照明监控系统实现技术（共8篇）
照明监控系统实现技术 篇1
0前言
传统的家庭照明设备控制,通过开关或旋钮来实现,为了方便人们操作需要在屋内多个位置布置开关,因此需要在屋内各处铺设走线,既增加了施工量,又增加了施工成本,同时在进行电灯的控制时也不是十分方便。本文利用LD3320芯片作为语音识别模块,利用STC10L08XE作为控制模块,设计了一套语音识别控制系统,只要通过语音指令就可以控制不同位置不同房间的电灯的开关。极大的方便了日常对各个房间的电灯的控制,同时也降低了布线难度,节约了施工成本。
1 语音识别原理
语音识别系统根据不同的分类方法,可以进行不同的划分。如可以分为特定人和非特定人语音识别系统;也可以根据词汇量进行分类,根据词汇量大小,可以分为小词汇量、中等词汇量、大词汇量语音识别系统。
本设计采用的是非特定人语音识别系统,该系统的语音识别过程包括两个步骤:训练和识别。训练是指用户先输入训练语音,系统经过预处理和特征提取得到特征参数,再通过特征参数建模得到语音库参考模型。识别是指将输入的语音的特征矢量参数和参考模型库中的模型进行对比,把相似程度最高的输入特征矢量作为识别结果,从而达到语音识别的目的。
2 语音识别模块
LD3320是ICRoute生产的基于非特定人语音识别技术的语音识别芯片。该芯片的特点是集成了高精度A/D和D/A接口的语音识别芯片,在使用时不需要外接其它辅助芯片如Flash、RAM、加密芯片等,也不需要连接计算机上的有关语音识别训练的任何软件,直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别功能,并且识别的关键词语列表可以动态编辑。LD3320芯片,可以直接和51单片机进行连接,从而实现语音识别、语音控制、人机对话功能。
LD3320芯片的引脚分部如图1所示。
语音识别芯片能在两种情况下给出识别结果:
(1)外部送入预定时间的语音数据后,芯片对这些语音数据运算分析,给出识别结果。
(2)外部送入语音数据流,语音识别芯片通过端点检测,检测出用户停止说话,把用户开始说话到停止说话之间的语音数据进行运算分析后,给出识别结果。
这对应着语音识别芯片的两种工作模式,“触发识别模式”和“循环识别模式”。
触发识别模式指在系统主控芯片接收到外界一个触发信号后,启动芯片的定时识别过程,要求用户在规定时间内说出要识别的语音关键词语,每次识别都需要用户触发启动识别过程。
循环识别模式指系统的主控芯片反复启动识别过程,如果没有人说话就没有识别结果,系统每次识别过程的定时结束后,自动再启动一个识别过程;如果有识别结果,则根据识别作相应的动作,完成后再启动一个识别过程。
触发模式可用于对识别精度要求比较高的场合,用户通过操作按钮开启识别模式,系统播放提示语音,提示用户在规定时间内说出要识别的内容,用户在系统引导下说出语音识别内容,从而保证比较高的识别率。
而本设计采用循环模式,系统反复启动循环程序,无需用户进行按键操作。在这种状态,识别准确度会有一定程度的下降,在语音识别过程中,用户说话的声音,或者外界其他声音,有可能被识别引起识别为指令语音,这需要在产品控制程序中做出相应的抗干扰处理。
3 单片机主控系统
LD3320芯片与单片机的连接方式有两种,串行模式和并行模式。LD3320芯片的MD为串并控制端,该引脚为高电平时LD3320工作在串行模式,该引脚为低电平时LD3320工作在并行模式。
串行SPI工作模式时,LD3320的SPIS引脚为写有效控制端,低电平有效,接单片机的P3.6脚;SDI端为串行输入端,接单片机的P0.0口,SDO端为串行输出端,接单片机的P0.1脚;SDCK为时钟输入端,接单片机的P2.0脚。
在并行工作模式时,LD3320的P0~P7引脚为并行数据端,与单片机的P0.0~P0.7脚相连;A0为地址选数据择端,高电平时P0~P7为地址端,低电平时P0~P7为数据端,接单片机的P2.0脚;CSB为并行方式片选端,接单片机的P2.6脚;WRB为写允许端,低电平有效,接单片机的P3.6脚;RDB为读允许端,低电平有效,接单片机的P3.7脚。在本设计中,为提高系统运行速度,采用的是并行模式。
对照明设备的控制采用带光耦隔离的继电器模块,该继电器可工作在交流250V/10A;可以高电平触发也可以低电平触发;采用光耦隔离,工作安全可靠;每路附带续流二极管,释放继电器感应电压,保护前级电路。该继电器模块可以工作在低电平触发或者高电平触发,本文设计采用低电平触发,当单片机输出低电平时,开关闭合,电灯点亮。如需要控制过个房间不同位置的照明设备则需要连接多个继电器模块。语音识别芯片对语音进行识别,通过单片机进行处理,产生控制信号,从而控制继电器的开关,进而控制各个房间照明设备的开关。
本设计的主控电路部分如图所示。限于篇幅本文只给出系统主体部分的电路原理图。语音识别部分原理图与图2所示。
4 软件部分设计
本设计中,LD3320的连接方式为并行方式,工作模式为循环识别模式,系统反复启动语音识别过程,如果未检测到指令语音,不进行任何操作,再次启动语音识别过程;一旦检测到指令语音,就执行相应的操作,完成后再进行下一次语音识别,整个软件的流程图如图3所示。
5 结论
本设计采用ICRoute公司的非特定人语音识别芯片LD3320进行语音识别,采用STC公司的STC10L08XE单片机进行控制,通过程序进行逻辑处理,实现了通过语音指令对房间内照明设备的控制。该设计简化了房间内开关的布线,节约了施工成本,同时极大的方便了用户的使用和操作。实验表明,语音识别的成功率平均为90%,达到了较好的效果。该套系统,也可用于其它电器设备的控制。本设计具有体积小,成本低,使用方便,扩展性好的特点,具有一定的实用价值和较为广阔应用前景。
参考文献
[1]乔琳,邓彦松,田晓亮,基于AVR和51单片机的机器鱼语音控制系统设计与实现[J].专用元器件,2011
[2]金鑫,田犇,蓝牙模块串口通信的设计与实现[J].实验室研究与探索,2011
[3]苏宝林,基于AVR单片机的语音识别系统设计[J].现代电子技术,2012
[4]ICRoute,LD3320开发手册[Z],2011
照明监控系统实现技术 篇2
关键词：无线通信 ZigBee技术 智能照明系统 应用
当前的智能照明控制系统多基于有线模式，虽可达到控制效果，但施工布线比较复杂，系统扩展性较差，投入使用后即较为固定，难以移动。因此，为了提高智能照明系统的可移动性、可拓展性，就需要将智能控制建立在无线通信基础上，发挥ZigBee等技术的无线通讯优势，从而与智能照明系统的发展趋势良好配合。
