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摘要：路燈節能控制系統一般指對城市路燈的開關與照明亮度通過控制器、功率變換、阻抗變換器等器件進行智能控制，以達到節能的效果的電路系統。本文將通過對路燈節能控制系統詳細的功能介紹，以及對路燈節能控制的設計研究，包括硬件與軟件的設計，然后分析路燈節能控制系統的節能效果，以此為城市路燈節能控制系統的優化提供參考。

關鍵詞：路燈；節能；控制系統；軟件實現

一直以來，人類對能源的需求就沒有停止過，除了部分可循環利用的能源外，我們目前運用的大多數能源均屬于一次性能源，隨著社會的發展，特別是進入二十一世紀以來人們對生活質量的要求大大的提升，對能源的需求也就越來越大，而我們的可利用的一次性能源卻也越來越少，隨著可持續性發展的觀點的提出，人們對能源的認識也越來越清晰。據美國石油業協會估計，地球上尚未開采的原油儲藏量已不足兩萬億桶，可供人類開采時間不超過95年。在2050年到來之前，世界經濟的發展將越來越多地依賴煤炭。其后在2250~2500年之間，煤炭也將消耗殆盡，礦物燃料供應枯竭。面對即將到來的能源危機，全世界認識到必須采取開源節流的戰略，即一方面節約能源，另一方面開發新能源。面對如此嚴峻的能源問題，而我們的城市路燈系統卻存在著嚴重的能源浪費，在城市供電中路燈消耗電量占了30%左右。大多城市的供電系統還處于通宵同等供電的模式，而對于深夜已經不再需要大量的持續照明，如果能將其進行改進將會大大地節省城市照明供電。

1.路燈節能控制系統的功能

1.1分時控制

在城市路燈供電系統中，大多是通宵統一標準供電，雖然控制簡單，但是系統線路單一，無法對路燈不同時段，不同地區根據不同的照明需求改變照明亮度。而一年四季中，每個季節的日出日落的時間段都會有所不同，不同時間段的自然光照明度都會有所變化，且城市路燈照明不僅僅應考慮四季的時節變化，還需要考慮每天不同時段人們對照明量的需求，比如在人流量與車流量的高峰期的傍晚，需要讓路燈進入最佳照明模式以保障人們的出現安全，在交通正常期的深夜和交通低谷期的凌晨，照明量應在保證基本出行安全的前提下相應降低照明量以節約用電。那么如何控制路燈的照明度呢，根據“一年分三季，一季分時段”的分時控制思想，在不同的時間段輸入相對應的的電壓，隨著電壓的變化，照明度相應也發生變化。在交通量較大的時間段根據人眼的感光——光線照明度減少10%，人的視覺感覺只減少了不到1%，而當電壓減少到額定電壓的93%時路燈的照明度會降低5%，而使用壽命將提升兩倍，所以將此電壓設為正常照明電壓最為適合，既可以保證行人的照明需求與舒適度，還能大大提升路燈工作壽命與效率。相應的方法可以設計出正常期與低谷期相應的照明電壓分別為額定電壓的88%和80%。采取分時控制將大大地減少因交通照明需求的不同而造成的不必要的浪費。可以根據表1中的不同時間段的電壓值來實現路燈照明的分時控制。

1.2電壓監控

分時控制的基本理論是建立在路燈供電電壓基本保持在穩定值的前提下的，但是在面對現實情況時往往沒有那么理想。大多數地區電網電壓都存在著安全正常范圍內的電壓波動，而，其電壓值可能高于也可能低于額定電壓。這時候使用路燈分時控制時間表中的比值來調整電壓雖然也能達到節能效果，但是明顯沒有正常情況下那樣顯得那么理想。所以這時就需要在控制系統中加入電壓監控系統，對供電電壓提供實時的電壓數據并傳到分時控制系統中分析處理得出應控制輸出的電壓值。將電壓監控系統與分時控制系統結合將會使得節能電壓更加準確，節能效果更佳明顯。

1.3旁路模式

在城市路燈供電系統中，還可以加入旁路模式，使得供電系統在接觸器線路故障時可以自動切換到旁路供電模式。很多城市路燈供電系統沒有安裝旁路系統，在出現故障時不能夠保障交通安全。而旁路供電模式可以使得交流電直接繞過控制器與變壓器直接對路燈進行供電，此系統模式看似對節能沒有起到直接的作用，但是保證道路交通的及時安全供電在某種程度上起到了保障人民生命安全，也間接起到了節電的作用。

1.4通信功能

加入了電壓監控的分時控制電壓的路燈節能系統已經在保障基本照明需求時很大程度地節約了用電量，但是在陰雨天時的傍晚，天黑的通常比正常情況要早很多，這就需要提前開啟路燈照明系統，在下大雨的深夜，為了保障行車交通安全也需要路燈能保證充足的照明量。為了能保證分時控制供電系統和電壓監控系統更加靈活地運用在城市路燈節能控制系統中，在控制系統中還需加入通信功能，使得供電電壓與實時天氣照明情況（陰雨天等特殊情況）及時反饋到中央監控系統，計算實時需求電壓值，實時反饋到控制系統中以靈活運用節能系統。

1.5多種電工參數的檢測

在多種控制系統的共同工作下，節能效果將會更加顯著。但是更多的系統意味著更復雜的線路和電器元件。所以還需要設計可以顯示各個器件故障的顯示屏，不管是控制器，變壓器或者是某個二極管出問題都可以實時清晰的明了的發現并及時地解決問題。

2.路燈節能控制的設計

2.1硬件設計

節能硬件設計主要包括單片機設計、時鐘電路、電工參數測量通道、鍵盤顯示電路和通信電路。

2.2軟件設計

軟件的設計主要集中在通過程序的設計來完成對硬件的控制，比如檔位的高低設置，通過分析電壓監控系統數據分析是否需要根據實時電壓而采取相應的降壓或者升壓效果。整個系統被分為分時分段模塊、電壓監控調檔模塊和實時顯示模塊。

3.節能效果分析

通過運用電壓監控，分時控制等節能控制系統，使得電能控制系統更加高效，也使得節能效果更加明顯。以1000W路燈為例，在滿足正常的交通照明情況下，適當降低路燈的端電壓，可節能20%左右。在深夜交通流量降低時，可將路燈的端電壓降至170V~180V，路燈1h內耗電0.55kWh左右，除去其他損耗，可節約電能近40%。在使用了路燈節能系統情況下，在不影響行車照明的情況下能達到如此高額的節電量將會使得人們更加地了解到節能系統的優勢。

4.結語

通過加入分時控制和電壓監控等系統，以及路燈節能控制的設計，使得路燈節能系統更加完善。城市路燈的節能高效節能不僅僅可以更加高效地利用電能達到節約能源的效果，還可以向市民們傳遞節能的理念，讓全民參與到節能中來，更加堅實地貫徹可持續發展思想。

參考文獻

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作者:蒼如意 單位:天津市電力公司路燈處