智能路灯节能控制系统设计分析

王长进

摘要：道路照明是城市基础建设的重要内容之一，对其控制系统进行合理的节能设计十分重要。本文对智能路灯节能控制系统的功能进行了介绍，分析了智能路灯节能控制系统的设计原则及其结构设计，旨在为城市路灯控制系统的设计提供参考借鉴。

关键词：智能路灯；节能；控制系统；设计

0 引言

隨着我国社会经济的快速发展以及城市化建设的不断进步，电力短缺的问题也日益突出，如何有效节能减耗，提高电力能源的利用率是当前的一个重要课题。而城市路灯照明作为城市重要的基础设施，当前许多路灯控制系统存在控制功能单一，智能化程度低，运行维护成本高等问题，对智能路灯节能控制系统的设计展开研究十分必要。

1 智能路灯的节能控制系统的功能

1.1 系统概述

当前智能节能路灯的常见形式分为两种，一种是太阳能源（或风光互补）灯、另一种是LED路灯。通常情况下，LED路灯只需要传统路灯30%左右的功耗就能够达到普通高压水银灯的亮度，随着技术的进步和经济的发展，LED由于其耐受性好，节能而且光感好等特点，近年来已被广泛研究并迅速应用于路灯市场。

1.2 功能分析

一般而言，智能路灯节能控制系统具有以下几点功能：

（1）气象联动：节能控制系统能够共享交通工程监控系统的实时气象信息，并且能够预先设置气象控制参数，在恶劣天气出现时，比如强风雨天气、浓雾情况的时候，系统接收到外界信息后能够及时反馈到路灯的控制终端，从而实现自动开灯。在此基础上，系统可将相关信息汇总上传到计算机平台内，便于管理人员报备。

（2）系统故障和异常报警：当路灯出现光源故障、单灯控制器故障、线路故障、通讯故障或电源故障时，能够自动报警并且记录下故障记录，在故障排除之后，收到程序再启辉功能指令后能够再次点亮灯具。必要时，系统还能够实现单点单灯或者多点多类型路灯的任意控制，不仅能够针对某一个特定的路灯进行定位、故障检测、控制功率等操作，还能够对同一类型的路灯进行批量操作，这对于故障的预防和控制有很好的效果。

（3）定时控制功能：控制中心能够按照一年的日照长短对路灯的开启时间进行自动调整，在不出现意外情况的条件下，每一个路灯段子系统都可以按照设定的开关灯时段进行运行。同时，控制中心也能实时地探查每一个路灯的实际状态，以及工作中的工作参数是否正常，对于出现问题的路灯以及路段都能够通过系统进行反馈，得到及时处理。

2 智能路灯节能控制系统的设计原则

2.1 软启动功能

单个路灯也许功率不是很大，但是并联之后就属于大功率电器，现阶段有很多路灯的启动方式都是直接启动，启动时会产生较大的电流，不仅容易损坏灯具，而且可能会使得电网电压急剧下降，影响整个供电网络，因此，智能路灯节能系统设计必须具有软启动功能，防止启动时大电流对照明设备产生不良影响。

2.2 稳压控制

为了保证电器的使用安全，在电器使用过程中都保持电压的稳定极其重要。路灯照明设备作为与我们生活密切相关的设备，更应该做好稳压工作，这不仅能够提高设备的功效，也能够起到节能效果。因此，无论是在用电的低谷还是高峰期，都应当将路灯的供电电压稳定在一个合理的范围内。

2.3 自动启停

路灯作为我们日常生活中一种必备的公共设施，它的开启或者是关闭主要取决的是城市居民正常生活以及公共交通的具体情况的需求。功能。

3 智能路灯节能系统结构设计

在实际的结构设计过程中，节能控制系统多由智能控制器、功率单元和可变电抗变转换器构成的，其中功率单元和可变电抗变转换器组成变压器组。

3.1 智能控制器

智能路灯节能控制系统的核心由主控制器和PC机组成，PC机的作用就是软件的开发与操作，涉及内容有数据库、路线设计以及符合管理人员的操作系统设计等。PC机上的数据库负责对路灯的命名、编号、维修数据和历史数据进行操作和记录，通过人机交互界面对各路灯发出控制命令，从而达到所需的控制要求。PC机上存储的路灯地理线路图能够将前端控制器传回的故障信号进行准确定位，能够及时的发现和查找故障原因。

3.2 变压器组

变压器组由功率变换器和可变电抗变换器组成，是在传统电抗器基础上做了一点创新。变压器组比传统电抗器多了二次线圈，电子功率变换器与二次线圈相连，电子功率变换器由智能控制器进行控制，能够改变可变电抗变换器二次侧的电流，也就改变了可变电抗变换器的一次侧电流，能够实现在不变化输入电压的基础上改变可变电抗器阻抗，具体的结构框图如图1所示。

图1中变压器组的可变电抗变换器的一次绕组直接和路灯负载相连接，通过二次线圈将其与功率转换器和智能控制器连接。智能控制器和电力电子功率变换单元实现对可变电电抗器二次绕组的控制，从而实现改变一次绕组的目的，最终改变整个路灯的输入电压，使得路灯既能够进行调节，又能够实现软启动。

功率变换单元主要由信号检测器、触发控制器、电力电子功率器件和信号处理器等部分组成，通过调整晶闸管控角来控制可变电抗变换器二次线圈电流的大小，从而改变路灯的端电压，实现对路灯亮度的控制，其基本的工作原理如图2所示。

可变电变换器二次线圈的电流或电压变化，很大程度上取决于晶闸管的导通情况，在图2中，触发装置在收到智能控制器发出的控制信号之后，触发板输出脉冲信号，从而使得功率变换单元能够按照要求改变晶闸管的导通情况，通过电磁感应，电抗器一次侧的电抗值会发生改变，从而路灯的输入电压也会变化，实现了路灯的软启动和自行调压功能。

4 结语

综上所述，智能路灯节能控制系统能够在确保路灯照明正常功能的同时，有效降低路灯电力损耗及管理维护成本，达到节能减排的目的。在智能路灯控制系统设计过程中，设计人员应结合路灯照明的正常需求，选择合理的节能方式，利用先进的技术进行设计，从而确保系统的智能节能功能，促进城市建设的发展。

参考文献：

[1]殷翔.浅探城市道路中的智能路灯节能控制系统[J].居业.2016（09）

[2]李祎，朱新磊.智能路灯节能控制系统研究[J].科技视界.2015（21）