專利名稱：城市道路照明時間控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制城市道路照明時間的方法和裝置，特別是滿足和實現一年內各種復雜的照明控制事件和任務的時序設定的的方法和裝置。

發明內容
本發明旨在給出一種滿足和實現一年內各種復雜的照明控制事件和任務的時序設定，采用“城市照明等亮度開關燈全年設計控制系統”，提高工作效率，減少管理、維護費用。并實現每天不同的時間開關燈，獲得在日光中等亮度的狀況下控制城市照明。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的一種城市道路照明時間控制系統，包含有CPU、驅動開關、電源、實時時鐘，處理終端通過CPU連接可讀取或寫入時鐘控制器設有的數據存儲器，數據接口、無線信號接收器輸入數據至CPU，實時時鐘的數據輸入CPU，CPU的指令輸出給驅動開關，驅動開關連接繼電器，CPU處理后的數據輸出給顯示端。
一種城市道路照明時間控制系統的控制方法，其調控照明時鐘控制器的方法包含下列步驟①在時鐘控制器里置入日照與日期變化函數計算式，在后臺計算機輸入日照與日期變化函數初始條件系數，后臺計算機利用函數計算一年中每一天路燈開關的時間，其計算的每一天、每一路開關燈時間用曲線圖像或數字列表的方式表達計算結果。
②審查每天開關燈時間計算值與往年日照統計數據所要求的開關燈時間是否吻合，該計算值是否滿足要求，不滿足要求時返回步驟①重新確定函數初始值系數。
③后臺計算機所運算出滿足要求的函數初始值，顯示函數初始條件，確定該函數系數，打印出結果，處理終端人工手動將函數初始條件值輸入控制一路照明開關燈時間的時鐘控制器；或利用數據存儲介質將函數初始條件值通過時鐘控制器的數據輸入口寫入時鐘控制器；或利用數據傳送網絡通過時鐘數據接口將函數初始條件值傳到時鐘控制器。
④時鐘控制器的無線信號接收器檢測有無信號指令輸入，若有信號輸入，則顯示該指令時間并將該指令時間置入當天開關燈時間內存單元，系統將此指令時間臨時控制當天路燈開關；若無信號輸入，則時鐘控制器確認接收到函數初始條件值，其內置函數計算功能根據置入的初始條件值計算時鐘開關燈時間，并將該計算得到的時間置入開關燈時間內存單元。
⑤所置入開關燈時間內存單元的時間與時鐘內實時時間比較，其比較結果控制開關狀態，控制結果輸出給電磁或繼電器式固態繼電器，控制交流接觸或固態電子式交流開關，控制路燈隨日光環境的自然亮度變化而開關或變暗、變亮。
本發明采用繼電器開關輸出、控制照明的智能開關管理的開關模塊，通過控制一年內各種復雜的照明控制事件和任務的時序設定的時鐘管理器，采用“等亮度”開關燈設計控制概念，在時鐘控制器里置入日照與日期變化函數計算式，在后臺計算機輸入日照與日期變化函數初始條件，把校對的函數初始條件值輸入控制一路照明時間的時鐘控制器里，達到隨日光環境的自然亮度變化控制路燈的開關或變暗、變亮。本發明開發的城市道路照明等亮度開關燈時間控制系統，一是采用“等亮”的概念，實際上一個城市的照明系統的開關燈時間是基本建立在日光漸暗或漸亮過程中的某一時刻，在觀念上，這一時刻由于人的感知和習慣，存在著一個較合理的開關燈時間，在這一時間城市的照明在日光的漸弱中點亮，或在日光增強中關閉，將使這個城市給人以十分親近安詳的感覺；二是將一年三百陸拾伍天中每一天等亮度的不同時間精確的計算出來，利用計算機技術，首先按要求在后臺計算機輸入計算要素，則計算機會計算了一年中每一天的等亮度開關時間，然后，你進行用經驗或曾經的記錄加以驗證和進行調查，這里我們稱之為城市照明一年中開關燈時間的設計。在設計中，你只需按計算機中的提問鍵入幾個數字。計算機則會自動的給出一年中的每一天的開關燈時間和曲線。一旦你認為滿意，計算機則會將鍵數字顯示到顯示器上。本發明智能控制照明系統路燈的開關、暗亮要求，實現照明的智能管理，安全可靠、經濟合理，改善管理員工作環境、維修方便，提高工作效率，還可節約能源，延長燈具壽命，減少管理、維護費用。
