，在备用电源还未投入时，出口标志灯、疏散指示灯使用蓄电池电源，处于点亮状态，应急照明灯失去外电，被点亮；当备用电源投入，接触器1C闭合，充电控制线带电，作为应急照明的普通灯点亮，应急照明灯得到外电，熄灭，出口标志灯、疏散指示灯仍然处于点亮状态。整个过程中，照明是不间断的，而且此方案可实现在消防控制室统一控制应急照明的点亮，此种方案可用于对于防火要求不高的一般建筑。

而对于大型建筑，特别是公共建筑，采用上述第一种方法时系统复杂，自身使用接触器过多，增加故障点。故对于大型建筑，可采用新型的智能消防应急照明及疏散指示系统。

4 火灾时强制点亮的新型方法

随着近几年的技术发展，应急照明系统也走上了智能化的轨道。目前比较流行的火灾时强制点亮的新型方法主要指智能消防应急照明及疏散指示系统。

该系统是由应急照明灯具、消防报警系统、智能疏散系统等多种设备组成的、应用于大型公共场所的一套智能消防疏散指示系统。这个系统已有多家厂家生产销售并在一些重点项目中实际应用。该产品不仅符合GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》国家标准，还同时具备公安部消防产品认证中心出具的产品型式认可证书。得到消防主管部门的认可欢迎。该系统具有如下特点：

（1）系统正常和火灾情况下均由应急照明分配电装置为灯具提供安全电压（DC24V）电源，避免发生人身触电情况。采用安全电压供电模式，这点非常受消防灭火人员欢迎。

（2）灯具具有独立地址编码，能实时监测灯具的状态，接收和执行系统的控制指令，并能向系统上报各种报警故障信息和灯具的运行状态。

（3）当系统主机、消防火警主机处于瘫痪状态时，消防控制中心还能够通过智能联动模块手动使灯具处于强制应急状态，按照正常的疏散路径执行相关疏散预案。

（4）系统采用智能分布式集中电源作为备用电源，集中电源能显示主电电压、每节电池电压，输出电压和输出电流、充电状态、故障状态，能发出声光故障信号并指示相应部位，并将这些信息发给控制器主机，同时接受主机的控制，电源具有手动、自动功能和强制启动功能。

（5）系统实时监测各回路及灯具的开路、短路及连接状态以及应急照明集中电源内蓄电池、灯具光源故障及电池的充电情况，并判定是否充满；检测应急照明集中电源内部部蓄电池的容量和应急时间、应急预案启动及应急灯具的应急转换功能。

（6）系统主机具有消防联动功能及能够进行CAD平面图形监控显示，能显示应急照明集中电源、应急照明分配电装置、及各灯具在平面图中的位置、工作状态（故障、充电、应急状态等信息）疏散指示标志灯指示的方向，并能动态显示应急逃生路线等信息。

（7）发生火灾时，系统根据火灾报警系统（FAS）的联动信息，确定火警的位置等信息，通过发出强迫点灯信号点亮应急灯具。通过语音提示及智能导光等指令，根据现场火灾情况，实时动态调整标志灯具的疏散指示方向，为火灾现场的逃生人员指出一条安全、快捷、有序的逃生路线。

（8）系统24小时不间断的对终端设备进行巡检监控，如某个回路灯具发生故障，主机发出声光报警，可定性到灯具的故障。发生危险情况时，集中控制型消防应急灯具主机根据火灾报警系统传递的信息，对危险区域的灯具进行调整。

该成套系统很好的解决了目前设计人员的一些问题，对于大型建筑，设计者可根据工程情况酌情采用。

5 结语

对设计者而言，应急照明系统并无复杂的理论，很多同行也写过类似的文章。本文希望与同行们探讨，选择合适的应急方式，进一步提高设计质量。

参考文献

[1]黄敏明.应急照明设计探讨[J].成都：建筑电气杂志社，2013，1：44～46.

通信照明控制系统篇7

白光LED照明通信是一种近距离可见光通信技术, 其利用对LED灯光的调制进行信息和控制指令传输。白光LED在满足室内照明的同时, 可以被用作通信光源实现室内无线高速数据传输。目前, 商品化的白光LED功率可达5W, 发光效率也已经达到90lm/W, 其发光效率 (流明效率) 已经超过白炽灯, 接近荧光灯。白光LED的光效达到200lm/W (可以完全取代现有的照明设备) 在不久的将来即可实现。因而LED照明光通信技术具有极大的发展前景, 已引起人们的广泛关注和研究。

将LED照明灯组成可见光无线通信系统的研究工作, 在日本首先开展, 并得到日本政府的重视。Tanaka等人在2000年提出了利用LED照明灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统。2001年, Tanaka等人在原来的基础上分别采用归零开关键控 (OOK_RZ) 调制方式与OFDM调制方式对系统进行了仿真, 结果表明:当传送数据率在100Mbps以下时这两种调制技术都是可行的, 当数据率大于100Mbps时, OFDM调制技术优于OOK_RZ调制技术。

