城市路灯照明节能技术

城市路灯照明节能技术

赵洁

防城港市港口区道路照明设施管理所  广西壮族自治区  538001

摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国城市化进程的不断减速，城市照明工程发展日盛。城市照明为人们日常生产生活提供便利的同时，也造成了大量电力资源的浪费，有较大的节能空间。本文主要对城市路灯照明节能技术进行论述，详情如下。

关键词：城市路灯；照明；节能技术

引言

在当前我国节能减排政策的大力推动下，通过科学化管理模式与先进科学技术的应用，可以促进照明系统节能降耗，是当前城市照明系统发展的必然趋势。

1城市路灯照明节能技术的应用原则

根据各类型道路、各区域的实际情况，合理组织城市照明规划设计工作，突出照明的重点，严格控制照明的数量、分布位置、亮度等关键参数，在合理的规划之下提高照明水平，力争最大限度地减小电能消耗。

2城市路灯照明节能技术

2.1灯具的选择

灯具发光效率（LOR）是灯具选型中必须考虑的节能指标。假设有灯具1和灯具2，各自的LOR值分别为65%和79%，LOR为灯具发出的总光通量与灯具内所有光源发出的总光通量之比，在光源一致的前提下，灯具2的照度比灯具1高。除此之外，光通维持率也是重点考虑指标，该值将直接对初始照度造成影响。假设有灯具1和灯具2，各自的光通维持率分别为0.6和0.7，光通维持率为灯在寿命期间内特定时间的光通量与该灯的初始光通量之比，在使用场景一致的前提下，灯具2的初始照度比灯具1低。由此看来，在挑选照明节能灯具时，应着重考虑优质高效、高光通维持率的基本要求。具体至城市路灯照明领域，所采用的灯具应具有较高的光通利用系数，其具体受到安装高度、倾斜角度、配光方式等多项因素的影响，在设计时应进行综合考虑。按照工程要求选择好灯具及配光方式后，要进一步考虑具体的安装参数，包含高度H、间距S、倾斜角度，其均会对路灯照明质量带来影响。为兼顾照明、节能、美观、耐久等多重要求，通常S/H的值应稳定在3～4，倾斜角度为5°～10°。若选用的是金卤灯、高压钠灯等气体放电灯，在设计其安装高度时主要依据光通量而定，不同光源规格的最小安装高度不尽相同。

2.2基于PLC的自适应环境路灯模拟控制装置

路灯系统是由可编程逻辑控制器（PLC）为核心，利用PLC技术模拟了一个基于PLC的路灯控制系统。PLC技术是一种负责运算和操作的电子系统，它可以替代生产线上的传统继电器系统，促进工业设计的发展。它可以将硬件软化，促进系统运行的效率，提高系统的灵活性。还可以通过编程运算，通过数字化操作完成生产流程，并有可靠性强，抗干扰性强，I/O接口模块丰富，重量轻、能耗低、便于安装等特点。该系统采用光敏电阻传感器判断环境的明暗程度、红外对管采集可移动物的位置信息以及PLC内部的时钟功能来分别在光控模式、移动物监控模式和时控模式下实现路灯系统的智能化控制，并将其集成为一个涵盖上述所有模式功能的自动化控制模式，并能实现路灯的故障自检功能。这就是本自适应环境的路灯整体控制过程。

2.2.1自动控制功能

自动控制功能是集结光控功能、时控功能，以及移动功能为一身的模式，开启自动控制模式时，自动故障检测同步开启，其他模式无法单独控制。首先通过光控模式来控制路灯的开启，其次通过时钟系统来控制路灯在深夜时的关闭时间区间，当到达路灯关闭的时间区间时，打开移动物监控模式，由移动物来控制路灯的开启与关闭。当时间过了系统设定的关灯时间，系统恢复到光控模式，由环境的明暗程度来控制路灯关闭。

2.2.2总体时控和移动功能

总体时控开灯信号和总体时控关灯信号功能是在（例如晚上9点到凌晨1点）这段时间里，马路上人和车辆比较多，就可以开启路灯直到1点关灯。然后后半夜人员以及车辆很少，可以开启深夜关灯模式，路灯就会关闭，这时移动模式会同时开启，移动模式是由红外传感器使用红外对管对移动物实时检测。