1 ZigBee技术无线通信技术优势分析
ZigBee技术是一种基于双向的无线通讯技术。此种技术的应用优势体现在：传输功耗低、传输成本低、传输设备简便等。同时，在ZigBee技术支持下所对应的移动设备相对更加的固定与便携。从数据传输的角度上来说，可将ZigBee技术作用于间隔距离较短、运行功耗较低的电子设备数据传输领域，或者是数据周期性、间歇性传输作业。当前技术条件支持下，ZigBee技术所对应的数据传输模块与常规意义上的移动网络基站有一定的相似性，但其通讯距离范围扩展至75米乃至百米以上单位。
在将无线通信技术融入智能照明系统领域的过程当中，主要采用的无线通信技术包括以下几种类型：其一为基于WiFi的数据传输技术；其二为基于蓝牙的数据传输技术；其三为基于ZigBee的数据传输技术。从协议标准的角度上来说，WiFi传输以802.11a.b.g为标准通讯协议，蓝牙技术以802.15.1为标准通讯协议，而ZigBee技术则以802.15.4为标准通讯协议；从占用系统资源的角度上来说，WiFi技术系统资源可达到1.0 M以上，蓝牙技术系统资源可达到250.0 Kb以上，而ZigBee技术系统资源可达到50.0～60.0 B左右；从支撑网络节点数量的角度上来说，WiFi技术对应网络节点数为32个，蓝牙技术所对应网络节点数为7个，而ZigBee技术对应网络节点数则为65536个；从最大通信距离的角度上来说，WiFi技术支持最大通讯直线距离为100.0m，蓝牙技术所支持最大通讯直线距离为10.0m，ZigBee技术所支持最大通讯直线距离为100.0m以上。
综合以上分析可知：以上三种无线通信技术均具有其独特的优势，适用于不同的工作环境及领域。而在智能照明系统领域中，考虑到整个运行系统中的节点数量较多，而在光源控制的过程当中对网络容量要求较大，且需要最大限度的节约功耗，建议在智能照明控制系统中基于ZigBee技术完成组网设计。
2 工程概况
安哥拉赞谷8000套市政电力及基础道路照明工程项目由中信建设EPC总包。本项目位于首都罗安达省ZANGO地区，项目占地面积416公顷。工程内容包括8000套公寓、5所幼儿园、4所小学和3所中学及配套的市政基础工程，总居住户数8000户，总居住人数约48000人。
道路采用杆式照明，大市政道路照明采用的路灯类型有：16米三头路灯、16米双头路灯、12米单头路灯、9.5米单头路灯、8米双头路灯和8米单头路灯等。小市政道路照明采用4.5米单头庭院灯及3.5米单头庭院灯。大小市政路灯总量4480余套，整个系统设智能照明调控装置，优化电力质量，进行多时段节能电压设置并能实时稳压、控压，从而起到节电的效果，且不产生高次谐波，对电网无污染。结合本道路照明系统实际需求，引入ZigBee技术进行系统设计，现就硬软件应用要点展开探讨。
3 智能照明系统硬件设计分析
在对系统芯片进行选择的过程当中，基于对ZigBee技术的维护需求，要求芯片满足以下几个方面的性能要求：其一，成本低廉；其二，能耗水平低；其三，集成水平高；其四，电压水平低。综合以上要求，选取CC2430芯片作为优选方案。在当前的技术条件支持下，本芯片建立在CMOS工艺基础之上形成，元器件需求较少，运行功耗低。且，芯片内部设置有基于数字直接序列的扩频调制解调模块，该模块在正常运行状态下可实现的扩频增益水平为9.0dB，同时设置基于ZigBee技术的协议栈。
整个ZigBee技术支持下智能照明系统硬件结构设置为网络拓扑结构模式。整个智能照明系统网络节点由协调器设备、以及终端节点设备两个模块构成。其中，对于协调器设备而言，其具有基于802.15.4 ZigBee技术所对应的全部协议栈内容，因而可以作为全功能设备应用。结合实践经验来看，一般来说一个完整的ZigBee协议栈所占用空间为32.0KB，而在以上器件的配合运行下，储存空间可降低至4.0KB，达到节约成本的目的。
其一，从协调器硬件设计的角度上来说，考虑到协调器需要负责完成包括网络维护、数据传输、指令传输、系统管理、以及运行监测在内的多个方面的工作任务，因而功耗相对较高，为了确保其运行的持续性与稳定性，要求在硬件设计期间，通过外接电源的方式，确保供电可靠。同时，建立在USB接口之上实现与PC机的可靠联通。具体而言，协调器的硬件设计结构如下图所示（见图1）。
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其二，从终端节点硬件设计的角度上来说，通过安置光照传感器的方式，可及时检测环境中的光照强弱。硬件系统要求：在热释电传感器检测所覆盖区域内无人的情况下，可执行关闭照明灯具。同时，若感知光线亮度过大，可通过光传感器度亮度进行调整。建立在ZigBee网络支持下，要求面向各个灯节点进行信息传输控制。具体而言，终端节点的硬件设计结构如下图所示（见图2）。
4 智能照明系统软件设计分析
首先，从协调器装置的角度上来说，在基于ZigBee技术所构建的智能照明系统当中，协调器所具备的两大关键功能为：①构建网络支持运行；②网络管理。在构建基于ZigBee网络，并按照智能照明系统实际需求，对网络地址进行分配，对绑定列表进行维护的过程当中，要求协调器装置通过扫描空闲信道的方式创新网络，并基于独立扫描程序，保障连接设备能够自动加入新创建网络。按照此种方式，整个协调器装置所对应的软件设计结构如下图所示（见图3）。
其次，从终端节点软件设计的角度上来说，其在智能照明系统当中的主要工作任务为：接受由协调器装置所发出的数据信息及操作指令，并根据对数据信息的处理结果，要求系统内灯具装置执行开关操作。在此基础之上，操作结果可反馈至协调器装置终端节点上。终端节点获取所反馈结果后，使用信道对近邻的协调器进行扫描搜寻，申请加入网络中，合并对系统进行控制。按照此种方式，整个终端节点装置所对应的软件设计结构如下图所示（见图4）。
5 结束语
在将ZigBee无线通信技术应用到智能照明系统运行的过程当中，极大程度的节约了耗电量，且支持多时段的定时性控制，也可基于PC电脑单机实现远程控制，成本低廉，体现了照明系统的智能化要求，值得在后续的实践工作中加以应用与推广。
参考文献：
[1]陈昌鹏，缪希仁.基于DALI协议的智能照明系统研究与开发[J].低压电器，2009（14）：18-22.
[2]郭铁桥，陈勇.基于CAN/LIN总线的智能照明系统[J].自动化仪表，2011，32（2）：46-48.
