城市道路照明节能控制系统的设计

【摘要】在城市发展过程中，城市灯光工程得到不断的完善与美化，但照明系统负荷越来越大，电费开支惊人。道路照明节电已成为日益受到重视的话题。本文针对城市道路照明的电能消耗，在不影响正常城市道路照明需要的前提下，提出有效合理的降低电能耗损措施，可供参考。

【关键词】道路照明;节能;动态智能化

Abstract：In the process of urban development，urban lighting project be continually refined and beautified，but the lighting system load increases，electricity costs staggering.Road lighting energy-saving has become increasingly important topic.In this paper，according to the city road lighting energy consumption，without affecting the normal city road lighting needs of the premise，put forward the effective measures of reasonable lower energy，available for reference.

Key words：Road lighting;Energy saving;Dynamic intelligent

前言

随着城市的快速发展，城市照明现已经成为衡量一个城市现代化水平的重要标志，但同时电能消耗大幅提高。近年来很多地区发生的日益严重的电荒，更使许多部门认识到这一当务之急。

1.目前状况

据调查，中小型城市在18点至21点是交通的高峰;21点至0点交通流量逐渐下降;0点后，道路上人车稀少，4点以后交通流量才有所增加。在低交通流量的道路上仍然保持较高照度显然没有必要。

闲时关闭一半确实是可以达到节电的目的，但却付出照明均匀度的代价，特别是行车的纵向方向，将极大地影响到行车的舒适度，造成交通事故率的上升[1]。但我国电网技术相对落后，造成线路的电压波动大大超过国际标准，特别是在后半夜电负荷减少使得电网电压有时接近245V，致使路灯光源的实际使用寿命平均不到一年[2]。可见“半夜灯”的运行方式不仅导致了路面照明度分布不均，给治安及交通安全埋下了隐患，而后半夜电网电压升高会减损路灯内光源的寿命，因此不能称作真正意义上的节约。

在路灯供电设备上装配节能器，虽然可以达到节能降耗的同时延长照明设备的寿命的目的，但在不同季节、不同天气状况、不同地区、不同路段的路灯的开启和关闭时间也有所差别，使用节能器很难制定出合理的路灯启闭时间。

本文将采用动态智能化管理来解决以上问题。

2.控制系统设计

控制系统由变压器组、矩阵开关、控制器、路面亮度采样，通信模块、人机接口、断路器和时钟等部分组成。系统方框图如图1所示。

图1 控制系统方框图

1）路面亮度采集模块：使用多个光敏电阻对从多个位置、多个角度对道路光线状况进行采样，经A/D转换后送入控制器，光敏电阻控制器距离较远时，A/D转换后要通过通信模块接入。

2）通信模块：用于远程控制、远程调整、远程显示等数据通信。

3）时钟模块：为控制器提供日计时、月计时和年计时。

4）人机接口：用来调整系统的运行状态、运行参数和显示相关的数据。正常工作时可不接此模块。

5）矩阵开关与变压器组：矩阵开关接收到的控制器的控制信号，并根据控制信号来投切变压器组的线圈抽头位置，达到调整输出电压的的目的。

6）断路器：由控制器控制，用于控制线路是否需要供电，可带负载进行通断路操作。

7）控制器：是整个系统的核心部分，由控制器根据路面亮度采集模块的采集信息进行运算综合评定道路的亮度状况，当低于设定的亮度时，进行时间检测、判断道路交通量，确定是否需要开灯和开灯的亮度等级，再由控制器输出调整信号经矩阵开关驱动变压器组调整输出电压。

3.控制系统的设计思路

此项技术的指导思想就是：根据交通流量的不同，人对视觉的精度要求不同。在道路拥挤时人车的距离很小，提高的照明等级可以提升人眼的分辨力，以分辨出最小的安全距离来避免交通事故;在车流量小的时候则不需要太高的精度，只需分辨出大型物体的位置即可。例如在四车道上两辆车很容易看到对方，并进行躲避;如果是四辆车的话，就需要司机非常仔细的判断相互的位置才能躲避对方。

根据我国《城市道路照明设计标准》的规定Ⅰ级车流量大的主干道路面平均照度为20勒克斯;当交通流量下降到中等流量后，道路照明也就相应可以降低到Ⅱ级支干道的路面平均照度（15勒克斯）;0点后，道路照明完全可以下调到Ⅲ级路面平均照度（10勒克斯）[3]。

它的控制过程是：通过测量统计城市道路上交通流量的时间分布规律，获取相应的照度调整表，依此来设计控制器的控制程序，对路灯输入电压进行动态调整，使实际需要照度要求与路灯电功率达到最佳匹配，不仅节约了电能，而且稳定了路灯上的电压，延长了灯具的使用寿命，达到了真正意义上的节约。

4.动态智能化管理

道路照明的动态智能化管理。动态智能化管理要求根据区域、季节、自然光照度、功能需求等因素的不同，在每天的不同时段（即不同交通流量）情况下，按照照度调整表的设置，实现对道路照明的动态智能化管理。通过综合考虑和分析时间、区域、季节、自然光等因素对交通流量的影响，按照照度调整表的在控制器中按照预设的控制策略，对道路照明进行动态智能化管理，控制路灯在不同情况、不同状态下满足道路的照明的基本需求，从而在提高照明质量的同时获得最佳的节能效果[4]。

对具体的道路，在进行工程设计和实践时，首先要根据该道路等级的规划，结合其实际情况，针对路宽度、长度、车流量统计以及周围环境的不同等确定总体的照明标准，选用合适的照度。若道路纵向距离较长，其各个具体路段部分千差万别，由此应该根据各路段的具体情况，进行分段、分级处理，在不同的路段设置不同的照度等级标准并进行设计，以从总体上符合基本照明和节能的要求。对于交叉路口、立交等特殊路段，应当适当提高照度等级标准，以提高该段的照明和视觉效果，避免事故的发生。在整体上，当单个设计方案完成后，还应该对都符合照明标准的所有设计方案进行分析比较，从中选取技术先进，经济合理又节约能源的最佳方案，并进行实际验证和后期调整[5]。

5.结束语

本设计没有改变道路的照明均匀度，有效的延长了灯具的使用寿命，节电率可达20%-35%。以上对路灯系统的节能方式进行了探讨，有助于道路照明系统合理用电，使路灯工程既满足其功能性要求，又能够实现最大限度的节能。

参考文献

[1]李沃文.城市道路照明节能控制措施分析[J].中国科技纵横，2011（9）.

[2]王敏.智能灯光节电器[J].光源与照明，2004（2）.

[3]中华人民共和国建设部.城市道路照明设计标准.编号为CJJ45-2006.

[4]李冰冰.路灯智能化节能控制探讨[J].宜春学院学报，2009，31（z1）.

[5]罗宇.城市道路照明节能措施探讨[J].北方交通，2009（3）.