校園路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)

校園路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)

1智能化照明控制系統(tǒng)隨著國家節(jié)能減排政策的實施，節(jié)能方法越來越受到重視?，F(xiàn)在，它正在推廣節(jié)能裝置和節(jié)能裝置的使用，并在路燈照明領(lǐng)域研究節(jié)能方法。路燈作為一項公共設(shè)施,對于社會發(fā)展起到至關(guān)重要的作用,但是在某些環(huán)境無需照明的情況下使路燈一直點亮,其造成的電能浪費不容忽視,必定要多管齊下才能真正達到節(jié)能環(huán)保的目的,另外,越來越多的智能化電氣設(shè)備出現(xiàn)在日常生活中,為我們的生活提供便利,路燈照明的智能化控制必定是大勢所趨。目前常見的路燈照明系統(tǒng)控制方式比較單一,缺少智能化的節(jié)能控制系統(tǒng)。在當前,節(jié)能環(huán)保越來越被提倡和重視,廣大校園夜間行人較少的路段,或者在較晚時間的某一路段,使用此種路燈照明系統(tǒng)可以有效地節(jié)約電能,為如今所倡導(dǎo)的節(jié)能減排做出貢獻,這種裝置在所有的路燈照明系統(tǒng)中尚未出現(xiàn)。要實現(xiàn)校園照明路燈的節(jié)能,一方面是使用節(jié)能元器件,尤其是燈具的節(jié)能化;另一方面是實現(xiàn)控制方法節(jié)能,采用智能節(jié)能控制技術(shù),比如光控技術(shù),由光敏傳感器檢測光線強度從而控制路燈的點亮;對于行人較少的路段,可采用跟隨照明的控制方式,實現(xiàn)人來燈亮,人走燈滅。2校園比較大規(guī)模照明校園燈光設(shè)計的必要性每當傍晚時分,是道路上交通流量的高峰期,同時電網(wǎng)負荷也達到了高峰。此時,電網(wǎng)電壓偏低,導(dǎo)致光源的光通量偏小,使路面的照度相對較低。此時,路燈變壓器輸出電壓為正常電壓或高于額定值的5%,可以確保路燈正常啟動,也保證了所需的照明質(zhì)量。當午夜時分來臨,電網(wǎng)用電負荷處于一天中的低谷,電網(wǎng)電壓升高,有時甚至?xí)鲱~定電壓30~40V,電網(wǎng)電壓的升高必然導(dǎo)致路燈的光通量增大,使路面照度明顯升高。然而,此時道路上的交通量卻降至最低谷,僅需要保持路燈的最低光照度就可以。同時,電壓的升高還會縮短光源及其附件的壽命。校園路燈照明也是同樣道理,當傍晚時分,校園內(nèi)無論是教學(xué)樓、實驗室。宿舍或者是食堂,大量的用電器開啟,電網(wǎng)負荷達到高峰,而到了23:00以后,校園中大部分的用電器都會關(guān)閉,此時的電網(wǎng)負荷達到低谷,校園內(nèi)路燈光照度達到最高,可如此高強度的光照作用卻并沒有發(fā)揮實際效用,所以實行校園路燈分節(jié)能控制是有必要的,因為光這部分的費用就占了校園整體用電量費用的很大一部分,而這部分費用是完全可以節(jié)省的。目前,校園路燈的控制方式基本上是人工控制,且照明部分和景觀部分的路燈沒有明顯的區(qū)分。照明部分路燈有些是全夜燈或是后夜燈,對于人工勞動強度較大,且繁瑣。有時由于值班人員開關(guān)路燈不及時,造成行人不方便以及能源浪費現(xiàn)象時有發(fā)生。各大高校地域廣闊,路燈的分布范圍很寬廣,校園每條道路上的人流量不均,這給路燈的監(jiān)控和管理設(shè)置了許多困難。