一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统及电流计算方法

摘要

本申请公开了一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统及电流计算方法，涉及照明工程领域。该系统包括：开关电源模组；若干组与开关电源模组连接的灯具模组，所有所述灯具模组并联；所述灯具模组包括稳压输出模块以及发光模块，所述稳压输出模块与开关电源模组连接，所述发光模块与稳压输出模块连接；所述开关电源模组的输出电压高于发光模块的驱动电压。本申请解决了灯光系统安装时与建筑结构设计之间存在的矛盾的技术问题。

说明书

技术领域

本发明涉及照明工程的技术领域，尤其是涉及一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统及电流计算方法。

背景技术

目前，随着建筑设计工艺的发展，建筑不仅仅限于居住，还常常蕴含了深厚的人文意义，建筑的内心是抽象的又是意象的，很难用某种比较直接的方式来表达。景观照明设计就是要抓住这一点，利用“弦外之音”的手段外化建筑的内在抽象的情感。灯光系统作为立面组成的一部分，与幕墙系统结合设计，既解决了建筑外立面的夜间景观照明，又不影响白天建筑物的艺术效果。

现有的安装在建筑外墙的灯光系统包括供电线、并联于供电线的LED灯具以及设于供电线上给LED灯具供电并控制灯具的控制装置，在每一层。

在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

1、灯具主要分布在建筑外墙立面，在传统的系统设计中，为了在便于实施的电缆线径范围内把电压损耗影响降到最低，需要把外墙灯光系统的供电设备安装在室内靠近灯具的位置，且每层楼都需要安装这样的灯光系统供电设备。这样的布局，通常需要大量从室内到室外的穿线，影响建筑外墙的实施、维护效率、成本以及安全性。

2、建筑建设初期，一般在外墙预先预留好安装灯光系统的穿线孔以及安装灯光系统供电设备的空间，而在实际的安装过程中，灯光系统的安装需要根据建筑肌理做出一定的适应性调整，预先预留的穿线孔以及安装控制装置的空间的位置需要调整，这样对幕墙的加工、交叉施工、线孔防水都带了较大的工作量和不确定性；在灯光系统安装完成之后，若是需要对灯光系统进行调整，则需要重新穿孔，而现有建筑在建设完成后不便于随意穿孔；

3、于每一层安装控制灯具的灯光系统供电设备，对于高层建筑，设于其外的灯光系统供电设备需要设置等于其灯光系统安装层数的数量，若是其中一个或几个灯光系统供电设备损坏，将导致灯光系统不可正常使用，灯光系统的可靠性较低；

4、过于分散的设备、布线，不利于统一管理，分散性布局对于大型灯光系统的调试也带来不便，在灯光系统投入使用前，测试人员对于灯光系统进行测试时，需要对每一层的灯具进行测试，而对于一栋高层建筑，通常每一层是不同的公司的办公场所，每次进入检修均需要提前进行预约，协调安排时间，导致测试人员单次工作连续性差、操作繁琐，对于日后物业的维护、维修也带来很大的困难。

发明内容

为此，本申请的实施例提供了一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统及电流计算方法，能够解决灯光系统安装时与建筑结构设计之间存在的矛盾的技术问题，具体技术方案内容如下：

第一方面，本申请的实施例提供一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统，所述系统包括：

开关电源模组；

若干组与开关电源模组连接的灯具模组，所有所述灯具模组并联；

所述灯具模组包括稳压输出模块以及发光模块，所述稳压输出模块与开关电源模组连接，所述发光模块与稳压输出模块连接；

所述开关电源模组的输出电压高于发光模块的驱动电压。

通过采用上述技术方案，开关电源模组的输出电压高于发光模块的驱动电压，减少电缆传输过程中的线损，且使距离开关电源模组最远的灯具模组也可以获得较现有技术高的输入电压，通过稳压输出模块，调节灯具模组内发光模块的输入电压，使电缆上所有发光模块的输入电压相同，即可使发光模块的输入功率相同，通过上述设置，在灯光系统安装时，只需在建筑预留某一特定楼层，比如设备层、避难层、公共通道或公共区域，用于设置开关电源模组即可，减少建筑为安装灯光模组而设置的穿线孔，提高建筑外墙的结构安全性，且使灯光系统的设置更好的与建筑肌理融合，提高建筑设计的融合效果；因为灯光系统需要的穿线孔较少，则无需在建筑的每一层均预留穿线孔，简化了灯光系统的安装条件，减少建筑施工的不确定性，且因为穿线孔设置数量减少，也增加了建筑的防水性能；本方案中灯光系统不需设置多组开关电源模组，简化灯光系统配套设备的结构，提高灯光系统的可靠性；最后，本方案中的灯光系统的配套设备集中设置于设备层，测试、检修均在设备层进行即可，简化测试与检修的难度。

