智能路灯节能技术

2024-11-13

智能路灯节能技术（共8篇）

智能路灯节能技术篇1

一、智能路灯节能技术的重要性

近年来, 我国经济的发展有效地推动了我国现代城市建设的发展, 我国现代化城市建设速度不断扩大, 而路灯作为现代城市建设的重要标志之一, 它肩负着城市的夜间照明重任, 随着路灯数量的增多, 路灯的能耗问题逐渐被引起重视。在当前社会发展形势下, 我国能源已经面临着严峻的局势, 进而制约了我国经济的持续发展。路灯的能耗问题加剧了我国能源紧张的局面。而路灯的电能过度消耗已经违背了我国社会发展的本质。智能路灯技术作为现代科技发展的重要产物之一, 它结合了先进的科学技术, 改变了传统的路灯能耗线路, 它以节能为主, 实现智能化控制, 能够有效地降低电能消耗, 进而为我国社会发展节约更多的电能。

二、智能路灯节能技术原理分析

智能路灯节能技术结合了现代先进的科学技术, 当线路通电时, 智能路灯节能系统通过设置在路面的光传感器检测路面光照状况, 并送入智能控制器, 智能控制器判断路灯照明系统是否需要起动。如果需要, 则控制功率变换单元完成路灯系统的软起动。路灯系统起动后, 设置在路面的噪声传感器检测路面交通的实时噪声状况, 送入智能控制器控制功率变换器, 改变路灯电压, 从而达到动态节能的目的, 如图1。

1、可变电抗器。

可变电抗器是在传统电抗器的一次结构性创新, 在传统电抗器的基础上引进了二次线圈, 将二次线圈与路灯中的电子功率变换器相连, 然后通过智能控制器对电子功率变换器进行调节, 进而达到改变电抗器一次抗阻的目的, 调节路灯的输入电流、电压, 进而对路灯的能耗实行智能调节。

2、智能控制器。

智能控制器是通过接收到的信号来来对进行智能调节。在智能控制器系统中, 当控制器受到信号时, 系统就会对信号进行处理, 进而输出相应的信号。而在路灯照明过程中, 当路灯所处的环境出现声音时, 智能控制器通过声音就会产生判断力, 进而开启路灯, 当路灯所处的环境未出现人生响声时, 智能控制器就会发出命令, 关掉路灯, 进而实现路灯的智能节能。

三、智能路灯节能技术

1、LED节能技术。随着现代科技的发展, 人们对智能路灯的研究越来越深入, LED等作为智能路灯技能技术的代表之一, 它是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件, 在LED中, 通过半导体晶片来连接芯片和电路板, 当电流通过导线作用于晶片的时候, LED中的电子触发节能系统, 以光子的形式发出能量, 进而达到节能的效果。据相关数据统计[1], LED单管功率为0.03-0.06瓦, 采用直流驱动, 单管驱动电压1.5-3.5伏。电流15-18毫安反映速度快, 可在高频操作, 用在同样照明效果的情况下, 耗电量是白炽灯的万分之一, 荧光管的二分之一, 由此可见, LED光源耗电量少, 节能效果好。2、智能灯光节能器。智能等光节能器是由可控制的磁通电感和智能控制器组成, 与路灯监控管理系统一道组成完整的节能与监控系统。智能灯光节能器通过扼流线圈降低电流, 进而达到降低路灯的功率的目的。在智能灯光节能器系统中, 扼流线圈的切入会受到MCU电路的控制, 为了更好地提高路灯的节能效果, 在节能系统中利用单片机对扼流线圈实现智能控制, 进而达到节能的目的。智能灯光节能器根据不同时段、不同路段对照度的不同需求, 实行智能化控制, 进而避免浪费。3、电子镇流器节能技术。在这个科技不断发展的时代, 我国电子节能技术已经取得了突破性的进展, 并在我国现代社会中得到了广泛的应用。电子镇流器节能技术是当前路灯照明工程中应用较为广泛的一种节能技术。电子镇流器节能技术是利用电子技术驱动光源, 使电子镇流器产生照明光线[2]。在智能路灯节能系统中, 利用半导体电子元件, 路灯系统中的直流或低频交流电压转换成高频交流电压, 驱动低压气体放电灯, 达到照明的效果。电子镇流器节能技术能够消除频闪, 稳定光照度, 利于节能。

四、结语

近年来, 我国对发展节能的号召力度不断加大, 大力发展节约、节能、绿色经济已成为我国当前社会的重要内容。在当前路灯照明工程中, 发展智能路灯节能技术是照明工程中一项重要的任务, 只有大力发展智能路灯节能技术, 做好节能降耗管理工作, 才能有效地优化电资源配置, 提高电能源利用效率, 节能降耗, 进而逐步实现我国现代经济的可持续发展。

摘要：近年来, 我国城市化建设步伐不断加快, 有效地促进了我国经济水平的提高。在城市化建设过程中, 路灯作为文明城市建设的重要组成部分, 降低路灯对电能的消耗有着重大意义。本文就智能路灯节能技术进行了相关的研究。

关键词：智能路灯,节能技术,意义

参考文献

[1]陈凤贤.基于多智能体技术的路灯节能控制系统的研究[D].华南理工大学, 2013.

[2]陈凤贤, 胥布工, 汤玉峰.基于多智能体技术的智能路灯节能控制系统[J].自动化与仪表, 2012, 12:30-33.