因此,利用智能控制就可以很好地解決這一問題,光控傳感器能夠檢測管線強度,人體熱釋電紅外線傳感器能夠檢測行人流量,再加上一塊核心控制器,就相當于在校園道路上安置了一個有視覺能力和發(fā)達大腦的機器人。此外,美麗的校園需要景觀路燈的妝點才能在夜間依舊保持迷人的景色,景觀路燈同時也是校園舉辦重大活動和眾多節(jié)日期間增添氣氛的催化劑,通過對景觀路燈的多樣化控制,校園的一年四季都可以擁有不同主題的夜景。因此,在兼顧性價比的基礎(chǔ)上,研制出穩(wěn)定性較高的智能控制器,會是將來校園路燈控制方面的一大趨勢。3led燈在校園燈照明系統(tǒng)中的應(yīng)用前景傳統(tǒng)的路燈通常采用高壓鈉燈,但由于高壓鈉燈360°發(fā)光,光損失大,造成了能源的巨大浪費。在校園里,使用最廣泛的還是白熾燈和節(jié)能燈。白熾燈的特點是價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單,色溫柔和、顯色性好(Ra=100),開燈即亮、可連續(xù)調(diào)光,但壽命短、光效低。節(jié)能燈的特點是光效高、光色好、低碳節(jié)能,在不需要調(diào)光的地方節(jié)能燈在節(jié)能方而比白熾燈具有明顯的優(yōu)勢,但由于性價比低,易造成汞污染等因素,目前在國外被逐漸淘汰。大功率LED光源采用低壓直流供電、由GaN基功率型藍光LED與黃色熒光粉合成的高效白光二極管,具有高效、安全、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、響應(yīng)速度快、顯色指數(shù)高等獨特優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于各類道路照明。目前,基于大功率LED光源開發(fā)的LED路燈已發(fā)展成熟,其具體優(yōu)點包括:LED路燈本身的特性———光的單向性,沒有光的漫射,保證了光源效率,理論值達250lm/W,目前已達110~130lm/W。LED路燈的光顯色性比普通路燈高許多,高壓鈉燈顯色指數(shù)只有23左右,而LED路燈顯色指數(shù)達到75以上,從視覺心理角度考慮,達到同等亮度,LED路燈的光照度平均可以比高壓鈉燈降低20%以上,(參照英國道路照明標準)。光衰極小,一年的光衰不到3%,使用10年仍達到道路使用照度要求,而普通路燈光衰大,就高壓鈉燈而言,使用一年左右已經(jīng)下降30%以上,因此,LED路燈在使用功率的設(shè)計上比高壓鈉燈低。LED路燈能夠通過智能裝置控制,滿足不同照明要求情況下最大限度的降低功率,節(jié)省電能。LED是低壓器件,驅(qū)動單顆LED的電壓為安全電壓,系列產(chǎn)品單顆LED功率都為1W,所以它使用的電源是安全的電源,特別適用于公共場所。壽命長,通常能使用10萬h以上,且光效高,散熱控制出色,夏天溫度控制在45℃以下。質(zhì)量可靠,每顆LED都有單獨過流保護,無需擔(dān)心損壞。光色均勻,不加透鏡,不以提高亮度而犧牲均勻光色,從而保證無光圈。LED不含有害金屬汞,不像高壓鈉燈或金屬鹵化物燈在報廢時對環(huán)境造成危害。綜上所述,大功率LED路燈以其的獨特優(yōu)點和顯著的節(jié)能效果,無疑是校園路燈燈具的最佳選擇。另外,相對于傳統(tǒng)路燈,LED路燈維護成本極低,在生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)能逐漸提高的同時,LED路燈的性價比優(yōu)勢將進一步凸顯。