市政路燈電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用淺析

黃裕斌

摘 要 隨著城市文明的不斷發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的帶動(dòng)下，城市路燈的應(yīng)用越來越廣泛，對于路燈電氣系統(tǒng)的研究也越來越多。當(dāng)今社會(huì)人們快節(jié)奏的生活，讓人們的生活作息習(xí)慣出現(xiàn)了重大的轉(zhuǎn)變，夜生活逐漸的豐富起來，這對于路燈的要求也提出了新的挑戰(zhàn)，路燈照明技術(shù)也要有新的系統(tǒng)來適應(yīng)，人們對于娛樂和交通的需要也刺激了路燈電氣系統(tǒng)的創(chuàng)新研究。文章就城市路燈交通在電氣控制系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)和應(yīng)用展開論述，對市政路燈的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行探討，集中分析當(dāng)前市政路燈面臨的一些主要的電氣設(shè)計(jì)和應(yīng)用問題，對市政路燈的電氣系統(tǒng)做出優(yōu)化。

關(guān)鍵詞 市政路燈；電氣系統(tǒng)；設(shè)計(jì)應(yīng)用

中圖分類號：TM923 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0149-02

市政路燈與于城市生活有著很強(qiáng)的聯(lián)系，一方面對于現(xiàn)代城市人群的夜生活有著深刻的影響，另一方面還包括對城市夜晚交通情況的保障。隨著新世紀(jì)的來臨，人們漸漸的認(rèn)識到能源的危機(jī)問題，這也就對市政路燈的電氣設(shè)計(jì)提出了新的要求，在能夠保證現(xiàn)代人夜生活和城市交通的前提下，必須要考慮到可持續(xù)發(fā)展的新時(shí)代要求。如果能對時(shí)政路燈的電氣設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)方法，就能解決路燈耗能巨大、人力大量浪費(fèi)的問題，比如在路燈的設(shè)計(jì)中利用太陽能，對路燈系統(tǒng)采用聲控和光控系統(tǒng)，這些都能夠?qū)κ姓窡舻脑O(shè)計(jì)和使用帶來新的優(yōu)勢。

電氣的使用對于市政路燈的自動(dòng)控制提供了可能，對于現(xiàn)代能源的節(jié)約和人力、物力的節(jié)省起到了重要的作用，電氣系統(tǒng)的應(yīng)用對于電能的高效應(yīng)用有著重要意義，通過對電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)市政路燈廣泛普及以及更好的應(yīng)用。市政路燈的電氣應(yīng)用主要集中在節(jié)能設(shè)計(jì)和防盜設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，以下重點(diǎn)對這兩個(gè)方面展開論述。

1 市政路燈在節(jié)能設(shè)計(jì)上的優(yōu)化

1.1 采取半光的設(shè)計(jì)模式

在一般的情況下關(guān)閉一半光源的方式能夠?qū)?jié)約能源有顯著的作用，在這種情況下路燈照明的過程中節(jié)電高達(dá)50%，這種半光的模式在總體上能夠節(jié)約30%。目前，世界各國都面臨能源短缺的問題，在這種情況下，各國的政府都紛紛制定了一系列規(guī)章制度來對市政路燈的照明進(jìn)行調(diào)整，關(guān)閉一些非主要路段的路燈。這種方式的節(jié)電模式，只能作為一種權(quán)宜之計(jì)，起到短期緩解電力短缺的作用。在這種情況下對市政路燈采用半光模式大大的降低了照明的水平，對于路段交通會(huì)帶來不利的影響，嚴(yán)重威脅到行人的生命安全，公共交通秩序也會(huì)為此而付出代價(jià)。20世紀(jì)70年代由于全球能源危機(jī)的影響，日本已經(jīng)進(jìn)行了燈光間隔測試，一系列的措施也被應(yīng)用到路燈的設(shè)計(jì)上最終造成造道路交通事故大幅增加的局面。此外，這種方法需要兩個(gè)路燈鋪設(shè)，因?yàn)殡娫淳€在同一路徑上，還增加基礎(chǔ)設(shè)施投資。因此，應(yīng)該從不同的兩極排列，采用封閉式半光審慎的態(tài)度區(qū)別開來。傳統(tǒng)的路燈排列模式有著很大的優(yōu)勢。我們不應(yīng)該顧此失彼，片面采用布藝的排列模式，光源不應(yīng)該提倡的封閉一半。

采用這種照明方式可以利用交錯(cuò)排列，對稱布置的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，市政路燈采用一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)也能夠改善半光模式的弊端。在實(shí)際的施工中，可以根據(jù)車道的一些基本數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對于節(jié)省能源有重要的作用。另外，在照明的要求相對較低的路段，可以考慮這種模式的使用。