圖2是本發明實施例的控制方法流程圖。
圖3是本發明實施例上電復位的處理框圖。
圖4是本發明實施例的中斷1請求程序框圖。
圖5是本發明實施例的中斷2請求程序框圖。
處理終端1(如手持電腦)通過CPU5連接可讀取或寫入時鐘控制器數據的數據存儲器11，數據接口3、無線信號接收器4輸入數據給CPU5處理，CPU5處理的指令輸出給驅動開關6，驅動開關6連接繼電器8。實時時鐘7的數據輸入CPU5，CPU5處理后的數據輸出給顯示端10，用于顯示、校對、檢測數據。時鐘控制器外接有電源9供電，并設有內置或外置電池12提供備用。一個時鐘控制器內可設置多路獨立運行的控制系統，每一路系統獨立運行，控制一路的路燈照明，相鄰街道、不同回路的路燈控制與運行設定到一個時鐘控制器內，多路控制體系從時鐘控制器的不同端口輸出信號。時鐘控制器內可不設CPU5(中央處理器)，不具備函數計算功能，此時將時鐘控制器配置的數據存儲器11容量提高，控制中心后臺計算出的開關燈時間數據，通過時鐘控制器的數據接口3駁入時鐘函數數的數據存儲器11內，時鐘控制器配置的數據存儲器11輸出控制指令給驅動開關6，時鐘函數數的數據存儲器11發出操作控制指令。時鐘控制器帶有現場手動操作控制，以便于燈具檢修等控制之用。每日城市道路照明開關燈時間函數式及其說明每日開燈時間TO函數式TO=TOM+TON2-|TOM-TON2|×COS(0.01722×N+ΦO)]]>每日關燈時間式TF函數式。TF=TFM+TFN2+|TFM-TFN2|×COS(0.01722×N+ΦF)]]>式中代表項的定義TO……全年中每天開燈時間TOM……全年中最早開燈時間TON……全年中最晚開燈時間ΦO……開關關系式角度(角度)TF……全年中每天關燈時間TFM……全年中最早關燈時間TFN……全年中最晚關燈時間ΦF……關燈關系式角度(角度)N……天數，1月1日為0，每天加1，到12月31日，即0～364，閏年為0～365。
對函數式的說明①在關系式中的函數關系為一水平直線和余弦函數相加而成的。由于余弦函數可由其余的三角函數如正弦sin、正切tan、余切can和冪級數等來表達，因此本領域的技術人員對此理念能進行多種形式的表達方式。
②以上兩函數關系式基本表達式為TO＝A-B×cos(0.01722×N+ΦO)TF＝C+D×cos(0.01722×N+ΦF)而每個關系式的系數A、B、ΦO和C、D、ΦF都可分別取三組數來確定。如N1天的開燈時間TO1與N2、TO2與N3、TO3以及N1、TF1、N2、TF2、N3、TF3來分別確定，但最為方便是采用以下三組數來確定每年最早開燈時間TOM，最晚開燈時間TON，和某一天NX的開燈時間TOX來確定，把每年最早開燈時間TOM、每年最晚開燈時間TON、某一天NX及開燈時間TOX的數值代入函數關系式，既可求解出系數ΦO的值，確定ΦO系數后，函數關系式的系數A、B、ΦO及函數式初始條件都確定出來，此時N與TO為一一對應關系戶，代入天數N的值，既可求解出全年第(N+1)天的開燈時間TON；同理，關燈函數式的系數也可如此確定，通過TFM、TFN和NX天的TFx關燈時間來確定ΦF這些函數式初始條件。