4路燈智能控制模式的設(shè)計4.1各部分照明模塊整個路燈智能控制系統(tǒng)分為兩大部分,照明路燈和景觀路燈,其中照明燈又分為常規(guī)路段照明和偏僻路段照明兩部分。兩部分分別由兩塊單片機作為主機,通過RS485總線與各自組內(nèi)的從機通訊,控制照明路燈和景觀路燈兩個獨立的系統(tǒng)。由于景觀路燈部分受校園、地區(qū)、文化差異等因素,因此不給出固定結(jié)構(gòu)。如圖1所示即為照明路燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。4.2a路段和b路段對于校園中行人較多的路段,或是一些主干道,通常沿線的路燈都會保持點亮,我們假設(shè)這些路段稱之為A路段,控制這部分路段的從機稱之為從機A。而在眾多面積廣闊的高校校園中,一些運動場周邊,生態(tài)林周邊等夜間行人較少的路段,沿線的路燈不需要一直點亮,可以采用“跟隨”模式的智能化控制,假設(shè)這些路段稱之為B路段,段控制這部分路段的從機稱之為從機B。總體控制流程如圖2。4.3紅外傳感器的安裝該設(shè)想是在行人較少路段的路燈采用這種控制方式,讓路燈的點亮動作伴隨著行人,為行人提供照明,實現(xiàn)照明“跟隨”的效果。具體的控制方式如圖3所示。路燈的布置按照普通路燈的排布方式,每隔40m安裝1盞,每盞路燈燈桿距地面2m處安裝一個人體熱釋電紅外線傳感器,傳感器的有效感應(yīng)距離為10m,感應(yīng)角度為60°。假設(shè)當有行人經(jīng)過L2時,L2燈桿上的紅外線傳感器觸發(fā),MCU接收到L2上傳感器發(fā)出的信號后,控制L1、L2、L3同時點亮,為行人提供照明;同樣,當行人經(jīng)過L3時,L2、L3、L4同時點亮,若行人在L2處突然掉頭往回走,該方向上的L0、L1同樣能按照上述方法動作,因此不管行人往哪個方行進,停止行進或是中途折返,始終有三盞燈點亮伴隨著行人共同進退,為行人提供照明,這種動作方式為“跟蹤”模式。4.4有景觀燈照明的設(shè)備在校園景觀路燈作為點綴校園夜景和烘托節(jié)日氣氛的重要工具,它體現(xiàn)了一個高校的校園文化,以及校園環(huán)境氛圍,是校園美麗夜景必不可少的一部分。同時每當節(jié)假日和校園重大活動時,景觀照明無疑是增添節(jié)日氣氛的最佳催化劑。市面上景觀路燈種類繁多,大多數(shù)景觀路燈以新穎奇特的造型和絢爛奪目的色彩取得了很好的景觀效果。但是,很少有景觀路燈可以通過編程控制其顯示效果,這方面的欠缺使得景觀路燈往往使用壽命不常,很多場合為了配合不同的節(jié)日、不同的季節(jié)或者不同的主題,不得不經(jīng)常更換景觀照明設(shè)施。這種方法在校園景觀照明設(shè)施部分顯然是不可取的,一般高校很少會因為要配合主題活動或者季節(jié)去更換景觀照明設(shè)施,這也是校園景觀路燈照明領(lǐng)域的一大欠缺。有沒有一種景觀照明設(shè)施是可以通過編程控制,不用更換設(shè)施就可以根據(jù)不同的需要變換照明效果呢?基于這個問題,我的設(shè)計了一個多樣化景觀照明系統(tǒng),光源部分采用七彩LED燈(即通過一塊驅(qū)動IC控制紅、綠、藍三基色光源相互搭配出七彩顏色,類似于LED彩色顯示屏的一個像素點),將若干個七彩LED燈按形狀或規(guī)律排列,就形成了一個獨立的系統(tǒng),對控制該系統(tǒng)的MCU編程后,就可以變幻出不同的效果。當然,這只是一個設(shè)想,考慮到景觀照明所處環(huán)境的不同,這種景觀照明設(shè)施必須按照所處的環(huán)境進