智能路灯节能技术篇2

绿色照明是当今照明界的必然趋势。特别自2003年以来，随着经济的快速发展，全国各地都不同程序地出现了拉闸限电的现象，照明节电又一次受到各界人士及相关部门的重视。太原市道路照明管理处从1999年开始在主管局及市财政的支持下，开始实施大规模节能措施，并取得显著成效，下面就节能技术的应用及效果进行介绍，供大家参考。

一、路灯节能工作的必要性

1、绿色照明、环境保护的要求；

2、现阶段能源紧张的要求；

3、养护资金紧张的要求；

4、灯光设计过亮，眩光过高的要求；

5、电压峰谷期高低不平的要求。

二、路灯节能工作实施的前提

1、供电部门认可，节能装置对电网无污染；

2、实施部门电费为电表计量，电费包干；

3、实行节能的街道亮度足够；

4、最重要的是上级主管部门和财政部门相关政策。1999年，由于路灯“三遥”工程资金缺口过大，经过与主管局和市财政局协商，同意我处在28条街道实施“半夜灯”方式节电，节余电费可全部用于路灯“三遥”工程，政策暂定三年；2000年10月，我处实行节电器节电后，上级同意节电器节余电费按一定比例上交财政、支付租金、自留使用，政策暂定三年。

三、路灯节能技术及措施的应用

1999年我处成立了节能领导小组，主要采取以下节能措施：

太钢智能路灯节能监控系统篇3

近几年, 太钢发生了举世瞩目的变化, 建成了国际一流水平的不锈钢生产线, 形成了高效完善的企业发展模式, 宽敞舒展的厂区道路网也成为太钢一大景观, 厂区道路灯光照明已经成为职工工作、生产活动中必不可少的重要部分。道路灯光照明不仅仅是交通安全、厂区治安的保障, 同时也体现出了企业的文化、企业的精神面貌, 这就对其美观明亮、环保节能提出了更高的要求。如何有效地降低电能损耗、减少电网波动造成频繁更换灯具及其附属器材、减少维修与保养人员等成为迫切需要解决的问题。为此, 针对太钢厂区内道路交通的特点, 开发了智能路灯节能监控系统。

1 智能路灯节能监控系统简介

太钢厂区道路照明光源总配电容量为820kW。本系统设有远程控制中心, 通过无线通讯的方式对配电控制站所有照明调控装置进行监控。智能路灯节能监控系统采用自耦补偿的工作原理, 将输入电压调整到一个较低的稳定电压, 达到稳压和节能的双重效果, 并且可以延长灯具的使用寿命, 减少维护成本;同时采用自行研发的智能路灯控制器和控制中心远程监控相结合的双控工作方式, 使控制方式更为灵活;使用先进的GPRS无线通讯技术实现控制中心与智能照明调控装置间的通讯, 使数据传送准确快捷, 系统工作性能稳定。

2 系统组成及工作原理

智能照明监控系统主要由监控中心和智能照明调控装置两部分组成, 系统框图见图1。

2.1 监控中心远程通讯

监控中心的后台监控微机通过无线路由或ADSL等方式接入Internet, GPRS终端与监控中心建立起连接后, 监控中心与GPRS终端通过GPRS网络实时传递指令和数据。

2.2 监控软件及画面

道路照明远程控制系统监控软件采用Microcoft Visual Studio.Net2003编写, 画面清晰, 操作方便。系统主画面包括标题栏、选择菜单、设备位图和实时报警4个部分。在地图上, 能通过不同颜色来实时动态指示照明减光器的运行状态, 主监控画面见图2。实时报警画面, 位于厂区地图画面的下方, 显示着当前系统检测到的实时报警, 并具有声警提示功能。未确认则显示为红色, 确认之后颜色为绿色。双击报警说明可对当前报警进行确认操作。

2.3 报表查询

2.3.1 电度抄表

电度抄表包括选择设备、选择起始日期和选择截止日期3部分。设备号和时间选择完毕后, 点击开始查询按钮, 则会在下面的画面中显示所选择设备在相应时间内的总电度、峰电度、平电度、谷电度。

2.3.2 月电度查询

点击“月电度查询按钮”进入月电度查询画面, 选择所要查询电度的年、月, 选择查询的设备号, 点击右边的查询按扭, 可查看50套设备的月电度。

2.3.3 其他查询

此外, 还有亮灯率查询、运行设置参数查看、地理参数查看等。地理参数是描述系统运行所在的地理位置, 由地点、经度、纬度、时区来共同决定, 主要是用于路灯控制器的时间计算。

2.4 智能照明调控装置

智能路灯控制器是照明调控装置的核心部分, 它主要控制设备的启动和停止, 并显示各种参数, 通过与GPRS的通讯实现智能照明调控装置和监控中心间数据的发送和命令的接收。

照明调控装置工作曲线如图3所示。其中, t0到t1:从200V开始软启动;t1到t2:以“慢斜坡”方式升到220V;t2到t3:以额定电压运行;t3到t4:发出“一级节能”指令, 以“慢斜坡”方式降至一级节能电压 (HPSV或MV) ;t4到t5:以一级节能电压运行;t5到t6:发出“二级节能”指令, 以“慢斜坡”方式降至二级节能电压 (HPSV或MV) ;t6到t7:以二级节能电压运行;t7到t8:解除“二级节能”指令, 以“慢斜坡”方式升至一级节能电压 (HPSV或MV) ;t8到t9:以一级节能电压运行;t9到t10:解除“一级节能”指令, 以“慢斜坡”方式升至额定电压 (HPSV或MV) ;t10到t11:以额定电压运行。

