提高路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率的方法研究

賽依提江·塔依甫　帕塔木·阿不都熱依木

摘 要：路燈作為我國(guó)照明系統(tǒng)的重要組成部分需要具備很強(qiáng)的時(shí)間精確性，因此在現(xiàn)代化技術(shù)的影響下提高路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率的方法多為采取智能化、電子化、自動(dòng)化的路燈控制器。本文在對(duì)于路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率和智能路燈控制器進(jìn)行簡(jiǎn)析后，對(duì)于3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器的的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率

路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率的實(shí)際水平對(duì)于城市照明運(yùn)作的順利與否有著非常大的影響。因此只有在對(duì)包括3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器在內(nèi)的職能路燈控制器進(jìn)行全面的研究后，才能夠真正的找到提高路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率的方法。

1 路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率相關(guān)

路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率是一個(gè)相對(duì)的概念，以下從啟停準(zhǔn)時(shí)重要性、啟停能源消耗、路燈啟停系統(tǒng)等方面出發(fā)，對(duì)于路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率的內(nèi)涵進(jìn)行了分析。

1.啟停準(zhǔn)時(shí)重要性

路橋啟停的準(zhǔn)時(shí)程度有著很高的重要性。眾所周知路燈是城市的窗口和標(biāo)志，并且也是城市重要的公共設(shè)施之一。由于路燈的整體情況會(huì)在一定程度上直接的反映出城市的建設(shè)水平和城市風(fēng)貌，因此也會(huì)顯示出城市的現(xiàn)代化程度。其次，啟停準(zhǔn)時(shí)重要性還體現(xiàn)其是路燈保持良好的運(yùn)行和工作狀態(tài)的重要證明，并且本身也對(duì)于城市的美化和建設(shè)有著非常重要的作用。與此同時(shí)，改革開(kāi)放之后我國(guó)許多程度的路燈已經(jīng)從單純的照明設(shè)備發(fā)展成為了美化城市環(huán)境改善投資形象的重要組成部分，因此人民群眾對(duì)于啟停準(zhǔn)時(shí)率也有著更高的要求。

2.啟停能源消耗

路燈啟停由于采取光照的模式，因此存在著相應(yīng)的能源消耗。通常來(lái)說(shuō)在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)我國(guó)許多城市路燈照明控制廣泛采用傳統(tǒng)控制方式。但是在這一過(guò)程中需要注意的是，傳統(tǒng)的控制方式往往無(wú)法嚴(yán)格的按照室外自然光照度進(jìn)行控制，因此這意味著其整體的實(shí)時(shí)性非常差，并且也有著非常高的故障率，最終導(dǎo)致了資源和能源的大量浪費(fèi)。其次，由于傳統(tǒng)的路燈控制往往是由人工控制的，在這一過(guò)程中因?yàn)楦鞣N人為的誤差二造成電能浪費(fèi)實(shí)際上是非常驚人的。與此同時(shí)，從冬至到夏至，日出時(shí)間提前、日落時(shí)間推遲以及相反的變化都要求開(kāi)關(guān)燈時(shí)間作出相應(yīng)調(diào)整。這樣不僅消耗大量人力資源，還可能由于調(diào)整不及時(shí)而造成非常嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。

3.路燈啟停系統(tǒng)

路燈啟停系統(tǒng)包括了許多控制層。一般而言路燈控制系統(tǒng)的主要組成部分分別是控制層和通信層，不同的組成部分有著不同的功能，在智能化的路燈啟停系統(tǒng)中工作人員可以通過(guò)監(jiān)控軟件或者是手機(jī)將需求數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)中然后傳送給路燈控制器，接下來(lái)路燈控制器對(duì)接收數(shù)據(jù)分析與處理。其次，現(xiàn)代化的路燈啟停系統(tǒng)能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，并且在這一過(guò)程中還可以實(shí)現(xiàn)每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)的自動(dòng)調(diào)整功能，與此同時(shí)，現(xiàn)代化的路燈啟停系統(tǒng)還能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率較低，從而能夠讓更多的能源可以用于主電源和備份電源供應(yīng)，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)斷電后時(shí)鐘的繼續(xù)工作，因此可以較好的滿足路燈啟停不間斷又準(zhǔn)確的工作要求。

