先进控制技术在城镇亮化工程中的应用

摘要：城镇道路、桥梁照明不仅要满足夜间交通要求,同时也应成为景观的亮点,体现城市科技进步与现代化水平.面对能源紧张和产值能耗高的现状,照明节能必须引起重视.

本文阐述了城镇照明的分类，结合城镇照明的控制特点，分析了几种常用的控制方案，为我国城镇照明如何充分利用高科技手段解决上述矛盾提出了一个新的和紧要的课题。

关键词：城镇照明；可编程序控制器；节约能源

中图分类号：V351.32 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: urban roads, Bridges lighting not only meets the night traffic requirements, while also should be the highlight of landscape, reflect city science and technology progress and the modernization level. Face and value of energy strain of the present situation of high energy consumption, the illumination energy conservation must take seriously.

This paper expounds the classification of urban lighting and urban lighting control characteristics, and analyzes some common control plan, for the China urban lighting how to make full use of high-tech means to solve the contradiction proposed a new and urgent task.

Keywords: urban lighting; Programmable controller; Save energy

1 引言

随着社会发展，城镇现代化建设的步伐不断加快，对城镇照明及亮化工程需求也更大，城镇道路、桥梁、公园照明不仅要满足夜间交通、安全的要求,同时也应成为景观的亮点。城市道路照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之一，它所带来的经济和社会效益是十分显著的，它的推广和实施也将是市政工程建设中的一项重要内容。

2 城镇照明的分类

城镇照明不仅加速了现代化的步伐，同时带动了市政建设快速发展，城镇照明不仅使城镇“靓”了起来，更为人们的晚间出行提供了安全、有序的环境。

照明灯的种类很多，大致上可以分为以下几类：

2.1 道路照明灯

目前道路照明灯分为普通路灯和太阳能路灯。太阳能路灯是以太阳光为能源白天充电,晚上自动照明，安全、节能、无污染，充电及开、关灯过程由微电脑智能控制，并有工作状态显示 , 无需人工操作，稳定可靠，使用寿命长。

2.2 广告灯

广告灯照明媒体形式包括：路牌、高立柱、灯箱、般管塔身、龙门架、高架桥身、钟塔广告、楼顶广告等，开启和熄灭由各自建筑物内的控制箱进行控制。每个控制箱的电源取自附近的低压供电系统。

2.3 节日彩灯

每逢节假日，各大商场超市就会开启一些彩灯来增加节日的喜悦气氛。一般我们都会用一些“元旦快乐”、“圣诞快乐”这些字眼来表达。

2.4 草坪小夜灯

小夜灯节能且安全。灯具中有个设计独特的光能储存器，白天在阳光下照射几个小时，晚上便能起到照明的作用。

2.5 河边警示灯

相对于其他类型的灯具，河边警示灯则偏重于安全的目的。

2.6 广场喷泉灯

随着人们生活水平的提高，环境的不断改善和美化，特别是当今充满竞争的时代，各地政府为吸引游客和投资者，在城市的广场等地用喷泉灯造景，实施"亮化工程"，以美化环境、树立城市形象。

3 城镇照明灯的控制要求

城镇里的路灯（广告灯，节假日使用的彩灯）需要在晚上长时间的点亮，传统的控制方式是使用人工手动控制，虽然简单，但却要固定专人负责管理，成本高，亮灯关灯的随意性也很强。

3.1 照明路灯和广告灯的控制

对于道路两旁的路灯基本上我们需做到：路灯每天点亮和关断的时刻应随季节的更替而变化。春季、夏季路灯晚上的点亮时刻就应一天比一天晚，关闭的时刻就应一天比一天早；秋季、冬季则相反。晚上11点以后，路上行人也很少，路灯没必要整晚全亮，可以隔一个关闭一个路灯，广告灯与路灯同时点亮，但在11点以后应全部关闭。

3.2 广场喷泉灯和草坪小夜灯的控制

应根据不同场合、不同时间段的需要来调节喷泉灯亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数，从而使喷泉灯更亮丽多变。

3.3 彩灯的控制

彩灯一般是亮一个晚上，这是固定时间；平时如有重大的事件需点亮彩灯，可使用手动控制方式进行。

3.4 河边警示灯的控制

由河边警示灯的用途可知，河边警示灯需要整夜点亮。

4城镇灯自动化控制的几种方案

路灯从最初人工开关控制功能，路灯控制系统逐渐演化到从单一时间控制、光敏控制，发展到集监控功能和节能控制于一体的PLC 控制、电力载波控制和无线网络控制以及多种控制方式并存的控制系统等。

4.1 基于电力载波的控制方案

该系统由上位机(Pc机)、下位机(单片机)、电力线通信调制解调模块和传输媒介电力线组成。系统分监控中心和前端控制器(从机)两大部分。监控中心由PC机及主控制器组成。PC机用VB与GIS软件开发，有数据库管理模块、人／机操作模块以及城镇路灯系统的地理线路图。一方面PC机上的数据库完成对路灯编号、命名、历史数据、维修数据等的记录与操作工作，另一方面，利用人／机界面操作模块发出对各路灯工作的控制命令，实现所需的控制要求。再有利用PC机上存储的城镇路灯地理线路图。根据前端控制器传来的路灯故障信号，可以及时准确地显示故障发生的具置和可能的故障的原因。

4.2 基于PLC的控制方案

根据路灯所在城市的日出日落时间进行时序控制，同时结合亮度检测电路实现时序光强结合自动控制。考虑到系统运行稳定性和可靠性，采用西门子PLC控制系统。西门子S7-200系列PLC是一种体积小、功能齐全的PLC，具有良好的性价比，在各类工控系统中得到广泛应用，且具备内置时钟，利用它可方便构建城市路灯控制系统。

联机调试证明，基于PLC控制的路灯控制系统具有运行可靠，可操作性强，可连续扩展，成本和维护费用低等优点，可通过编程来改变控制方案，适用于不同时差的地区。

4.3 基于无线网络的控制方案

无线网络控制系统是由一个与管理中心PC机相连的主控节点和多个路灯控制终端组成，管理中心与监控中心通过TCP/IP协议进行通信，通过设定路灯的工作信息，如时钟日历、开关时间等，监控中心将指令信息传送给路灯终端节点。路灯节点路由控制信息。并对路灯故障报警。利用无线电通道实现数据收发达到照明灯开关的目的．避开了电力线载波通讯中干扰的繁杂和不确定性．大大提高了控制通信的稳定和确定性，布点灵活、安装方便、控制组合多、系统安全性高；缺点是投资太大、性价比较低。

5 结束语

近年来，我国的电力能源显得十分紧张，节约电能已经成为社会的共识。路灯设备是使用量十分巨大的基础用电设备，对路灯进行自动化节能控制可带来一定的经济效益。这些控制系统设计简单、性能可靠，并具有很好的节电效果，因而是城镇照明设备节能降耗的重要途径和有效方法。各个城镇可以根据自己的特色，选择合适的控制方案，构架恰当的控制系统，实现城镇照明的节能化、智能化控制。

参考文献

[1]何立明．MCS51单片机应用系统设计[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1990

[2]徐超群，高明煜.低压电力载波通信技术在城市路灯远程监控中的应用[J]电讯技术，2006.6．

[3]李文仲，段朝玉．ZigBee无线网络技术入门与实用[M]．北京：北京航空航天大学出版社．2007．

[4]秦曾煌. 电工学[M]. 北京：高等教育出版社. 2004

[5] 张万忠. 可编程控制器应用技术[M]. 北京：化学工业出版社.