2.5 减光稳压板

减光稳压板是三相独立的, 每相都由一个微型控制器来管理, 这个微型控制器能控制所有的减光稳压工作, 通过RS-485接口与智能路灯控制器通讯完成控制, 发出正确减光稳压命令, 并完成状态核查工作。

过压是导致气体放电灯过早报废的主要原因, 研究表明:10%的过压就会导致灯具寿命缩短50%。减光控制板采用了自耦补偿的工作原理, 可消除夜间道路照明上的过压, 使输出电压稳定在220 V, 达到稳压的效果。

3 系统功能及技术特点

3.1 节能稳压

①采用了新型的减光稳压板, 微控制器功能强大, 可以根据需要调节不同的节电电压, 可获得40%的节能效果;②采用了当今先进的自耦补偿的方法, 使输出电压稳定在220 V, 延长了灯具的使用寿命;③具有软启动、慢斜坡的功能, 减少了由于启动电压过高而对灯具产生的巨大冲击, 采用了自耦补偿的工作原理, 不会对电网产生谐波干扰, 无电磁污染;④采用了防雷、防雨、防尘、防浪涌、抗电磁干扰等技术, 可以在恶劣的环境下运行, 性能稳定, 故障率低;⑤改造安装方便快捷, 控制设备只安装在线路的前端, 不需对原有线路进行改造。

3.2 智能控制

①根据对当地的经度和纬度的设置精确计算出日升、日落时间来控制调控装置的启动和停止, 并可根据天气状况的不同来对启停时间进行前、后各1 h的偏移设置;②内置百年日历时钟, 带有闰年补偿功能, 具有农历算法, 方便对特殊节假日进行设置;③输入电压、输入电流、输入功率、功率因数、电度等信息通过RTU、GPRS传送到控制中心;④可对特殊日设置不同的时间曲线来设定设备的不同运行状态, 适用于突发事件和重大活动;⑤采用两级节能方式, 可根据具体情况灵活设置不同的节电电压;⑥具有自动报警功能, 包括故障报警和防盗报警等;⑦具有计算亮灯率的功能, 用户可以根据亮灯率查看了解灯具的运行情况, 方便对灯具的管理。

3.3 远程监控

系统设有远程控制中心, 大屏幕可视界面, 操作方便灵活, 界面友好。系统报警信息可通过GSM短信的方式发送给管理人员, 便于对设备进行监控;具有用户分级权限管理、历史数据存盘、运行参数形成报表、远程抄表等功能;采用光控和时控相结合的工作方式, 对于天气变化能做出良好的应对措施, 提高了设备的运行效率。

4 系统运行及经济效益分析

智能路灯节能技术篇4

关键词：路灯照明,节能控制系统,智能调控技术

1 城市路灯的现状

对于一个城市来说,路灯照明系统无疑是不可或缺的重要基础设施,城市照明系统的合理配置和有效运行已经成为衡量一个城市市容、市貌的重要标志。

值得注意的是,城市照明系统在营造城市宜居生活环境、为人们提供生活便利的同时,也消耗着大量的电力能源。据统计,城市路灯照明占我国照明耗电30%的比例,年用电约850亿千瓦时,一年市政路灯照明的开支就高达552亿元,而由于技术原因,路灯照明不能根据电网波动、照明需求以及照明时段等情况实时调整,目前路灯照明的电能利用率还不到60%,电能浪费相当严重,存在着巨大的节能空间。

2 城市路灯用电症状分析

城市路灯照明节能势在必行,路灯用电的浪费存在于以下几方面:

2.1 运行浪费,供电品质差。

因时段不同,电网负荷变化大,路灯供电线路电压波动也较大。上半夜行人车辆较多时,适逢用电高峰,电压低,亮度较暗。而下半夜,电网负荷下降,电压骤升导致照度异常明亮。路灯照明随不同时段电压波动幅度高达±15%,这样势必增加电、热的转换比值,使灯具的用电效率下降,造成电能浪费。同时电压波动大容易造成灯具持续发热而过早损坏,导致灯具的寿命缩短,需要频繁维修、维护和更换灯具,增加维护成本。

2.2 线路浪费,线路损耗大。

路灯供电线路长,功率因数低,多数现场只有0.5左右,线路损耗大;同时路灯照明灯具都为220V单相电压供电,用电线路中都存在着严重的三相不平衡,由此造成零序电流过大,零点位移,引发三相不平衡,从而也造成电路损耗较大。

2.3 间接浪费,管理方式粗放。

目前大多数路灯照明线路控制简单,对操作结果实施功能监视、记录和统计,依赖单一的定时或人工控制,仅仅靠工作人员白天或晚上巡视的方式发现设备异常。特别是大中城市,大量的人工巡视都无法及时发现故障,处理设备故障效率也很低,浪费大量的人力和物力。

3 路灯节电系统研究

根据目前路灯及公共场所灯具的工作特点,针对上述问题开发出一种使用方便又节能的装置,这种装置应该有如下功能:

(1)稳压控制:无论在用电高峰还是用电低谷,始终能使供电电压稳定在额定值范围;

(2)显示功能:可显示输入电压、输出电压、三相电压、功率因数,有功、无功等参数;

