中小城市路燈精細(xì)管理的科學(xué)性

湖北省黃岡供電公司 秦 勍

中小城市路燈精細(xì)管理的科學(xué)性

湖北省黃岡供電公司 秦 勍

本文從路燈控制系統(tǒng)性能（功能）選擇、路燈種類選擇、路燈控制模式設(shè)置三方面闡述了中小城市路燈系統(tǒng)精細(xì)管理設(shè)計(jì)時(shí)必備的科學(xué)分析。為中小城市路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、改造、維護(hù)、升級(jí)者提供參考。

路燈照明；精細(xì)管理；控制系統(tǒng)；路燈種類；控制模式；科學(xué)性

路燈照明是一個(gè)系統(tǒng)工程。照明模式、燈具的選擇、控制系統(tǒng)與自然環(huán)境、自然資源、照明系統(tǒng)的用途密切相關(guān)。依照城市總體規(guī)劃，正確分析本市（中小城市）環(huán)境功能，科學(xué)選擇照明模式、照明燈具，精細(xì)分層設(shè)置路燈控制策略，達(dá)到既避免照搬大型都市路燈管理，又滿足中小城市智能照明的需要。減少投資，節(jié)約電能，延長(zhǎng)燈具壽命，實(shí)現(xiàn)路燈精細(xì)管理、科學(xué)發(fā)展之目的。

1.路燈精細(xì)管理控制系統(tǒng)性能(功能)選擇的科學(xué)性

按需、科學(xué)選擇路燈控制系統(tǒng)的功能是中小城市路燈精細(xì)管理的第一要素。可供選擇或設(shè)計(jì)的常用控制功能包括：

時(shí)間設(shè)定功能：普通時(shí)控式，經(jīng)緯度時(shí)控式，自動(dòng)開關(guān)時(shí)間設(shè)定的功能；

遙測(cè)功能：遠(yuǎn)程測(cè)量控制點(diǎn)的各項(xiàng)工作參數(shù)、照度功能；

遙視功能：通過攝像頭、多普勒探測(cè)器采集主要路段的信息功能；

監(jiān)控功能：根據(jù)道路實(shí)時(shí)狀態(tài)、路燈運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行全自動(dòng)監(jiān)控、故障報(bào)警功能；

遙控功能：遠(yuǎn)程控制城市各路段路燈開關(guān)方式及照度的功能；

遙調(diào)功能：遠(yuǎn)程調(diào)整路燈的供電參數(shù)與照度的智能調(diào)節(jié)功能；

數(shù)據(jù)處理功能：路燈運(yùn)行實(shí)時(shí)參數(shù)記錄、處理，對(duì)路燈運(yùn)行狀況作出評(píng)價(jià)功能；

管理功能：路燈運(yùn)行參數(shù)及相關(guān)資料整理存檔功能；

數(shù)據(jù)查詢功能：路燈運(yùn)行操作、記錄查詢功能；

電纜防盜功能：線路有電、無電時(shí)，全天候電纜斷點(diǎn)報(bào)警功能；

演示功能：控制中心站設(shè)置的人機(jī)交互界面，系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)演示功能；

打印功能：相關(guān)參數(shù)和報(bào)表的打印功能。

中小城市要根據(jù)本市實(shí)際，在優(yōu)先滿足路燈控制必備功能模塊（如：時(shí)間設(shè)定功能、監(jiān)控功能、遙調(diào)功能、數(shù)據(jù)查詢功能等）時(shí)，按需選裝或設(shè)計(jì)一定的擴(kuò)展功能模塊（如：遙視功能、演示功能等）。

選擇或設(shè)計(jì)路燈控制系統(tǒng)時(shí)，還要考慮路燈控制基本性能包括：

先進(jìn)性：整個(gè)系統(tǒng)在五年內(nèi)保持先進(jìn)，系統(tǒng)所采用的設(shè)備與技術(shù)能適應(yīng)以后發(fā)展。

可擴(kuò)展性：能夠適應(yīng)中小城市發(fā)展的需求，增設(shè)新的分控點(diǎn)時(shí)，只需簡(jiǎn)單地增加必要模塊、部件。

開放性：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)開放系統(tǒng)，能容入不同廠商的產(chǎn)品，而不局限于單一供應(yīng)商提供的系統(tǒng)。

靈活性：系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，系統(tǒng)功能配置靈活，利用現(xiàn)有資源靈活，將各類型資源的利用，都溶入組網(wǎng)方案之中。能滿足不同分控點(diǎn)的業(yè)務(wù)需要，軟件功能全面，配置方便。