2002年, Tanaka和Komine等人对LED可见光无线通信系统展开了具体研究。包括光源属性信道模型、噪声模型、室内不同位置的信噪比分布等, 求出了系统所需的LED单元灯的基本功率要求。同年Komine等研究了由墙壁反射引起的多径效应对可见光无线系统造成的影响, 结果表明:在数据率小于60Mbps, 接收视场角小于50度的条件下, 采用8-PPM调制方式可有效克服墙壁反射引起的多径效应。同年, Komine等提出了一套结合电力线载波通信和LED可见光通信的数据传输系统。之后, Komine等继续对LED单元灯的设计布局、可见光传播信道 (分直达信道和反射信道两部分) 、室内人员走动导致的反射阴影、墙壁反射光, 码间干扰对系统性能的影响等展开研究, 并得出了不同接收视场角和不同数据传送率下各因素对系统性能的影响曲线。2005年, Komine等利用基于最小均方误差算法的自适应均衡技术来克服码间干扰 (ISI) 。仿真表明在数据率为400Mbps以下时, FIR均衡器和DFE均衡器都可有效减少ISI的影响, 当数据率高于400Mbps时, DFE均衡器更能有效克服ISI。

目前德国西门子公司和海因里希·赫茨研究所利用LED实现了每秒可达500兆比特的无线信息传输速率。

国内在可见光通信方面的研究起步较晚, 暨南大学光电工程系的陈长缨教授对LED发光特性、室内通信链路和信道模型进行了初步的研究。中国科学院半导体研究所研发了半导体照明信息网, 在国内首次实现了基于半导体照明的网络接入和多种电器的光学无线控制。目前, 该系统的网络接入速率已达2Mbps, 并可同时控制微波炉、空调、电视、DVD机、安防摄像头等多种家用电器, 这预示着我国踏上了近距离可见光通信国际竞争的大舞台。

总之, 白光LED照明通信在国外也还出在起步和探索阶段, 但其应用前景非常看好, 不仅可以用于室内无线接入, 还可以为城市车辆的移动导航及定位提供一种全新的方法。本文介绍白光LED照明通信系统的原理、研究进展情况, 提出利用该系统构建室内无线局域网通信系统, 并分析了系统的可行性及需要解决的关键技术, 讨论了一些可能的解决方案。

2系统结构

与传统的通信和控制方式相比, 白光LED照明通信系统具有很大优势:兼具照明、通信和控制功能, 具有能耗低、购置设备少等优势;无电磁污染, 适用于飞机、医院、工业控制等射频敏感领域;绿色环保、方便快捷, 无须无线电频率许可, 无须开挖管道的市政许可, 便携性强, 便于维护, 适合在智能家居、智能交通等领域应用;适合水下通信, 基于蓝绿光LED灯的半导体照明信息网技术可用于水下高带宽通信;具有更大的带宽潜力, 能够达到每秒几百兆甚至更高的接入速度;适合信息安全领域应用, 只要有可见光不能透过的障碍物阻挡, 半导体照明信息网内的信息就不会外泄。因此在多个领域具有潜在的应用价值。

考虑在室内条件下有线通信保障较为复杂, 且由于空间限制, 线缆布局受到很大的制约, 由于频繁接插带来的接口的不稳定等因素使得有线通信保障具有很大的局限性。无线通信虽然可以避免有线通信的一些限制但也会带来新的困难, 如电磁信号的屏蔽问题, 无线信号之间的干扰问题等都是网络的不稳定因素。而可见光通信无疑会给这种应用需求带来新的解决方案。图1表示室内的采用LED照明通信系统进行通信的示意图。系统的通信链路包括发射机, 传播信道和接收机三个部分。

2.1信源

白光LED可以采用红、绿、蓝LED混合产生期望的颜色或者采用单个LED (通常是蓝色) 激励黄磷涂层产生白光, 混合光源的方法能够实现LED光变化, 也能够实现不同的数据在单个光源上进行传输。但是, 保持光颜色的平衡是困难的且设备复杂。单个LED的方法比较简单, 因此对于通常的应用更具优势。

图2a) 是高亮LED的发射光谱, 其LED峰值在440nm, 荧光谱很宽且波长大于该值。图2b) 表示这两部分光谱的小信号频率响应。可以看出, 白光的带宽约为2MHz, 蓝光部分的带宽约为10MHz。这是因为荧光的延时较长, 因此整个带宽受到限制。因此采用这种设备实现高速通信极具挑战性。

2.2 VLC信道

室内LED光源配置于房间的顶部。通信终端可以放置在屋里任何地方的桌面上。信道由视线信道和反射信道组成。这两种信道可以单独建模并组合合并来获得终端的接收功率。采用LOS和散射信道组合的方式获得整个信道, 其计算出来的接收端的信噪比是很高的, 因此满足阅读的光照条件能够同时保证通信的功率需求。信道的带宽由LOS和散射部分的和决定, 在典型的室内环境, 可以获得至少88MHz的带宽。信道的带宽明显要高于信源的带宽, 因此不需要特殊的处理。