而有了以上兩種方法，即三點法和極值法得到的初始條件，經過簡單的四則運算和反三角函數運算，便求得開燈和關燈函數的六個系數即A、B、ΦO、C、D、ΦF，有了確定函數式初始條件的函數系數，則將N代入天數即可得到每天的“等亮度”開關燈時間，不同的地區，由于初始條件不同，所求解出函數式初始條件也不同。因此，該組關系式適用于世界各地區。以上關系式系采用0～360°角度制，也可采用0～2π弧度來表達。
用戶在使用本系統時無需知道自己地區的經緯度，只需回答所在地區的全年中最早的開燈時間和最晚的開燈時間，和其中任意一天的開燈時間即可，用戶即可得到全年每一天的開燈時間。同時問答本地區最早關燈時間和最晚關燈時間、以及一年中任何一天的關燈時間，而對于半夜值的設定，可將最早關燈時間、最晚關燈時間和全年中任何一天的關燈時間均設定為半夜的關燈時間即可。城市道路照明時間控制系統的控制方法如下開關燈時間設計的軟件已經設計好，在后臺計算機輸入日照與日期變化函數初始條件系數，計算機會自動運行全系統，在時鐘控制器里置入日照與日期變化函數計算式(步驟21)，后臺計算機利用函數式計算一年中每一天路燈開關的時間，計算機會自動進行一系例的計算和設計(步驟22)，其計算的每一天、每一路開關燈時間(步驟23)用曲線或圖像的方式表達計算結果，以便更形象的了解全年每一天的開關燈時間(步驟24)。當全年的設計結果出來之后，用戶可根自己的經驗和特定的日期的開關燈時間進行一些校核，審查每天開關燈時間計算值與往年日照統計數據所要求的開關燈時間是否吻合(與往年日照統計數據所要求的開關燈時間是否吻合)，該計算值是否滿足要求(步驟25)，不滿足要求時返回重新確定后臺計算機輸入日照與日期變化函數初始值系數，再重新設計。在全年時間設計完畢后，鍵入“確定”，則計算機會保存開關燈的開關特征時間值，用戶則可用這些特征值輸入到每只時鐘控制器內，將關鍵數據輸入到每一個控制時鐘中去，每只時鐘控制器就會在全年按計算機設計好的全年開關燈時間曲線開關燈，因而，對于一個城市照明管理者來說，整個城市的開關燈時間都在按您自己的設計進行開關控制。后臺計算機所運算出滿足要求的函數初始值，顯示函數初始條件(步驟26)，確定該函數系數，打印出結果，人工手動將函數初始條件值鍵盤輸入2控制一路照明開關燈時間的時鐘控制器(步驟27)；或利用處理終端1、數據存儲介質將函數初始條件值通過時鐘控制器的時鐘數據接口3輸入時鐘控制器的CPU5(步驟28)；或利用數據傳送網絡通過時鐘數據接口3，用無線信號接收器4將函數初始條件值傳到時鐘控制器的CPU5(步驟29)。
此時，時鐘控制器的無線信號接收器4檢測有無信號指令輸入，確認接收函數初始條件值(步驟30)，若控制中心有信號輸入，優先一次性的執行無線信號接收器4的指令，面對以后的時間沒有影響，則顯示該指令時間并將該指令時間置入當天開關燈時間內存單元(步驟31)，系統將此指令時間臨時控制當天路燈開關；若控制中心無信號輸入，則時鐘控制器確認接收到函數初始條件值，其內置函數計算功能根據置入的初始條件值計算時鐘開關燈時間(步驟32)，并將該計算得到的時間置入開關燈時間內存單元(步驟31)。所置入開關燈時間內存單元的時間與時鐘內實時時間比較(步驟33)，其比較結果控制驅動開關6狀態，控制開關狀態的結果輸出給電磁或繼電器式固態繼電器8(步驟34)，通過交流接觸或固態電子式交流開關(步驟35)，調節路燈隨日光環境的自然亮度變化而開關或變暗、變亮(步驟36)。