2 智能路燈控制器分析

智能路燈控制器有著許多的類(lèi)型和型號(hào)，在此對(duì)于控制器的主要控制目標(biāo)、基本設(shè)計(jì)思想、硬件設(shè)計(jì)思路等內(nèi)容進(jìn)行了分析。

1.主要控制目標(biāo)

智能路燈控制器的控制目標(biāo)在于讓整個(gè)系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié)能夠更加高效的運(yùn)作。通常來(lái)說(shuō)經(jīng)過(guò)編號(hào)的控制器可以通過(guò)智能化的模塊來(lái)接入信息網(wǎng)，從而能夠在此基礎(chǔ)上順利的實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心的準(zhǔn)確通信。其次，智能路燈控制器的控制目標(biāo)還包括了合理的借助于電力線載波技術(shù)來(lái)將信號(hào)耦合到電力線上，從而能夠在此基礎(chǔ)上準(zhǔn)確的控制并且查詢每桿路燈的運(yùn)行情況，最終有效的滿足整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和運(yùn)算要求。與此同時(shí)，智能路燈控制器的控制目標(biāo)還包括了對(duì)于模擬量實(shí)時(shí)采集，并且在這一過(guò)程中通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路將信號(hào)輸入微處理器然后進(jìn)行相應(yīng)的分析與計(jì)算，最終能夠達(dá)到做出合理的執(zhí)行開(kāi)關(guān)路燈命令的目標(biāo)。

2.基本設(shè)計(jì)思想

智能路燈控制器的基本設(shè)計(jì)思想圍繞著智能化開(kāi)展。通常來(lái)說(shuō)控制器的智能控制設(shè)計(jì)思想主要體現(xiàn)在不同的方面，首先是在平時(shí)正常天氣情況下控制器能夠根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度和日期來(lái)確定當(dāng)天太陽(yáng)高度角。其次，控制器的設(shè)計(jì)思想還包括了可以精確的計(jì)算出日落日出時(shí)間，然后再根據(jù)日落日出的時(shí)間調(diào)整開(kāi)關(guān)路燈時(shí)間。與此同時(shí)，控制器的設(shè)計(jì)思想還包括了能夠在節(jié)假日或大型活動(dòng)時(shí)以不同的運(yùn)作方式來(lái)適應(yīng)不同的開(kāi)關(guān)路燈方式，最終能夠路燈在不同場(chǎng)合都能夠保持高效可靠的運(yùn)作。

3.控制器硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)是智能路燈控制器不可或缺的重要組成部分。眾所周知控制器的硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容往往包括了模擬量采集工作還有開(kāi)關(guān)量采集控制以及鍵盤(pán)顯示等方面的設(shè)計(jì)。其次，控制器硬件設(shè)計(jì)還需要考慮到通訊、時(shí)鐘、復(fù)位、載波信號(hào)放大等方面的內(nèi)容，從而能夠在此基礎(chǔ)上確?？刂破髡w功能的強(qiáng)大與可靠。與此同時(shí)，控制器硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于對(duì)于采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)想要的信號(hào)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算，最終能夠讓控制器本身具有更好的抗干擾能力。

3 3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器

3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器有著自身的特性和優(yōu)點(diǎn)，以下從基本組成構(gòu)件、功能設(shè)計(jì)要點(diǎn)、合理選擇單機(jī)片、增強(qiáng)控制穩(wěn)定性等方面出發(fā)，對(duì)于3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器進(jìn)行了分析。

1.基本組成構(gòu)件

3PXL-6K-LED智能路燈控制器的組成及功能組成有著獨(dú)特的地方。控制器由控制核心單片機(jī)、日歷時(shí)鐘、人機(jī)通訊模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、看門(mén)狗電路、鍵盤(pán)、顯示等組成。如圖1所示2智能路燈控制器的方案設(shè)計(jì)智能路燈控制器是根據(jù)世界上任意一城市的經(jīng)緯度，精確計(jì)算出一年每一天的日出日落時(shí)間，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)可調(diào)的提前或推后的修正時(shí)間，實(shí)現(xiàn)全年無(wú)人職守市外照明的自動(dòng)時(shí)間控制，其以電腦芯片為控制核心，停電后內(nèi)有充電電池維持時(shí)鐘繼續(xù)進(jìn)行記數(shù)工作，實(shí)現(xiàn)真正的智能控制。應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以從三個(gè)可選的預(yù)置值中選定一個(gè)合適的超時(shí)周期。