优选的，所述开关电源模组包括若干个开关电源模块，所述若干个开关电源模块并联。

通过采用上述技术方案，多个开关电源模块并联，可以提高开关电源模组的功率，且当某一个开关电源模块损坏时，可由其他并联的开关电源模块代替供电，提高了灯具系统的可靠性。

优选的，所述开关电源模组的总功率为发光模块总功率的1.3~1.5倍。

通过采用上述技术方案，开关电源模组的转化率较优且灯光系统的运行稳定性高，在提高能量使用率的情况下，提高灯光系统的可靠性；开关电源模组预留30%~50%的功率空间，可延长电源模块的使用寿命。

优选的，所述发光模块包括恒流驱动单元以及发光单元；

所述恒流驱动单元与所述稳压输出模块连接，所述发光单元与所述恒流驱动单元连接。

通过采用上述技术方案，恒流驱动单元输出恒定的电流，使发光单元的亮度相同，减少发光单元之间的亮度差异。

优选的，所述稳压输出模块为DCDC模块。

通过采用上述技术方案，DCDC模块作为稳压输出模块的效率较高。

优选的，所述DCDC模块的最大输入电压大于开关电源模组的输出电压。

优选的，所述DCDC模块的最大输入电压等于发光模块的驱动电压的1.5~2倍，且所述DCDC模块的最大输入电压不超过直流安全电压。

通过采用上述技术方案，预留长线供电线损造成的电压降，尽可能延长电源模组到发光模块之间的距离。

第二方面，本申请的实施例提供一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统电流计算方法，配合使用于前述任意一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统，所述方法包括：

S1：预设每组灯具模组的初始输入电压以及初始输入电压对应的灯具模组的初始功率；

S2：根据初始输入电压以及初始功率计算每组灯具模组所在电缆节点的节点电流；

S3：根据节点电流以及电缆的等效电阻值计算开关电源模组到该节点之间的电缆的电缆压降；

S4：根据电缆压降重新计算各组发光单元的实际输入电压；

S5：以当前计算获得的实际输入电压代替初始输入电压，多次重复S1-S4进行计算直至当前计算的节点电流与上次计算的节点电流的小数千分位相等和/或实际输入电压低于发光模块的额定电压，此时获取到的最靠近开关电源模组的灯具模组对应的节点电流为本系统电缆电流。

通过采用上述技术方案，可求出电缆的电流，通过电缆电流选择对应规格的电缆，便于设计灯光系统。

第三方面，本申请的实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的融合建筑肌理的长距离电能配送系统的电流计算方法的步骤。

第四方面，本申请的实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的融合建筑肌理的长距离电能配送系统的电流计算方法的步骤。

综上所述，与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

1、开关电源模组的输出电压高于发光模块的驱动电压，减少电缆传输过程中的线损，且使距离开关电源模组最远的灯具模组也可以获得较现有技术高的输入电压，通过稳压输出模块，调节灯具模组内发光模块的输入电压，使电缆上所有发光模块的输入电压相同，即可使发光模块的输入功率相同，通过上述设置，在灯光系统安装时，只需在建筑预留设备层设置开关电源模组即可，减少建筑为安装灯光模组而设置的穿线孔，提高建筑外墙的结构安全性；

2、因为灯光系统需要的穿线孔较少，则无需在建筑的每一层均预留穿线孔，简化了灯光系统的安装条件，减少建筑施工的不确定性，因为穿线孔设置数量减少，也增加了建筑的防水性能；

3、 本方案中灯光系统不需设置多组开关电源模组，简化灯光系统配套设备的结构，提高灯光系统的可靠性；

4、 最后，本方案中的灯光系统的配套设备集中设置于设备层，测试、检修均在设备层进行即可，简化测试与检修的难度；

5、多个开关电源模块并联，可以提高开关电源模组的功率，且当某一个开关电源模块损坏时，可由其他并联的开关电源模块代替供电，提高了灯具系统的可靠性。

附图说明

图1是本申请其中一实施例提供的一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统的结构示意图。

图2是本申请另一实施例提供的一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统的结构示意图。

图3是本申请另一一实施例提供的一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统的结构示意图。

图4是本申请其中一实施例提供的一种照明亮化工程集中远程供电方法的流程图。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。

参照图1，在本申请的一个实施例中，提供一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统，所述系统包括有开关电源模组、灯具模组；灯具模组设置有若干组，开关电源模组通过电缆按照顺序依次连接所有灯具模组，灯具模组沿电缆的长度方向等间隔设置，但在其他的实施方式中，灯具模组也可不等间隔设置于电缆上；开关电源模组给灯具模组供电并控制灯具模组的亮灭。