當時鐘控制器上電復位狀況時，處理步驟如下結合圖3的上電復位處理框圖。系統、數據初始化，讀取時鐘控制器里實時時間，讀取開關狀態，顯示讀取結果。檢測手動開關，如果是手動開關跳閘，關閉手動開關后重新讀取實時時間與開關狀態；若手動開關沒有動作，則進行鍵盤掃描，通過鍵盤處理判斷有無按鍵處理錯誤。判斷日期變化，沒有日期變化則進行下一步讀取實時時間；若有日期變化，則輸入日照與日期變化函數初始條件系數，其內置函數計算功能根據置入的初始條件值計算當天時鐘開關燈時間，并將該計算得到的開關燈時間存入掉電時的狀態，保存在時間內存單元里。讀取實時時間，提函數計算設定的當天開關燈時間，通過開關燈時間區間與實時時間的比較來確定其開關狀態，提取該開關狀態與時鐘控制器實時開關狀態比較是否一致，以此判斷驅動開關狀態是否需要改變。
在一年中每一天的等亮度開關燈時間確定和運行中，為了應付特殊情況，例如，突然的天氣變化(暴雨、大雪、沙塵暴等)。節假日，以及特殊人物的需求等，有特別的開關燈時間的改變，該系統的每一個時間控制器。都配備了控制通訊的數據接口3，都可以很可靠的優先一次性的執行無線信號接收器4的指令，面對以后的時間沒有影響，這樣可以較好和低成本的解決特殊時間的控制問題，例如采用BP機的數據接口3，將時間表交給CALL臺，則會形成兩種模式開關燈控制形式，會使整個城市照明的控制更加有趣。首先在計算機進行全年開關燈時間設計，得出關鍵數據，然后將關鍵數據設置到各函數控制時鐘，同時也可以用電話網連接CALL臺發布開關燈命令由各函數時鐘無線信號接收器4指令性行控制。當發生小概率的事故現象，或出現突變的天氣事件，時鐘控制器出現中斷或需改變時鐘控制器狀態時，處理步驟如下①當小概率的天氣突變，需非正常時間開啟路燈時，優先一次性的執行無線信號接收器4的指令，面對以后的時間沒有影響，從控制中心發出開啟指令終時鐘控制器的無線接收器，系統將此指令時間送入開燈時間內有單元，臨時啟動路燈開啟。
②同樣，需干涉時鐘控制器非正常關閉路燈時，通過控制中心給時鐘控制器的無線接收器發出關閉指令，時鐘控制器將此指令的時間送入關燈時間內存單元，臨時關閉路燈。
在與無線信號接收器等同的條件下，可采用“光電亮度檢測儀”來解決小概率問題，及若采用無線通訊有困難，也可采用光電亮度檢測儀，用光電亮度檢測儀替代無線信號接收器的作用。當時鐘控制器發生中斷情況時處理步驟如下①一種處理方法為如本發明實施例的中斷2請求程序框圖--圖5，當路燈非正常關閉或開啟，現場處理先檢查時鐘控制器其數據輸入口的數據輸入狀態。時鐘控制器的數據輸入口未接收新的數據輸入，其時間內存單元的時間數據為設定值，即可啟動控制器開關，恢復現場，中斷返回；若時鐘控制器的數據輸入口有接收新的數據輸入，時間內存單元的時間數據為非設定值，時鐘控制器的數據已被干擾，則重新輸入函數初始值，恢復現場，中斷返回。
②還可以采用如下處理步驟如本發明實施例的中斷2請求程序框圖--圖4。當發生中斷現象，即路燈非設定時間開啟或關閉，保護現場，維護不變，檢測時鐘控制路的無線接收裝置。時鐘控制器的無線接收器自檢無信號接收，沒有指令輸入，此時維護人員恢復現場，維持其正常狀態，中斷處理完畢返回。若時鐘控制器的無線接收器收到有控制中心的指令，此時系統讀時鐘控制器的實時時間，判斷處理無線接收器收到的是開或關信號，是開啟信號時將此時間送入開燈時間存單元，是關閉信號時將時間送入關燈時間內存單元，維護人員恢復現場，中斷處理完畢返回。
本發明所述的城市道路照明時間控制系統，開關燈時間設計的軟件已經設計好，計算機會自動運行全系統。同時，在顯示端上將建立一個對話框，用戶之需回答對話框中的問題后，計算機會自動進行一系列的計算和設計，稍候，在顯示器將輸出本市的路燈全年每一天的開關燈時間并附有曲線，以便更形象的了解全年每一天的開關燈時間。
當全年的設計結果出來之后，用戶可根據自己的經驗和特定的日期的開關燈時間進行一些校核，如果不理想可以再重新設計，一般來講，只要三個特征值輸入標準，而且一年中任何的一天開關燈時間是用比較有把握的時間輸入，則設計結果比較理想的。