(3)定时启停:不同地区和不同季节,不同的昼夜交替时间,系统能根据地区和季节自动调节开闭路灯时间;

(4)根据天气情况调节启停时间:在定时启停功能上能有根据天气情况开闭路灯;

(5)自动功率因数补偿:随着照明设备的不断升级,系统应有功率因数补偿功能;

(6)效率高,无波形畸变,电压调节平稳,适应负载广泛,能承受瞬时超载,可长期连续工作,手控自控随意切换,设有过压、欠压自动保护功能。

根据上述原则提出的设计方案。

当今国际上流行的节能方式智能调控技术,能够符合上述对路灯节能系统的功能提出的要求。智能调控技术采用微电脑控制系统,实时采集输出、输入电压信号与最佳照明电压比较,通过计算进行自动调节,在确保功能和效果的前提下,合理调整亮灯的亮度、数量和时间,包括以调光装置、声控、光控、时控等为主的光源控制器件。

这种节能控制器应用DVR电网电压调节技术概念,通过电磁调压、电磁移相、电磁平衡等新技术,通过最新的电压控制软件和先进的电子线路对负载设备进行实时检测与跟踪,同时,对输入、输出电流电压和功率等参数提供动态数据、故障判断和自动保护,对路灯的定时开关特性以及分时供电或自动调整节电率等功能进行组合或选择。

4 市政路灯改造节能效益分析

4.1 根据XX市的每条路况,车辆人流商业情况,配置采用智能调控技术的路灯节电器,制定每台设备的运行模式,做到因地制宜,最大限度节约能源,保护和延长照明设备寿命。

4.2 经济效益。

参考文献

[1]于军,邢永中.模拟路灯节能控制系统的设计[J].照明工程学报,2010.

[2]申志军.城市照明智能化、网络化控制技术的发展及应用[J].智能控制,2009.

[3]杨梅.新型智能路灯节电管理的设计分析与发展趋势[J].第一届智能化先进测量系统学术研讨会议论文集,2010.

[4]Po-Chien Hsu.Study of system dynamics model and control of ahigh-power LED lighting luminaire[J].Energy,2007.

[5]郭隐彪,韩春光,等.一种基于无线网络的路灯控制系统[D].厦门:厦门大学,2010.

智能路灯节能技术篇5

随着我国城市化进程的逐步推进, 城市建设的亮化工程越来越成为现代化都市的重要风景, 城市街路的照明是城市亮化工程的重中之重。目前全球能源消耗急剧增加, 环境污染严重影响了人们的生活, 城市街道两侧的路灯在照亮城市, 创造城市绚丽的同时也消耗的大量的能源, 造成了极大的环境污染[1]。针对目前我国街道路灯照明中能耗高、污染重、效能低等问题, 利用先进的科学技术, 积极推进节能环保型智能LED路灯的全面发展, 并利用无线传感技术设计智能控制系统, 更好地实时监控和管理路灯, 降低电能的消耗, 延长路灯的使用寿命, 为城市的现代化建设做出贡献。

2 LED路灯的节能控制系统优势

2.1 无线传感技术, 不占空间

城市街路两侧的路灯遍布城市的各条交通道路及大街小巷, 传统的路灯供电线路较长, 造成供电线路的电能损耗较大, 功率低下, 另外220V单相电压为路灯供电, 造成严重的三相不平衡, 产生过大的零序电流和零点位移, 更加大了线路中的电能损耗[2]。无线传感技术采用无线的组网方式, 不需要大面积的布线, 可以灵活扩展, 而且不需要占用较大的空间。

2.2 实时监控, 高效管理

传统的路灯照明控制系统都比较简单, 无法实施监控, 操作与记录、检查设备异常、处理故障等都需要人工进行巡视, 工作效率低, 造成大量的人力和物力的浪费。节能环保型智能LED路灯的控制系统能够对路灯的开关状态实时地进行监控, 并且实时地收集到LED路灯的电流、电压、亮度、温度和开关状态等运行的各个参数, 将这些参数传输到监控中心, 同时进行检测, 根据这些数据设计警报和维修计划, 发现故障能够及时得到处理, 提高了能源的利用率, 节约了能源成本和人力成本, 同时也延长了LED路灯的使用寿命[3,4], 提高了LED路灯的管理效率和使用效能, 实现了节能环保型LED路灯控制系统的智能化。

3 LED路灯控制系统的整体设计

节能环保型智能LED路灯控制系统的设计, 是基于当前比较先进的无线传感技术, 其主要是由三个部分组成, 分别是监控中心、子网控制器和LED路灯的监控器。LED路灯控制系统构成如图1所示。

3.1 监控中心的设计

节能环保型智能LED路灯可以按照路段的日照情况、人员车辆的流量变化情况设计开关状态和照明时间, 在保证街路照明的前提下, 降低电能消耗, 达到节能环保的目的。为此监控中心的功能是对LED路灯进行实时监控, 收集LED路灯的开关状态、亮度、温度等数据信息, 对上述数据信息进行远程访问, 根据配置参数, 进行远程发送命令控制LED路灯的照明状态。