2.功能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器的功能應(yīng)當(dāng)能夠滿足功能實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守和相應(yīng)的自動(dòng)控制。其次，在對(duì)于3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)還需要使其具備能夠隨著季節(jié)的改變來(lái)根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)的更正當(dāng)?shù)氐娜粘鋈章鋾r(shí)間，最終能夠在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全面的智能控制。與此同時(shí)，3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器的功能設(shè)計(jì)要點(diǎn)還在于能夠使用電力變壓器將高壓供電電源降至三相380伏或單相220伏照明用電，經(jīng)低壓架空線或地下電纜送至各路燈供電路燈從市電母線獲得電力，并且在這一過(guò)程中通過(guò)自動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸器的開(kāi)關(guān)控制，最終能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的開(kāi)關(guān)控制。

3.合理選擇單機(jī)片

3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器的功能需要單機(jī)片的有效支持。由于智能型的路燈控制器都往往是由不同的模塊所組成，因此只有在滿足4KEPROM和128bytes的RAM條件下，才能夠有效的兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)。其次，PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控制器通常還內(nèi)置了通用8位中央處理器和4K閃存。與此同時(shí)，PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控制器通常還具備了低功耗空閑和掉電工作模式，從而能夠在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)路燈的開(kāi)關(guān)控制并且還能夠?qū)τ跁r(shí)鐘進(jìn)行對(duì)時(shí)和調(diào)整。

4.增強(qiáng)控制穩(wěn)定性

穩(wěn)定性對(duì)于3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器的重要性是不言而喻的。鍵盤(pán)環(huán)節(jié)鍵盤(pán)是智能路燈控制器中一個(gè)重要的部件，它向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)發(fā)出外部中斷，進(jìn)行對(duì)時(shí)狀態(tài)和工作狀態(tài)的切換并對(duì)DS1302進(jìn)行設(shè)定時(shí)間和校正時(shí)間的操作。顯示環(huán)節(jié)顯示環(huán)節(jié)是采用六個(gè)LED數(shù)碼管對(duì)時(shí)間和日期在鍵盤(pán)的操作下進(jìn)行切換顯示，同時(shí)在對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行對(duì)時(shí)操作時(shí)對(duì)對(duì)時(shí)過(guò)程進(jìn)行顯示。單片機(jī)P0口做字型的輸出口。看門(mén)狗芯片X25045X25045把看門(mén)狗定時(shí)器、電源監(jiān)控電路和三種常用功能組合在單個(gè)封裝內(nèi)，增大了電路密度，減少了體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。看門(mén)狗定時(shí)器可對(duì)微控制器提供獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)間超過(guò)了預(yù)置的超時(shí)周期后，X25045的看門(mén)狗將從復(fù)位信號(hào)作出響應(yīng)。

4 3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器提升啟停準(zhǔn)時(shí)率方法

3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器提升啟停準(zhǔn)時(shí)率方法有很多，以下從增強(qiáng)芯片精確性、合理避免重復(fù)設(shè)置、減少干擾造成的影響、降低資源消耗水平等方面出發(fā)，對(duì)于3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器提升啟停準(zhǔn)時(shí)率方法進(jìn)行了分析。

1.增強(qiáng)芯片精確性

提升啟停準(zhǔn)時(shí)率的第一步是增強(qiáng)芯片的精確性。3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器的芯片為DS1302，該芯片在進(jìn)行第一次加電時(shí)會(huì)存在起始日期和時(shí)間，因此工作人員只有對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)后才能夠進(jìn)行燈控器的使用。其次，工作人員在對(duì)于DS1302芯片校時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)必須對(duì)其它中斷封鎖，否則會(huì)有很大的概率引起校時(shí)的錯(cuò)誤。與此同時(shí)，工作人員在增強(qiáng)芯片的精確性時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意DS1302的硬時(shí)鐘與處理器工作時(shí)鐘之間的同步問(wèn)題，否則可能造成時(shí)鐘誤差。