照明监控系统实现技术 篇3
随着无线电技术的不断发展, 无线通信逐步融入到生活中的各个方面, 家居控制不断向智能化、自动化和网络化方向发展。对于传统的无线照明控制系统, 无线设备即使在空闲状态下, 其无线接收部分仍然处于活跃状态, 等待系统无线控制信号。长时间不间断地工作将造成大量的能源浪费。针对功耗来源, 对于无线传感器网络节点SoC, 可以设计如下的工作状态:正常模式、浅休眠模式、深度休眠模式[1]。本文结合ZigBee[2]技术特点, 提出一种休眠节能策略, 使无线设备在不执行任何操作的情况下进入极低功耗的状态, 提高能源的利用率。
1 ZigBee技术
ZigBee是基于IEEE 802.15.4 的一种短距离、低功耗的无线通信技术[3]。其网络可容纳大量节点, 点对点的最大传输距离为75 m, 在传输范围内节点间可以互相通信, 支持多种自组织网络拓扑结构。
与传统的无线通信技术相比, ZigBee具有以下特点。省电:两节五号电池工作时间可达2年;可靠:采用 CSMA/CA避免数据冲突;高容量:网络最多可容纳65 000个节点;低成本;低速率:传输速率为250 Kb/s;高安全性:支持AES-128加密。因此ZigBee多应用于有成本和功耗要求, 且传输速率较低, 数据量较少的场合。
2 系统规划
如图1所示, 系统由嵌入式控制器、照明控制节点、开关节点和路由节点组成。
嵌入式控制器集中监视和控制照明系统的状态, 用户可以通过嵌入式控制器查看系统中所有照明设备的状态, 并能通过触摸屏对其进行控制。开关节点作为次级控制单元, 可发送开关信号到照明节点, 控制其开关状态。然而照明节点是系统中的执行设备, 接收控制命令和执行相应的动作。每个开关节点可与多个照明节点绑定。
2.1 网络拓扑
ZigBee网络中, 一般存在三种功能设备:网络协调器 (具有建立网络和数据转发功能) 、路由器 (具有数据转发功能) 和终端设备 (不具有数据转发功能) 。本系统采用图1所示的网状拓扑结构。它是一种可靠性高, 网络容量大的网络结构。网络中放置若干个特殊的路由器, 专门负责进行数据转发。一般情况下, 网络中仅有协调器和路由器处于活跃状态, 终端设备进入休眠模式。
2.2 节点配置
根据系统各节点的功能要求, 嵌入式控制器能够对网络进行集中控制, 被配置成协调器, 作为网络的建立者;路由节点作为特殊的节点, 仅作为数据汇聚点进行数据转发, 不执行其他操作;而开关节点仅在手动开关操作后被唤醒, 在网络中活跃的时间较短, 不需进行数据转发, 被配置为终端设备。
3 网络节点节能方案实现
网络节点低功耗设计是无线传感器网络应用开发热点之一。因此, 需要通过从硬件设计和软件设计2个方面提出和总结节点的低功耗设计方法[4]。常见的ZigBee SoC解决方案中, 节点由处理器 (MCU) 、无线收发器 (RF) 、外设和供电部分组成。其中, 处理器作为节点的核心单元, 负责数据处理和芯片内部资源的调配;无线收发器进行数据包收发, 实现网络通信功能。
对于SoC架构, 可采用单部件无线传感器休眠模型进行分析[5]。根据参考文献[6,7], 无线收发器是节点功耗的主要来源。一般情况下, ZigBee网络的数据传输量较小, 大部分节点处于空闲状态。为减小网络的能源消耗, 可利用ZigBee节点提供的多种休眠模式, 关闭空闲节点的无线收发器, 使处理器进入休眠状态。
3.1 事件驱动
开关节点的功能在于检测开关面板的操作, 发送开关信息到相应的照明节点, 不需主动参与无线通信。开关节点采用能耗最低的深度休眠模式, 关闭数字稳压器、高速RC振荡器和所有晶体振荡器, 只能通过外部中断进行唤醒, 其休眠和唤醒过程如图2所示。
整个休眠和唤醒过程的能量损耗为:
若每天开关n次, 其平均功率为:
3.2 定时唤醒
照明节点作为系统中的执行部分, 其主要的工作为接收控制信号和执行相应操作。由于其需要等待无线控制信号来触发服务, 因此不能采取通过外部中断的方式进行唤醒。浅休眠模式提供定时器唤醒功能, 该模式下关闭数字稳压器、高速RC振荡器和高速晶振, 仅保留低速晶振提供时钟, 可通过睡眠定时器定时对MCU进行唤醒。
如图3所示, 睡眠定时器以周期tperiod对节点进行唤醒。整个唤醒过程与开关节点相同, 其平均功率为:
照明节点作为无线照明系统的应用执行部分, 是直接为用户提供服务的部件。实施休眠机制后, 设备大部分时间将处于休眠状态, 只是周期性苏醒过来收发数据或者检测信道的状态[8]。若休眠时间过长, 则会影响设备对控制信号的响应速度, 甚至导致控制信号传输失败, 因此应用中需要对休眠时间进行实验评估, 避免用户等待时间过长或操作失败。
4 数据分析
本系统以CC2430为无线通信芯片, 以高性能8051为内核, 集成ZigBee RF收发器。如上文所述, 无线节点采取两种不同的休眠唤醒机制, 实现节能策略。根据参考文献[9,10], 获得数据分析如图4和图5所示。
由图4可见, 影响开关节点功率大小的因素有运行时间trun和开关次数n。其中, trun与通信过程有关, 控制信息的目标节点越多, trun越大;而开关次数n则由使用习惯决定, 平均功率随开关的频繁程度增加而增大。若某开关信息需要同时控制2个照明节点 (trun=30 ms) , 每天开关20次, 平均功率约为0.5 mW;控制3个节点, 每天开关10次, 其平均功率则为0.31 mW。如图5所示, 照明节点的平均功率由运行时间trun和唤醒周期tperiod决定。其中, trun与电路设计和执行器件有关;唤醒周期与网络响应速度有关, tperiod越大, 网络的响应时间就越长。在照明的控制中, 对系统的实时性要求不大, 同时考虑到节能和用户操作的要求, 唤醒周期取值在250～400 ms之间, 照明节点的功率可控制在10 mW以下。
5 结 语
本文的无线照明系统休眠策略, 不但能够应用在ZigBee网络中, 同时还可以应用在处理器和无线收发器组成的多部件无线节点中。研究结果证明, 对无线节点各部件进行休眠唤醒策略, 能有效控制其功耗, 提高能源利用率, 在家庭自动化和节能环保的发展趋势下, 将具有较好的参考价值。
摘要：为解决传统无线控制系统在空闲时仍处于完全功耗状态, 造成能源利用率低的问题, 提出一种基于休眠唤醒策略的节能机制。首先, 网络采用有利于节点休眠的网状拓扑结构, 通过节点配置, 保证网络通信在节点休眠期间的可靠性;其次, 休眠节点按照其功能要求, 分别采用了事件驱动和定时唤醒的机制, 在满足使用要求的情况下, 最大限度地减低功耗;最后, 根据相关数据对上述休眠机制进行分析研究, 验证其有效性和可用性。
关键词：ZigBee,休眠,照明系统,低功耗
参考文献
[1]艾金鹏, 刘正林, 陈毅成, 等.无线传感器网络SoC休眠唤醒机制的设计实现[J].微电子学与计算机, 2009, 26 (6) :137-140.
[2]ZigBee Alliance.ZigBee Specification-ZigBee Document053474r13[R].[S.l.]:ZigBee Alliance, 2006.
[3]佚名.ZigBee技术和应用概要[EB/OL].[2007-05-20].ht-tp://www.51zigbee.com/bbs/index.asp.