可靠性：組網(wǎng)設(shè)備可靠，組網(wǎng)方案可靠，可根據(jù)中小城市路燈管理處需要采用備份路由。

可操作性和可維護(hù)性：系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單易學(xué)，操作人員可快速掌握使用方法。監(jiān)控器本身和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間具有明晰的接口，出現(xiàn)問題時(shí)可迅速找出故障原因，便于使用維護(hù)。

實(shí)用性：從用戶角度出發(fā)，系統(tǒng)能使路燈控制箱少人值守或無人值守成為可能。充分利用現(xiàn)有資源，盡量降低選購(gòu)設(shè)備成本，使系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比。

實(shí)時(shí)性：系統(tǒng)具有很快的響應(yīng)性能。

中小城市要根據(jù)城市規(guī)模、自然環(huán)境、已有資源、發(fā)展趨勢(shì)、功能擴(kuò)展等需要合理選擇路燈控制系統(tǒng)的功能和基本性能。優(yōu)先選擇節(jié)能、環(huán)保、可行、必須的功能模塊。不必照搬大都市規(guī)模大、功能全、成本高的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)可以自行設(shè)計(jì)，也可以購(gòu)買專業(yè)廠家模塊化設(shè)計(jì)、具有擴(kuò)展功能的產(chǎn)品；還可以是部分購(gòu)買專業(yè)廠家控制模塊、部分自行設(shè)計(jì)開放性的路燈系統(tǒng)。

2.路燈精細(xì)管理中路燈種類選擇的科學(xué)性

路燈控制是一個(gè)系統(tǒng)工程。隨著新材料、新技術(shù)、新理念的進(jìn)步，節(jié)能、環(huán)保的新型路燈不斷出現(xiàn)。中小城市在選擇路燈時(shí)一定要清楚每一種路燈的性能：包括最佳控制方式、照度、轉(zhuǎn)化率、壽命、成本等等。中小城市路燈種類選用既不可以盲目跟風(fēng)，也不可以恪守成規(guī)。每一種路燈品種有其最佳控制模式，一定要匹配；每一種路燈品種有其最佳應(yīng)用場(chǎng)合，一定要分析。比如：

大功率半導(dǎo)體照明燈啟動(dòng)快、壽命長(zhǎng)(達(dá)50000小時(shí))、亮度可調(diào)、比同等普通鹵燈節(jié)電率約達(dá)85%，但成本較高。

大功率高壓鈉燈亮度高、壽命長(zhǎng)(24000小時(shí))、降壓不熄滅，但啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)(約10分鐘)、但功率因數(shù)低。

一般氣體放電燈壽命適中，亮度較高，但啟動(dòng)較慢(8-10分鐘)。

等離子LEP燈、高頻等離子放電無極燈應(yīng)用光源技術(shù)的最新成果，是真正綠色環(huán)保燈。高效率、高顯色性，光譜分布極盡太陽(yáng)光光譜；壽命長(zhǎng)(達(dá)80000小時(shí))，平均節(jié)約電能50%以上，但價(jià)格較高。

太陽(yáng)能專用低壓鈉燈：由于低壓鈉燈的發(fā)光管密封在高真空和涂有紅外線反射膜的玻璃殼內(nèi)，其發(fā)光效率不受環(huán)境溫度影響；輻射光譜純，穩(wěn)定，無雜散光；高質(zhì)量電子鎮(zhèn)流器與光的波長(zhǎng)相匹配，光通量、照度可等同普通低壓鈉燈；特別是容易運(yùn)用在各種功率條件及特殊環(huán)境（隧道照明燈、高海拔、高寒地域），節(jié)能高達(dá)50%。

太陽(yáng)能專用金屬鹵化物燈：金屬鹵化物燈的最大優(yōu)勢(shì)是特別高的發(fā)光效率，發(fā)光效率可達(dá)80-90LM/W，發(fā)熱少。但是，金屬鹵化物路燈系統(tǒng)開端過載、啟動(dòng)過快時(shí)，會(huì)影響燈泡壽命。金屬鹵化物燈亮度高，體積小，但壽命相對(duì)較短。

風(fēng)光互補(bǔ)路燈是一種“零耗電”路燈。他既是道路人車的照明系統(tǒng)，也是城市風(fēng)景的優(yōu)化設(shè)施。國(guó)內(nèi)外均有產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)。但是，風(fēng)光互補(bǔ)路燈適用于太陽(yáng)光照時(shí)間長(zhǎng)(陰、雨、霧較少)、風(fēng)能資源豐富(海濱、湖濱、平原、沙漠等)區(qū)域，且成本較高(每套約10000元)。

3.路燈精細(xì)管理控制模式設(shè)置的科學(xué)性

路燈精細(xì)管理控制模式分層設(shè)置的基本前提是要在《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的框架下，將中小城市照明類型精確分類。比如：