监控中心的实时监控功能要通过以下几个模块来得以实现, 包括数据管理模块、数据库模块、主界面模块、通信管理模块和用户管理模块。

数据管理模块对LED路灯的监控器数据、路灯系统运行状态的相关数据和其它各项配置数据进行应用和管理。数据库模块主要负责LED路灯控制系统中存储数据和进行各项操作, 为其它各个模块功能的实施和数据分析提供依据。主界面模块为管理者提供对整个LED路灯的实时监控和管理, 管理者可以根据城市街路的照明需求进行管理系统的设置和设施设备配置, 以图形化的模式将各项数据直观而形象的展示[5]。通信管理模块能够通过控制中心实现数据交换, 保证数据的传输与通信, 最终实现对LED路灯的运行状态进行控制。用户管理模块是LED路灯控制系统的管理中心, 对用户权按不同方式进行设定与授权, 严格控制对LED路灯运行控制系统的修改与登入, 确保LED路灯控制系统的稳定和安全地运行。

3.2 LED路灯监控器的设计

节能环保型智能LED路灯控制系统中的路灯监控器的核心是处理数据的单片机, 监控中心将传感器收集到的路灯电流、电压、温度值, 通过继电器控制LED路灯的运行状态, 通过数据模块向子网控制器传送各类参数, LED路灯监控器接受子网控制器传送的实时监控命令, 对LED路灯的开关状态、亮度调节、电流、电压和温度进行调控。

3.3 LED路灯子网控制器的设计

节能环保型智能LED路灯控制系统中的子网控制器通过不同的联系方式, 分别与监控中心和路灯监控器进行数据通信, 下达监控中心的控制指令, 同时将路灯监控器的实时监控情况进行反馈, 实现对LED路灯的运行状态的有效管理。

4 结束语

综上所述, 节能环保型智能LED路灯的控制系统可以根据街路环境的明暗变化情况控制路灯的开关状态, 而且还能够按照交通情况实时调整路灯的开关状态, 极大的减少了能源的损耗。LED路灯出现故障时智能控制系统自动报警, 能够得到及时有效地处理, 更大提高了工作效率, 减少了人工成本和能源成本。应用无线传感技术对节能环保型智能LED路灯的控制系统进行设计, 有效地解决了城市路灯照明工作中高污染、高能耗、低效率的问题, 为全面发展节能环保智能的绿色照明工程起到了积极而有意义的推动作用。

摘要：随着现代化城市的建设与发展, 城市中街路照明与亮化工程是非常重要的, 但是如何才能达到节能环保, 成为路灯控制系统中的关键问题。现在新型的LED照明是一种节能环保的绿色光源产品, LED路灯体积小, 寿命长, 为了节能环保型智能LED路灯的广泛推广使用, 利用无线传感新技术设计智能LED路灯的控制系统, 分时段通过对电压的调控来控制路灯的正常照明, 节省大量的电力能源, 减少环境污染, 实现了对LED路灯的实时监控与管理, 降低能源消耗, 提高路灯的管理使用效率。

关键词：LED路灯,节能环保,无线传感技术,智能控制

参考文献

[1]苏建龙, 张晓雷, 陆文娟.LED路灯节能控制系统的设计与应用[J].产品与应用, 2009, 15 (10) :57-58.

[2]贺一鸣, 王崇贵, 刘进宇.智能路灯控制系统设计与应用研究[J].现代电子技术, 2010, 15 (1) :207-210.

[3]马腾, 李渊, 李宝营, 等.LED路灯智能控制系统设计[J].大连工业大学学报, 2012, 31 (1) :75-78.

[4]陈斌.智能LED路灯节能控制系统的设计与实现[J].中小企业管理与科技旬刊, 2011, 12 (21) :275-276.

高效节能的低功率LED路灯技术篇6

A.创新LED设计

使用2160个5mm Nichia LED灯泡, 来取代数十个于输出时有高热能缺点的LED灯泡, 其优点如下:

(1) 降低热能输出;

(2) 降低电力成本;

(3) 最佳流明亮度 (lumen) 性能;

(4) 降低维修成本;

(5) 延长路灯使用周期;

(6) 最佳结构设计。

B.专利老化补偿技术 (ACT)

不同于其它LED路灯模组, 采用智能overdrive/underdrive老化补偿技术 (ACT) :

基于输出温度、电流消耗及生命周期, 以提升最佳的性能与高效率的电力消耗为目标, ACT用智能演算法持续地在Underdrive与Overdrive之间转换IS4-LED路灯功率模式。

C.灵活整合

该LED街灯与现有各种AC电源供应器可进行大范围的整合 (80-110AC到220-250AC) 。也可调试光束位置, 对新的与现有的设备皆可进行整合:

(1) 可安装于所有灯柱;

(2) 可调试光束位置, 倾斜度可至22度 (理想的LED街灯直接照明光束之II型, III型, IV型和V型) 。

三种不同模式, 可应用于不同的使用环境:

(1) 33W型 (2组360颗5mm Nichia LED灯泡板) ;

(2) 66W型 (4组360颗5mm Nichia LED灯泡板) ;

(3) 100W型 (6组360颗5mm Nichia LED灯泡板) 。

D.严格的结构设计

每盏LED路灯皆通过IP67防水等级的户外环境测试, 并能在3呎 (约1米) 深的水中运作达30分钟, 可将外界环境灰尘隔绝。下列技术为方便维修所设计:

(1) 每盏LED路灯皆有IP67防水等级;

(2) 针对独立的LED面板, 使用更易于更换的360 units的Nichia5mm LED灯泡;

(3) LED面板可回收再利用, 只须更换5mm LED灯泡;