[4]于海斌, 曾鹏, 尚志军, 等.分布式无线传感器网络管理机制研究[J].仪器仪表学报, 2005, 26 (11) :1203-1209.
[5]郑誉煌, 李迪, 叶峰.无线传感器分级休眠模型的研究[J].微计算机信息, 2009, 25 (1) :117-119.
[6]DEBORAH E.Wireless sensor networks tutorial part IV:sensor network protocols[C].Atlanta, Georgia, USA:West in Peachtree Plaza, 2002.
[7]张大踪, 杨涛, 魏东梅.无线传感器网络低功耗设计综述[J].传感器与微系统, 2006, 25 (5) :10-14.
[8]孙利民, 李建中, 陈渝, 等.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[9]李文仲, 段朝玉.ZigBee 2006无线网络与定位实战[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2008.
照明监控系统实现技术 篇4
关键词：独立光伏,LED,照明系统,设计
能源问题和环境问题是关系到人类社会可持续发展的重要问题, 太阳能是取之不尽用之不竭的绿色能源, 太阳能的应用备受关注。独立光伏LED照明系统结合了太阳能发电和LED光源的优势, 实现了最大能效的发挥。基于以上, 本文对独立光伏LED照明系统的设计与实现进行了简要研究。
1系统组成分析
独立光伏LED照明系统工作的过程中, 通过光伏电池阵列来吸收光能, 并将吸收到的光能转换为太阳能, 从而为LED照明提供电力能源。传统的光伏LED照明系统中, LED恒流驱动电路和DC-DC变换电路是相互独立的, 系统有着复杂性、效率低、可靠性低的缺陷, 两个相互独立电路在结构上和原理上有着一定的相似性, 而光伏LED照明系统不会同时进行充电过程和放电过程, 因此可以引入双向变换器, 以此来实现电路的简化, 优化光伏LED照明系统性能, 如果引入的双向变换器只具备单一的降压功能或升压功能, 则势必会对系统的灵活性造成影响, 同时限制了系统的适用范围, 因此可以引入Zeta/Sepic双向变换电路。系统的结构图如图1所示。
在充电电路和放电电路中都采用Zeta/Sepic双向变换, 通过控制器实现在LED负载和光伏电池之间的切换。在充电的过程中, 转换开关切换到光伏电池, 通过Zeta变换器实现蓄电池的充电, 在放电的过程中, 转换开关切换到LED照明负载, 通过Sepic变换器来给LED照明负载供电。
2放电设计
在放电的过程中, 切换控制开关与LED照明负载连接, 蓄电池主要为LED照明负载提供电源, 其等效电路图如图2所示, 蓄电池通过Sepic变换器向LED照明负载的供电。
在电流连流的工作模式下, 主开关管Q2导通, 则蓄电池箱L2储能, 此时C1和L1两条回路处于导通状态, LED照明负载的电能由C2提供;主开关管Q2断开的时候, 蓄电池经过L2、C1、D2之后, 实现向LED照明负载的供电, 此时L2、L1以及C1三条回路处于导通状态。
LED特性曲线有着非线性的特征, 且其对温度十分敏感, 因此在供电的过程中需要采用恒流电源, 以Sepic变换器为基础, 采用电流闭环控制方式, 以此来实现LED照明负载的恒流驱动。将LED驱动芯片为控制芯片, 最好采用使用滞回流模式控制的芯片, 这样就不需要复杂的辅助回路条件来瞬间响应, 从而适合于蓄电池的LED驱动控制。驱动芯片内部有着较为复杂的控制逻辑, 但其管脚相对较少, 只需要在外围合适的选取元件就能够实现对目标的有效控制, 对于使用者来说十分方便。
3调试
充电电路着重研究8:30-17:30时的实验数据, 对典型测试时刻系统采用的充电方式进行记录, 蓄电池初始荷电状态为70%时, 根据充电方式记录数据表明, 充电控制器能够依照控制流程根据蓄电池所处工作状态在MPPT充电、恒压充电以及浮充三种方式之间进行切换, 有效利用了太阳能, 对于延长蓄电池使用寿命有着积极的意义。其调试时刻充电方式记录表如表1。
光伏LED恒流驱动电路设计中, 当蓄电池端电压和环境温度出现变化的时候, 应当保持流过LED支路电流保持恒定, 经过实验测试来看, 蓄电池电压出现升高或降低等变化的时候, 通过示波器能够对流过LED之路电流的变化情况进行观察发现, 其电流几乎为一条直线, 基本没有纹波出现。进一步进行测试, 当环境温度出现变化的时候, 输出电流也没有出现明显的变化, 这说明驱动电路设计有着较好的恒流效果, 同时其抗干扰能力较强。
4结论
综上所述, 本文简要分析了独立光伏LED照明系统的结构, 并从充电实现和放电设计两个方面研究了系统的设计与实现, 旨在为相关研究提供参考。
参考文献
[1]聂晓华, 赵忠凯.独立光伏LED照明系统主电路设计与实现[J].南昌大学学报 (工科版) , 2012, 04:378-381.
[2]黄克亚, 尤凤翔.太阳能LED照明系统充电控制器设计[J].电气传动, 2012, 11:38-41.
[3]艾叶, 刘廷章, 王世松.独立式LED太阳能光伏照明系统的设计[J].电力电子技术, 2010, 02:18-19+69.
