倉庫與貨場節能照明自動控制系統的制作方法

本實用新型涉及一種節能系統，尤其是涉及一種倉庫與貨場節能照明自動控制系統。

背景技術：

近年來，在中國制造走向世界的過程中，物流倉庫與貨場、特別是特大面積物流倉庫與貨場的建設投資大幅增加，物流倉庫與貨場的照明越來越受到人們的重視，倉儲照明對照明功能的要求也從最基本的“有燈”提升到高質、高效且節能的高度。

物流倉庫與貨場照明系統除了要滿足倉庫與貨場內一般巡視、維護、與貨物裝載作業的常規的功能需要外，還對照明系統的自動控制和節能提出了新的要求，照明系統的控制不僅要安全可靠，還要具備良好的節能效果。

當前倉庫與貨場照明控制大多為人工方式或者是電腦鐘控方式控制，一般是全開或者全關的方式控制，已經考慮節能的部分倉庫與貨場，則采用分區域的方式實施控制，這幾種控制方式，全開全關，偶爾忘關，電能浪費極大。

針對獨立孤燈的控制，通常采用的控制方式有開關線控、紅外感應控制、光控、聲控和無線遙控等控制方式。

針對大面積區域的多燈系統照明，通常采用的技術有開關的集控，電腦程控（鐘控）與光控等控制方式。

上述控制方式在倉庫與貨場的區域照明控制中均無法獲得最佳的節能效果。基本的原因基于以下幾點：一是倉庫與貨場中物資的存放區域的隨機性，二是存取作業的隨機性，三是作業的時間、作業量的隨機性……。同樣采用獨立孤燈的控制方式在倉庫與貨場中無法獲得較好的控制效果，紅外感應的方式，控制距離近不說，長時間應用，單一的灰塵的積累就能影響燈具的正常工作。傳統的無線遙控也只能針對定點的燈具控制，無法實現作業點隨機改變的控制模式。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種控制簡便、節能高效的倉庫與貨場節能照明自動控制系統。

為了實現上述目標，本實用新型采用如下的技術方案：

倉庫與貨場節能照明自動控制系統，包括遙控器和控制器，所述的控制器與燈具對應設置（每個控制器控制一個或相鄰的兩個燈具），而所述的遙控器則和控制器通過配對的地址編碼（才實用新型采用焊碼型地址編碼）實現無線連通，且所述的地址編碼為焊碼型地址編碼，任意一個遙控器均可控制倉庫與貨場內任意位置的任一燈具，控制燈具的有效半徑由遙控器上的天線的長度確定，而當需要多點同時作業時每個作業點僅需開啟配帶的遙控器即可確保多人多作業點的照明，從而實現在有限范圍內的點—面（多點）的小區域照明控制。

進一步，上述的遙控器包括：用于控制電源的自鎖開關、間歇發射控制信號的低占空比時基振蕩器、生成地址編碼的地址編碼器和發射帶有地址編碼信息的無線信號的無線發射器。

且，上述的低占空比時基振蕩器為基于CMOS器件和ICM7555電路，且占空比為0.1-1%的脈沖振蕩器。而所述的脈沖振蕩器發射控制信號的頻率為9.5-10秒一次，這樣可大幅節約遙控器2內電池的消耗。

此外，上述的無線發射器為315M或433M的高頻無線電發射電路。

更進步一步，上述的控制器包括：用于為控制器提供直流電的變壓器降壓穩壓電源、用于接收遙控器的開燈指令的無線接收器、用于對無線接收器接收到的無線信號進行解碼的地址解碼器和通過無線接收器接收到的無線信號觸發進而工作的延時控制開關。

其中，上述的延時控制開關為一基于時基電路元件NE555的單穩態時基輸出控制器。且所述的單穩態時基輸出控制器穩態時間為20-20.5s。

而上述的遙控器和控制器之間的平面有效控制距離為7-60m。

此外，為了防塵，防潮，所述的控制器和燈具均采用工程PVC材料封裝，且所述的封裝等級為IP65。

本實用新型的有益之處在于：本實用新型所述倉庫與貨場節能照明自動控制系統在結構上具有良好的密封性，防塵、防潮效果好且抗干擾能力強；在功能上實現了“人到燈亮，人走燈滅”， 無需人為干預，確保高效節能，且可多點、多作業面同時控制，互不干擾，同時也可在作業點與作業面存在交叉情況下正常工作，工作穩定且操作簡便，具有極高的可靠性與安全性，此外，還能延長照明燈的使用壽命，非常適用于物流倉庫、貨場等作業場所，具有良好的應用前景及經濟、社會效益。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例的結構示意圖；

