城市路燈管理與工程合作節(jié)能控制方法研究

隨著計算機技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的道路照明也開始向著智能化的方向前進，尤其是已經(jīng)可以實現(xiàn)單燈控制和故障檢測。智能化的城市道路照明控制系統(tǒng)在提高照明質(zhì)量、美化城市夜景的同時，還可以獲得明顯的節(jié)能效果，提高市政管理水平。智能化已經(jīng)成為城市道路照明發(fā)展的必然趨勢。智能化道路照明系統(tǒng)概述智能化的道路照明控制系統(tǒng)的一個重要特征就是系統(tǒng)能夠根據(jù)不同區(qū)域的不同功能需求，在每天的不同時段、不同自然光照度或者不同交通流量情況下，按照特定的設(shè)置，實現(xiàn)對道路照明的動態(tài)智能化管理。這些設(shè)置就是用戶根據(jù)經(jīng)驗和需要設(shè)定的場景，智能化的道路照明系統(tǒng)正是通過場景控制獲得了提高照明質(zhì)量和節(jié)約電能的雙重效果。一種典型工程智能化道路照明系統(tǒng)的組成示意圖，該系統(tǒng)由照明管理中心平臺、線路級智能監(jiān)控終端和單燈智能控制器（或智能化數(shù)字鎮(zhèn)流器）組成。照明管理中心平臺負責(zé)整個系統(tǒng)的集中管理，進行遠程實時控制、系統(tǒng)運行信息采集和監(jiān)測。

目前,大家對LED光源的優(yōu)良特性都有了普遍的、概念性的認識,如節(jié)能、環(huán)保(無汞)、使用壽命長、抗震性好、體積小(近似點光源)、驅(qū)動簡單、電壓為低壓直流(能與太陽能電池相匹配)、色彩豐富、光束集中、響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點,LED點光源在景觀照明中已有了廣泛應(yīng)用。但在道路照明中,因LED光源價格昂貴以及光效、光衰和光源系統(tǒng)整體壽命和配光特性等關(guān)鍵技術(shù)難題的限制,目前使用較少。筆者就LED光源,在國內(nèi)目前技術(shù)水平下,從理論原理及實際應(yīng)用兩個方面,進行合理分析,從而對LED光源在道路照明中應(yīng)用,有個直觀和清醒的認識。從理論角度分析LED光源的特點及目前存在的問光源特點LED發(fā)光機理上是冷光源,且輻射中光譜全在可見光范圍內(nèi),因而實際效率有望更接近理論值。與傳統(tǒng)光源相比,LED光源體積小,在許多應(yīng)用場合甚至可以將其當(dāng)作點光源處理,故是一個具有一定光分布的微型燈具。白光LED顯色性好,色溫高,用于道路照明有利于提高人們對物體的辨別能力。與傳統(tǒng)光源在發(fā)光形態(tài)上最大的區(qū)別在于LED發(fā)出的光線是定向的,從LED發(fā)出的大部分光線能直接射向被照面,利用比例遠高于傳統(tǒng)光源。

城市道路照明中的場景控制策略及其實現(xiàn)內(nèi)容摘要城市道路照明控制系統(tǒng)可以通過場景控制達到提高照明質(zhì)量和節(jié)約電能的雙重效果。文章分析了智能化道路照明控制系統(tǒng)的幾種主要場景控制策略，包括時間表控制、組群控制和環(huán)境參數(shù)輔助控制，并給出了具體的實現(xiàn)方法。單燈智能控制器（或智能化數(shù)字鎮(zhèn)流器）負責(zé)單個路燈的控制和狀態(tài)檢測。線路級智能監(jiān)控終端和照明管理中心之間可以采用無線通信或以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，單燈控制器（或智能化數(shù)字鎮(zhèn)流器）和線路級智能監(jiān)控終端之間采用窄帶電力線載波通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸。場景控制的概念所謂場景控制就是通過綜合考慮和分析與道路照明密切相關(guān)的時間、路段、環(huán)境照度和交通流量等因素，按照預(yù)設(shè)的控制策略，對道路照明進行動態(tài)智能化管理，控制路燈在不同情況下工作在不同狀態(tài)，實現(xiàn)多樣化的道路照明場景，從而在提高照明質(zhì)量的同時獲得最佳的節(jié)能效果。按照影響道路照明控制的主要因素可以將場景控制策略分為時間表控制、組群控制和環(huán)境參數(shù)輔助控制。

LED光源目前存在的問題傳統(tǒng)光源都是高溫輻射體,高壓鈉燈、金鹵燈等電弧管工作時都需要外泡殼維持很高的管壁溫度,密閉的道路照明燈具對這種光源工作是有利的。然而,對LED卻十分有害,因為LED半導(dǎo)體光電器件是熱敏元件,散發(fā)的熱量需要通過燈具有效地排除出去,否則會引起PN結(jié)溫升高,導(dǎo)致光通衰減,效率降低,嚴(yán)重時將完全失效。因此散熱是LED燈具設(shè)計中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。大功率LED尚未解決的散熱問題,導(dǎo)致光衰較快,有效壽命較短,無法適應(yīng)道路照明長時間、高質(zhì)量的使用要求。LED的方向性很強,使這類燈具配光曲線很難滿足道路照明的要求。高質(zhì)量的配光系統(tǒng)要求,成為阻礙LED光源在道路照明領(lǐng)域推廣應(yīng)用的又一技術(shù)瓶頸。目前,還沒有能與現(xiàn)有氣體放電燈配光系統(tǒng)相媲美的產(chǎn)品。LED光源是與高壓鈉燈等傳統(tǒng)光源有很大不同的光源。用于道路照明工程合作不能簡單地將LED取代現(xiàn)有的燈具,也不能簡單地點亮LED即用于道路照明。許多LED生產(chǎn)廠家及經(jīng)銷商都宣稱,他們的LED路燈,在滿足道路照明標(biāo)準(zhǔn)的情況下,可以用90W替代250W高壓鈉燈(HPS),節(jié)電效果顯著,并承諾保用10a以上。我們不妨用90WLED(80lm/W)光源燈與250WHPS(110lm/W)來進行分析。依據(jù)燈具有效利用率,250WHPS有效輸出總光通量應(yīng)為25011075%60%=12375lm,而90WLED光源有效輸出總光通量為908075%=5400lm。

利用場景控制可以實現(xiàn)多種情景模式控制，例如，在單桿單燈情況下，可以實現(xiàn)隔燈點亮；在單桿多燈情況下，可以實現(xiàn)一桿亮一盞燈 /兩盞燈 /三盞燈 /四盞燈等多種組合情況。 時間表控制 時間控制主要包括每天的及時開關(guān)燈控制和夜間按照道路交通流量分時段進行的組群控制或調(diào)光控制。這些控制操作不僅應(yīng)該能夠取得明顯的節(jié)電效果，還應(yīng)該能夠提高道路照明質(zhì)量。開關(guān)燈時間的確定 盡管對于某一城市來說，完全可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐娜照涨€確定出每個月份大致的開關(guān)燈時間，但是由 于地球上每一點的地理位置不同，其對應(yīng)的日出日落時間也不相同；并且由于地球的自轉(zhuǎn)軸相對于地球和太陽的平面是傾斜的，再加上地球的公轉(zhuǎn)作用，因此即使是同一地區(qū)其每天的日出日落時間也不是完全相同的。所以為了實現(xiàn)精確的開關(guān)燈控制，更為合理的方法應(yīng)該是根據(jù)城市所處的經(jīng)緯度計算出當(dāng)?shù)孛刻斓拈_關(guān)燈時間。