智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

王長進(jìn)

摘要：道路照明是城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要內(nèi)容之一，對其控制系統(tǒng)進(jìn)行合理的節(jié)能設(shè)計(jì)十分重要。本文對智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行了介紹，分析了智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，旨在為城市路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：智能路燈；節(jié)能；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化建設(shè)的不斷進(jìn)步，電力短缺的問題也日益突出，如何有效節(jié)能減耗，提高電力能源的利用率是當(dāng)前的一個(gè)重要課題。而城市路燈照明作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，當(dāng)前許多路燈控制系統(tǒng)存在控制功能單一，智能化程度低，運(yùn)行維護(hù)成本高等問題，對智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開研究十分必要。

1 智能路燈的節(jié)能控制系統(tǒng)的功能

1.1 系統(tǒng)概述

當(dāng)前智能節(jié)能路燈的常見形式分為兩種，一種是太陽能源（或風(fēng)光互補(bǔ)）燈、另一種是LED路燈。通常情況下，LED路燈只需要傳統(tǒng)路燈30%左右的功耗就能夠達(dá)到普通高壓水銀燈的亮度，隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，LED由于其耐受性好，節(jié)能而且光感好等特點(diǎn)，近年來已被廣泛研究并迅速應(yīng)用于路燈市場。

1.2 功能分析

一般而言，智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)具有以下幾點(diǎn)功能：

（1）氣象聯(lián)動：節(jié)能控制系統(tǒng)能夠共享交通工程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)氣象信息，并且能夠預(yù)先設(shè)置氣象控制參數(shù)，在惡劣天氣出現(xiàn)時(shí)，比如強(qiáng)風(fēng)雨天氣、濃霧情況的時(shí)候，系統(tǒng)接收到外界信息后能夠及時(shí)反饋到路燈的控制終端，從而實(shí)現(xiàn)自動開燈。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可將相關(guān)信息匯總上傳到計(jì)算機(jī)平臺內(nèi)，便于管理人員報(bào)備。

（2）系統(tǒng)故障和異常報(bào)警：當(dāng)路燈出現(xiàn)光源故障、單燈控制器故障、線路故障、通訊故障或電源故障時(shí)，能夠自動報(bào)警并且記錄下故障記錄，在故障排除之后，收到程序再啟輝功能指令后能夠再次點(diǎn)亮燈具。必要時(shí)，系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)單燈或者多點(diǎn)多類型路燈的任意控制，不僅能夠針對某一個(gè)特定的路燈進(jìn)行定位、故障檢測、控制功率等操作，還能夠?qū)ν活愋偷穆窡暨M(jìn)行批量操作，這對于故障的預(yù)防和控制有很好的效果。

（3）定時(shí)控制功能：控制中心能夠按照一年的日照長短對路燈的開啟時(shí)間進(jìn)行自動調(diào)整，在不出現(xiàn)意外情況的條件下，每一個(gè)路燈段子系統(tǒng)都可以按照設(shè)定的開關(guān)燈時(shí)段進(jìn)行運(yùn)行。同時(shí)，控制中心也能實(shí)時(shí)地探查每一個(gè)路燈的實(shí)際狀態(tài)，以及工作中的工作參數(shù)是否正常，對于出現(xiàn)問題的路燈以及路段都能夠通過系統(tǒng)進(jìn)行反饋，得到及時(shí)處理。

2 智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

2.1 軟啟動功能

單個(gè)路燈也許功率不是很大，但是并聯(lián)之后就屬于大功率電器，現(xiàn)階段有很多路燈的啟動方式都是直接啟動，啟動時(shí)會產(chǎn)生較大的電流，不僅容易損壞燈具，而且可能會使得電網(wǎng)電壓急劇下降，影響整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)，因此，智能路燈節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須具有軟啟動功能，防止啟動時(shí)大電流對照明設(shè)備產(chǎn)生不良影響。