2.3接收机

接收机包含光部件来收集和汇聚光线到接收机的光电探测器上, 将光线转换成光电流, 然后经过放大和数据恢复。光部件通常是透镜或者是非成像聚能器, 具有的最大增益受辐射常数的限制, 因此光电探测器的尺寸需要尽可能大。若LED调制带宽小于90MHX, 则LED的带宽就限制了系统的数据速率。因此接收机的限制不是很大。

3关键技术

由于白光LED照明通信系统是较新的技术, 面临许多技术上的难点需要解决:

3.1增加数据速率

由于单芯片白光LED光源的带宽较窄, 因此需要采用一定的方法来提高通信的带宽。最简单的办法是在接收机端采用蓝光滤波器。这样可以在一定程度上增大通信带宽, 但这也会导致接收功率的降低。也可以采用发端和 (或) 接收端的均衡技术, 或采用带宽效率高的调制技术来利用信号的高信噪比特性。另外, 对于高数据速率, 也可以采用多个LED进行并行数据传输。

3.1.1发端均衡

模拟均衡技术可以用于补偿白光LED在高频段的快速滚降效应。可以采用LED阵列, 每个LED用谐振技术获得特定的峰值输出频率。仔细选择一定数目的输出频率可以获得期望的输出响应。采用16LED的阵列得到25MHz的带宽, 实现数据速率为40Mb/s的非归零 (NRZ) 开关键控 (OOK) 信号。对单个设备, 可以采用更为复杂的均衡技术, 得到数据速率为80Mb/s的 (OOK_NRZ) 信号。

3.1.2接收端均衡

发射均衡的缺点是LED的驱动电路 (通常需要几百毫安) 需要调整, 在一定的覆盖区域内, 需要多个这样的信源, 调整起来代价很高。另外, 许多信号的能量并没有转换成光能辐射, 因此降低了能源的使用效率。接收端均衡将复杂度放在接收机上。采用简单的一阶模拟均衡, 证明了其可以提高数据速率。采用更为复杂的方法可以获得更高的数据速率。

3.1.3高阶调制

高SNR, 低带宽信道通常适合采用带宽效率高的高阶调制结构。证明采用离散多音调制 (DMT) 可以获得100Mb/s的速率。目前, 在该领域的研究较少, 需要进一步研究来评估模拟均衡加简单调制或复杂调制加有限信道带宽的性能。

3.1.4并行通信 (光MIMO)

在大部分照明应用中, 通常采用多个LED获得所需的光照强度。这就可以用每个LED上传输不同的数据。在接收端, 需要一个检测阵列, 这样就构成一个多入多出 (MIMO) 系统。无线MIMO技术可以用于这种光传输系统来缓解收发阵列之间的相对位置排列要求。证明该系统允许多信道数据通信, 且不需要对每个信源采用单独的检测器。

可以看出, 增加数据速率的方法有许多, 可以将这些技术组合运用可以产生超过100Mb/s的数据速率。

3.2上行链路

VLC采用照明光源适合于广播应用, 但与分布式的发射机结构建立起上行链路是个问题。采用红外传输实现上行链路, 提出一种后向反射结构, 后向反射器将一部分入射光反射回发射端, 该反射波束经过调制建立起终端到基站的数据路径。虽然该案会降低速率, 但很实用。采用VL与RF结合的方式, 下行链路采用VLC, 而上行链路采用RF, 这也会降低RF信道的负载, 包括总的网络性能。

3.3兼容性问题

大多数情况下, VLC必须遵守一定的非通信的标准。这些标准包括眼睛安全标准, 照明规范或者是交通信号和信号灯的要求。VLC标准必须符合通信和照明的一些要求。这点与其他的通信标准有很大的不同, 因此也会带来各种各样的问题。目前VLC的研究在多个领域的研究有所进展, 日本VLCC制定了几种国标, IEEE 802.15c的VLC研究小组也已启动。但VLC通信的主要难点在于与其他相关的团体建立联系, 以保证与任何技术相兼容。

4结论

总之, 基于白光LED照明通信系统的实用化研究仍然在进行当中, 但因其兼备无线通信的灵活性与局域空间通信的安全性, 因此该系统在公安等政府部门信息系统中具有良好的应用前景, 同时该技术符合网络融和的发展方向, 具有更为广阔的应用空间。

参考文献

[1]T.Komine, J.H.Lee, S.Haruyama, et al.Adaptive equalization for indoor visible-light wireless communication systems[J].The 11th Asia-Pacific Conference on Communications (APCC2005) October 2005, 294-298.

[2]Lumileds:Luxeon design guides, www.lumi leds.com, 2006.

[3]Zeng, L.Le-Minh, H.O'Brien, D.C.Lee, K.Jung, D.and Oh, Y.'Improvement of Date Rate by using Equalization in an Indoor Visible Light Communication System'.accepted for presentation at IEEE International Conference on Circuits and Systems for Communications, 2008.

[4]O'Brien, D.C.Zeng, L.LeMinh, H.e t al.Visible light communications:Challenges and possibilities, IEEE Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2008.

[5]Le-Minh, H.O'Brien-Dc, Faulkner, G.Zeng, L.and Lee, K.'High-Speed Visible Light Communications Using MultipleResonant Equalization', accepted for publication in IEEE photonics technology letters, 2008.