(4) Nichia 5mm LED灯泡品质成熟稳定, 维修率低。

E.品质优良

该LED路灯设计的使用年限是20年以上, 因其包含以下独特技术:

(1) LED灯泡采用日本顶级Nichia5mm LED灯泡;

(2) 每盏LED路灯电力供应皆由故障率0.01%或更低的电信等级供应;

(3) “10 LED in series”的设计提供完整的流明亮度 (lumen) 性能;

(4) 故障率达3.5%也不会影响流明亮度, 不同于一般高热能输出的LED路灯;

(5) 有了老化补偿技术 (ACT) 与低热能输出设计, 使用期限提高至10万小时 (摄氏10度可延长使用寿命) ;

(6) 夜间亮度调整感应器在必要的时候调整电力, 以达到电力节约效益及延长LED使用寿命的目的。

智能路灯节能技术篇7

物联网技术是一项新兴的技术, 广义上的物联网是信息空间与物理空间的融合, 将一切事物数字化、网络化, 实现高效信息交互方式, 是信息化在人类社会综合运用达到的更高境界[5], 物联网技术正悄悄应用到人们生活的方方面面。

针对目前路灯控制中遇到的问题并结合物联网技术的特点, 提出了基于Zig Bee无线传感器网络和GPR技术的智能路灯监控系统。该系统采用无线控制的方式代替传统的有线控制, 摆脱了线缆的束缚, 不仅施工简单,成本低廉,而且还极大地提升了系统的性能。

1 监控系统工作原理

智能路灯控制系统主要由控制路灯工作的Zig Be网络和GPRS远程数据传输模块两部分组成。

控制路灯工作的Zig Bee节点包括以下三类, 协调器节点、路由器节点和终端节点。其中协调器节点只有一个,路由器节点和终端节点都有若干个。协调器节点负责建立网络并与GPRS模块进行数据交互。路由器节点可以作为无线节点的中继控制器,同时也可以作为一个终端节点对路灯进行控制。终端节点只能接收控制信号并对路灯进行相应的控制。

GPRS模块与协调器节点通过串口相连接。 GPRS模块可以将Zig Bee网络收集的各节点数据通过GPRS网络发送到远程控制终端,同时也可以将远程控制终端发送过来的控制命令通过协调器节点传递给Zig Bee网络。

系统工作原理:远程控制终端将控制命令通过GPR网络发送到GPRS模块,GPRS模块再通过协调器节点将命令发送到终端节点,从而实现对路灯的控制。同时终端节点也可以将自身的状态通过GPRS网络发送到远程控制终端,从而实现对路灯的远程监控。系统的工作原理图如图1 所示。

2 系统的硬件设计

系统的硬件电路主要由三部分组成:CC2430 通信电路、路灯开关电路和GPRS模块与协调器节点的连接电路。

2 . 1 通信电路

选用TI公司的CC2430 芯片来构建Zig Bee网络。CC2430 的性能十分优异, 单片的价格仅为几美分, 这使得它可以以很低的费用构建Zig Bee网络, 结合TI公司业界领先的Zig Bee协议栈,使得它具有很强的市场竞争力。另外CC2430 还具有多种运行模式, 这使得它十分适合搭建低功耗的系统。

由于Zig Bee形成的是一种短距离的无线网络, 覆盖的距离有限, 因此当路灯之间的距离较远时,Zig Bee控制节点之间传输的数据就很有可能不稳定。为了提高Zig Bee节点信号的传播距离,增强系统的可靠性,有必要提高各节点的输出功率。为此选用TI公司的CC2591 芯片。CC2591 是一款性能优异的射频前端, 可提供22 d Bm的输出功率,而且可以与CC2430 实现无缝连接[6]。 CC2591 与CC2430 相配合可以极大地增加无线信号的传播距离。CC2430 通信电路原理图如图2 所示。

2 . 2 路灯开关电路

系统通过控制终端节点I/O口的高低电平来对继电器的通断进行控制,进而控制路灯。由于CC2430 芯片的各个I/O引脚的驱动能力有限, 不能直接驱动继电器,于是选用TI公司的SN74HC04D作为输出缓冲,它与其他元器件配合间接控制继电器,进而控制路灯。路灯开关电路如图3 所示。

2 . 3 数据远传电路

系统要求对路灯进行远程控制,然而Zig Bee无线网络的一个特点就是近距离, 为了实现远程监控,系统搭配了一个GPRS模块,Zig Bee无线网络可以通过GPRS网络与远程控制终端进行联系[7]。本系统采用的GPRS模块是西门子公司的MC35i, 该模块的体积小、功耗低, 能够提供数据、语音、短信等功能, 完全满足系统传输数据的要求。 MC35i与Zig Bee网络中的协调器节点通过串口相连接。

3 系统的软件设计

系统的软件设计主要包括两部分:GPRS模块子程序和Zig Bee节点子程序。其中Zig Bee节点子程序又包括协调器节点程序、路由器节点程序和终端节点子程序三部分[6]。

3 . 1 GPRS模块程序

GPRS模块是Zig Bee无线网络与远程控制终端进行数据交互的桥梁。当GPRS模块检测到有协调器节点通过串口发送过来数据时, 则将数据写入缓存区, 然后再将数据发送出去。同时如果GPRS模块接收到远程控制终端发送过来的命令,则将命令通过串口发送给协调器节点,并最终传递到各个终端节点。 GPRS模块的程序流程图如图4 所示。