2.3基于GPRS的城市路灯节能控制系统

系统采用GPRS技术，可以实现现场数据的采集，例如LED路灯的电压、电流等数据；通过GPRS通信模块，将数据发送到监控中心站。GPRS技术中的GPRS通用分组无线业务是在现有的GSM移动通信系统基础上发展起来的一种移动分组数据业务，GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换功能实现以分组方式进行数据的传输与交换。系统通过上位机监控软件实现城市道路路灯照明系统的数字化、自动化管理。

2.4路灯专网构建

路灯专网的整体架构分为数据网络和物理网络。数据网络由云端后台、共享中台和智慧前端组成，其中后台和中台主要发挥“大脑”的作用，根据用电设施终端数据反馈做出场景识别和响应，为前端提供控制指令。物理网络是路灯专网的建设主体，由网络中心（综合站），网络节点（综合箱）和网络末端（功能箱）三层电力设施组成，上游接入市电供电侧，下游接至各个用电需求侧。其中，综合站为专网中心供能设施，内置高压舱、配电舱和控制舱三层分区，考虑到现有路灯供配电设施建设的安全性与经济性，供电半径约为800ｍ。综合箱为专网节点供能设施，内置配电舱和控制舱，覆盖１～２个路口。由于综合箱体积较小，设置灵活度高，可根据实际建设需求适度调整点位。功能箱为专网末端供能设施，内置控制舱，覆盖前后各２～３杆路灯，一般结合照明、智慧城市设备实际负荷布置，并可灵活设置储能舱。

2.5基于C语言的路灯节能程序设计

借助C语言程序设计实现很多实用功能。为了利于节能路灯程序适合国内使用，在单片机系统中增加了中文字符输入和输出功能，字库号选择高度为16点阵，宽度为8点阵。单片机系统分成两部分:一是用户控制界面(UI)部分;二是硬件执行部分.单片机软件控制模块主要包括键盘驱动、液晶显示屏驱动、通信模块驱动、中文界面设计等。为了在单片机上实现中文输入，选择了汉字的UniCode编码。用户输入拼音字符，系统显示同音字供选择，然后在字库中查询点阵信息并在LCD上显示。由于路灯控制系统程序比较复杂，将程序按照模块化进行处理。整个系统包括主模块、重置模块、光强检测模块、时间调控模块、键盘显示模块和自动纠错模块。C语言编写程序模块较为紧凑，而且与单片机的硬件系统没有太大关系，可以在不同单片机快速移植。单片机首先加电复位，对系统采取初始化处理，同时打开传感器接口、显示屏和定时器，实现模拟数值和数字信号的AD转换。采用光线检测模块采集路灯所处环境的亮度，时间控制模块提供亮灯的夜间时间控制。如果路灯电源系统处于关闭状态，则调用电源控制模块接通电源。如果电源已经接通，则判断当时环境亮度是否过暗，然后调整路灯亮度。接着根据系统时间模块，判断路灯的工作时间段是否满足夜间条件。如果不满足，判断是否有人工手动控制，如果有手动模式，则进入键盘扫描阶段，等候键盘指令进行外部路灯亮度的控制。

结语

综上所述，在城市化进程日益推进的背景下，城市路灯照明的建设水平也应有所提升。在设计以及施工中，需贯彻节能理念，根据道路等级、道路车流量等配套合适的照明灯具，同时引入微电脑控制器等相关装置，提高灯具的自适应水平，实现自动化、智能化的目标。依托于多项先进的技术以及装置，共同构建城市照明监控系统，在保证城市道路照明效果的同时，减少能源投入。

参考文献

[1]唐琦.智慧城市与智慧街区的公共载体：智能路灯系统[J].工程建设与设计，2020（15）：74-76.

[2]郭继芳，王盈.城市路灯照明节能技术措施的探讨[J].电力设备管理，2021（4）：115-116.