[6]Le-Minh, H.O'Br ien-Dc, Faulkner, G..Zeng, L.Lee, K.Jung, D.J.and Oh, Y.'80Mbit/s Visible Light Communications Using Pre-Equalized White LEDs'.Submitted to ECOC, 2008.

[7]O'Brien-Dc, Zeng, L.Le-Minh, H.and Faulkner, G.'VLC with whitelight LEDs:strategies to increase data-rate'.Presented at IEEE 802.15c meeting Jacksonville, F1, USA, May, 2 008.

[8]IEEE:IEEE 802.15 WPAN Visual Light Communication Study Group (IGvlc) .

通信机房照明节能探讨篇8

我国社会发展的方向是建设资源节约型、环境友好型社会, 节能的概念已深入人心。《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中对于节能减排提出了明确的目标:要确保到2015年, 单位国内生产总值能源消耗降低20%。作为建筑主要能耗项目的照明系统, 除了其自身需要消耗电能, 照明灯具所产生的热量又是建筑另一个主要能耗项目“空调”的主要热源之一。因此, 照明节能对于节能减排具有重要影响。1998年1月1日颁布的“节能法”中就包括有照明节电。

近几年来随着信息产业的高速发展, 其在国民GDP中的占有比值越来越高。作为信息产业中最为重要的基础设施之一——通信机房也如雨后春笋般在全国各地相继建成。众所周知, 由于行业特点、使用性质决定了通信机房的耗电量很大, 而照明系统的能耗在整个通信机房的用电负荷中占有很大比例, 通信机房内照明设备的工作方式多采用的是“7×24h”工作制。通信机房中照明系统的耗电量占整个建筑用电量的比重很大, 另外照明设备的损耗也是很大的。

有些人认为照明无非是布置灯具的数量和房间的亮暗程度, 在照明系统节能问题上大费周章, 甚至提高到强制性条文的位置, 似乎没有必要。其实不然, 照明系统的节能效益是相当可观的。

现以一根双管普通型荧光灯为例, 其功率为80W (含镇流器) , 每天工作8h, 一年总共耗电为80W×8h×365天/1000=233.6kW·h;若以电价为0.6元/kW·h计算, 则一根双管普通型荧光灯一年总电费为233.6kW·h×0.6元/kW·h=140.16元。

若选用T 5型灯具 (L E D灯) , 要比双管普通型荧光灯节省约3 0%的能耗, 则一年可节电为233.6kW·h×30%=70.08kW·h, 节省电费为70.08kW·h×0.6元/kW·h=42.05元。

由上可见, 在通信机房中照明节电潜力巨大, 实施照明节能势在必行, 这对节约能源、保护环境、降低企业运营成本等方面有着重要意义。

二、在通信机房中实现照明节能的技术对策

(一) 选择优质的照明灯具

照明节电的首要工作是科学合理地选取照明灯具。选用的节能灯应具有发光效率要高 (即使得每瓦 (W) 电发出更多光通量) , 使用寿命长等优点。经过不断地研究和发展, 一些优质照明灯具的光效已经有了相当大的提高。

目前大多数通信机房中主要使用的是T8普通型荧光灯具, 另外还有不少建筑使用T10甚至T12型灯具, 表1、2中给出了各种类型灯具性能以及节能效果的比较。

当然, 在选择发光率较高的照明灯具时, 要充分考虑到应用的场所, 根据不同场所的特点和灯具的特性设计出科学合理的照明系统。在通信机房中灯具光源的选择一般应以荧光灯、高压钠灯和金属卤化物灯为主。

(二) 充分利用自然光, 引进光伏照明技术

太阳光是免费的清洁能源, 要充分地利用这一资源, 就要合理地设计照明开关, 不同场所应选择不同的开关控制方式。例如通信机房中, 在靠近窗户的地方就要充分的利用自然光线, 同时这一侧的照明灯具应采用单独控制的方式, 使用光控开关装置, 在距离窗户较远的地方则采用手动开关装置。而整个照明系统又由一个人为控制的开关装置控制, 这样在没有人员在工作时, 整个照明系统将被关闭。

另外, 选择自然采光, 也能改善工作环境, 使人在工作时感到舒适, 提高了工作效率。充分利用室内受光面的反射性, 也能有效地提高光的利用率, 如白色墙面的反射系数可达70%~80%, 同样能起到省电的作用。

光伏技术是利用电池组件将太阳能转变为电能的技术, 在全球资源日益紧缺的大背景下这种技术得到了广泛的使用。光伏技术特别适用于太阳辐射强度大的地区, 它的使用原理:由半导体材料构成的电池组件将太阳辐射能量吸收, 由蓄电池存储太阳能电池输出的能量, 通过控制器控制蓄电池的充、放电和电路保护, 用逆变器将蓄电池的直流电变成交流电, 最终为照明系统提供能源。

三、结束语

如果通信机房采用科学合理的照明系统, 每年能够节省能耗30%~40%。从企业方面来讲, 通信机房的照明节能不仅能实现节能目标, 还能降低企业运营成本。所以通信机房照明系统的节能设计会给企业和社会带来巨大的经济效益。

参考文献

[1]全国民用建筑工程设计措施——节能专篇 (电气部分) .

