校园路灯系统节能设计探讨

校园路灯系统节能设计探讨（精选8篇）

1.校园路灯系统节能设计探讨 篇一

智能路灯节能控制器的设计与实现

时间：2009-07-03 09:58:37 来源：现代电子技术 作者：胡开明 李跃忠 卢伟华

0 引 言

随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提高，能源和资源变得日益紧张，电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾。目前我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10％～20％，而城市公共照明则在照明耗电中占30％，并且近几年随着让城市亮起来的口号的提出，全国路灯的数量仍在迅猛地增长。公共路灯节能的口号便由此而提出。通常的节能途径有两个：一个是采用节能光源；二是采用合理的控制线路。本文在使用节能光源的情况下采用合理的控制线路来实现路灯节能。在供电系统中，为避免送电过程中的线路损耗和用电高峰时造成末端电压过低，供电部门均采用较高电压进行传输。因此路灯承受电压多高于灯具的额定电压。然而据调查我国小型城市晚上21：00后，大中城市00：00以后道路上几乎空无一人。从而造成了“人少车稀灯更亮”的不合理情况。为了避免这种情况，大多数城市和地区均采用了发达国家早已淘汰了的隔盏关灯的原始路灯控制方法。这种方法不仅导致路面照度分布不均，而且会减少路灯使用寿命。本文采用“全年分三季，一季分时段”的分时控制思想实现节能的目的。在不同的时段投入不同的供电电压运行，在保证路灯正常照明的前提下，兼顾到了用电低谷期节能的效果。同时利用电力载波技术实现对路灯运行状况的实时监控。系统硬件电路的设计 1．1 智能路灯控制系统

该智能路灯节能系统主要由电量检测电路、实时时钟、自耦变压器电路、显示电路及载波通信等电路组成。将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，使其在不同的季节有不同的开关灯时间。而从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段(高峰、正常、低谷)来对路灯进行控制。从实时时钟芯片中将当前的路灯工作状况进行相应的归类，由单片机输出控制接触器的线圈的断合，而其触点的输出分别控制自耦变压器的三个触头，对应着四个档位，每个档位对应着相应的路灯电压。由于电力传输中有谐波干扰造成电力不稳，要时刻检测路灯的电量，以电量芯片ATT7028检测出电流或者电压过高或者过低，将得到的信息传给AT89C51单片机，单片机同时与铁电存储器的信息相比较，如果发现电流或者电压过高或者过低，单片机马上做出调整，适当地降低或者升高电压，以实现对路灯过载、过压等各种功能进行控制，用电力载波通信技术将现场情况传送至监控室。原理框图如图1所示。

1．2 电量检测电路的设计

电量采集模块主要完成路灯电流和电压的数据采集。将采集到的信号转换为ADC电路可采集处理的模拟信号，通过电量芯片转换为数字信号送到单片机中，检测电压和电流是否超载，依据此来控制电路负载的电压。设计中采用三相电能专用计量芯片ATT7028A，适用于三相三线和三相四线应用，能够测量各相以及合相的有功功率、有功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，充分满足三相复功率多功能电能表的需求。同时将电量信号存入到铁电存储器AT24C24里，该存储器数据不易丢失，以便有功电能历史记录的查询。ATT7028A提供一个SPI接口，方便与外部单片机之间进行计量参数以及校表参数的传递。设计中应用ATT7028A测量电流和电压有效值，采用软件校表，通过SPI接口与外部单片机之间进行计量参数的传递，以此来检测路灯电压电流的有效值。另外对检测到的过载、过压等故障进行报警。1．3 路灯控制电路

路灯控制电路由译码电路、开关电路与变压器控制电路组成。为了使路灯分时控制取得优良的节能效果，除了要根据时间段来开启不同档位电压外，还需要实际考虑到电网电压在不同时段的电压波动情况。故将单片机检测到的电量信号与处理的实时时钟芯片DS1302信号作为74LS155二-四译码器译码地址输入端，译码器的四个端输出经三极管放大后分别驱动四个接触器的线圈，而其四个触点分别对应自藕变压器的三个触头，亦即路灯四种档：全压(220 V)、高峰期档(额定电压的93%)、正常期档(额定电压的88%)、低峰期档(额定电压的83％)。从而达到既兼顾路灯亮度又达到节能的效果。KM4接在母线上还能关闭路灯，原理如图2所示。