照明监控系统实现技术 篇5
本设计开发的基于IEC60929-DALI通信协议 (Digital Addressable Lighting Interface数字可寻址照明接口) 的停车场照明控制系统, 就可以很好地填补这方面的空白。
1 DALI协议
随着楼宇自动化和照明工业的迅速发展, 照明系统采用先进的节能设计和数字控制是必然的发展趋势。为了适应这一需要, 现代照明控制的一个新标准—DALI标准应运而生[2]。基于DALI协议的智能照明控制系统具有造价低、安装方便、系统重构灵活、可以级联等特点[3]。其简易结构如图1。
2基于DALI的三层网络智能照明系统通信网络
本文构建了适用于较大规模的调光系统, 如楼宇、小区控制等场所、具有三层网络的照明系统。其网络架构如图2, 分为三级:现场级、监控级和管理级。
2.1管理级
管理级为整个通信网络最上层的部分, 也是用户直接进行控制的部分。主要有:
◆开关控制, 实现对下层网络控制;
◆定时控制, 设置各照明区域的开关时间;
◆组别设置, 为各个镇流器设置特定的组地址;
◆场景设置, 不同的时间段可选择不同的场景;
◆调光控制, 对特定的荧光灯进行特定的调光控制;
◆恒照度控制, 实现智能调光;
◆数据管理, 对于从底层传来的数据进行分析存储, 并在故障时报警。
该网络管理级包括用户控制PC机与专门的通讯模块。通讯模块实现TCP/IP信号与RS-485总线信号的转换, 使下层网络能够快速方便地接入到以太网。
2.2监控级
监控级主要由DALI主控制器组成, 在整个网络中起着承上启下, 实现DALI信号与RS-485信号转换的作用。
2.3现场级
现场级是整个照明网络最基本的部分。DALI镇流器、荧光灯及现场采样的各类传感器等都属于现场级。
3基于DALI的停车场智能照明控制系统的组成
整个停车场照明系统的网络结构如图3。
本照明系统主要包括以下几个部分:
(1) 中心控制系统
包括计算机硬件系统及照明控制软件系统等。
(2) 出入口、通道控制设备 (控制节点)
位于停车场的各出入口处及车行通道上, 随时接收控制中心的命令, 并传递给下层DALI网络, 同时监听并向控制中心反映DALI总线上的各种消息, 从而实现在照明控制中心就可以对所有照明设备进行控制并及时了解其工作状态。
(3) 灯控设备 (基本节点)
包括各个DALI镇流器及荧光灯, 是照明控制最基础的执行部分。其中存储着单灯的各种信息, 可以通过控制节点与控制中心进行通讯, 接收控制中心命令对单灯进行直接的控制, 并向控制中心上报灯具设备的工作状态。
(4) 通讯传输系统
由控制线组成, 是连接整个网络的主干线。
当停车场照明区域很大, 或者是由几个小停车场组成, 可以在每个区域或停车场里安装各自的DALI照明控制系统, 通过以太网集成到更高级的中心照明控制系统中。同样, 照明控制系统也可以向上集成到整个小区/楼宇的照明控制系统中, 甚至是整个BMS中。
4系统工作原理
利用DALI技术, 本系统可以对整个停车场的灯进行寻址、分组、调光、预设场景以及查询状态。同一盏灯可以属于不同的组[6]。
4.1正常照明
平时, 整个停车场只有ADAM4579维持正常照明的RS-485输出回路上的灯点亮, 并维持一定的照度。中心控制系统也只对该回路上的灯进行控制, 实现最简单的控制。
4.2特定照明
(1) 避免出入停车场光线突变
利用安装在入口通道外和刷卡机处的光敏传感器, 分别采样通道外和刷卡机处的光照水平, 实现整个通道亮度平缓变化。这样, 可以避免车主进入停车场出现光照亮度变化的不适应。
(2) 智能导向
(1) 当车辆准备进入停车场停车, 系统自动将入口到车位的灯点亮, 实现智能导向。对于路线照明的控制, 可以通过分组控制来实现, 也可以调用预设场景。
(2) 当停车位距离入口处较远, 或者停车场内车辆很多, 这样就导致在很长的时间内停车场内的很多灯都是点亮的, 方法 (1) 的节能效果就显得不是很好。针对这种情况, 可以将控制节点和某些特定的基本节点与一定数量的传感器回路和照明回路相连。当传感器监测到附近有人员或者车辆经过时, 传感器向与之相连的控制节点发送信号;控制节点接收到此传感器的信号后, 根据预设的场景, 点亮相关的灯并维持一定的时间。这样, 就可以使得车辆行驶至特定车位的过程中, 照明灯依次点亮/熄灭, 达到更好的节能效果。
(3) 选择适当的行车路线
中心控制系统定时向各基本节点发出查询命令, 询问灯运行的各种情况, 基本节点反馈相应信息。中心控制系统将这些信息存放在数据库中, 并且在PC机界面上显示灯的相应状态。
当需要时, 如控制空间大、车流多等情况, 根据这些信息, 选择出合适的行车路线, 方便、灵活, 提高了停车场工作效率。这可以通过控制中心手动控制, 也可以通过优化算法, 利用计算机强大的计算分析能力, 选择出合适的方案, 从而减少了人为控制, 使得整个系统更加智能化。为了简便, 本设计采用控制中心手动控制。
5系统的软硬件设计
5.1系统硬件设计
中心控制系统一般位于停车场的出入口处, 至少需要有一台显示器、一台服务器, 并用于与下层网络进行TCP/IP通讯的网卡。
控制节点为网络转换器, 分别连接上层以太网和下层DALI网络, 实现两者的转换。控制节点一般安装在停车场的干道上。本设计选用一个ADAM4579, 输出的两个RS-485端口, 其中一个接口连接16个DALI主控制器作为控制节点, 用于对整个停车场不同区域、车道的灯照控制, 另外一个接口也连接8个DALI主控制器, 用于控制停车场正常时间的照明。
在每个车位、通道上都安装一定数量的DALI调光镇流器和荧光灯。某些特殊的基本节点还连接有传感器。
5.2系统的软件设计
本设计采用Visual Basic开发了中心控制系统的客户端应用软件。其控制界面采用分功能区域显示的方法, 有效地避免了出现某个子界面同时出现过多信息, 而每个界面都遵循简介明了的原则, 只显示与之相关的信息。另外, 各个功能界面实行责任管理, 负责管辖其各自的子界面。在同一级结构中, 各子界面可以方面地互相切换, 也可以返回上级界面或更高级界面。这样, 极大提高了用户使用软件的方便性和灵活性。
6结束语
本文将DALI技术应用于停车场照明控制中, 首次提出利用DALI系统实现停车场照明按要求分开控制, 满足各种复杂的功能, 使得整个系统更加智能化, 并达到最大限度节约能源的目的。
参考文献
[1]王秀锦, 马剑.智能化照明.照明工程学报.2003.14 (2) :52-55
[2]陈英俊, 谢运翔.电子镇流器DALI接口及微机控制.电工技术杂志, 2003.8, 83-86
[3]徐超, 李斌, 刘鲁源.DALI协议及其在现代照明控制中的应用.低压电器.2003.1:30-32
[4]张开羽, 刘骊, 吕杨.基于DALI协议的智能照明系统设计.电子工程师.2003.30 (9)
照明监控系统实现技术 篇6