當設計完畢后，鍵入“確定”，則計算機會保存開關燈的開關特征時間值，用戶則可用這些特征值輸入到每只時鐘控制器內，每只時鐘控制器就會在全年按設計好的時間曲線開關燈，保證了全地區的開關燈的一致性和等亮度的自動變化時間，并且每一天的開關燈時間均可在計算機得知。
權利要求
1.一種城市道路照明時間控制系統，包含有CPU(5)、驅動開關(6)、電源(9)、實時時鐘(7)，其特點在于處理終端(1)通過CPU(5)連接可讀取或寫入時鐘控制器設有的數據存儲器(11)，數據接口(3)、無線信號接收器(4)輸入數據至CPU(5)，實時時鐘(7)的數據輸入CPU(5)，CPU(5)的指令輸出給驅動開關(6)，驅動開關(6)連接繼電器(8)，CPU(5)處理后的數據輸出給顯示端(10)。
2.一種城市道路照明時間控制系統的控制方法，其特征在于調控方法包括如下步驟①在時鐘控制器里置入日照與日期變化函數計算式，在后臺計算機輸入日照與日期變化函數初始條件系數，后臺計算機利用函數計算一年中每一天路燈開關的時間，其計算的每一天、每一路開關燈時間用曲線或圖像的方式表達計算結果。②審查每天開關燈時間計算值與往年日照統計數據所要求的開關燈時間是否吻合，該計算值是否滿足要求，不滿足要求時返回步驟①重新確定函數初始值系數。①后臺計算機所運算出滿足要求的函數初始值，顯示函數初始條件，確定該函數系數，打印出結果，處理終端人工手動將函數初始條件值輸入控制一路照明開關燈時間的時鐘控制器；或利用數據存儲介質將函數初始條件值通過時鐘控制器的數據輸入口寫入時鐘控制器；或利用數據傳送網絡通過時鐘數據接口將函數初始條件值傳到時鐘控制器。②時鐘控制器的無線信號接收器檢測有無信號指令輸入，若控制中心有信號輸入，則顯示該指令時間并將該指令時間置入當天開關燈時間內存單元，系統將此指令時間臨時控制當天路燈開關；若控制中心無信號輸入，則時鐘控制器確認接收到函數初始條件值，其內置函數計算功能根據置入的初始條件值計算時鐘開關燈時間，并將該計算得到的時間置入開關燈時間內存單元。③所置入開關燈時間內存單元的時間與時鐘內實時時間比較，其比較結果控制開關狀態，控制結果輸出給電磁或繼電器式固態繼電器，控制交流接觸或固態電子式交流開關，控制路燈隨日光環境的自然亮度變化而開關或變暗、變亮。
3.根據權利要求2所述的城市道路照明時間控制系統的控制方法，其特征在于當執行到權利要求2所述的步驟④，時鐘控制器上電復位狀況時，處理步驟如下①時鐘控制器系統、數據初始化，讀取時鐘控制器里實時時間，讀取開關狀態，顯示讀取結果。②檢測手動開關，如果是手動開關跳閘，關閉手動開關后重新讀取實時時間與開關狀態；若手動開關沒有動作，則進行鍵盤掃描，通過鍵盤處理判斷有無按鍵處理錯誤。③判斷日期變化，沒有日期變化則進行下一步讀取實時時間；若有日期變化，則輸入日照與日期變化函數初始條件系數，其內置函數計算功能根據置入的初始條件值計算當天時鐘開關燈時間，并將該計算得到的開關燈時間存入掉電時的狀態，保存在時間內存單元里。④讀取實時時間，提函數計算設定的當天開關燈時間，通過開關燈時間區間與實時時間的比較來確定其開關狀態，提取該開關狀態與時鐘控制器實時開關狀態比較是否一致，以此判斷驅動開關狀態是否需要改變。
4.根據權利要求2所述的城市道路照明時間控制系統的控制方法，其特征在于當執行到權利要求2所述的步驟④有中斷請求，時鐘控制器發生中斷情況時，處理步驟如下①當路燈非正常關閉或開啟，現場處理先檢查時鐘控制器其數據輸入口的數據輸入狀態。②時鐘控制器的數據輸入口未接收新的數據輸入，其時間內存單元的時間數據為設定值，即可啟動控制器開關，恢復現場，中斷返回；若時鐘控制器的數據輸入口有接收新的數據輸入，時間內存單元的時間數據為非設定值，時鐘控制器的數據已被干擾，則重新輸入函數初始值，恢復現場，中斷返回。