3 . 2 Zig Bee节点程序

3 . 2 . 1 协调器节点程序

协调器节点的主要作用是建立无线网络并与GPR模块进行数据传输。协调器节点上电后会主动建立一个网络, 然后等待路由器节点和终端节点的加入, 并最终将所有的Zig Bee节点组成一个网络。同时协调器节点还要接收由GPRS传输过来的命令, 并将命令发送到其他Zig Bee节点。如果其他终端节点需要发送数据, 协调器节点还负责将数据通过串口发送到GPRS模块。协调器节点的主程序流程如图5 所示。

3 . 2 . 2 路由器节点程序

路由器节点上电后会申请加入由协调器节点建立的网络,一旦加入网络路由器节点就进入监控状态。一方面监测有无其他路由器节点或终端节点申请加入网络, 并根据情况做出相应反应; 另一方面监测有无从协调器节点发送过来的命令,如果有则根据命令进行相应的读写操作。路由器节点的主程序流程如图6 所示。

3 . 2 . 3 终端节点程序

终端节点的主要作用是监控有无从协调器节点发送过来的命令,如果有则根据命令对路灯进行控制。如果要读取自身状态,则根据命令将读取到的状态发送给协调器节点。终端节点与路由器节点不同,它只能接受控制命令并发送数据,而不能加入其他节点。终端节点的主程序流程图如图7 所示。

4 系统测试

4 . 1 点对点数据传输测试

根据设计需要,对系统进行了数据传输测试[8]。选用两个节点进行点对点通信测试,两个节点分别是协调器节点和终端节点。远程控制终端发送测试数据到GPRS模块,GPRS模块通过串口再将测试数据传输给协调器节点, 协调器节点将测试数据直接传递到终端节点;终端节点收到测试数据后将其直接传递回协调器节点,协调器节点再将数据通过串口传递到GPRS模块, 最后再由GPRS网络传递到远程控制终端, 在远程控制终端对数据进行分析。点对点测试数据如表1 所示。

由表1 可知,当节点之间的距离一定且节点之间无遮挡物时的丢包率要小于有遮挡物时; 当距离增加时,丢包率也会随之增加;在实际中路灯之间可能会有树木等遮挡物,要根据情况合理选择各个路灯节点之间的距离,本系统最远的有效覆盖距离为50 m。

4 . 2 组网测试

远程控制终端通过GPRS网络将测试数据发送到协调器节点, 协调器节点将数据发送给所有终端节点;终端节点收到测试数据后再通过多跳网络将测试数据发送到协调器节点, 最终由GPRS网络发送到远程控制终端,在远程控制终端对数据进行分析。组网测试数据如表2 所示。

由表2 可知, 当发送间隔相同时, 丢包率与跳数成正相关; 当跳数一定时, 发送间隔增加, 丢包率降低; 当发送间隔增大时, 丢包率随跳数的变化的趋势变慢;当发送间隔为20 s时,丢包率几乎为零。对于本系统而言,如果发送间隔达到20 s, 加上系统具有重发机制, 就可以达到系统要求。

本文提出了一套基于物联网技术的智能路灯监控系统设计方案,详细介绍了系统软硬件。对系统的一部分功能进行搭建,取得了良好的预期效果。整个系统采用无线的方式传递控制信号,铺设系统的成本低,方便灵活; 系统的智能化程度高, 可以根据情况对路灯进行控制, 不仅节约了人力成本, 还提高了能源利用率; 本系统能够有效地对路灯进行远程监控。

系统仍有不够完善的地方,如操作界面智能化程度低等。在我国智能路灯尚处于起步阶段,相信随着物联网技术的迅猛发展,智能路灯系统必将得到广泛的应用。

参考文献

[1]王海涛,朱兆优.基于ZigBee的LED节能街灯控制系统[J].东华理工大学学报(自然科学版),2009,32(4):394-396.

[2]金纯,罗祖秋.ZigBee技术基础及案例分析[M].北京:国防工业出版社,2008.

[3]宁炳武,刘军民.基于CC2430的ZigBee网络节点设计[J].电子技术应用,2008,34(3):95-99.

[4]任秀丽,于海滨.ZigBee无线通信协议实现技术的研究[J].计算机工程应用,2007(6):143-145.

[5]孙其博,刘杰.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(4):1-9.

[6]田裕康,马双宝.基于ZigBee的光伏照明控制系统[J].单片机与嵌入式系统应用,2010(7):52-55.

[7]王淑茹.GPRS远传抄表及能源管理系统[J].信息时代,2012(1):57-59.