通信照明控制系统篇9

随着我国经济和公路建设的发展, 公路隧道建设与日俱增, 隧道照明设施的规模及数量也越来越大, 隧道的运营电费和维护费用也越来越高。在保障行车安全的前提下, 如何降低能源消耗成为隧道科研设计、建设和运营单位迫切需要解决的问题。

目前, 国内对于隧道照明的节能研究不断深入, 国内主要从照明光源、照明灯具的布置方式、控制技术和系统维护等方面进行研究。

隧道照明节能控制技术, 主要是根据洞口内外安装的光强度检测器检测洞内外的光强数据、交通量的变化以及白天、黑夜等情况, 控制隧道的照明系统, 调节隧道洞内各段的照明亮度, 保证行车安全, 尽可能地达到节能运行;同时, 对洞内照明以及照明控制设备的状况进行监视。主要涉及的照明质量参数是隧道内的照明亮度, 而未涉及照明质量的另一参数—照明长度。

本文从如何在保证照明质量的同时改变照明长度的角度出发, 提出一种根据车速改变照明长度的隧道照明控制方式, 适用于我国各级公路隧道, 尤其适用于行车种类较多, 车速变化较大的公路隧道照明。

2照明控制研究

2.1现有照明控制策略

随着国内外对公路隧道照明技术研究的不断深入, 隧道照明控制方式也越来越多样化和全面化;目前国内外的公路隧道照明控制方式主要是从隧道行车安全和节能的角度出发, 在满足隧道安全行车的前提下, 尽可能的对隧道照明系统进行节能控制, 现阶段主要是通过改变隧道内灯具亮度以适应不同的行车速度、不同的时间段、不同的车流量, 实现隧道照明的按需照明。

根据《公路隧道照明设计细则》 (JTG/T D70/2-01-2014) 规范的相关要求, 隧道照明设计时, 不同的行车速度, 采用不同的照明长度;通过合理的控制模式, 使不同的行车速度下, 隧道内各照明区段长度发生改变, 可很大程度上对隧道照明节约能耗。

2.2照明控制策略

2.2.1照明区段长度

隧道照明区段长度随着行车速度的变化而各不相同, 根据《公路隧道照明设计细则》 (JTG/T D70/2-01-2014) 相关规定, 以两车道隧道为例, 假定隧道纵坡为0%, 净空高度为7 m, 洞外亮度取3 000 cd/㎡, 不同行车速度下各加强照明区段的长度和亮度如表1和表2所示。

由图表可见不同车速下的隧道内加强照明区段长度和所需亮度各不相同, 且随着车速的增加而增加, 长度和亮度差值加大。

隧道在运营过程中, 不同类型车辆的行车速度一般不同, 而实际隧道照明系统在设计照明系统时均按照固定设计行车速度进行设计, 加强照明区段的长度在设计时已固定。当实际运营中行车速度低于设计车速时, 隧道内照明质量偏高, 造成照明过度, 造成能源浪费;而行车速度高于设计车速时, 隧道内照明质量偏低, 存在安全隐患。不管是从隧道运营节能方面考虑还是从隧道营运安全性考虑, 传统的固定设计车速的隧道照明控制方式存在一定不足, 需寻找一种新的可改变照明区段长度和亮度的隧道照明控制方式。

2.2.2行车速度检测

行车速度是隧道运营时一个很重要的参数, 如何准确测定行车速度和何时何地测定行车速度对隧道的实际运营十分重要。本照明控制方式采用地感式线圈测速系统测定进入隧道的车辆行车速度。

地感式线圈测速系统是由地感线圈、车辆感应器和控制器组成。在行车道距离隧道洞口一定距离L处安装相邻两个地感式线圈, 当车辆通过地感线圈时, 地感线圈形成的磁场分布发生改变, 与之相连的车辆感应器向控制器发出脉冲信号。通过检测车辆通过两个感应线圈的时间差值和两个地感线圈的距离即可测定车辆的当前行车速度。

地感线圈设置在车辆进入隧道的车道上, 对于双向交通隧道, 安装在隧道两边的驶入车道上, 对于单向交通隧道, 设置在隧道的驶入洞口侧的车道上。同一时刻以不同测速单元所测得的最大行车速度作为当前时刻的行车速度参数。本隧道照明控制系统将车速信息分为50 km/h以下、50 ~ 70 km/h、70 ~ 90 km/h、90 km/h以上四个速度区段, 自动检测进入隧道车辆的行车速度, 采取相应速度区间的照明亮度和照明长度。