当今, 科技力量飞速发展, 现代化进程的加快, 电力资源的供应已成为社会关注的焦点, 预计2010年我国全社会用电量为30450亿千瓦时左右, 如果2020年全社会用电量将不低于45000亿千瓦时, 后10年年均增长均为4%。由此可知电力资源供需的紧张状况。仅去年入夏以来, 各地用电负荷不断攀升。截至目前, 全国已有25个省级电网出现拉闸限电, 其中15个省区的用电负荷创历史新高。在这样的情况下, 节电趋势已经是刻不容缓。近年来, 市场上出现了大量的LED道路照明灯具, 但是目前我国大多数城市LED路灯的照明水平存在不合理之处, 能在市场上所见到的, 或者说投入使用的灯具都有一个最大的弊端, 那就是采用了恒照度的方式去使用, 外界无论需要补偿多少照度, 都以恒定的光强去补充, 这就造成了很大部分的浪费。对此, 我们主张利用分时段、分区域去进行照明, 这样可以节省很大部分资源。但是, 要是分区域进行输电线路的改装, 或者按照人工方式去调节灯具亮度, 这样可为“劳民伤财”。对此, 我们提倡根据单片机内部的系统时钟去分时段进行照明, 使用单片机去进行声音信号的采集, 根据情况补偿光照。让照明设备加上微处理器, 对外界环境进行采集, 达成“按需索取”的契约, 这就可以达到进一步节能的目的。
2 设计方案
系统硬件设计:整个系统工作于4.5V电压下, 经过SPY0029稳压到3.3V为单片机系统供电。灯具由220V电压通过恒流集成IC驱动。基于un SP凌阳单片机为主控器件设计的LED智能照明控制系统的框图如图1所示, 其主要由外界环境采集单元、灯具调制单元、LED照明实现单元、时钟显示单元四部分组成。2.1外界环境采集单元。本单元主要有两部分组成, 光采集部分和声音采集部分。集外界声音的实现, 采用了一个MIC去采集声音信号, 调整A/D通道到MIC_In通道, 把采集的声音信号进行调整 (单片机内部自带自动增益控制AGC) , 然后采样/保持, 之后传入电压比较器COMP比较, 之后送入由一个10位的DAC0和主次逼近型SAR组成的主次逼近型模/数转化器 (SAR ADC) , 之后当A/D完成之后就可以读取DAR0取得10位的A/D结果。在单片机内部进行比较, 超过额定幅度的, 通过改写单片机内部的寄存器, 改变PWM控制LED发光的强度。对外界进行补偿, 人流量大的地方给予适当提高, 人流较稀疏的地方适度降低亮度。为避免LED采集后灯具闪烁, 给声音采集控制LED亮度方面给予一定的延时。而光采集部分, 通过两个电阻接入电源, 由于光敏电阻会因为外部的光照情况改变电阻, 所以, 在光敏电阻上的电压就会进行变化。但此部分由于可以采集到外界的异常的光照信号, 所以, 在光照严重不足时候, 可以越过系统内部时钟, 自动开启灯具。但外部光信号不会进行太大的突变, 所以我们采集光参数的时候, 采集次数较声音相对少了一些。光信号的采集和声音信号的采集是协同进行的, 能提高判断的准确性。2.2灯具功率调制单元。单片机与时钟芯片进行实时通讯, 做出一个与外界基本吻合系统时钟, 根据时钟, 分时间段去控制LED发光与否, 以及强度。这样就基本做到了适时光补偿的目的。其次, 是联系外环境的调整。对于外界真实的光照度情况, 我们采用的光敏传感器去实现, 通过光敏传感器采集光照, 然后通过un SP内部的A/D转化单元, 传输给单片机外界光照情况。外界光照环境采集装置一直开启, 针对不同的情况。天气情况也加于考虑, 外界气候会对光照产生一定影响。当气候影响光照严重时候, 忽略系统内部时钟, 强制开启灯具, 进行光补偿。最后, 对于LED亮度的调控, 我们采用了使用PWM去进行控制。也就是占空比的调整, 高电平时候, 灯具开启, 低电平时候, 灯具熄灭。人眼都有一定的迟滞, 视觉通常会保留一段时间, 我们通过调整一个脉冲周期中, 灯具开启的时间, 实现了亮度的调制。然而, 人眼是无法察觉如此短周期的变化的。2.3 LED照明驱动单元。对于LED亮度的调试, 我们可以通过调整集成IC的外部整流电阻去改变输出的电流。但是, 单片机输出的只是电信号, 从严格意义上来说, 需要更复杂的电路图去实现, 而且直接使用5V弱电的微控内核去直接接触220V强电在安全上考虑也是不行的。不仅对于单片机不安全, 对于操作者也是不安全的。我们选择了光耦控制HA22004P的使能端, 通过控制集成IC的工作与停止, 也间接的传递了PWM的信号。对于LED调整也实现了, 并且, 运用了光耦, 也使得5V与220V电路产生了“光电隔离”。因此有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
(传统灯具:虚线PWM调控灯具:实线)
3 理论设计计算
在LED驱动上, 采用了220V电流驱动, 即插即用, 适应全球不同的电压范围围, 频率50Hz~60Hz。选择了使用PWM调制灯具。PWM的频率使用的是, 38KHZ。LED响应时间极短, 可以达到这个频率的点亮与熄灭。光耦使用的是高速光耦TLP521, 也可以达到这个频率的变换。对于使用者, 物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后, 人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像, 这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时, 成像于视网膜上, 并由视神经输入人脑, 感觉到物体的像。我们换算成频率是10Hz~2.5Hz, 而本品单片机最低的亮度占空比为1/16, 可以保证频率可以使人感觉不到。模拟照明实际测出的灯具输出电压为6.5V, 输出电流为7.4m A, 实际算得功率为0.0481W。用PWM去调制灯具的亮度实际是控制LED的通电时间, 不同的PWM换算得的实际功耗入图2所示。 (以上测量值为本模型的测量值)
摘要：目前, 公共场所的照明基本上是高压钠灯, 高级的大型商场用的是节能灯。但是, 如果运用了LED, 本身低功耗的性质就节省了很大部分的电力, 控制电路采用了凌阳SPCE061A, 充分利用了内置功能, 采用PWM智能控制的LED灯具, 所制作的产品, 调节灵敏, 识别准确, 灯具无闪烁, 寿命长, 长时间启用不发热, 比同类的LED产品节省了49.01%的电力资源。
关键词：节能,照明,控制系统
参考文献
[1]刘丹.LED照明控制新技术:DMX512LED灯饰控制系统[A].海峡两岸第十四届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[C].2007.
[2]杨正名, 柴国生, 张明, 高光义.白光LED的进展及应用[A].上海市照明学会成立30周年庆典暨四直辖市照明科技论坛、长三角照明科技论坛、上海市照明学会2008年年会论文集[C].2008.