智能路灯节能技术篇8

在新的经济发展阶段, 我国对节能环保技术的研发和使用越来越广泛。尤其是近几年来, 我国提出了可持续发展战略, 随后还出台了一系列政策来对节能环保产业的规范化发展作了具体的要求, 尤其是对城市公共设施建设作了强制性的要求, 主要体现在城市路灯照明方面。在城市路灯照明设施过程中大规模使用节能技术必须要进行科学合理的整体规划, 要充分考虑使用过程中各种目前还不成熟的技术环节, 并结合不同城市的实际发展需要, 不要盲目地使用各种新型的节能技术和设备。盲目使用新型的节能技术和设备可能会造成一些不必要的负面影响。在路灯照明系统中使用节能技术还直接关系到城市交通系统运行的稳定性。

1 使用路灯节能照明技术的现实必要性

我国既是一个资源大国, 也是一个资源消耗大国, 在经济飞速发展的过程中, 环境和资源与社会发展的矛盾越来越尖锐。我国路灯照明传统技术大部分都使用高耗能的高压钠等照明材料, 其正常使用周期只有四、五年。而我国在城市电网建设方面的各种技术缺陷使得电压变化十分频繁, 稳定性极差, 对路灯的正常使用有严重的影响, 所以其真正的使用周期只有一年左右。另外, 许多经济欠发达地区的城市对节能技术的使用极不合理, 有些城市由于受自身经济发展水平的限制, 根本就不重视在路灯照明方面使用节能技术和产品。有的城市在路灯照明设施规划建设过程中没有对其进行科学的规划和合理的控制, 造成许多人为原因引起的不必要的各种资源浪费。节能技术在城市路灯照明方面的广泛应用对于城市未来的发展意义重大, 会在很大程度上促进我国节能应用技术产业的发展, 同时, 对建设资源节约型、经济环保型社会, 解决我国日益严重的能源和环境危机会起到积极的推动作用, 并在应对气候变暖冰川融化和海平面上升方面也会起到促进作用。

2 路灯节能技术的具体内容

2.1 节能光源

我国已经有许多自主研发的节能灯具照明产品, 为节能环保产业未来的发展奠定了良好的技术基础, 但由于其市场价格十分昂贵, 所以普及范围小, 速度缓慢。我国对于节能照明技术的研发应该出台相应的扶持优惠政策, 在借鉴国外先进技术和研究成果的同时要积极地研发新型能源和设备, 以促进节能绿色光源在城市路灯照明过程中的使用。从目前的现状来看, 我国可以逐渐地推广使用的有高效节能灯、LED路灯以及光能路灯等。

2.2 运行控制系统

随着数控技术的广泛使用, 在城市路灯节能照明方面也迅速出现了数字监控运营系统, 其工作运行原理就是对各种使用对象进行遥测控制、信息处理和状态调整。这是一种新的自动化智能监控系统, 可以在很大程度上节省人力和能源的消耗。许多城市都可以通过双功率镇流器对城市的照明系统运行状态进行长时间不间断地监控。这种监控运行系统在实际运用过程中取得了良好的效果, 目前已经得到了广泛应用, 可大大节省人力资源, 提高城市照明监控系统的工作效率。

2.3 使用具体对象

(1) 节能光源方面, 可以在城市公共照明场所广泛使用紧凑型的荧光灯、高明度的高压钠灯以及LED路灯。

(2) 通常情况下, 采用防护性能等级高、光线反射效率较高的照明灯具。

(3) 对所有被监控的灯具用并联电路进行损耗性补偿, 可以使镇流器的正常运行功率提高到80%以上, 还可以采用电磁感应节能镇流器代替普通的节能镇流器。

(4) 可以使用新型的电子镇流器代替电感镇流器。

2.4 城市公共电网线路

从城市交通照明设施的电网范围来看, 我国许多城市的路灯照明系统由于电路运输距离过长造成线路损耗较大, 这在很大程度上直接影响到路灯的照明亮度, 所以设计线路时要选用质量较好、半径较大的电缆。就目前的实际情况来看, 我国许多城市在深夜时, 城市路灯照明系统的电压会在一定程度上升高, 如果长时间这样, 不仅会缩短路灯的正常使用周期, 而且还会造成大量的电能损耗。针对这种情况, 可以安装一种自动化的智能灯光照度节电器, 利用微电子监控调节技术, 在保证供电系统运行正常的基础上及时地对电压和照明度进行调整, 达到增加产品正常使用周期和节省电能损耗的双重目的。

2.5 电压稳定性

城市电网在运行过程中电压频繁变化会直接影响到城市交通系统在夜间的正常运行, 造成巨大的资源浪费和能源消耗, 甚至还会造成许多突发性的交通事故, 给城市的交通造成许多潜在的安全隐患。针对这些问题, 可以使用自动化的智能光源电压调节设备。这种设备可以在城市电压上升、人流量稀少的深夜起到降压节能的作用。

2.6 使用时间段调节

在深夜零点以后关掉一部分人流量车流量较少的路段和街道的路灯, 这种方法的特点是投入成本低、实施流程简捷、见效快, 其缺陷是照度不均匀。如果将路灯的无线电监控系统与半夜节能灯组合起来, 其使用效果将会更加好, 同时也可以解决这二者自身存在的各种缺陷。

3 电子镇流器

电子镇流器最显著的优点是运行原理简单、稳定性较好。虽然其节能效率不是很高, 但是随着我国电力电子运用技术的飞速发展, 电子镇流器的使用效率得到了很大提升, 其商业化进程也越来越快。

3.1 工作原理

电子镇流器基本的工作原理 (如图1所示) :把工频交流电转换为高频率的交流电, 然后再使用电力电子元件和IC控制器组成AC—DC—AC的循环变换电路, 先将工频交流电供电系统的电源整流滤波转换为直流电, 然后通过反向的电压转化器把直流电逆变为高频率的交流电。

3.2 功能

(1) 输出功率的控制, 即调整PWM信号的发送频率和其所占用的空间比例, 以实现控制电流和降低电压的目的。

(2) 控制启动电路的正常运行状态。

(3) 在电流过大、温度过高的情况下能够及时关闭主电路。