在现有技术中，开关电源模组即为开关电源，灯具模组则为灯具。长线供电系统中，由于电缆长会产生线压降，系统负载功率越大，电力线电流会越大，造成的线压降就会越大，会导致

在本实施例中，灯具模组包括稳压输出模块以及发光模块，稳压输出模块的输入端通过电缆与开关电源模组连接，而发光模块则是连接于稳压输出模块的输出端，开关电源模组输出电压高于发光模块的驱动电压，稳压输出模块将输出电压转变为发光模块的驱动电压。

在本实施方式中，开关电源模组为单个开关电源，开关电源模块通过线缆连接若干灯具模组，以给灯具模组供电。使开关电源模组的输出电压高于发光模块的驱动电压，开关电源模组输出电压在减去线压降之后，达到沿电缆长度方向最远的灯具模组的输出电压仍大于发光模块的驱动电压，稳压输出模块将接收到的输出电压稳压输出为驱动电压，以使在同一电缆上发光模块的驱动电压相同，进而时发光模块的功率相同，在发光模块其余参数相同的情况下，不易发生发光模块的亮度不同的情况。且本申请的设置，有如下优点：1、使灯光系统无需在建筑的每一层均设置灯光系统供电设备，只需在建筑建设时预留设备层，用于存放灯光系统的开关电源模组即可，便于灯光系统的布设；2、除此之外，灯光系统只需要设置一组开关电源模组或者可以距离多层楼层设置以至于开关电源模组即可，无需在建筑的每一层均设置穿线孔，使灯光系统的设置可以更好的融合建筑肌理，减少灯光系统设置对建筑外墙结构的影响，即减少灯光系统建设对建筑的安全性的影响，提高建筑防水性能，且也减少建筑建设的复杂性，在建设时不需要考虑预留给灯光系统穿线孔的位置，也省去统筹穿线孔与建筑上可设置的位置与灯光系统需要设置穿线孔的位置的关系的工作量，使灯光系统的设计与安装更为简易，减少建筑工程中的不确定性工作；3、现有设计中灯光系统供电设备设置有多个，当其中某一个灯光系统供电设备损坏会导致整个灯光系统出现故障，本申请减少了现有设计中灯光系统供电设备的数量，降低了灯光系统设计的复杂度，且提高了灯光系统的可靠性，并节省了灯光系统的成本，使灯光系统的结构简化的前提下较现有系统可达到更优的灯光照明效果；4、在灯光系统安装的过程中，需要对灯光系统进行调试，现有技术的灯光系统在进行调试的时候，需要在建筑的每一层进行调试，对测试工作人员而言测试的工作量非常之大，在安装完成之后，维护的成本也较大，而本申请的设置，使灯光系统在测试、维护的时候，只需要到建筑的设备层进行测试以及维护，节省大量的人力成本；减少了与每一层业主的沟通，缩短测试与维护的时间，节省大量的时间成本；再来，因为本申请灯光系统的结构简化，灯光系统出现问题的概率降低，节省了维护成本。

稳压输出模块可以为稳压器、稳压管、DCDC模块或者其他集成电路，在本实施例中，稳压输出模块选择DCDC模块，且为降压DCDC模块，DCDC模块的输入端与开关电源模块连接，DCDC模块的输出端与发光模块连接。

选择DCDC模块的目的就是解决线压降造成灯具模组输入电压不一致的问题，DCDC模块作用在于：1、恒压输出，DCDC模块输出电压恒定；2、输入电压范围大，DCDC模块的输入电压

参照图2，可选的，在另一实施方式中，开关电源模组由若干个可并联的开关电源模块并联形成。

每一个开关电源模块均可以起到供电的作用，开关电源并联形成开关电源模组，当一个开关电源模块出问题的时候，其他开关电源模块可以作为损坏开关电源模块的备份输出，保障灯光系统的可靠性。

可选的，在另一实施方式中，DCDC模块的最大输入电压大于开关电源模组的输出电压。

DCDC模块的最大输入电压大于开关电源模组的输出电压，在合理满足电缆路损耗的同时，也充分考虑DCDC模块的最大输入电压，以免造成DCDC模块损坏，影响灯光系统的运行。其次，开关电源模组输出的电压虽然为稳压输出，但是在实际使用过程中，因为开关电源模组自身的因素或者外界的因素，输出的电压容易发生波动，即有可能导致输出的电压超出其设置的原定输出电压，距离开关电源模组最近的DCDC模块与开关电源模组之间连接有电缆，电缆的损耗可以抵消输出的电压产生的超出原定输出电压的波动，在使灯光系统的输入电压尽可能大以减少电缆传输的损耗的情况下，也减少DCDC模块因超压导致损坏的情况。

