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智能LED路灯只强制控制远远不够

发布时间:2015-08-08   点击次数:712次

随着经济的快速稳定发展,我国城镇化建设进入蓬勃发展时期,城镇照明、夜景照明作为城镇建设的重要组成部分,直接关系到人民群众的生产生活和城镇形象。城镇路灯的使用数量大幅增加,但是,当我...

  随着经济的快速稳定发展,我国城镇化建设进入蓬勃发展时期,城镇照明、夜景照明作为城镇建设的重要组成部分,直接关系到人民群众的生产生活和城镇形象。城镇路灯的使用数量大幅增加,但是,当我们把重点放在路灯照明美化城镇的时候,却忽略了现有路灯在实际中存在的严重浪费电能的缺陷。这里从实际情况出发,充分考虑时间和路段人流量情况,设计出智能型 LED 路灯控制器,实现分时段对路灯亮度自由调节,真正做到从细节杜绝浪费,节约能源,保护环境,为实现“节能减排"的中国梦做努力。

  研究意义

  建国以来,我国的路灯经历了人工控制、时控方式、光控方式三个阶段,到现在已经完全实现了路灯的智能控制。智能路灯已经成为城镇建设不可缺少的公共设施,同时智能路灯的严重浪费电能的缺陷也变得日趋明显。浪费电能主要体现在以下两个方面:

  (1)整个晚上路灯的亮度不可调,始终保持在 100%亮度,没有根据具体时间、地点和人流量情况定义灯的亮度,没有充分利用化整体为部分的思想,即把晚上分成几个阶段,分别设置每个阶段灯的亮度。

  (2)高压钠灯功耗大,电源效率低。例如通常标准 250w 的高压钠灯,其整体功率消耗一般在 307w 左右,电源效率在 66.8%;功率大,铺设成本高。由于功率大,采用的铺设铜的直径较粗,使成本加大;亮度可控性差,对于高压钠灯有专用的升压电源给其供电才能点亮,其亮度不能瞬态快速改变,在夜晚路灯节能一般只能采用隔二亮一的方式降低功率消耗,但是隔二亮一的方式会使路面存在阴影区,产生忽明忽亮的现象,人的肉眼对某一种亮度的光线具有相对稳定的适应性,所以忽明忽暗的亮灯模式会产生一定的危险性,而且也不能满足城市道路照明设计标准的要求。

  伴随着经济的快速、稳定发展,我国的城镇化建设进入了一个日新月异、蓬勃发展的时期。城镇照明、夜景照明作为城镇建设的重要组成部分,直接关系到人民群众的生产生活和城镇形象,直接反映了一个城镇的建设水平和城镇风貌。

  近年来,特别是党的“十八大"提出加快“城镇化建设"的政策之后,城镇建设的规模更是,城镇路灯的使用数量大幅增加,路灯控制水平的高低更是反映了一个城镇的现代化程度。但是,当我们把重心放在路灯照明美化城镇的时候,却忽略了现有路灯在实际中存在的严重浪费电能的缺陷。是的,我们现在的路灯的确做到了智能控制,的确做到了路灯开、关的准确性和及时性,但是,我们却未能做到节能。而且路灯在我国电能消耗比例中占有相当大的比重,所以节能 LED 路灯的使用,无疑会对我国的大气环境、雾霾天气等的改善起到重大作用。

  设计方案与思路

  1、设计方案

  本方案克服现有路灯的非节能等缺点,实现一种新型的智能节能路灯控制,通过单片机与时钟芯片的控制,用可调的 PWM 波分时分段的控制灯的亮度,实现 360 度无死角的杜绝电能浪费,通过日出日落实现灯的亮灭,达到无人值守的自动控制目的。真正做到无缝控亮,从细节杜绝电能的浪费,实现节能减排、方便实用的目的。具体设计方案见图 1。

  