1．4 电力载波通信

为了实现控制室能够方便及时了解现场路灯运行情况，采用电力线载波通信技术将现场路灯检测运行的状况传送至控制室。以LM1893集成芯片实现电力载波通信，LM1893是美国国家半导体公司生产的FSK制式的调制解调芯片。能够实现可靠的串行数据的半双工电力线通信，具有发送和接收数据两种工作模式，能够与51单片机相兼容。LM1893调制解调数据输入端DATAIN与AT89C51单片机的串行输出口TXD相连，输出端DATAOUT与AT89C51的串行输入口RXD相连。LM1893的TX／RX发送接收控制端由单片机的P1．O端控制，高电平为发送状态，低电平为接收状态。路灯控制器接收到外部数据信息后，先要对所收数据的报文头和地址进行判断。当报文头正确，地址为本机地址时，它才执行相应的灯控命令，执行完后进入发送状态。

软件设计

软件主要完成：根据比较所得的结果控制硬件切换档位以达到路灯定时工作的要求；检测实时电网电压以控制是否要改变档位以达到电网实时监控的目的；最后则是配合主控室完成多机通信。整个智能路灯节能控制系统被分为了分时分段模块(主要通过时钟芯片DS1302和铁电存储芯片AT24C02配合完成)、电压监控调档模块(由电工参数测量芯片ATT7028加以软件判断来实现)、远程通信模块(由LM1893完成)以及实时显示模块组成。

将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，每个季节段有着不同的开关灯时间。从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段来对路灯进行控制，分别为交通高峰期、交通正常期和交通低谷期。这三个阶段加上避免电网电压过低的全压运行档，就构成了全压、高峰、正常、低谷四个工作时间段，根据本地区的实际情况进行划分。系统通过对日历时钟芯片DS1302 读出来的当前与铁电存储器芯片AT24C02中存储的开、关灯时间进行比较，在各档开启的时刻就切换至相应档位，在关闭的时段关闭，其余时段进行监控。在交通高峰时段，保证路灯有足够的照明度。于是正常情况下，路灯应投入第1档运行。此时，当电网电压过低(低于208 V)，则路灯应全压运行；如果电网电压过高(高于236 V)，路灯可以跳过第1档，直接投入第2档运行。在交通正常阶段，要兼顾照度和节电效果，正常情况下，路灯应该投入第2档运行。在电网电压低手205 V时，返回第1档运行；在电网电压高于242 V时，则投入第3档运行。在交通低谷阶段，重点考虑节电效果。正常情况下投入第3档运行，只有当电网电压过低(低于195 V)时，路灯才会返回第2档运行。但是由于电网的波动或干扰，可能会出现电压偶尔的不正常，若一旦检测到电压超限就切换档位，很容易造成误操作，从而导致频繁的切换。设计中采用了以下方法来避免档位的频繁切换：当路灯运行于1～2档时刻之间，需使电压维持在208～236 V之间，这里采用COUNT，COUNT_H，COUNT_L三个计数器来监测电压。COUNT从0开始，每分钟加1，加到5，即5 min后清零。COUNT_H从0开始，每min比较当前电压与电压上限值的大小，若超过上限则将COUNT_H加1，在每次COUNT清零之前，若COUNT H值等于5，则认为连续5 min电压超出上限运行，相应地将路灯运行档位切换至低一档运行；若COUNT_H值小于5，则认为是电网的波动，不进行切换。电压下限监测同理。每5 min将三个计数器同时清零。