2.2.3照明灯具布置

由于不同的行车速度所需的照明亮度和照明长度不同, 本照明控制系统采用可调光的LED隧道灯具, 可方便的调节灯具亮度。

隧道照明基本照明和加强照明采用不同回路分开控制, 各个速度区间的加强照明采用不同回路单独控制, 不同行车速度下自由变换照明长度。

隧道内灯具布置按照最大的速度区间作为设计参数进行布置, 其余速度区间按照设计要求设置不同回路。回路设置示意图如图1所示。

当检测行车速度为50 km/h以下时, 回路1 灯具亮起, 作为隧道加强照明;当检测行车速度为50~70 km/h时, 回路1 和回路2 开启, 作为隧道加强照明;当检测行车速度为70~90 km/h时, 回路1、回路2和回路3开启, 作为隧道加强照明;当检测行车速度为90 km/h以上时, 回路1、回路2、回路3 和回路4 同时开启, 作为隧道加强照明。通过车辆检测系统检测车速信息, 自动控制照明回路的开启和关闭, 并对照明灯具亮度进行调节, 实现隧道照明质量的智能化调节。

2.2.4照明控制

本系统通过检测进入隧道的车辆速度信息, 控制隧道内加强照明长度和照明灯具亮度。系统由供电系统、车辆检测系统、LED照明系统、远程监控系统和照明控制单元组成。供电系统为整个照明系统供电;车辆检测单元检测行车速度, 并将速度信息输入到中央控制器;LED照明单元为隧道内提供照明, 并可按照控制策略进行调光;中央控制器控制各个照明回路启闭 (见照明灯具布置说明) , 并向LED照明系统发送调光指令, 实现智能调光。

2.3系统应用

隧道在运行期间各种类型的车辆均存在, 其穿越隧道时的行车速度也会存在差别, 尤其是双向交通的隧道, 运营期间穿越隧道的车辆种类和速度差异更为明显, 采用传统的按照单一设计车速的隧道照明方式将会存在照明过度而浪费电能, 也为存在照明不足而出现安全隐患。

随车速变化制动改变照明亮度和照明长度的隧道智能照明控制系统, 可根据实际通过隧道的车辆的行车速度自动调整隧道内照灯具亮度和照明区段长度, 既能保证隧道内的行车安全, 又能最大程度的降低隧道照明能耗。该隧道照明控制系统适用于穿越隧道的车辆种类较多, 行车速度差异较大的隧道。

3结语

近年来, 我国经济飞速发展, 公路建设规模也越来越大, 各类公路隧道也越来越多;隧道照明能耗已成为公路隧道运营的主要开支, 需要不断的对隧道照明控制方式进行创新和优化, 以解决日益增强的隧道运营成本和行车安全的矛盾。

本文提出一种新的隧道照明控制方式, 通过检测通过隧道的车辆行车速度, 根据检车参数控制隧道内的照明质量, 改变隧道照明灯具亮度和照明长度, 初步实现了在保证隧道内行车安全的前提下降低了隧道照明能耗。该照明系统的提出将会为隧道照明提供一种全新的照明控制模式, 将对我国的公路建设事业以及节能减排事业有重大的促进作用。

参考文献

[1]王少飞, 涂耘, 邓欣, 等.论公路隧道照明节能[J].照明工程学报2012 (3) .

[2]涂耘, 王少飞, 张琦, 等.“低碳经济”背景下公路隧道照明节能策略[J].现代隧道技术2011 (3)

[3]张琴.隧道照明设计方案节能分析[J].公路交通技术, 2013 (3) .

[4]陈彦华, 谭光友.公路隧道照明光源的选择[J].灯与照明, 2006, (03) .

[5]贺一鸣, 王崇贵, 刘进宇.公路隧道照明存在的问题及节能技术研究[J].交通标准化, 2010 (11) .

[6]沈小东, 刘倩, 邓安仲, 李胜波.隧道出入口照明智能控制研究[J].后勤工程学院学报, 2012 (1) .

[7]JTG/T D70/2-01-2014, 公路隧道照明设计细则[S].北京:人民交通出版社, 2014.

通信照明控制系统篇10

一、船舶照明系统分类

船舶照明系统与陆地照明系统不同, 一般分为主照明、应急照明、临时照明、探照灯、低压行灯和航行灯信号灯等照明类型。船舶照明按其功能大致可作如下分类。

室内照明:舱室主体照明, 局部辅助照明, 娱乐美化气氛照明。

室外照明:室外通道照明, 室外工作照明 (甲板照明) 。

探照灯和投光灯。

航行信号灯。

也可按供电方式分为:

正常照明 (船舶主电源供电) 。

应急照明 (应急电源供电, 其中应急照明供电又可分为: (1) 应急发电机供电, (2) 蓄电池组供电) ;临时应急照明 (俗称小应急照明, 蓄电池组供电半小时) ;航行信号灯 (正常和应急两路供电) 。

照明系统的设计应依据船舶入级规范有关照明及航行信号的要求及《国际海上人命安全公约》 (SOLAS) 和《国际海上避碰规则》等有关条款进行, 对不同国籍和航区还必须加上相应的地区规范、规则的要求。

二、船舶照明系统特点

1. 正常照明系统 (主照明系统)

船舶正常照明系统又称为主照明系统, 分布在船舶内外各个生活和工作场所, 提供各舱室和工作场所足够的照度。该系统的特点是:主配电板上照明汇流排直接向各照明分电箱供电, 然后由照明分电箱向邻近舱室或区域的照明灯具供电;照明电压一般为交、直流110V或220V;不同舱室和处所均有不同的照度要求;所有照明灯具均设有控制开关。