1.2 環(huán)形電感鎮(zhèn)流器在市政路燈設(shè)計(jì)中的使用

氣體放電燈在市政路燈設(shè)計(jì)中的應(yīng)用使，在自身電源耗費(fèi)的基礎(chǔ)上，氣體釋放與電燈相匹配的電感鎮(zhèn)流器也消耗一定的功率。電感鎮(zhèn)流器的效率的高低對街道照明系統(tǒng)的功耗有一定的影響。相比傳統(tǒng)的磁性鎮(zhèn)流器，由于環(huán)形電感鎮(zhèn)流器使用的是環(huán)形鐵心和線圈，使環(huán)形磁芯和磁場的直線和曲線響應(yīng)電路的磁力分布更加合理，進(jìn)一步提高通量和降低鐵的繞組幾何損失，降低了總功耗?？蓮V泛用于在高壓鈉燈、汞燈和金屬鹵化物燈。同時(shí)要注意，為了減少這種損耗鎮(zhèn)流器的唯一方式是對光源的功耗進(jìn)行優(yōu)化，因此占主要比例的街道照明系統(tǒng)的功耗不會(huì)降低。

1.3 降壓穩(wěn)壓器的智能調(diào)光技術(shù)

智能調(diào)光技術(shù)是降壓穩(wěn)壓器的主要功能，降壓穩(wěn)壓器安裝在配電回路的起端路燈，整個(gè)回路壓力控制前燈在午夜的時(shí)候被前段路燈控制，在午夜時(shí)分接近的時(shí)候，回路電壓開始逐漸的降低，隨著時(shí)間的過去，就會(huì)一步一步的降低電壓。這其中節(jié)約的原則有兩個(gè)，一個(gè)是高壓鈉燈保持電壓低于220 V，因此，減少環(huán)路電壓的情況下路燈不會(huì)熄滅；二是由于夜間較少的電力用戶的休息，負(fù)荷低，電網(wǎng)電壓高于220 V以上，過大的電壓會(huì)消耗一些額外的能量，使用這種裝置是為了避免這一部分的浪費(fèi)。在工程實(shí)踐的過程中，相對于一般裝置能節(jié)能約15%。有了這種設(shè)備，不僅節(jié)省能源，而且不影響照明的均勻性，同時(shí)也避免了光超壓運(yùn)行，延長燈泡壽命。應(yīng)當(dāng)指出，這種方法實(shí)際上是一個(gè)降壓功率分配電路，該電路中運(yùn)行的燈都是低電壓，下面的問題應(yīng)注意：①增加使用時(shí)間，注意關(guān)注源極端子的電壓和電流等參數(shù)的變化，但也要關(guān)注自身的離散質(zhì)量，可能會(huì)出現(xiàn)相同的電路發(fā)生幾個(gè)燈不亮的現(xiàn)象，但不影響總體降電壓工作；②回路供電的路燈分布可達(dá)800米半徑，這樣燈光供應(yīng)的距離會(huì)被不斷的擴(kuò)大，在這個(gè)過程中電壓也可能逐漸的降低，假如設(shè)計(jì)的線路不符合標(biāo)準(zhǔn)，就不能夠滿遠(yuǎn)程電壓源所需的電力，這時(shí)候電壓不符合系統(tǒng)正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)；③市政路燈的設(shè)計(jì)方向主要在外部公交站的路燈設(shè)計(jì)，電話亭的照明路燈設(shè)計(jì)，照明的過程低功耗的地方可以使用直管形狀的熒光燈或者是緊湊型的熒光燈，假如工頻電壓低于正常運(yùn)行值，那么這些光源可能不會(huì)正常工作；④在電路使用電動(dòng)升降桿相連的時(shí)候，由于電子器件的特征是自動(dòng)控制啟動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)電流過載和本裝置的電氣特性的不匹配。

2 市政路燈電氣化防盜報(bào)警燈電纜系統(tǒng)