2.合理避免重復(fù)設(shè)置

提升啟停準(zhǔn)時(shí)率的關(guān)鍵在于合理的避免重復(fù)設(shè)置問(wèn)題的出現(xiàn)。由于路燈控制器要基于各地的經(jīng)緯度對(duì)開(kāi)關(guān)燈時(shí)間進(jìn)計(jì)算，因此這意味著工作人員在合理避免重復(fù)設(shè)置的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)在初始設(shè)定時(shí)將經(jīng)緯度值存如X25045的ROM中，從而能夠起到當(dāng)遇到斷電或重起控制器之后經(jīng)緯度值不會(huì)丟失的作用。其次，工作人員在合理避免重復(fù)設(shè)置的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)使用反向器和大功率驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)連接驅(qū)動(dòng)繼電器，再驅(qū)動(dòng)接觸器來(lái)避免重復(fù)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.減少干擾造成的影響

提升啟停準(zhǔn)時(shí)率需要工作人員努力的減少干擾造成的影響。工作人員在減少干擾造成的影響的過(guò)程中首先應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用質(zhì)量良好的電器與接觸器，在這一過(guò)程中耦合器作為數(shù)據(jù)輸入輸出間的通道，應(yīng)當(dāng)具有減少輸出端對(duì)輸入端的干擾的功能。其次，工作人員在減少干擾造成的影響的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保證使輸入信號(hào)在開(kāi)關(guān)器件兩端電壓為零時(shí)瞬間觸發(fā)開(kāi)關(guān)器件，從而能夠在此基礎(chǔ)上切實(shí)的完成電壓過(guò)零條件下的通斷動(dòng)作，最終能夠有效的減少不必要的干擾因素。

4.降低資源消耗水平

提升啟停準(zhǔn)時(shí)率離不開(kāi)對(duì)于能源的節(jié)約。眾所周知隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的迅速發(fā)展，我國(guó)照明系統(tǒng)的建設(shè)取得的極大發(fā)展進(jìn)步。在這一過(guò)程中3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器等先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備的使用對(duì)于傳統(tǒng)的路燈控制與維護(hù)手段進(jìn)行合理的改良與革新。在這一過(guò)程中隨著單片機(jī)、IC芯片等技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，也使得3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器的資源消耗也有所降低，并且也極大程度上的提高了路燈控制自動(dòng)化水平，最終有效的減小管理人員的工作量。與此同時(shí)，3PXL-6K-LED型經(jīng)緯度智能路燈控器的應(yīng)用還能夠在完成預(yù)期任務(wù)的同時(shí)有效的提高了市政路燈管理水平，因此具有著極為廣闊的應(yīng)用前景。

5 結(jié)束語(yǔ)

路燈控制器的智能化是控制器未來(lái)發(fā)展的重要方向，并且這一發(fā)展也可以促進(jìn)路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率得到進(jìn)一步的提升，因此工作人員只有努力的提升智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用水平，才能夠在此基礎(chǔ)上確保今后照明系統(tǒng)中的路燈啟停準(zhǔn)時(shí)率越來(lái)越高。

參考文獻(xiàn)

[1]王振宏.智能路燈控制器[J].信息產(chǎn)品與節(jié)能，2014，1（2）：14-16.

[2]朱裕良.路燈控制用智能定時(shí)器[J].電器時(shí)代，2001，2（4）：41-43

[3]李中年.控制電器及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社.2014.

[4]黃小波.基于AT89S52單片機(jī)與DS18B20的溫度監(jiān)控系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2014，24（29）：119-120.

[5]邊文俊.智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].陰山學(xué)刊2009，12（20）：34-36

[6]馬群.太陽(yáng)能路燈智能控制系統(tǒng)[D].河南科技大學(xué).2014

[7]黃奎.城市路燈智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].武漢理工大學(xué).2014

[8]周振華；盛占石；陳亞平；王海韜.智能路燈控制器研制[J].自動(dòng)化與儀表.2014，11（15）：67-69

[9]李剛.微網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)路燈控制器設(shè)計(jì)[D].杭州電子科技大學(xué).2014

作者簡(jiǎn)介

賽依提江·塔依甫（1973—），新疆柯坪人，本科，新疆油田公司準(zhǔn)東采油廠高級(jí)工程師。