圖2為本實用新型所述的遙控器的結構示意圖；

圖3為本實用新型所述的遙控器的電原理圖；

圖4為本實用新型所述的控制器的結構示意圖；

圖5為本實用新型所述的控制器的電原理圖；

圖6為單穩態電路工作模式示意圖。

圖中附圖標記的含義：

1、控制器 2、遙控器 3、低占空比時基振蕩器 4、地址編碼器

5、無線發射器 6、無線接收器 7、地址解碼器 8、延時控制開關。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作具體的介紹。

圖1是本實用新型一實施例的結構示意圖。

參見圖1，倉庫與貨場節能照明自動控制系統，包括遙控器2和控制器1，其中，控制器1與燈具對應設置，在本實施例中，每個控制器1控制一個燈具，當然，也可以設計為一個控制器控制相鄰的兩個燈具，而遙控器2則和控制器1通過配對的地址編碼實現無線連通，當需要多點同時作業時，每個作業點僅需開啟配帶的遙控器2即可確保多人多作業點的照明，從而實現在有限范圍內的點—面或多點的小區域照明控制。

對于地址編碼來說，應用非常廣泛的地址編碼技術有焊碼型地址編解碼技術和滾動碼地址編解碼技術，相比較，滾動碼編解碼技術的安全性遠高于焊碼型地址編解碼技術，而在本實用新型中暫不考慮地址編碼被破解而帶來的防盜安全性問題，僅考慮二個相鄰庫房之間因鄰近而可能帶來的相互干擾，因此，采用固定焊碼型地址編解碼技術已經足夠應用。

圖2為本實用新型所述的遙控器的結構示意圖，圖3為本實用新型所述的遙控器的電原理圖。

如圖2和圖3所示：上述的遙控器2包括：用于控制電源的自鎖開關、間歇發射控制信號的低占空比時基振蕩器3、生成地址編碼的地址編碼器4和發射帶有地址編碼信息的無線信號的無線發射器5。

其中，本實用新型將傳統遙控器的按鈕改為自鎖開關，實現了對遙控器2的電源控制；

而低占空比時基振蕩器3則取代了原遙控器的人工按鍵，其為一種基于CMOS器件和ICM7555電路、且占空比為0.1-1%的脈沖振蕩器，且發射控制信號的頻率為9.5-10秒一次，控制無線發射器發出帶有地址編碼的開燈指令。常規的振蕩器的RC電路中，因為RC電路是一個確定參數的元件，相應的充電與放電時間常數是一個相同時間的固定值，但在低占空比時基振蕩器3的電路中則利用了二個開關二極管使RC電路的充電時間常數和放電時間常數不同，本實用新型則采用的是1：50至1：100的比值設計，使高電平脈沖輸出時的RC時間常數極小，而零電平脈沖時的RC時間常數極大，從而使低占空比脈沖電路成為可能。在本實用新型中，低占空比的脈沖控制使遙控器2中極為耗能的無線發射工作狀態從連續轉為長間隔、短脈沖的無線發射工作模式，極大地降低了遙控器2的能耗，延長了遙控器2內電池的工作時間。

地址編碼器4采用焊碼型地址編碼芯片電路，電路采用PT2262/PT2272芯片組，該芯片組被廣泛應用于各類需地址編碼的控制器設計中，且PT2262/PT2272的應用電路的數據均能從網絡上獲取。任意一個遙控器2均可控制倉庫與貨場內任意位置的任一燈具，控制燈具的有效半徑由遙控器2上的天線的長度確定，而當需要多點同時作業時每個作業點僅需開啟配帶的遙控器即可確保多人多作業點的照明，從而實現在有限范圍內的點—面（多點）的小區域照明控制。

而無線發射器5則為315M或433M的高頻無線電發射電路，常用的有二通道，四通道，八通道……等，本實用新型則根據實際要求，因為是多燈的同步控制，所以僅需單通道即可，無線發射器5可以發出無線編碼，發出的信號不受方向限制，信號強度可以在一定的范圍內被控制器1接收。

圖4為本實用新型所述的控制器的結構示意圖，圖5為本實用新型所述的控制器的電原理圖。

如圖4和圖5所示：控制器包括：用于為控制器1提供直流電的變壓器降壓穩壓電源、用于接收遙控器的開燈指令的無線接收器6、用于對無線接收器6接收到的無線信號進行解碼的地址解碼器7和通過無線接收器6接收到的無線信號觸發進而工作的延時控制開關8。