2.2 穩(wěn)壓控制

為了保證電器的使用安全，在電器使用過程中都保持電壓的穩(wěn)定極其重要。路燈照明設(shè)備作為與我們生活密切相關(guān)的設(shè)備，更應(yīng)該做好穩(wěn)壓工作，這不僅能夠提高設(shè)備的功效，也能夠起到節(jié)能效果。因此，無論是在用電的低谷還是高峰期，都應(yīng)當(dāng)將路燈的供電電壓穩(wěn)定在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。

2.3 自動啟停

路燈作為我們?nèi)粘Ｉ钪幸环N必備的公共設(shè)施，它的開啟或者是關(guān)閉主要取決的是城市居民正常生活以及公共交通的具體情況的需求。功能。

3 智能路燈節(jié)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，節(jié)能控制系統(tǒng)多由智能控制器、功率單元和可變電抗變轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的，其中功率單元和可變電抗變轉(zhuǎn)換器組成變壓器組。

3.1 智能控制器

智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的核心由主控制器和PC機(jī)組成，PC機(jī)的作用就是軟件的開發(fā)與操作，涉及內(nèi)容有數(shù)據(jù)庫、路線設(shè)計(jì)以及符合管理人員的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。PC機(jī)上的數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)對路燈的命名、編號、維修數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和記錄，通過人機(jī)交互界面對各路燈發(fā)出控制命令，從而達(dá)到所需的控制要求。PC機(jī)上存儲的路燈地理線路圖能夠?qū)⑶岸丝刂破鱾骰氐墓收闲盘栠M(jìn)行準(zhǔn)確定位，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和查找故障原因。

3.2 變壓器組

變壓器組由功率變換器和可變電抗變換器組成，是在傳統(tǒng)電抗器基礎(chǔ)上做了一點(diǎn)創(chuàng)新。變壓器組比傳統(tǒng)電抗器多了二次線圈，電子功率變換器與二次線圈相連，電子功率變換器由智能控制器進(jìn)行控制，能夠改變可變電抗變換器二次側(cè)的電流，也就改變了可變電抗變換器的一次側(cè)電流，能夠?qū)崿F(xiàn)在不變化輸入電壓的基礎(chǔ)上改變可變電抗器阻抗，具體的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1中變壓器組的可變電抗變換器的一次繞組直接和路燈負(fù)載相連接，通過二次線圈將其與功率轉(zhuǎn)換器和智能控制器連接。智能控制器和電力電子功率變換單元實(shí)現(xiàn)對可變電電抗器二次繞組的控制，從而實(shí)現(xiàn)改變一次繞組的目的，最終改變整個(gè)路燈的輸入電壓，使得路燈既能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，又能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動。

功率變換單元主要由信號檢測器、觸發(fā)控制器、電力電子功率器件和信號處理器等部分組成，通過調(diào)整晶閘管控角來控制可變電抗變換器二次線圈電流的大小，從而改變路燈的端電壓，實(shí)現(xiàn)對路燈亮度的控制，其基本的工作原理如圖2所示。

可變電變換器二次線圈的電流或電壓變化，很大程度上取決于晶閘管的導(dǎo)通情況，在圖2中，觸發(fā)裝置在收到智能控制器發(fā)出的控制信號之后，觸發(fā)板輸出脈沖信號，從而使得功率變換單元能夠按照要求改變晶閘管的導(dǎo)通情況，通過電磁感應(yīng)，電抗器一次側(cè)的電抗值會發(fā)生改變，從而路燈的輸入電壓也會變化，實(shí)現(xiàn)了路燈的軟啟動和自行調(diào)壓功能。

4 結(jié)語

綜上所述，智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)能夠在確保路燈照明正常功能的同時(shí)，有效降低路燈電力損耗及管理維護(hù)成本，達(dá)到節(jié)能減排的目的。在智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合路燈照明的正常需求，選擇合理的節(jié)能方式，利用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而確保系統(tǒng)的智能節(jié)能功能，促進(jìn)城市建設(shè)的發(fā)展。

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