微机监控在道路照明上的应用及单灯控制

[摘 要]随着信息技术的发展，很多高科技开始应用现实生活中，微机监控应用在城市道路中照明中。微机监控中的道路照明系统可以实现智能监控，节省了人资，道路照明是交通中的一个大系统，涉及许多方面，为了更好的实现微机监控在道路照明中的节能作用，本文结合库尔勒城市路灯照明实际状况，就微机监控系统和单灯控制展开论述，旨在提高库尔勒照明管理水平。

[关键词]微机监控；道路照明；单灯控制；节能

中图分类号：TN929.5；TP212.9；TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01

库尔勒市微机监控道路照明中的单灯控制项目研发和建设基于GIS和单灯测控的路灯节能物联网系统，以GIS、无线通讯、单灯控制等为主要技术手段，建设一个路灯物联网监控指挥中心、100个路灯单灯控制节点、7500个智能单灯控制模块，覆盖库尔勒市政工程局管理范围内的30000多盏路灯，作为应用于公共事业的先进技术，采用了分级控制、多层加密、受到恶意干扰时可切换到应急备份系统或人工最高权限控制等多种手段确保系统的安全性。该项目的预期目标是将库尔勒路灯管理建成国内领先的城市路灯物联网系统，推动库尔勒城市照明管理水平和综合节能效益走在全国前列。系统节能指标达25%以上，全市换装后预计每年可节约电费和管理经费240万元。在正常维护条件下，系统预期寿命10-15年。因此，应加大研发路灯节能物联网系统，以尽早实现库尔勒市路灯节能管理目标。

一、新一代单灯控制系统

1.单灯控制系统概述。新一代单灯控制系统通过监控中心和现场远程分布式RTU，借助强大的GPRS/CDMA移动通讯网络，完成对市政路灯的每一盏灯的远程控制、远程调光、远程监视、远程实时动态管理（遥测），简称无线“四遥”单灯监控。技术指标系统由主站（监控中心）、子站（监控节点）、灯组（单灯控制单元）组成三级监控管理系统。其中，灯组与子站通过微功率无线通讯模块组成无线专网，用于单灯控制和检测信息的传递，子站与主站则通过中国移动的公共网络传输数据。系统通讯网络组成后，依托软硬件设计，旨在实现路灯的群组控制、分组控制、单灯定点控制、路灯按管理员设定的时段分行、隔盏、分灯头亮灭等方式的节能控制、路灯运行状态和故障状态的单灯检测、准确统计亮灯率、电子地图GIS管理。核心业务和技术为单灯控制，实现城市路灯的按需照明和亮灯密度可控，在行人和车流高峰时段全部亮灯，在行人和车流减少时段部分亮灯或半夜灯控制运行，在下半夜满足基本需求的隔盏亮灯，以此达到满足照明需求前提下的最大化节能目标。主站、子站、灯组之间的信息传递形成了城市路灯物联网，该网络既可以作为独立的系统运行和工作，也可以作为数字化城管的一个子系统运行和工作。

2.单灯控制形式。单灯控制主要通过合理运用半夜灯控制方式和限流来实现整个道路照明系统的节电。半夜灯控制是因为夜间路上的行人和车辆会变得稀少，此时若维持恒定的道路照明亮度，将引起浪费。在一天的开灯时间和第二天的关灯时间之间，交通流量将会发生很大的变化，这种变化每天都会略有差异，但就一段时间（一个月或几个月）的统计规律来看，这种变化的波动并不很大，因此完全可以按照平均交通流量变化规律把一年的照明周期划分成若干照明季节。通常，夏天时人们会适当延长夜晚活动时间；冬天，人们又会减少夜晚活动时间。在天文学上，一般以春分、夏至、秋分、冬至分别作为每个季节的开始，据此，可把一年分成四个照明季节。开灯时间一般为一天的18 点左右，那时正是下班高峰期，车流量比较大；在半夜的时候，绝大多数居民已经入睡，只有极少数的人员在外活动，这时路上的车流量相对比较小；在临晨将近关灯的时候，人们也开始一天的活动，车流量开始增大。根据以上的情况，可以把一天的开灯时间和第二天的关灯时间之间分成几个时间段，在每个时间段根据当时的车流量大小来确定光照，可以节能。交通高峰期，应该保持正常的照度值；交通次高峰期，可把照度值降低为原来的70%；交通的低谷期，可把亮度降低到原来的50%，隔盏亮灯或部分开关灯来达到节能的目的。