其中，上述的變壓器降壓穩壓電源為150mA內的12V、5V兩種規格的直流電源。

無線接收器6也為315M或433M的高頻無線電接收電路，常用的有二通道，四通道，八通道……等，本實用新型則根據實際要求，因為是多燈的同步控制，所以僅需單通道即可，無線接收器6可以接收無線編碼，其與本實用新型所述的遙控器2之間的平面有效控制距離為7-60m，在倉庫與貨場內，可通過遙控器2的天線長度的調整來控制燈具點亮區域的大小。拔出天線，控制半徑約60m；收回天線，控制距離約7 m。

而上述的延時控制開關8則為一基于時基電路元件NE555的單穩態時基輸出控制器，且所述的單穩態時基輸出控制器穩態時間為20-20.5s左右，該時間接近2倍于遙控器2中由ICM7555電路構成的長周期脈沖周期間隔，因此，可使控制器1在一個延時周期內至少能接收三次觸發脈沖指令，從而也就確保了可連續觸發的單穩態控制電路的穩定工作，從而實現了作業區的照明 “人在燈亮，人走燈滅”。

而一般的單穩態觸發器，需要在一個完整的時間周期，才能完成一次重復的翻轉，即在外加的觸發信號條件下，電路翻轉工作，經一定延時后電路恢復至原始狀態，其工作模式為一種循環，其工作模式如圖6所示。在電路處于單穩態狀態的工作過程中，新的觸發信號無法使電路繼續處于單穩的狀態工作。必須要在電路完成一個完整的循環后新的觸發信號才能重新進入新一輪的循環。可本實用新型所述的連續觸發的單穩態電路與一般的單穩態電路比較，存在一個獨立的受外加的觸發信號控制的RC電路的放電（或充電）通道，當一個觸發信號輸入時，不管電路處在何種狀態，電路將直接使RC電路產生放電（或充電）。從而使電路的連續觸發成為現實，進而使電路繼續維持單穩態工作。

此外，對于本實用新型涉及的燈具來說，不僅要具備即開即亮的特性，以滿足倉庫與貨場作業隨機性的要求，還要具備良好的色溫和高顯色性，以滿足倉庫與貨場作業亮度和細節分辨力的需要，因此，本實用新型選擇即開即亮的大功率LED燈具，大功率LED燈具有很好的光效比和優異的顯色性。

根據倉庫建筑的高度不同，燈具的安裝狀態一般可分為低頂棚、中頂棚、高頂棚三種。低頂棚一般高度低于5米；中頂棚安裝高度一般在5～10米；高頂棚類安裝高度在10米以上，需采用300W以上的燈具。本實用新型尤其適用于中、高頂棚。

而考慮到倉庫與貨場環境多粉塵、潮濕等各種物質與貨物，上述的控制器1和燈具均采用IP封裝，且所述的封裝等級為IP65，這樣的封裝對整個電路在散熱方面提出了較高的要求。因此電源部分一方面要滿足無線接收電路、控制電路的工作要求，另一方面應盡量減少富裕功率，降低發熱量。

本實施例中，所述的控制器1的基本技術參數為：

額定工作電壓：交流220 V AC

額定工作電流：3A

額定工作制式：連續

無線電傳輸頻率：315 MHz或433 MHz。

遙控器2采用12V的電池供電，使用時按下自鎖開關，遙控器2的低占空比時基振蕩器3會每隔10 秒的時間周期發射一次帶地址編碼的控制信號，相當于在每10 秒的時間周期中發按壓傳統遙控器的控制鍵一次，并且按壓時間為0.1 秒，持續發出開燈指令信號。不使用時自鎖開關要關閉，以節約電池的耗電，延長遙控器2的電池的使用壽命，該控制信號使遙控器的無線發射的消耗功率降為連續工作的1.0%以下，大大降低了遙控器內電池的能量消耗，使遙控電池工作壽命超過2周左右，這個消耗對工業應用而言就處在了一個合理可接受的范圍之內。

無線接收器6一直處在工作狀態，當接收到無線指令，且地址編碼符合，控制器2發生響應，啟動單穩態輸出電路，使燈點亮。同時延時控制開關8開始工作，在20秒左右內，如果無線接收器6再次接收到遙控器2發出的打開燈的指令時，單穩態電路重置，重新開始延時，在20秒左右內，如果沒有接收到開燈指令，延時控制開關8發出燈熄滅的控制，燈熄滅。

具體操作流程為：

作業前：作業人員作業時，在進入作業區前將隨身攜帶的遙控器2的自鎖開關打開，確保遙控器2處于工作狀態，使遙控器2定時發射約定的帶地址編碼的無線指令信號。此時，在作業區附近的處于遙控器2有效半徑范圍內的幾個燈具的控制器1，因收到了指令信號就開燈，而遠離作業區的燈具上的控制器因收不到指令信號，保持關閉狀態不變。

