基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法技术

本发明专利技术涉及基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法，步骤包括：采用便携式巡检照明控制器通过无线通信协议直接发出指令，对隧道内的灯具进行控制；采用无源自发电应急启动开关，通过无线通信协议直接发出指令，对隧道所有灯具进行同时开灯控制；远程监控中心和移动终端通过网关协调和转换协议后，对灯具进行控制。本发明专利技术取消照明支线，简化供电结构，实现铁路隧道照明技术和配电系统的更新换代；满足人员进隧道后灯随人亮的需求，实现铁路隧道照明的人工智能化和各种预设模式的场景控制，提高铁路隧道照明控制的方便灵活性，降低电能消耗。因此具有很高的技术、经济、社会价值。

Railway tunnel lighting method based on wireless Internet of things technology

【技术实现步骤摘要】
基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法
本专利技术涉及铁路隧道照明
，具体涉及一种基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法。
技术介绍
根据《铁路照明设计规范》（TB10089-2015）规定：高速铁路、城际铁路、时速200km客货共线铁路长度500m及以上隧道应设置正常照明；时速160km及以下客货共线铁路、货运专线铁路长度3000m及以上隧道可设置正常照明；长度5000m及以上隧道或设有紧急出口的隧道内应设置应急照明。隧道照明灯具沿隧道一侧或两侧线型分布，灯间距一般小于等于30m，正常情况下铁路隧道内照明灯具一般处于关闭状态，在隧道内需进行巡视或检修作业时，由现场巡视或检修作业人员进行开关灯操作；设应急照明的隧道，事故情况下由远方或现场采用一键启动，点亮全部应急照明灯具。现有铁路隧道照明系统还是一直沿用以支线电缆控制为基础的分段控制方式，隧道内除配电干线电缆外，还根据照明分段控制的需求设有照明支线电缆，通过对照明支线的控制实现隧道照明的分段控制，照明干线长度一般在1500米以内，照明支线长度在750米以内。这种控制方式导致了低压配电系统比较复杂；在进行巡视或检修作业时由现场人员只能在各个支线首末段的控制箱进行开关灯具操作，这种照明控制方式不够便利，控制不够精细，一次开灯数量较多，电能消耗较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法，解决现有铁路隧道低压配电系统结构复杂、操作不便、控制不精、能耗较大等问题。本专利技术所采用的技术方案为：r>基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法，其特征在于：所述方法由以下步骤实现：I、采用便携式巡检照明控制器通过无线通信协议直接发出指令，对隧道内的灯具进行控制；II、采用无源自发电应急启动开关，通过无线通信协议直接发出指令，对隧道所有灯具进行同时开灯控制；III、远程监控中心和移动终端通过网关协调和转换协议后，对灯具进行控制。灯具独立接入配电干线电缆，每段干线电缆均设置有配电箱，干线电缆末端与另一干线电缆末端通过越区配电箱相连。所述灯具包括故障检测隔离模块、电磁滤波整流电路、功率因数校正电路、切换电路、隔离变压器、整流滤波电路、物联网模块、PWM调制电路、光电耦合隔离模块以及控制电路；故障检测隔离模块输入端与隧道照明干线相连接，输出端与电磁滤波整流电路连接；电磁滤波整流电路与功率因数校正电路连接，之后依次串接切换电路、隔离变压器和整流滤波电路，整流滤波电路连接灯体并供电；控制电路通过光电耦合隔离模块连接PWM调制电路并接入切换电路；故障检测隔离模块、功率因数校正电路、控制电路和PWM调制电路分别与物联网模块连接通信；物联网模块上还设置有天线，发出无线射频信号。便携式巡检照明控制器通过无线射频信号控制灯具，灯具也通过无线射频信号与网关通信，网关接入远程控制中心并通信。便携式巡检照明控制器通过无线网络将控制命令发送至邻近的灯具；控制命令传递给隧道内需要点亮的灯具；被点亮灯具将状态上传至远程监控中心。故障检测隔离模块选用基于微型断路器的自恢复保险丝或继电器。铁路隧道照明控制系统还包括无源自发电应急启动开关，无源自发电应急启动开关设置在隧道侧壁，通过无线方式接入所有灯具。无源自发电应急启动开关触发后，将紧急开灯命令发送至邻近的灯具；通过隧道内无线网状网络，将开灯命令传递给所有灯具，同时点亮隧道内所有灯具，灯具状态上传至远程监控中心。远程监控中心将控制命令传输至网关，网关转化协议后将控制命令传输至担当中心节点的灯具；通过隧道内无线网状网络，控制命令传输至需要点亮的灯具，并点亮灯具，灯具状态回传至远程监控中心。移动终端向远程监控中心申请控制授权，远程监控中心向移动终端授权，移动终端将控制命令传输至网关，网关转化协议后将控制命令传输至担当中心节点的灯具；通过隧道内无线网状网络，控制命令传输至需要点亮的灯具，并点亮灯具，灯具状态回传至网关，网关向远程监控中心和移动终端转发灯具状态。本专利技术具有以下优点：本专利技术的方法能实现检修或巡视人员进隧道后灯随人亮的功能，实现铁路隧道照明的智能化和各种预设模式的场景控制功能；提高铁路隧道照明管理的信息化水平，实现对隧道照明设备的状态化管理和灯具故障的精准定位，缩短故障排除时间；能够节省隧道照明支线电缆，从而简化铁路隧道低压配电系统结构，减少电缆消耗量、降低施工作业强度和更好地进行投资成本控制，而且能够提高隧道照明系统的信息化管理水平和控制的方便灵活性，降低电能消耗。因此具有很高技术、经济、社会价值。附图说明图1是无照明支线铁路隧道低压配电系统图；图2是基于无线物联网技术的铁路隧道照明控制系统示意图；图3是基于无线物联网技术的铁路隧道照明控制系统结构图；图4是星型和网状网络拓扑结构图；图5是基于无线物联网技术的铁路隧道照明控制功能分层结构图。图6是无源自发电应急启动开关控制步骤；图7是便携式巡检照明控制器控制步骤；图8是远程监控中心控制步骤；图9是移动终端控制步骤。图10为灯具结构图。图11为为调制电路及PWM切换电路原理图。图12为为物联网模块接口原理图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及一种基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法，所述方法由以下步骤实现：I、采用便携式巡检照明控制器通过无线通信协议直接发出指令，对隧道内的灯具进行控制；II、采用无源自发电应急启动开关，通过无线通信协议直接发出指令，对隧道所有灯具进行同时开灯控制；III、远程监控中心和移动终端通过网关协调和转换协议后，对灯具进行控制。灯具独立接入配电干线电缆，每段干线电缆均设置有配电箱，干线电缆末端与另一干线电缆末端通过越区配电箱相连。所述灯具具有单灯故障隔离、灯具供电、稳定性控制、无线通信等功能。灯具包括故障检测隔离模块、电磁滤波整流电路、功率因数校正电路（PFC）、切换电路、隔离变压器、整流滤波电路、物联网模块、PWM调制电路、光电耦合隔离模块以及控制电路。故障检测隔离模块输入端与隧道照明干线相连接，输出端与电磁滤波整流电路连接；电磁滤波整流电路与功率因数校正电路连接，之后依次串接切换电路、隔离变压器和整流滤波电路，整流滤波电路连接灯体并供电；控制电路通过光电耦合隔离模块连接PWM调制电路并接入切换电路；电源监测隔离模块、功率因数校正电路、控制电路和PWM调制电路分别与物联网模块连接通信。功率因数校正电路通过降压电路接入物联网模块。所述灯具还包括电流、电压和温度检测元件，均接入控制电路；电流检测元件串联在灯体的直流电源电路中，电压检测元件并联在灯体的直流电源电路中，温度检测元件所在的电阻回路则安装在灯体附近。物联网模块上还设置有天线通过无线射频信号与自组网内其它的物联网模块建立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法，其特征在于：/n所述方法由以下步骤实现：/nI、采用便携式巡检照明控制器通过无线通信协议直接发出指令，对隧道内的灯具进行控制；/nII、采用无源自发电应急启动开关，通过无线通信协议直接发出指令，对隧道所有灯具进行同时开灯控制；/nIII、远程监控中心和移动终端通过网关协调和转换协议后，对灯具进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法，其特征在于：
所述方法由以下步骤实现：
I、采用便携式巡检照明控制器通过无线通信协议直接发出指令，对隧道内的灯具进行控制；
II、采用无源自发电应急启动开关，通过无线通信协议直接发出指令，对隧道所有灯具进行同时开灯控制；
III、远程监控中心和移动终端通过网关协调和转换协议后，对灯具进行控制。