从SPI总线上获取ATT7028检测的电工参数的计量结果，再对检测值进行校表，即可对校表寄存器赋值来进行软件校表。

显示模块主要是在控制室内显示当前时间及检测到的路灯的运行情况。

主程序与各个子模块之间采用定时中断联系，每隔1 min中断一次，在每次中断时均要完成四大任务，即读出实时时间发送至主控室，决定是否换档，根据电网波动实际情况控制决定是否改变档位，以及将原边电网电压根据实际情况发送至监控室。软件流程图如图3所示。节能效果分析

以1 kw路灯为例，设当路灯电压为205 V时，单位时间耗电量为0．87 kWh；当路灯电压为193 V时，耗电为O.77 kWh；在满足行人车辆运行需要的情况下，适当降低路灯的端电压，可节能20％左右。在深夜行人稀少时，可将路灯的端电压降至170～180 V，路灯1 h内耗电O.55 kWh左右，除去其他损耗，可节约电能近40 %。结 语

该智能路灯节能装置采用分时换挡方法，在保证照明的情况下兼顾到了用电低谷期节能效果。实验表明该智能路灯节能控制系统可明显地提高路灯的用电效率，延长路灯使用寿命。在节约能源、电力资源合理利用的今天，该装置有着十分广阔的社会和商业前景。

2.校园路灯系统节能设计探讨 篇二

近年来, 随着城市化的快速发展和汽车的迅速普及, 以及节能环保理念的广泛传播, 如何缓解提高生活水平与节能环保之间的矛盾, 已成当务之急。城市道路照明如何在满足使用功能的前提下尽量节能, 各种节能措施可谓百花争艳。但通过提高路灯管理水平来达到节能的效果, 还有进一步改善的空间。目前, 国内大多数城市仍然是固定时段统一开关路灯方式, 普遍存在“全夜灯”现象, 虽然有“半夜灯”、“亮一隔一”等控制方式, 但仍存在诸多弊端, 甚至带来了社会治安和交通安全问题。另外, 城市道路车辆拥堵状况越来越严重, 交通拥堵信息目前主要依靠热心司机发信息给交通电台, 再由电台发布。信息不全面, 于拥堵的疏导帮助不大。因此, 提高城市照明系统和交通拥堵疏导的管理水平, 客观上有迫切要求。

意义在于:第一, 为城市道路的照明及交通提供一个科学有效的方案, 保证路灯照明的有效性与安全性, 以及提供交通拥堵信息的全面性和及时性。第二, 国家的城市公共事业建设策略上来说, 网络化的道路信息采集系统也是数字化城市的一个重要组成部分, 可以为城市的数字化建设做一个良好的基础和参考。第三, 提高了城市基础设施管理水平, 节省人力财力物力。

1、总体设计方案

本系统由一个上位机、几个下位机以及若干个车载接收端构成。系统框图如图1所示。

1) 上位机实现的功能是:

a) 汇集下位机传递过来的车辆信息、路灯运行信息。

b) 向下位机传递交通拥堵信息, 显示路灯故障信息。

2) 下位机实现的功能是:

a) 检测环境光照强度, 控制路灯的开启与关闭。

b) 检测路面车辆情况, 调节路灯光强。

c) 与上位机或邻近下位机之间通信, 传递本路灯的运行信息、附近的车辆信息。

d) 根据邻近下位机的传递的车辆信息, 控制本路灯的明暗。

e) 向车载接收端发送附近道路的拥堵信息。

3) 车载接收端实现的功能是:接收邻近下位机传递的附近道路的拥堵信息, 并显示。

本系统采用8051单片机作为主控芯片, PTR4000作为通信模块。

2、上位机设计方案

上位机由PC机, 单片机, PTR4000构成。硬件是单片机与PTR4000相连接, PC机与单片机通过串口线连接相互传送信息。

无线通信方案采用2.4G无线通信模块 (PTR4000) , 采用原因是2.4GHz全球开放ISM频段免许可证使用;抗干扰能力强;配外置天线, 无阻挡传输距离50-100米;低功耗1.9-3.6V工作。