  2、基本思路

  Stc89c52 主控模块通过采集 DS1302 实时时钟时间,的控制各时段的定时,然后通过采集 ad 转化模块的光感电压来控制灯的开和关,PWM 波的值 4~9 六档均可通过键盘自由调节,数码管显示模块通过与单片机的连接,读出时钟芯片的时间和 PWM 波四段的各档调节值。把各模块的软件部分综合起来调试完成,zui后由驱动电路实现弱电和强电的连接,包装成成品投入实用。

  3、各模块功能

悠洋棋牌APP下载  (1)Stc89c52:主控模块,整个控制器的大脑。2)DS1302:实时时钟芯片,产生时间,由 Stc89c52 读取并且存储。 3)按键:本模块和主控模块连接,调节时间和 PWM 波的值。(4)PWM 模块:本模块主要用来调节灯的亮度,PWM 波是通过定时器产生,然后送给主控模块,主控模块再送给与其连接的 LED 灯。(5)数码管:数码管的目的是用来显示,以上模块中的所有进程都是在主控模块的内部进行,我们人不能够感知,但是通过数码管的显示之后就可以清楚整个控制器的进程,可以说它是控制器的窗口。数码管显示的内容是:小时、分钟,四个阶段的 PWM 波的值。只要我们通过按键调节其中任意一个内容,其都会在数码管上显示,比如时间、PWM波值。(6)光敏:实时采集外部光线,采集的信息通过 AD 模数转换模块送给主控芯片。(7)AD 模数转换(pcf8591p):把模拟信号转化成数字信号,送给主控芯片。 8)驱动电路:本模块作用是把产品从实验阶段变成实用阶段,通过接到 220V 来驱动大电流,实现大量的 LED 灯正常工作。

  4、LED 路灯控制器电路原理图(图 2)

  


  5、灯的选用比较本

悠洋棋牌APP下载  本方案采用LED灯,器亮度高、功率低、寿命长、无污染,与传统高压钠灯相比,具体优势见表1。

  6、经济分析

  假定我们把晚上分成五个阶段:(1)天黑(光感判断)灯自动亮到20: 00时;(2) 20: 00时到22:00时(2小时);(3) 22:00时到00:00时(2小时);(4) 00: 00时到凌晨05:00时(5小时); (5)凌晨05:00时到天亮(光感判断)。这五个阶段灯的亮度分别为100%, 90% , 80% , 60% , 100%。经济节约计算如下:

  每盏灯正常工作0.5度/小时,每盏灯每天节约电量(度)W:

  W=1*0.5* C1-90%) +1*0.5* (1-80%)+5*0.5* (1-60%) -1.15(度)

  每年(365天)1万支路灯共节约电量(度)R:

  R=365*100000*W=41975000(度)

  这样算下来一个城市每年可以节约近4.2千万度电,具体见表

  表1

  


  表2

  


  结束语

  1、与现代路灯比较的优势

悠洋棋牌APP下载  现在的路灯的亮度始终保持在 100%,存在严重浪费。其采用的节能方式通常有两种:1)采用隔二亮一的方式,但是隔二亮一的方式会使路面存在阴影区,产生忽明忽亮的现象,人的肉眼对某一种亮度的光线具有相对稳定的适应性,所以忽明忽暗的亮灯模式会产生一定的危险性,而且也不能满足道路照明环境比 SR 所提出的要求。(2)选时段关闭,比如在后半夜人流量少的时候关闭 1 到 2 个小时。缺点是不利于本时间段行驶的车辆的安全。

  而本项目所设计的作品恰好填补这一缺点,利用灯的亮度可调节性优势,充分利用各时段人流量的情况来安排灯的亮度,功能更细化,更人性化,实用性更强,且节约电能明显。

  2、 主要创新点

  本路灯控制器把夜晚分成 5 个时间段(时间段可以根据实际安装路灯路段人流量状况设定),且每个时间段灯的亮度均可实现40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%七个值的自由设定,这是本方案的zui突出特点,也是区别于现代路灯整个晚上都是100%亮度的zui显著特征,并且路灯安装有红外感应热释器,防止人为设置路灯亮度过低而影响行人正常通行,实现分时段对路灯亮度自由调节,所以本路灯控制器真正做到了从细节杜绝浪费,节能、、环保、人性化。

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