中小城市鬧市區(qū)路燈照明時(shí)間長(zhǎng)，重點(diǎn)考慮的問題是：路燈一開始點(diǎn)亮?xí)r所需電壓大于等于額定電壓，在使用穩(wěn)定以后，需要將工作電壓調(diào)低一些；后半夜用電低峰時(shí)期，電燈的實(shí)際使用電壓會(huì)漸漸升高，為節(jié)約電能，延長(zhǎng)燈具壽命，保證照度（據(jù)研究，照明亮度下降10%，人眼的感光度僅僅下降僅為1%），后半夜用電低峰時(shí)期應(yīng)適當(dāng)調(diào)低電壓。

中小城市市郊交通干道，后半夜車流量、人流量大大減少。應(yīng)實(shí)施“隨需而控”的路燈控制模式。采用光學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)、速度的探測(cè)器(監(jiān)控自然條件的亮度、道路行人和行車的聲音和速度、電燈的實(shí)際使用電壓和功率等)，然后配上智能單片機(jī)或PLC控制器和無線通訊技術(shù)，通過對(duì)路燈的開關(guān)、電壓調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)路燈亮度調(diào)節(jié)、以及亮電燈率的控制。應(yīng)用智能路燈控制系統(tǒng)，在路上有人或車輛通過時(shí)路燈才點(diǎn)亮，還可根據(jù)行人和車輛通過的聲音、速度智能地打開前方一定數(shù)量的路燈，同時(shí)熄滅經(jīng)過路段的路燈，在提高路燈利用率、節(jié)約電資源的同時(shí)，又滿足夜間行人、車輛出行時(shí)的道路照明，確保交通安全。

中小城市路燈精細(xì)管理，對(duì)某些特殊路段的照明控制應(yīng)考慮分層控制。第一層可以是時(shí)間或經(jīng)緯度控制，作為一般情況下精細(xì)管理路燈開啟時(shí)間和熄滅時(shí)間或者分時(shí)間段控制道路兩側(cè)路燈全亮、全關(guān)、隔桿亮燈。經(jīng)測(cè)算，長(zhǎng)江中下游地區(qū)每天日出、日落時(shí)間變動(dòng)為80秒=1分20秒，經(jīng)緯度控制自動(dòng)按日出、日落時(shí)間調(diào)節(jié)開燈和滅燈時(shí)間，但不能控制晴天、雨天、霧天及節(jié)假日燈光照明；第二層可以是聲、光、電、形（物體運(yùn)動(dòng)多普勒探測(cè)）檢測(cè)與精細(xì)控制：既考慮到日出、日落的自然光，又考慮到天氣變化及其他特殊情況對(duì)光照的要求，還考慮到人、車照明需求，從而控制開燈和滅燈時(shí)間，開燈和滅燈數(shù)量，漸亮、漸滅的過程。這兩層控制可以根據(jù)需要實(shí)施并行控制或串行控制。由控制中心主站下達(dá)開關(guān)燈時(shí)間表、照度到分站控制器，根據(jù)經(jīng)緯度、季節(jié)、節(jié)假日及不同的天氣情況、進(jìn)行的“智能控制”。

中小城市路燈精細(xì)管理也應(yīng)考慮路燈及路燈線路的功率因數(shù)，避免無功功率損失(如氣體放電燈功率因數(shù)低，小于0.45)?？山?jīng)計(jì)算、按需進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償。匹配電容、環(huán)形電感鎮(zhèn)流器(氣體放電環(huán)形電感鎮(zhèn)流器)、可變功率電感鎮(zhèn)流器(后半夜增加鎮(zhèn)流器電抗)等電路元件，提高電能利用率。

總之，中小城市路燈精細(xì)管理是集管理科學(xué)、通訊科學(xué)、控制科學(xué)、電力科學(xué)、材料科學(xué)、人文科學(xué)、環(huán)境科學(xué)于一體的綜合科學(xué)工程。中小城市路燈精細(xì)管理工程必須精心策劃、精細(xì)設(shè)計(jì)、精確施工的系統(tǒng)工程。還要注意的是：不同廠家生產(chǎn)的燈具質(zhì)量相差很大，不同廠家生產(chǎn)的路燈控制系統(tǒng)的質(zhì)量相差也很大，需要分析性價(jià)比，合理的選擇。

[1]賀一鳴.智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2010(01).

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[3]邵子揚(yáng).新型智能節(jié)能路燈的設(shè)計(jì)[J].世界電子元器件,2009(02).

[4]辛紅偉.多普勒路燈智能控制器及其應(yīng)用方案研究[J].電力電子技術(shù),2007(10).

[5]城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S]CJJ45-2006.2.

秦勍，男，現(xiàn)供職于湖北省黃岡供電公司，主要研究方向：智能路燈控制。