城市智能照明單燈節能控制系統的設計與應用

毛游琴

中山市宏躍照明電器有限公司（廣東 中山 528400）

0 引言

為進一步促進城市的建設與發展，需要在城市管理中融入更多的新思想與新技術，以滿足城市的實際發展要求，這也是當下人們對景觀照明與道路照明要求逐漸提升的重要原因。但隨著管理難度的提升，對城市照明而言，無論是系統整體的運營成本還是建設工作的推進都受到了一定阻礙。為解決該問題，應盡力落實城市節能減排工作，盡可能地降低系統運營成本，為此，就需要將科學合理的現代技術手段融入實際的城市照明工作中。當前，城市中應用的智能單燈節能控制系統，其設計與應用完全以城市的實際需求和對成本的限制標準為前提，并融入節能減排的相關要求，以確保在提升系統應用效果的同時，使其成本始終控制在預期設計范圍內。

1 單燈照明監控系統的發展

從目前城市發展的實際情況看，隨著經濟水平的不斷提升，人們對城市的照明系統也有了更高的要求，這也是城市道路規劃建設過程中單燈照明裝置在其中應用較為廣泛的主要原因[1]。作為常用的照明系統類型，該裝置的組成主要包括開關、節能模塊以及用于數據或故障判斷的部分，具體包括：

（1）單燈監控模塊。該模塊通常被安裝在燈桿或燈具內，由單燈控制單元與用于檢測燈的元器件組成[2]。

（2）單燈通信模塊。用于單燈照明監控系統的通信模塊，主要作用是通過接受來自上層控制單元的命令使照明系統做出相應的反應。其集合了監控前端與單燈裝置，集成度較高且發揮出的應用效果也較為突出，是系統智能化表現的核心部件。

（3）單燈適配器。以其中的開關箱體為例，只要在開關箱的管轄與線路覆蓋范圍內，就能夠集抄單燈裝置產生的所有數據，便于后續工作的順利推進。

利用單燈監控系統能夠在其他系統單元的共同協助下實現城市照明線路的全覆蓋，目前，該功能已隨技術的逐漸成熟而逐步落實到城市的各個區域[3]。例如，其與監控中心處的監控計算機單元以及與其相對應的軟件共同構成了覆蓋城市的網絡系統，并在通信協議的輔助下實現了對設備故障狀況與運行情況的實時監控，極大地減少了故障與問題的出現。

城市中選擇的主要照明手段均能在節能減排要求的基礎上滿足人民群眾的日常需求，但從實際應用情況看，照明手段的統一應用使得部分照明設備并不符合其實際運行要求，長此以往無論是光照度還是使用壽命，均會受到不良影響，進而使得節能減排的最終目標無法實現。而利用其中的單燈產品卻能夠最大限度地改變該狀況，在滿足光照度需求的同時，也能延長光源壽命，而且每盞燈的控制與綜合性管理能變得更為簡單，能在多個智能模塊的控制下滿足照明系統的控制要求。

2 城市智能照明單燈節能控制系統的設計與應用

2.1 系統通信

（1）電力載波通信技術。該種通信方式主要利用高壓電力線實現數據傳輸，并將線路作為信息在電力載波領域中的通信媒介，實現了語音或數據的實時對接與傳輸（見圖1）[4]。由于該技術的應用成本較低，且能在短時間內實現對照明系統的節能要求，使得其被廣泛應用于電力系統通信工程中，并突顯出極佳的技術應用優勢。而且，其也是實現照明系統智能化的前提條件。

圖1 一種電力載波通信模塊

（2）ZIGBEE 通信技術。該通信技術屬于雙向無線通信技術的一種，在應用時表現出的主要特點是距離短、應用簡單、功耗低，且應用成本也符合系統運營要求。其中囊括的各類電子設備是該技術實現數據傳輸的關鍵，其中包含的主要數據類型有間歇性數據、周期性數據以及反應時間較低的數據[5]。選擇應用該種通信技術時，電子設備的選擇極為重要。目前，在全球范圍內多數地區使用該通信技術的頻段主要是2.14 GHz，而在歐洲則應用868 GHz，美國主要使用915 GHz。從該通信技術的應用現狀看，該種通信技術有著極其廣闊的發展前景，其無論是對各類系統應用效果的提升還是全球通信技術的未來可持續性發展，均有極大的幫助，也是當下城市發展需要重點關注的內容。

