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.