照明监控系统实现技术 篇7
关键词：Wi Fi,LED,ESP8266,智能照明
0 引言
近年来, 随着光电子技术、光电检测技术、控制工程信号处理元器件以及新型半导体发光材料的发展, LED (Light-emitting diode) 照明技术的不断进步得到了各国的普遍重视, 目前已被视为具有影响力和发展前景的一项新技术[1]。LED具有重量轻、体积小、节能、方向性好、动态变幻、寿命长、抗振、色彩丰富等优势而普遍适用于各种照明环境, 随着LED光源技术、LED照明灯具、控制技术的不断创新, 在很大程度上改变了传统的照明理念, 使得LED照明向更加智能化的方向发展, 包括LED照明的节能化、健康化、艺术化和人性化。随着社会需求的不断变化, 促使传统的照明系统逐渐演变为当今融合各种计算机通信技术、微波电子以及传感器技术的智能照明系统[2,3]。如今市面上已经出现许多通过物联网控制LED照明的电子产品, 其网络技术较先进, 覆盖范围较宽。智能终端的大量出现, 使得Wi Fi (Wireless Fidelity) 无线网络得到普及, 人们现在已经非常习惯和熟练使用基于Wi Fi网络的多种产品[4]。并且采用简单的星状拓扑结构组成独立的Wi Fi局域网, 具有组网简单且信号稳定的特点[5]。
随着现代照明技术不断进步和Wi Fi应用大众化, 基于Wi Fi环境下的智能照明设施的价格将会逐渐降低, 也会越来越受到普通民众的青睐。
本文在物联网基础上对LED照明和Wi Fi技术做进一步研究拓展, 将两者有机的结合在一起, 使人们仅仅使用智能手机即可方便快捷的控制。本文提出了基于Wi Fi环境下LED照明智能化控制系统具体设计方案, 利用Wi Fi作为信号传输的载体, ESP8266 作为系统的控制中心, 三基色LED作为照明灯具, 从而实现Wi Fi环境下对目标LED照明灯具组远程无线调光。
1 设计系统概述
根据Wi Fi局域网控制的研究现状及相关的应用情况, 结合LED照明、无线Wi Fi网络、通讯和自动化等多项技术, 本设计系统旨在实现LED照明的智能化控制, 达到LED灯具组的灯光自启、切景设置和灯光亮度、色温的自主调节。设计系统主要包括以下三个部分:
(1) 负责传输控制信号的AP节点。结合无线局域网的组网特点及运作方式, 建立Wi Fi局域网环境, 它是控制信号进行传输的载体, 使各系统间建立稳定、良好的信道。
(2) Wi Fi灯控节点。此部分主要由ESP8266 模块和三基色LED灯具组构成。结合接入点模块的功能和实现原理, 完成接入点功能模块的硬件设计;设置接收端口, 接受用户的目标指令;设置LED恒流驱动装置, 向LED灯具组传输响应信号, 以实现调光。
(3) 智能手机终端。基于Eclipse软件开发平台, 运用Java语言进行用户控制软件开发, 通过相关程序编写, 形成一个.apk文件, 下载至智能手机终端, 安装得一款APP软件。它是用户进行系统控制的主要设备, 相当于遥控装置。
系统终端通信功能的实现主要包含两方面内容:一是, 通过无线Wi Fi网络建立起智能手机终端和无线控制模块之间的通信;二是, 通过串口实现Wi Fi模块与CPU内核之间通信。
系统终端控制功能的实现是通过ESP8266 模块完成的。首先, ESP8266 将通过串口接收到智能手机客户端发来的具体指令信息, 然后对指令内容进行解析, 并向三基色LED恒流驱动器输出相应的PWM信号, 以实现对三种颜色灯珠亮度的自主调节。具体的Wi Fi灯控系统的总体架构图如图1 所示。
2 灯控节点设计
本系统的硬件设计是以ESP8266 为灯控节点的主要控制芯片。此芯片采用的是乐鑫智能互联平台提供的ESP8266 无线Wi Fi模块, 它拥有高性能无线SOC, 使无线平台的开发设计变得实用、方便。ESP8266 为系统提供了一个完整且自成体系的Wi Fi网络解决方案, 能够独立地运行、处理相关指令。作为控制系统的主要芯片, ESP8266还具有透明传输功能;它能通过无线网络接收到数据, 却不修改数据, 直接传送到下一端, 使得接收方接到数据内容和长度一致的数据, 传输过程如同透明一样, 保证了数据传输的准确性。本设计系统主要运用ESP8266 作为控制中心, 它不仅要完成接收和发送数据的功能, 还要通过CPU内核对数据进行处理, 以向下一端口输送PWM控制信号, CPU内核是ESP8266 数据处理中心。
AP协调器作为系统中继——连接Wi Fi灯控点和Android智能手机终端的桥梁, 对接收到的信息进行分析处理, 其功能类似服务器的作用[6]。AP协调器需要储存所有灯的信息, 同时接收从客户端不断传来的响应信号, 以作用于ESP8266 模块执行命令, 从而调节LED灯具组的亮度和色温。
整个灯控节点的设计需要用到一个220V交流转5V直流的变压模块, 一个5V直流转3.3V模块 (AMS1117) , 以实现对ESP8266Wi Fi模块和模拟LED灯具组供电。单个完整的LED智能照明系统的电路原理图如图2 所示, PCB制板图如图3 所示。本系统共由3 个这样的小系统构成, 通过手机客户端能实现对3 个小系统的同时控制。
3 软件设计
本系统的软件设计是基于Android平台开发, Android提供多种连接选项, 包括Wi Fi、蓝牙和通过蜂窝 (cellular) 连接的无线数据传输 (例如, GPRS、EDGE和3G) 。Android是一个开放的手机操作系统平台, 为移动用户端提供了一个包含应用程序、中间件以及操作系统的软件叠层架构[7]。Eclipse是基于Java的、开放源代码的可扩展集成开发平台, 它最初由IBM公司投入开发。Eclipse拥有免费、源代码开放、无限的可扩展性等特点, 为本系统的软件编写提供了便利的条件。本系统运用Java语言, 借助Eclipse软件编写控制程序, 并最终形成.apk文件, 下载至手机, 得到一个手机APP软件, 借助这个软件便能对ESP8266 模块进行控制。编译完成后可在电脑上模拟, 当编译程序达到预期要求, 可生成.apk文件, 即手机客户端软件。安装至手机客户端后用户可根据需要进行操作。
手机客户端节点流程图如图4 所示。进入用户控制软件, 上电初始化后, 搜索当前运行硬件设备, 发送入网申请信号, 输入正确SSID和密码, 加入成功后开始执行用户控制指令, 完成对LED灯具的色温和亮度的调节, 并返回系统所处当前状态数据。
4 系统测试
调试软件成功, 接通电源, 将LED灯具组接入预定Wi Fi网络, 可实现对目标灯具组的实时控制, 其测试结果如图5 所示。本系统经过一系列调试和测试, 根据Wi Fi无线局域网的组网特点及运作方式, 建立基于Java语言控制发射为基础的Wi Fi模式局域网;实现了对无线通信LED灯控节点的设计, 包括LED灯控节点的硬件设计、Java语言控制下单片机的工作模式设计、以及整体LED灯具组的合理布局设计, 保证了LED照明系统能正常运作;最终实现LED照明的智能化控制, 达到LED灯具组的灯光自启、切景设置和灯光亮度、色温的自主调节。
5 总结
本文提出了一种基于Wi Fi环境下LED照明智能化控制系统的硬件设计和软件设计, 并对此进行了系统的开发和调试;介绍了AP协调节点、Wi Fi灯控节点和智能手机终端软件系统的具体设计过程。经实验证明, 该系统具有价格低廉、稳定性良好、开发周期短、便于维护安装等优点。总的来说基于Wi Fi环境下对LED照明的智能控制系统将会有更广阔的市场前景, 它的无线化、网络化、智能化与绿色节能无疑会给我们的社会与生活带来深远的影响。
参考文献
[1]房海明.照明技术与设计100问[M].北京:化学工业出版社, 2013.9:2-13.
[2]周志敏, 纪爱华.LED景观照明工程设计与施工技术[M].北京.电子工业出版社, 2012.1:14-21.
[3]焦双伟.基于TCP/IP网络的智能家居控制系统的研究与实现[D].江西:南昌航空大学, 2012:10-22.
[4]盛仲飙.Wi Fi无线网络技术及安全性研究[J].电子设计工程, 2012, 20 (16) :1-3.
[5][美]布瑞斯宾 (Bniebin, S) , 卡尔提 (Carty, G) 著.天宏工作室, 译.自己动组建WiFi网络[M].北京:清华大学出版, 2003.6:11-20.
[6]卢林杰, 秦会斌.基于STM8S103和WIFI的智能家居照明系统设计[J].电气自动化, 2014, 36 (3) :101-103.
