城市道路照明節能控制系統的設計

管慶磊

【摘要】在城市發展過程中，城市燈光工程得到不斷的完善與美化，但照明系統負荷越來越大，電費開支驚人。道路照明節電已成為日益受到重視的話題。本文針對城市道路照明的電能消耗，在不影響正常城市道路照明需要的前提下，提出有效合理的降低電能耗損措施，可供參考。

【關鍵詞】道路照明;節能;動態智能化

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

隨著城市的快速發展，城市照明現已經成為衡量一個城市現代化水平的重要標志，但同時電能消耗大幅提高。近年來很多地區發生的日益嚴重的電荒，更使許多部門認識到這一當務之急。

1.目前狀況

據調查，中小型城市在18點至21點是交通的高峰;21點至0點交通流量逐漸下降;0點后，道路上人車稀少，4點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較高照度顯然沒有必要。

閑時關閉一半確實是可以達到節電的目的，但卻付出照明均勻度的代價，特別是行車的縱向方向，將極大地影響到行車的舒適度，造成交通事故率的上升[1]。但我國電網技術相對落后，造成線路的電壓波動大大超過國際標準，特別是在后半夜電負荷減少使得電網電壓有時接近245V，致使路燈光源的實際使用壽命平均不到一年[2]。可見“半夜燈”的運行方式不僅導致了路面照明度分布不均，給治安及交通安全埋下了隱患，而后半夜電網電壓升高會減損路燈內光源的壽命，因此不能稱作真正意義上的節約。

在路燈供電設備上裝配節能器，雖然可以達到節能降耗的同時延長照明設備的壽命的目的，但在不同季節、不同天氣狀況、不同地區、不同路段的路燈的開啟和關閉時間也有所差別，使用節能器很難制定出合理的路燈啟閉時間。

本文將采用動態智能化管理來解決以上問題。

2.控制系統設計

控制系統由變壓器組、矩陣開關、控制器、路面亮度采樣，通信模塊、人機接口、斷路器和時鐘等部分組成。系統方框圖如圖1所示。

圖1 控制系統方框圖

1）路面亮度采集模塊：使用多個光敏電阻對從多個位置、多個角度對道路光線狀況進行采樣，經A/D轉換后送入控制器，光敏電阻控制器距離較遠時，A/D轉換后要通過通信模塊接入。

2）通信模塊：用于遠程控制、遠程調整、遠程顯示等數據通信。

3）時鐘模塊：為控制器提供日計時、月計時和年計時。

4）人機接口：用來調整系統的運行狀態、運行參數和顯示相關的數據。正常工作時可不接此模塊。

5）矩陣開關與變壓器組：矩陣開關接收到的控制器的控制信號，并根據控制信號來投切變壓器組的線圈抽頭位置，達到調整輸出電壓的的目的。

6）斷路器：由控制器控制，用于控制線路是否需要供電，可帶負載進行通斷路操作。

7）控制器：是整個系統的核心部分，由控制器根據路面亮度采集模塊的采集信息進行運算綜合評定道路的亮度狀況，當低于設定的亮度時，進行時間檢測、判斷道路交通量，確定是否需要開燈和開燈的亮度等級，再由控制器輸出調整信號經矩陣開關驅動變壓器組調整輸出電壓。

3.控制系統的設計思路

此項技術的指導思想就是：根據交通流量的不同，人對視覺的精度要求不同。在道路擁擠時人車的距離很小，提高的照明等級可以提升人眼的分辨力，以分辨出最小的安全距離來避免交通事故;在車流量小的時候則不需要太高的精度，只需分辨出大型物體的位置即可。例如在四車道上兩輛車很容易看到對方，并進行躲避;如果是四輛車的話，就需要司機非常仔細的判斷相互的位置才能躲避對方。

根據我國《城市道路照明設計標準》的規定Ⅰ級車流量大的主干道路面平均照度為20勒克斯;當交通流量下降到中等流量后，道路照明也就相應可以降低到Ⅱ級支干道的路面平均照度（15勒克斯）;0點后，道路照明完全可以下調到Ⅲ級路面平均照度（10勒克斯）[3]。

它的控制過程是：通過測量統計城市道路上交通流量的時間分布規律，獲取相應的照度調整表，依此來設計控制器的控制程序，對路燈輸入電壓進行動態調整，使實際需要照度要求與路燈電功率達到最佳匹配，不僅節約了電能，而且穩定了路燈上的電壓，延長了燈具的使用壽命，達到了真正意義上的節約。

4.動態智能化管理

道路照明的動態智能化管理。動態智能化管理要求根據區域、季節、自然光照度、功能需求等因素的不同，在每天的不同時段（即不同交通流量）情況下，按照照度調整表的設置，實現對道路照明的動態智能化管理。通過綜合考慮和分析時間、區域、季節、自然光等因素對交通流量的影響，按照照度調整表的在控制器中按照預設的控制策略，對道路照明進行動態智能化管理，控制路燈在不同情況、不同狀態下滿足道路的照明的基本需求，從而在提高照明質量的同時獲得最佳的節能效果[4]。

對具體的道路，在進行工程設計和實踐時，首先要根據該道路等級的規劃，結合其實際情況，針對路寬度、長度、車流量統計以及周圍環境的不同等確定總體的照明標準，選用合適的照度。若道路縱向距離較長，其各個具體路段部分千差萬別，由此應該根據各路段的具體情況，進行分段、分級處理，在不同的路段設置不同的照度等級標準并進行設計，以從總體上符合基本照明和節能的要求。對于交叉路口、立交等特殊路段，應當適當提高照度等級標準，以提高該段的照明和視覺效果，避免事故的發生。在整體上，當單個設計方案完成后，還應該對都符合照明標準的所有設計方案進行分析比較，從中選取技術先進，經濟合理又節約能源的最佳方案，并進行實際驗證和后期調整[5]。

5.結束語

本設計沒有改變道路的照明均勻度，有效的延長了燈具的使用壽命，節電率可達20%-35%。以上對路燈系統的節能方式進行了探討，有助于道路照明系統合理用電，使路燈工程既滿足其功能性要求，又能夠實現最大限度的節能。

參考文獻

[1]李沃文.城市道路照明節能控制措施分析[J].中國科技縱橫，2011（9）.

[2]王敏.智能燈光節電器[J].光源與照明，2004（2）.

[3]中華人民共和國建設部.城市道路照明設計標準.編號為CJJ45-2006.

[4]李冰冰.路燈智能化節能控制探討[J].宜春學院學報，2009，31（z1）.

[5]羅宇.城市道路照明節能措施探討[J].北方交通，2009（3）.