2.根据权利要求1所述的基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法，其特征在于：
灯具独立接入配电干线电缆，每段干线电缆均设置有配电箱，干线电缆末端与另一干线电缆末端通过越区配电箱相连。


3.根据权利要求2所述的基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法，其特征在于：
所述灯具包括故障检测隔离模块、电磁滤波整流电路、功率因数校正电路、切换电路、隔离变压器、整流滤波电路、物联网模块、PWM调制电路、光电耦合隔离模块以及控制电路；
故障检测隔离模块输入端与隧道照明干线相连接，输出端与电磁滤波整流电路连接；
电磁滤波整流电路与功率因数校正电路连接，之后依次串接切换电路、隔离变压器和整流滤波电路，整流滤波电路连接灯体并供电；
控制电路通过光电耦合隔离模块连接PWM调制电路并接入切换电路；
故障检测隔离模块、功率因数校正电路、控制电路和PWM调制电路分别与物联网模块连接通信；
物联网模块上还设置有天线，发出无线射频信号。


4.根据权利要求3所述的基于无线物联网技术的铁路隧道照明方法，其特征在于：
便携式巡检照明控制器通过无线射频信号控制灯具，灯具也通过无线射频信号与网关通信，网关接入远程控制中心并通信。


5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：余翔，王颢，李道德，刘贻军，孟金林，贾志博，王帅，牛明哲，张晓辉，郑钧曦，王小星，牛金平，赵乐，王建文，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61