2.1 市政路燈電氣防盜報(bào)警機(jī)制

220 V路燈的中心是路燈線路控制箱，大約有500米的控制供電半徑。來自信號發(fā)生器的監(jiān)控設(shè)備和報(bào)警主機(jī)組件燈線。信號發(fā)生器安裝在路燈控制箱，控制面板充電裝置安裝在直線段的終點(diǎn)路燈。在正常情況下，當(dāng)白天的時(shí)候電力線的路燈會(huì)接受到信號，該信號發(fā)生器的幅度由檢測的脈沖信號來確定電纜的完整性，并發(fā)送一定頻率的脈沖調(diào)制信號線。報(bào)警主機(jī)；線路供電的街道燈在夜間，通過對路燈的線間電壓信號檢測，能夠確定電纜的完整性。如果是因?yàn)殡娫淳€在夜間不正常供電的原因，由電壓檢測信號發(fā)生器將發(fā)送一個(gè)脈沖信號的電纜，這兩個(gè)設(shè)置中，因?yàn)殡妷旱蜁r(shí)燈電纜信號盜竊未損壞的信號被發(fā)射，高頻脈沖調(diào)制的作用就會(huì)被接收到，這種控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，不會(huì)出現(xiàn)由于受電力線停電誤報(bào)的情況。在系統(tǒng)正常狀態(tài)下，如果路燈在電纜的末端安裝到被監(jiān)控報(bào)警主機(jī)沒有檢測到這些信號，系統(tǒng)就會(huì)顯示燈電纜被盜損失，這時(shí)候GSM通信模塊開始運(yùn)行，獲取信息并發(fā)送到信息的管理中心。endprint

2.2 組成結(jié)構(gòu)與函數(shù)信號發(fā)生器

信號發(fā)生器由微控制器（MCU）、重置控制模塊、電源管理模塊、電池、斷電檢測模塊和脈沖信號發(fā)生電路。這樣的發(fā)生器是電氣防盜系統(tǒng)的主要建設(shè)，是電氣化防盜系統(tǒng)的中心控制設(shè)備。

1）MCU和復(fù)位監(jiān)控模塊。單芯片閃存微控制器與主芯片來完成掉電檢測，傳輸控制和電源管理和電池開關(guān)脈沖信號，內(nèi)部信號發(fā)生器。復(fù)位運(yùn)行在MCU的看門狗芯片實(shí)時(shí)監(jiān)測監(jiān)控模塊，單片機(jī)死機(jī)一次，它將被強(qiáng)制復(fù)位MCU恢復(fù)正常運(yùn)行，看門狗芯片對信號發(fā)生器的長期可靠運(yùn)行提供保障。

2）市政路燈的電源管理模塊。電源管理模塊至關(guān)重要，市政路燈的整個(gè)系統(tǒng)的安全由一個(gè)可行的功率保證，在整個(gè)過程中電力的質(zhì)量直接決定了系統(tǒng)的安全運(yùn)行和在抗電磁干擾的部分，因此在這個(gè)過程中要實(shí)現(xiàn)對電源模塊的精準(zhǔn)控制，當(dāng)然這其中包括充放電電池的管理和電池電力質(zhì)量的保證。一般的免維護(hù)電池是12伏的鉛酸型電池，電池的容量為2A·h，從前方的路燈的控制箱中的交流電接觸器中來獲得每個(gè)模塊的電源，在整個(gè)過程中只有在所使用的電源線長期使用的情況下，才能夠延長電池的使用壽命。

2.3 市政路燈電氣防盜系統(tǒng)中的報(bào)警主機(jī)

市政路燈的防盜系統(tǒng)的報(bào)警主機(jī)的組成十分復(fù)雜，主要有單片機(jī)、復(fù)位控制模塊、信息存儲(chǔ)、掉電檢測和信號檢測模塊、電源管理、電池和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)等各個(gè)部分組成，通過對報(bào)警主機(jī)功能的分析可以得知，第一能夠遠(yuǎn)距離的撤防和布防，第二能夠通過GSM的短信形式報(bào)警，第三能夠設(shè)置多個(gè)密碼，而且運(yùn)營商也沒有限制，第四能夠設(shè)置多個(gè)電話號碼，第五能夠設(shè)置多達(dá)16個(gè)不同的報(bào)警號碼，第六能夠自動(dòng)讀取相關(guān)的參數(shù)并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離報(bào)警，第七能夠間隔性運(yùn)行，節(jié)約能源。

3 結(jié)論

對于市政路燈的電氣化設(shè)計(jì)和使用來說，主要是節(jié)能設(shè)計(jì)和防盜系統(tǒng)的建設(shè)上入手的。通過對市政路燈節(jié)能和防盜的電氣化設(shè)計(jì)的分析可以得知，電氣化的設(shè)計(jì)和應(yīng)用在這兩方面有重要的意義，對于市政路燈的建設(shè)有著很大的幫助。隨著城市的不斷發(fā)展，道路交通日益發(fā)達(dá)的背景下，市政路燈的一些建設(shè)成為如今工作的當(dāng)下之急。伴隨著新的路燈控制系統(tǒng)的產(chǎn)生，對于路燈節(jié)能設(shè)計(jì)的手段越來越豐富，效果也越來越好。

參考文獻(xiàn)

[1]張興，杜少武，黃海宏.電力電子技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[2]陳有卿.實(shí)用燈光控制電路[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）[M].北京：高等教育出版社，2009.endprint