作業區內流動作業：當工作人員在作業面內流動作業時，前面的燈具只要進入控制半徑范圍，就被依次點亮，而后面的燈因遠離控制范圍將逐個關滅。

作業面內定時定點作業：如果作業面內某一固定點，長時間作業，則工作人員身上的遙控器2就會自動使附近的燈具作長時間連續照明，若多人同時在多區域作業面內工作，只要增加相應的遙控器，即可得到足夠的照明，控制區域可隨意擴展。

停止作業：作業完成后工作人員離開作業區，原來工作的燈將自動熄滅。

作業后工作：作業人員不再作業并離開，此時，工作人員應關斷遙控器2的電源。只要沒有作業人員，作業區內照明燈具自然處于全部熄滅狀態。

在物流倉庫與貨場照明系統中，一般采用安裝在倉庫與貨場入口處的空氣開關或者是交流接觸器來閉合或分斷倉庫與貨場照明燈電源的方式，從而實現對倉庫與貨場照明燈的點亮與熄滅進行控制。在作業或巡視人員進入倉庫與貨場前，閉合空開或交流接觸器點亮倉庫與貨場照明燈，在作業或巡視人員離開倉庫與貨場時，斷開空開或交流接觸器使倉庫與貨場照明燈熄滅。這樣做的好處是，作業人員操作簡便，安裝投資也較少。但操作人員每次進入作業，均要對燈具操作，如果存在多批次人員的同時作業，控制會產生嚴重的混亂。但采用了本實用新型所述的系統后，不同作業的人員只要隨身攜帶遙控器，不論身處何處均能實現作業區內的“人到燈亮，人走燈滅”控制方式。

從另一方面看，物流倉庫與貨場內一般有裝卸、維修、巡守等作業，而這些作業有以下特點：在時間上的隨機性，作業點的流動性以及作業范圍的局部性。比如試驗倉庫與貨場全長200米多，寬100米共分4個控制回路，每個控制回路管理5000平方米的照明。實際的作業區的作業面可能只有幾百平方米，正常情況下作業面照明的照度可能正常作業區需要200—300Lux照度的照明，總照明功率僅需1 KW左右，但如果全開式控制，則控制功率可達成10 kw以上，如果作業面剛好在兩個分控區的中間，全功率照明區域可達10000平方米，總耗電可能達到10～20KW以上，造成極大的浪費。

實例計算：倉庫面積為100 m*100 m，總計10000平方米，頂棚高度10 m，無線遙控距離設置為30 m，實際平面控制有效半徑為20 m，每個作業點的實際照明區域以20米計算，照明面積約為 1200平方米。當單點作業時照明能耗比全開式節約：

1-1200/10000=88%

如果有10個點同時作業，作業交叉率為50%，則需要照明面積是：

1200*(1+0.5)*5 m²=9000 m²

照明能耗比全開式仍然節約：

1-9000/10000=10%

實際作業中作業點的照明半徑可以調整到10 m左右，則上述的計算中的能耗還能縮小4倍，因此單點作業時的能耗比全開式節約97%；10個點同時作業，作業交叉率為50%，能耗比全開式節約55%。這樣一個節約率，對于一個上萬平方的倉庫，全開式控制時，動輒就達幾十KW的照明功率來講，節能效果極為明顯。

同時，在作業完成后離開作業面時，還存在忘記關燈而形成長明燈的狀況。因此，倉庫與貨場內現的照明系統長期在極低效率的狀態下運行，造成的電能浪費是相當可觀。

本實用新型的使用，實現了物流倉庫與貨場作業較為理想的照明控制方式，可使作業人員在良好的照明狀態下工作，同時有效地避免常明燈，節約了電能。

在本實用新型投入使用后與原控制方式對比，除巡守照明所需耗能外，因其節能的主要要點在于燈具僅在小區域范圍內被點亮，且點亮的燈具能實現“人來燈亮，人去燈滅”的控制功能，在距工作人員一定范圍內的照明燈被點亮，超出范圍的燈不亮，與原控制方式相比，大幅提高工作效率，節電效果明顯。作業所需的照明耗能將大幅下降，平均能耗下降可達70%以上。

采用本實用新型所述的倉庫與貨場節能照明自動控制系統，還能延長照明燈的使用壽命，照明啟動對電網無沖擊，現場施工安裝簡單，物流倉庫與貨場除供電電線外，完全取消輔助控制線及其它有關裝置，使用的電纜規格也能降低，可減少倉庫與貨場照明工程投資。由此可見，本實用新型既可以比較方便的控制倉庫與貨場內照明燈具的開關、又可以有效避免長明燈的存在，大幅降低設備運營成本，具有良好的應用前景及經濟、社會效益。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍內。