黑龙江垦区小城镇智能节能路灯系统建设探究

黑龙江垦区小城镇智能节能路灯系统建设 探究 摘 要 该系统应用于垦区街道照明中，与传统街道照明 所采用的高压钠灯和手动继电器开关控制相比，该系统通过 使用现代通信技术，远程对LED路灯开启时间和工作模式进 行设置，实现对路灯的智能化控制，从而大幅降低电能损耗, 降低传统路灯巡检成本，也实现了国家节能减排的目标，因 此有较大的应用前景和推广空间。 关键词 智能节能LED远程控制 一、设计背景 据统计全球照明用电占全部用电的20,而其中很大一 部分又是用在户外照明。路灯是城镇照明工程的重要组成部 分，它在起着重要作用的同时，也在消耗着大量的能源。传 统路灯主要是高压钠灯，一盏路灯的功率约为100w〜400w, 一些大型路灯甚至可以达到1000w以上。以一盏路灯200w 计算，一个晚上照明12小时，那么一盏路灯就要消耗2. 4 度电能。假设路灯之间的间距是40米，一条长2公里的街 道就有100盏路灯，那么这条街道一晚上消耗的电能就有240 度，一年消耗的电能就是9万度。 在垦区的主干道和很多次干道，夜晚的人流量和车流量 都比较小。特别是在半夜1点钟以后，人流量和车流量一般 非常少。但是即使没有人或车经过，这些路灯也是长期点亮 的，这时电能就被白白浪费掉了。很多路段真正有效的照明 时间只占到了整个照明时间的30左右，也就是说大部分电 能都被浪费掉了。 如果有效照明时间是30,那么一条街道浪费的电能就 有12万度。一个垦区这样的街道肯能有几十条以上，每年 浪费的电呢个就有好几百万度。在注重经济效益和能源日益 紧张的今天，这方面的研究无疑是非常有意义的。 二、垦区现有路灯照明 （一）路灯光源 目前，几乎80以上的路灯照明都是采用高压钠灯。虽 然它的发光效率还是很高，但是它的寿命短、耗电大、色温 差，将来退早要被淘汰。现阶段，LED照明是一种较新的技 术，它具有效率高、寿命长等优点。一个LED路灯，如果要 达到和普通的高压钠灯和高压水银灯那样的亮度，大约需要 消耗40W以上的功耗，只有传统路灯的30左右。随着技术 的发展，LED已经开始逐渐取代白炽灯，广泛用于各种照明 中，目前LED路灯已经在垦区开始试用。目前还有一种太阳 能方式LED路灯，它在白天利用太阳能给蓄电池进行充电， 晚上利用电池驱动LED照明。这种方式虽然不需要交流供电, 但是缺点很多，存在着成本高、功率低/维护量大、电池寿 命短、可靠性差等缺点。完全是用太阳能，会造成一些情况 下路灯无法使用的问题。所以太阳能路灯目前并没有得到广 泛应用。 （二）路灯控制系统 路灯控制系统是路灯照明系统必不可少的功能组成部 分，但从开始阶段就没有得到应有的重视。历经百年的发展, 路灯控制系统只是从最初人工开关发展到现在的继电器定 时开关，还需要大量的人工故障巡查。近几年，路灯能耗问 题引起相关部门重视，新路灯、新技术不断涌现；路灯控制 系统也有了长足的发展，向智能化、系统化、自动化方向迈 进。智能路灯控制系统不仅节约了人工，减轻了维护工作负 荷的同时，还可对路灯照明系统进行二次节能调节，为环境 保护做出贡献。 三、系统结构 智能节能路灯系统由控制中心、节电系统网关、路灯控 制器和视频监控模块构成。模块之间通过公网或ZIGBEE无 线网络进行数据通信，实现对路灯的智能化控制。 （一）控制中心 控制中心由一台计算机和配套的软件系统组成。控制中 心通过与因特网相连接，控制节电网关从而控制路灯控制 器。管理员通过操作配套软件，实现对路灯个性化调光方案。 该软件可以设置有如下功能 （1）照明系统何时开关灯由日出日落时间而定，各 地经纬度差异，时间各不相同。 （2）照明照度调节到什么程度按实际照明需求设计, 一般夜生活丰富的照明亮度要高些，只为行人照明需求低 此 _二 O （3）夜深/无人时如何调节夜深/无人时可采取关灯 或降低照度的方式调节，车辆稀少或很少人时，也可以调节 灯光至低照度状态。 （4）节假日采用何种方式照明节假日或有庆典活动 时，照明需求又与平时有所不同。 （二）节电系统网关 节电系统网关就是我们经常说的无线modem,它可以将 串口的数据传输到至中心服务器，无线DTlKData Transfer unit,数据传输单元）支持GPRS、CDMA以及其他无线通讯 网络。串口通讯速率为1200〜115200bps,数据位8/7,停 止位1位或2位，流控无或RTS/CTSo （三）路灯控制器 路灯控制器，它接收并执行系统中心发出的控制指令， 内容包括采集路灯状态数据和控制路灯状态。路灯控制器可 以对金卤灯和LED灯进行控制和调光。 （四）视频监控 智能节能控制系统可以通过安装的摄像设备实时捕捉 路灯工作环境的情况，方便控制中心对路灯进行设置和调 光。视频监控可以分为视频拍照和视频录像两种模式。视频 拍照模式下，视频数据量极小，数据上传要求带宽小，节约 大量的网络流量和客户成本。视频录像模式，相对占用数据 量很大，但是方便实现视频监控和路灯控制的无缝融合。 （作者单位黑龙江省农垦科学院） 参考文献 [1] 刘祖明.LED照明技术与灯具设计[M].机械工业出版 社. [2] 都书堂.路灯[M].中国电力出版社. [3] 王小强.ZIGBEE无线传感器网络设计与实现[M].化 学工业出版社. [4] 韩斌.GSM原理及其网络优化[M].机械工业出版社.