正常照明是全船的主体照明, 由船舶主发电机供电, 凡船舶生活和工作所及之处均应照亮。正常照明包括:

(1) 舱室主照明, 如顶灯的大部分。

(2) 局部或辅助照明, 如床灯、壁灯、盥洗灯等。

(3) 装卸货强光照明。

(4) 室内外走道半数以上的照明。

(5) 各舱室必须备有的插座等。

(6) 电风扇、冰箱和舱室电取暖器等定额等于或小于0.25kW的非重要设备也可包括在正常照明系统内。

正常照明从照明分配电相引出的每一独立分支电路, 最大负荷电流有限制, 负荷电流不超过10~15A, 灯点数也有限制, 目的是便于维护和缩小故障范围。每一支路的等点数应该是:额定电压50V以下的不超过10灯点, 110V不超过14灯点, 220V的不超过24灯点, 对于超过16A的单个照明器, 一般采用专业分配电箱或专用供电支路供电。

2. 应急照明系统 (大应急照明)

应急照明是在主电网发生故障不能工作时投入使用的。应急照明由应急配电板经应急照明分电箱供电, 电压可与正常照明相同, 也可用低压电。

船舶应急照明系统主要分布于机舱内重要处所、船员和旅客舱室、艇甲板及各人员通道。它在主配电板失电、主照明系统故障情况下作应急照明使用。其特点如下:应急发电机通过应急配电板及专用线路供电。对于客船, 应急电源的供电时间应大于36h;对于货船, 应急电源供电时间一般应大于18h。规范有明确规定, 客船和500吨以上的货船, 在下列处所必须设置适当数量的应急照明:

(1) 重要工作舱室, 如驾驶舱 (包括海图室和无线电作业区域) 、消防站、各种控制室等。

(2) 各种机器处所, 如机舱、舵机舱、应急发电机室等。

(3) 通道、逃生口、梯道及乘人电梯内。

(4) 放艇、筏处及舷外空间及通往艇、筏处的灯光指路标。

(5) 众多船员、旅客可能聚集处所和超过16个人的居住舱室, 尤其是出口。

(6) 主配电板、应急配电板前后。

(7) 锅炉水位指示灯。

(8) 消防员装备储放处所。

(9) 为加强旅客在应急状态下对脱险通道的识别, 国际海事组织A.752 (18) 决议规定。对客船的梯道和出口在内的脱险通道全线 (包括转弯和岔路口处) 距甲板不超过0.3m处要设置低处照明 (简称LLL) 系统, 该系统可以用电力照明 (白炽灯、发光二极管等) , 或是光致发光指示器。

(10) 对载有滚装货的客船, 除了上述要求外, 还必须在所有的旅客公共处所和走廊设有附加应急照明。此照明要求在所有其他电源发生故障和在各种横倾条件下, 至少维持3h;所提供的照明应能照亮逃生设施的周围。

规范还规定应急照明不可兼作正常照明, 并规定除驾驶台及救生艇、筏存放处的舷外照明外, 应急照明电路中不得设就地开关。应急照明灯上应有明显的标志, 或在结构选型上与一般照明灯具不同。

3. 临时应急照明 (小应急照明)

在主照明和应急照明系统发生故障时, 临时应急照明系统应能发挥作用。它的灯点少, 无照度要求, 灯具涂以红漆标志。主要分布在驾驶台, 船舶重要通道, 扶梯口和机舱重要处所。临时应急照明由蓄电池组供电, 与主、应急照明系统之间有电气连锁;馈线上不设开关;它应能连续供电30min以上。

对有应急照明系统的船舶一般不设置临时应急照明, 但对客船和应急发电机自动起动不能满足规范要求的货船, 还必须设置临时应急照明系统。用以弥补正常与应急电源转换时带来的短时断电, 保证船舶与旅客的安全。

临时应急照明的设置地点与应急照明基本相同, 但临时应急照明只有在主照明和应急照明都没电时才会照亮。

临时应急照明必须采用蓄电池组供电, 并应保证当主电网及应急电网失电或者电压降40%额定值时能自动接通, 主电网及应急电网电压恢复时能自动切断。临时应急照明系统不得以荧光灯为光源, 更不得设置就地开关。

三、船舶照明系统的供电要求

通常, 照明电源都是由配电板经照明分电箱分路供给的, 整条船的灯经过多少分电箱供电、分电箱设在何处、照明分路怎样组合等, 都要遵循以下基本规则。

1. 照明分路

(1) 每一照明分路必须有超载和短路保护;照明分电箱每一容量大于16A的最后分路的供电灯点应不超过1个;每一容量小于或等于16A的最后分路的供电灯点数根据供电电压的不同应分别为50v及50V以下电路不超过10点, 51~120v电路不超过14点, 121~250V电路不超过24点;对直接用灯泡或灯管组成的嵌入式反光照明, 只要电流不超过10A, 灯点就可不受限制。

(2) 照明最后分路不得给电力、电热设备供电, 但小型厨房设备, 如咖啡壶、面包片烧烤器、冰箱等可除外。如果有小型厨房设备则必须由独立分路供电, 而不是与照明灯点混为一路。对于数量不多于10只且总的电流定额不超过16A的小型电小型电热器可共同接至1个独立的电热最后分路上。