限流是另一种主要的单灯控制节能模式，即在原有的路灯供电电路中再串入一个电抗器，通过增大电抗值来限制流过的路灯的工作电流的大小，从而达到节电的目的。使用这种方案的路灯可按预先设置的时间或单灯控制器的命令，在道路上车流与行人稀少时，由转换开关串入电抗器，减少流过路灯的电流，使路灯灯泡在节电状态下运行，通过限流方式进行节能，根据实验结果可以节电30%以上。在限流过程中路灯照明系统的电压没有改变，只是灯泡功率降低了，照度有所降低，但其照度的均匀度不变，没有阴暗区，道路照度基本能够满足夜间交通安全的要求。系统在功率变换时，线路功率因数也自动调整，使线路功率因数始终处于最佳状态，减少了线路的无功损耗。

二、微机监控单灯控制道路照明系统在库尔勒市的应用发展前景

1.节约用电和维修费用，提高经济效益。该项目建成后采用路灯单灯控制，库尔勒全市范围内的路灯管理可以控制到每一个路灯灯杆，甚至到每一个灯杆的每一盏灯头，精细化控制、按需照明，轻易实现全城的全夜灯模式、半夜灯模式、不同等级的节能控制模式、景观灯等特殊控制模式。使得路灯亮灯时间精细对应车流人流情况，大大减少了照明电力浪费，延长了路灯光源电器寿命，既节省了用电费用、也节省了维护费用和管理成本，预计与当前系统相比较，节电率可达25%以上，节约电费180万元以上；且系统建成后，在地理信息平台上对系统内所有单灯状态和故障精细定位，通过网络、手机短信、电话等多种形式实现真正意义上的“值班等待报警”，大幅度减少了巡视、维修人员和车辆损耗，降低了人力物力维护成本，每年节约管理费用60万元以上，综上每年效益可达240万元以上。

2.合理科学开关路灯，减少路灯故障和交通事故，提高社会效益。系统建成采用路灯单灯控制后，路灯可以随季节变换每天及时开灯和及时关灯；“按需照明”如特殊地点延长开灯时间，个别地点仅短暂时间开灯或不开灯，特殊事件期间或节日期间；路灯大面积故障或个别故障都能做到及时维修，迅速恢复。基于GIS和单灯测控的库尔勒市路灯节能物联网系统利用系统软件功能在GIS系统电子地图上及时发现每一盏路灯运行中出现的状态变化、故障情况，调度人员对故障和突况予以及时反映，为快速及时修复提供了强有力的保障。路灯及时维护，可以大大减少对路灯管理部门的投诉，减少交通事故的发生，为维护社会治安做出贡献，进一步提高库尔勒文明城市的形象。？

3.提高节能减排，实现生态效益。库尔勒全市实现单灯控制后每年节电292万度，相当于年节约标准煤1180吨，减少二氧化碳排放2290吨；项目建成后在正常维护条件下至少可保障运行10-15年，项目生命期内预计可节约标准17000吨，减少二氧化碳排放34000吨以上。同时，本项目的生产和施工建设本身对生态环境基本无污染，有助于提高节能减排水平和生态城市建设，有助于提升公共照明管理水平和技术含量，有助于满足人民群众日益提高的城市照明需求

三、结语

总之，微机监控的单灯控制道路照明系统能够很大程度上降低人力成本投入，提升能源的利用率，消除或降低人为控制中存在的不稳定因素，提升整个城市照明体系的现代化、智能化程度。为了提升城市的现代化水平，应积极开发和应用微机监控的智能道路照明系统，以方便人们生活。

参考文献

[1] 姚凯学，孙为国.路灯照明监控系统的设计与实现[J].贵州大学学报（自然科学版）.2009.

[2] 贺一鸣，王崇贵，刘进宇.智能路灯控制系统设计与应用研究[J].现代电子技术.2010，16（01）.