照明监控系统实现技术 篇8
城市在夜晚之后, 照明系统成为了城市能耗的主要系统之一, 道路照明的节能成为了城市节能的首要目标。通过试点实验, 对成功的经验进行总结, 对失败的经验进行分析, 大多数的城市政府部门都可以做到冷静对待、周全考虑。但是同时, 有些省市政府的领导则一味盲目的追求效果效率, 不考虑实际情况而盲目的对城市路灯进行定时定量的节能改造, 这种不科学的手段为以后的节能照明工程的进行带来了不良的影响以及困难。
下面文章就针对目前我国在路灯工程现状存在的问题进行简要的分析, 同时根据自己的工作经验提出了Mni智能电感无级纯正弦连续调节技术方案, 并希望此技术可以对道路照明的节能工作的顺利发展有帮助。
1 隔盏亮的路灯控制方案
能源危机不仅仅是现代社会才开始出现的, 早在上世纪, 由于美日韩经济的飞速发展, 高能耗用品的陡然增加, 现有能源供应发展不及时, 无法满足需求。日本就发明了隔盏亮的路灯控制法, 即, 在上半夜将路灯全部点亮, 而在无人的后半夜则关闭一部分路灯, 隔一盏亮一盏, 以此减少能源的消耗。这种方式是通过布线来实现的, 但是这种特殊的布线方式会导致变压器的三相失衡, 因为, 电力供应采用的一般都是三相线, 而隔盏亮的路灯照明控制系统则要实现的是二分之一功率的控制, 这样就会严重影响变压器的正常运行。
隔盏亮控制法的危害有:
(1) 会严重影响变压器的寿命, 且难以选型。举个例子, 如果四路照明线路, 每一路都是50A则三相电路在前半夜的负荷为100A, 50A, 50A, 而到了后半夜则会变成50A, 50A, 0A.很明显的是若是选择了型号为3X100A的变压器就会增加成本, 并且也会造成浪费, 而若是选择3X50A的则又会造成过载, 因此, 一般情况下都对选择3X70A的。但是这样就会造成在全开的状态下变压器过载, 而出现发热现象, 造成寿命的缩短。
(2) 不平衡的功率会威胁到供电网络的安全。由于路灯的变压器都是设置在高压线路上的, 对于路灯的供电失衡则会造成高压线路的平衡难以被控制, 并且情况严重的话会造成整个电网系统的崩溃。
(3) 不平衡的供电会形成过高的电压, 对于灯具的损害极大。从上述分析可以得出, 运用此种方式进行照明节能会造成路灯变压器前后半夜的失衡, 在轻载线路上就会形成过压现象, 而使得电压达到250V, 在高压状态下, 灯具的寿命也会受到影响, 因高温而大大的缩短。而后半夜的空载也会出现高压现象, 使得挂着的仪器仪表损坏。
2 传统电磁按时段换档控制方案
目前, 市场上大部分照明节能产品, 都采用传统电磁换档技术, 这种产品大约在2003年下半年进入市场。其中也有公司试图采用碳刷无级自藕方式控制, 由于碳刷烧毁严重, 导致主变压器燃烧, 没有成功的产品。因此现在的产品均是接触器换档方式。
这种产品的主要缺点是:
(1) 灯具寿命缩短。中途换档, 由于接触器电流的切断, 导致闪断故障电力供应, 冲击灯具, 容易灭灯, 烧灯, 在节电率高的档位切换时, 灭灯烧灯严重, 线路末端过低, 灯点燃困难。
(2) 设备容易烧毁。由于违背电磁基本原理, 切换时, 冲击电网, 过压击穿变压器绝缘, 接触器触点啦弧, 烧接触器, 变压器燃烧。
(3) 传统电磁固定降压控制方案
我们认为, 传统电磁固定降压产品, 具有价格便宜, 寿命长的优点, 只要能接受开机就降压, 还是会有一定市场。但市场以及节能工程反馈的情况, 却出乎我们的意料。因此可工作的灯具寿命很短, 半新灯就得更换, 换灯成本高, 节电不节钱。
电磁固定降压的缺点是:
(1) 灯具的寿命大大缩短。
(2) 开灯就降压, 导致傍晚太阳刚下山时, 交通事故增加。
(3) 由于固定降压, 不需要高亮度照明的后半夜, 由于电网电压升高, 灯具反而更亮。
(4) 灯具电压随电网电压波动而波动, 没有稳压功能。
(5) 由于耗用大量铜材和矽钢, 被盗和破坏严重。
4 可控硅移相调压集中控制方案
这种技术, 是家用调光台灯技术的大功率化, 2002年前采用。由于路灯强制电容补偿, 而可控硅无法适应电容负载, 因此退出照明节能市场。另外, 由于电流电压谐波严重, 许多城市明文禁止大量使用。
5 单灯可控硅移相调压分布式控制方案
2002年前采用的技术, 无法适应电容补偿以及谐波严重, 目前禁止使用, 同时, 由于工程改动工作量大, 综合改造成本非常高, 故障率高, 维护成本高, 进入市场困难。
6 单灯电磁调压分布式控制方案
这种技术分2类:
一类是保留Hid等的镇流器, 外加一个固定降压或分时段降压的自藕变压器, 这类产品几乎具有“固定电磁降压/分档降压”和“单灯可控硅降压”的所有缺点, 成本非常高, 性能也差。耗铜和矽钢量巨大。由于要动用工程车, 后期维护成本非常高。
另一类是去除原Hid灯的电感镇流器, 改用“换档镇流器”。由于存在档位切换, 除引起灭灯, 故障率高, 维修成本高外, 新镇流器的成本以及改造工程成本也十分高。
这种方案, 耗用大量铜材和矽钢, 被盗和破坏严重。
7 理想照明节能技术, Mni智能电感!
Mni智能电感技术, 是全球理想的照明节能技术, 是我国自主创新, 具有我国自主知识产权的高新技术。
Mni智能电感技术, 代表交流稳压电源的发展方向, 耗铜以及矽钢量仅为传统电磁产品的3%, 节约我国稀有的铜资源, 减少环境污染。同时在电力控制和照明节能控制上, 也具有与传统电磁技术无法比拟的优越性能, 真正实现“以人为本, 情景节能, 动态节能, 按需节能”, 比传统电磁技术, 节电率更高, 更能极大延长灯具使用寿命。
8 结束语
城市路灯作为日常生活中不可缺少的设备成为城市建设的重要内容, 但是结合了现代化的节能思想, 在实用和美观的基础上我们又加入了构建节约型社会的新型思想。因此城市道路照明系统的节能工作任重道远。
摘要：一个城市的建设不仅仅取决于建筑, 同时还涉及了交通, 基础设施等, 照明设施是现代城市的主要基础设施之一。同时越来越多的现代化城市在照明系统的建设中不仅仅考虑到了实用性, 即照明作用, 同时将照明系统作为美化城市的工具。城市路灯作为日常生活中不可缺少的设备成为城市建设的重要内容, 结合了现代化的节能思想, 在实用和美观的基础上我们又加入了构建节约型社会的新型思想。因此如何将节能技术应用到城市路灯的照明系统中成为了新的课题。文章就此类问题展开了粗浅的论述。