可选的，在另一实施方式中，DCDC模块的最大输入电压等于发光模块的驱动电压的1.5~2倍，且所述DCDC模块的最大输入电压不超过直流安全电压。

DCDC模块的最大输入电压等于发光模块的驱动电压的1.5~2倍，可以在这样可以在较大的电压波动范围内保持恒压输出，且预留长线供电线损造成的电压降，尽可能延长电源模组到发光模块之间的距离。

可选的，在另一实施方式中，开关电源模组的总功率为发光模块总功率的1.3~1.5倍。

开关电源模组的总功率为各开关电源模块的功率之和，发光模块的总功率为该电缆上所有发光模块的功率之和。在灯光系统正常运行时，开关电源模组的总功率越高，灯光系统的运行越稳定。但是在实际的生产中，开关电源模组的总功率越高需要的生产成本也就越大，在本实施例中，设置开关电源模组的总功率为发光模块总功率的1.3~1.5倍，则是在灯光系统所需的功率基础上，为了延长电源模块的使用寿命，预留30%-50%的功率空间余量，此时开关电源模组的转化率较优且灯光系统的运行稳定性较高，在提高能量使用率的情况下，提高灯光系统的可靠性。

参照图3，可选的，在另一实施方式中，发光模块包括有恒流驱动单元以及发光单元。

恒流驱动单元的输入端与DCDC模块连接，恒流驱动单元的输出端与发光单元连接。

恒流驱动单元可以为任意一款输出电流为发光单元的额定电流的恒流驱动器，发光单元为LED发光二极管。

发光模块的发光亮度与其功率相关，因此，在发光模块的额定电压不变的情况下，驱动电流越大，发光模块发光亮度越大。发光单元的驱动电流由恒流驱动单元产生。在恒流驱动单元效率高的情况下，若忽略转换效率的因素，恒流驱动单元的输入电流等同于输出电流。为了保持灯光系统中每个发光单元的亮度一致，必须保持发光单元的功率一致，即必须保持每个恒流驱动单元的输入电压和输出电流一致，因此在灯具模组内设置DCDC模块，则是使每个发光模块内的恒流驱动单元的输入电压相同、输出电流相同。

参照图4，在本申请的一个实施例中，提供一种融合建筑肌理的长距离电能配送系统电流计算方法，本申请的灯光系统中开关电源模组与灯具模组的之间的传输电缆规格取决于整个灯光系统的最大供电电流。在传统没有DCDC模块的灯光系统，电缆上的总电流计算只需把电缆上的总负载累加起来，再除以供电电压即可求得。但对于本申请的灯光系统，当电缆出现线压降后，发光电压

本申请方法包括以下步骤：

S1：预设每组灯具模组的初始输入电压以及初始输入电压对应的灯具模组的初始功率；

S2：根据初始输入电压以及初始功率计算每组灯具模组所在电缆节点的节点电流；

S3：根据节点电流以及电缆的等效电阻值计算开关电源模组到该节点之间的电缆的电缆压降；

S4：根据电缆压降重新计算各组发光单元的实际输入电压；

S5：以当前计算获得的实际输入电压代替初始输入电压，多次重复步骤S1-S4进行计算直至当前计算的节点电流与上次计算的节点电流的小数千分位相等和/或实际输入电压低于发光模块的额定电压，此时获取到的最靠近开关电源模组的灯具模组对应的节点电流为本系统电缆电流。

举例如下：

1、n为正整数，用n将电缆上的灯具模组顺序编号，编号越小的灯具模组沿电缆线长度方向上距离开关电源模组越近，假设每个灯具模组的输入电压为

其中

2、计算第n个灯具模组与第（n+1）个灯具模组之间的电缆线压降为:

其中

这里

3、每当计算出新的编号为n的灯具模组输入电压

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例的一个实施例中，提供一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，易失性或非易失性存储设备包括但不限于：磁盘，光盘，EEPROM（Electrically- Erasable Programmable Read Only Memory，电可擦除可编程只读存储器 ），EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory，可擦除可编程只读存储器），SRAM（Static Random Access Memory，静态随时存取存储器），ROM（Read-Only Memory，只读存储器），磁存储器， 快闪存储器，PROM（Programmable Read-OnlyMemory，可编程只读存储器）。该计算机设备的存储器为存储于其内部的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的融合建筑肌理的长距离电能配送系统的电流计算方法步骤。

在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的融合建筑肌理的长距离电能配送系统的电流计算方法步骤。所述计算机可读存储介质包括ROM（Read-OnlyMemory，只读存储器）、RAM（Random-AccessMemory，随机存取存储器）、CD-ROM（CompactDiscRead-OnlyMemory，只读光盘）、磁盘、软盘等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将本申请所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。