（3）針對路燈控制單元與控制中心的聯合通信技術。其各個結構之間的上下承接主要應用的是集中單元，并在終端主機的下行處選擇應用電力載波通信技術以實現控制單元與集中單元的聯結，同時應用不同種形式的通信方式以實現遠程聯網控制?？梢哉f，該技術就是針對路燈的控制單元與控制中心，控制其運行狀態的一種通信技術。該技術的應用，最為突出的優勢是能夠全面搜集路燈控制箱內的所有數據，并在完整的數據基礎上實現對路燈亮度以及開關的控制，有效提升了路燈的控制效果，為我國照明系統的智能化發展積累了大量的經驗。

2.2 單燈節能控制系統的具體實現方式

隨著技術的不斷成熟，智能照明單燈節能控制系統也在持續更新，而為了完成節能減排的任務，必須提高對單燈智能控制內容的重視。從當下應用的技術看，半夜燈控制與限流是常用的兩種節能手段，也是展開后續節能減排工作的常用方式。

（1）半夜燈控制。我國土地面積較大，路燈設置在偏僻路段的情況較為常見。由于該類路段在后半夜通過的人數較少，因此為了減少路燈的耗電量以貫徹節能減排的理念，在城市的后半夜其所對應的照明系統通常會應用半夜燈控制的方式將其中的部分路燈關閉[6]。在一些偏遠城市，半夜在路面的人群基數過少，若持續打開路燈就會造成不必要的電能浪費。對此，可采用半夜燈控制方式，及時關閉人煙稀少或偏僻路段的路燈，這也是促進我國節能減排工作順利開展的重要手段，為我國照明系統的持續發展奠定了基礎。

（2）限流。該手段的應用，簡單而言就是在原本路燈供電電路的基礎上增加一個電抗器，將其電抗值增大就能夠自由控制路燈的工作電流，繼而達到節能減排的目的。將該種方式融入單燈控制系統中，一般需要采用預先設置的方法。使用該方式，當使用路燈對街道進行照明后的一段時間內，行人較少或通過的車輛數量較少，均能在轉換開關的輔助下，利用電抗器減少路燈電流，這樣路燈就能夠在小電流的狀態下持續運行，路燈的亮度也可以在該種手段的配合下實現自由控制。雖然，該過程路燈的電壓并沒有降低，但路燈燈泡的功率得到了一定程度的降低，進而達到了節能減排的目的。另外，通過限流，也能夠保證路燈的良好使用效果，路燈的應用損耗被進一步降低。但需要注意的是，要想實現該功能需要在每一盞路燈中安裝節電設備，這一過程需要耗費較高的資金成本與人力成本。另外，為了延長其使用壽命，還需要派遣專業的技術人員對其進行長期維護，維護成本較高[7]。

2.3 單燈控制系統的簡單應用與發展趨勢

智能路燈管理系統（單燈控制）能夠充分利用物聯網技術與傳感器技術有效聯結城市路燈，從而實現集中化與智能化的管理與控制。但需要注意的是，單燈系統所涉及的廠家較多，其包含的控制協議均有所不同，因此城市路燈管理中心應在自己管轄的范圍內構建一套完整的獨立監控網絡。在單燈智能控制系統的幫助下，照明系統能進一步實現精細化管理，并在科技化與信息化手段的輔助下進一步提升城市路燈管理與快速處置問題的能力，展現出低能耗化與精細化照明系統的管控優勢，這也是城市路燈管理的未來趨勢。

3 結束語

綜上所述，由于單燈節能系統應用優勢突顯，使得其在多個城市中獲得了廣泛運用。利用該類型的控制系統不僅能夠實現節能目標，還能夠深入分析每盞燈的工作狀態以及線路情況，并在短時間內解決故障，從而延長其使用壽命。該控制系統填補了一直以來城市照明監控網絡構建與應用過程的空白，為城市照明管理效率的提升奠定了堅實的基礎。