5.根據權利要求2所述的城市道路照明時間控制系統的控制方法，其特征在于當執行到權利要求2所述的步驟④有中斷請求，時鐘控制器發生中斷(50)情況時，處理步驟如下①當發生中斷現象，即路燈非設定時間開啟或關閉，保護現場，維護不變，檢測時鐘控制路的無線接收裝置。②時鐘控制器的無線收器自檢無信號接收，沒有指令指入，此時維護人員恢復現場，維持其正常狀態，中斷處理完畢返回。③若時鐘控制器的無線接收器收到有控制中心的指令，此時系統讀時鐘控制器的實時時間，判斷處理無線接收器收到的是開或關信號，是開啟信號時將此時間送入開燈時間存單元，是關閉信號時將時間送入關燈時間內存單元，維護人員恢復現場，中斷處理完畢返回。
6.根據權利要求1所述的城市道路照明時間控制系統，其特征在于一個時鐘控制器內設置多路獨立運行的控制系統，每一路系統獨立運行，控制一路的路照明、相鄰街道、不同回路的路燈控制與運行設定到一個時鐘控制器內，多路控制體系從時鐘控制器的不同端口輸出信號。
7.根據權利要求1所述的城市道路照明時間控制系統，其特征在于控制中心后臺計算出的開關燈時間數據，通過時鐘控制器的數據接口(3)駁入時鐘函數數的數據存儲器(11)內，時鐘控制器配置的數據存儲器(11)輸出控制指令給驅動開關(6)。
8.根據權利要求2所述的城市道路照明時間控制系統的控制方法，其特征在于權利要求2所述的步驟④時鐘控制器的無線信號接收器檢測有信號指令輸入，處理步驟如下①從控制中心發出開啟指令終時鐘控制器的無線接收器，優先一次性的執行無線信號接收器4的指令，系統將此指令時間送入開燈時間內有單元，面對以后的時間沒有影響，臨時啟動路燈開啟。②同樣，需干涉時鐘控制器非正常關閉路燈時，通過控制中心給時鐘控制器的無線接收器發出關閉指令，時鐘控制器將此指令的時間送入關燈時間內存單元，臨時關閉路燈。
9.根據權利要求2所述的城市道路照明時間控制系統的控制方法，其特征在于所述日照與日期變化函數計算式表達為每日開燈時間TO函數式TO=TOM+TON2-|TOM-TON2|×COS(0.01722×N+ΦO)]]>每日關燈時間式TF函數式。TF=TFM+TFN2+|TFM-TFN2|×COS(0.01722×N+ΦF)]]>在關系式中的函數關系為一水平直線和余弦函數相加而成的，所述余弦函數可由其余的三角函數如正弦sin、正切tan、余切ctan和冪級數等來表達，以上關系式系采用0～360°角度制，也可采用0～2π弧度來表達。
全文摘要
本發明旨在給出一種滿足和實現一年內各種復雜的照明控制事件和任務的時序設定，獲得在日光中等亮度的狀況下控制城市照明。其調控照明時鐘控制器的方法為，在時鐘控制器里置入日照與日期變化函數計算式，將函數初始條件值傳到時鐘控制器，所置入開關燈時間內存單元的時間與時鐘內實時時間比較，其比較結果控制開關狀態，控制交流接觸或固態電子式交流開關，控制路燈隨日光環境的自然亮度變化而開關或變暗、變亮。本發明采用“等亮度”開關燈設計控制概念，實現照明的智能管理，安全可靠、經濟合理，還可節約能源，延長燈具壽命，減少管理、維護費用。
文檔編號H05B37/02GK1471344SQ0312698
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月24日 優先權日2003年6月24日
發明者廖志梅 申請人:廖志梅