(3) 电风扇一般为独立分路, 不与照明灯数量混为一路。

(4) 个别情况除外, 插座一般应由独立分路供电。

(5) 重要舱室、处所, 如走道、出入口、梯道、机炉舱、公共场所及旅客超过16人的客舱等处照明, 至少应由两个最后分路供电, 其中一路不能供电时, 另一路仍能保持上述处所必要的照明, 两个分路的灯点以交错布置为好。

(6) 机舱及内外走道等照明应为各自独立的馈电线路, 不要与其他舱室照明混在一起。室外灯可在各舱室分电箱内设独立分路加继电器控制 (当然也可以是独立分电箱) , 以便于驾驶台集中控制。

(7) 为了方便接线, 往往一个居住舱内全部照明灯点集中通过一个分线盒供电, 其中一个灯坏了, 并不影响其他灯点工作, 但为提高供电质量, 防止线路故障引起断电, 有时也可将这类舱室中的某一个照明灯点拉出来独立照明馈电, 其中一路可为应急照明。

(8) 每一防火区至少需有两路独立照明馈电, 其中一路可为应急照明。

(9) 在考虑灯点的连接时, 每一照明分路的灯点应相对集中, 线路不要拉得太长, 同一分路尽量不穿过二层甲板。

(10) 对封闭式梯道等场所, 照明电源应为独立分路。

(11) 为保证照明网络的安全接地, 许多灯具和开关本身已带接地极, 因此在考虑连接电缆时, 应包括接地线芯。

2. 分电箱

实际在考虑照明分路连接的同时, 早已有分电箱划分的初步概念。因为照明分路是通过分电箱组合的 (小船、小艇直接由主配电板控制者除外) 。

(1) 每一照明分电箱最多不超过12路, 线路设计时, 要适当留有1路至2路作备用。

(2) 交流分电箱为考虑三相平衡, 电源通常为三相进线, 分路单相出线, 因此在考虑分路组合时, 应力求做到三相平衡。

(3) 上层建筑舱室照明分电箱通常以甲板划分, 根据船舶大小、舱室分路多少决定分电箱个数。舱室照明分电箱一般放在电缆通道间, 若无电缆通道间, 则可另选合适场所, 甚至选用嵌入式分电箱嵌装在内走道的适当位置。

(4) 机舱应设独立分电箱, 机舱照明分电箱一般设在机舱集控室内, 机舱应急照明分电箱必须设在机舱外的适当处所。

(5) 货舱照明应设独立分电箱, 布置在起货桅房或货舱之外的适当处所。其每一分路应在分电箱门上设有电源接通指示灯, 但每一分路开关手柄不得外露, 分电箱箱门应带锁。

(6) 客船上如果风扇很多, 就可设独立分电箱。照明是全船性设备, 照明网络几乎遍布全船每一个角落。为使各照明灯具能正常发光, 必须保证供电电源的电压, 保证照明线路的电压降不得超过规定范围, 照明线路 (除电源馈线外) 的电压为110v、220v时选用电缆截面1mm2;照明线路 (除电源馈线外) 的电压24V时选用电缆截面2.5mm2。显然, 线路负载过大、电缆过长可能使其电压降越过限度, 从而影响照明质量。

四、船舶照明灯具的维护和保养

1. 照明灯具的安装和使用

(1) 船舶照明系统由一个个的照明灯泡组成。在安装灯泡时, 要注灯具规格, 电压等级, 电功率不得超过灯具的允许容量, 灯泡电压与电源电压一致, 尽量避免带电换灯泡。非带电拆装灯泡不可时, 眼睛不可直对灯泡, 防止一旦灯泡破裂, 刺伤眼睛, 还要防止因底座松动, 造成灯泡短路。

(2) 在船上除了货舱灯外, 禁止使用高压行灯, 特别在机舱等有油污的地方应采用36V以下, 并带有安全网罩的低压灯。夹板等露天的投光灯具使用后应检查插座的防水盖是否旋紧。

(3) 船舶照明应急设备应具有红漆记号作为区别, 工作人员要定期检查照明系统。

2. 照明设备维护周期及技术要求

(1) 正常照明设备。正常照明设备的管理遵循“谁管理、谁负责”的原则。各责任部门必须确保设备安全性, 根据企业设备管理的有关规定做好设备的日常检查、维护、保养工作。设备使用前要进行必要的性能和绝缘性测试。密闭舱室施工临时拉设的高压照明线路由三供负责进行日常检查、维护;由使用部门装接的低电压照明线路由使用部门进行日常维护、检查, 三供进行督查。

(2) 应急照明设备。至少每月进行一次效能试验, 检查应急照明接触器工作情况, 如有故障, 应予以排除。

五、结语

船舶照明可以确保航行安全和船上人员安全, 其分类和特点有助于我们认识和运用它们, 其安装与维护的知识可以随时应用到生活中, 帮助我们对家中同系列的照明器件进行更好的利用。船舶照明设备的知识在我们的生活中有很大的现实意义。

参考文献

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