PTR4000用于与上位机或邻近下位机的收发通信, 并且用于对车载接收端发送信息。

由于2.4G收发模式器件由配置字决定;需要单片机来配置, 如图2为无线模块与下位机连接图, P15为下位机单片机板与2.4G连接接口, P2接口为配置24G模块的控制线。

3、下位机设计方案

下位机由光照强度采集模块、路面车辆采集模块、单片机、PTR4000、路灯构成。下位机结构框图如图3所示。

路面车辆采集模块由超声波发射与接收两部分组成。

发射电路主要由反相器CD4069和超声波发射换能器T构成。单片机P3.4端口输出的40kHz的方波信号经CD4069驱动换能器T。

接收部分由集成电路CX20106A及外围元件构成。7脚信号送入单片机, 用于计算车辆与灯杆之间的距离, 从而判断有无车辆。

4、车载接收端设计方案

车载接收端由单片机、PTR4000、显示器组成。

5、软件设计

软件程序又三部分组成:上位机软件程序、下位机软件程序、车载接收端软件程序。此处给出上位机软件程序和车载接收端软件程序框图。

6、结论

本作品若能形成整个一座城市的路灯节能及交通拥堵信息发布系统, 路灯部分粗略估计可节能30%以上, 汽车减少排量还无法测算。

摘要：设计了一个路灯节能及交通拥堵信息发布系统, 共享一个信息采集与通信平台, 通过提高管理水平, 达到节能减排目的。通过检测路面车辆情况, 控制路灯明暗, 可使路灯节能30%以上。汇集路面车辆情况, 发布交通拥堵信息, 使汽车用户能合理选择行车路线, 从而达到汽车减排效果。

关键词：节能,减排,拥堵疏导,2.4G无线网络,超声波检测

参考文献

[1]朱汉敏.基于PTR2000的路灯节能智能控制系统[J].福建电脑, 2010, (09)

[2]黄奎.城市路灯智能监控系统的研究[D].武汉理工大学, 2009

[3]全洪波.广州智能交通指挥管理系统中拥堵管理策略研究[J].交通与运输 (学术版) , 2006, (01)

3.校园路灯系统节能设计探讨 篇三

一、本课题的内容及研究意义

1、论文研究的目的和意义

如今，照明电路的数量越来越多，使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。

所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此智能节能路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。

2、论文研究内容

本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压从而减少城市路灯照明耗电量，又对输入电压进行稳压调节来提高用电效率。要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试、完成整个系统功能。主要内容如下：

(1)根据控制技术的特点，进行路灯系统设计的整体研究与设计。 (2)针对光线和电压信号的采集，采用数据采集技术。

(3)通过按键可对相关的参数值进行设置，从而实现对不同时间进行不同的开灯模式。

(4)当电压符合额定电压时，系统自动进行稳压。 (5)在午夜之后降低电压以调节路灯亮度，实现调压。

二、本课题的研究现状和发展趋势

目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。

我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。

另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的`使用寿命。目前，路灯照明广泛采用高压钠灯，其设计寿命在1小时以上，在正常情况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成维护和材料的极大浪费。较高的电压不仅不能让负载设备更好的工作，而且还会造成发热及过早损坏，还会造成不必要的电费开支。

而且，我国绝大多数地区的路灯关开灯都是采用人工控制或者定时控制，这样也有许多不利之处：若采用人工控制，则路灯开关存在着一定的不确定性，同时也占用了一定的人力资源；定时控制则存在着夏冬季白黑昼时间不同的情况，使得天还没黑路灯就开，天还没亮路灯就灭的情况，大大影响了人们的日常出生活。本设计通过使用AT89c51单片机对系统进行智能控制，使系统达到自动启停及智能调压。

近年来，随着科技的不断发展，各种路灯控制器也被不断的研究出来。其中，美国和日本主要集中在研究紧凑型荧光灯和镇流器荧光灯两个方面。而我国目前的市场上有多种路灯节能控制产品，能达到一定的节能效果，但就功能和效果上还不能尽如人意，主要有以下几种情况：第一种，采用自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术。其不足是由于反应速度较慢，用电高峰时电压降到非稳定区容易造成灯光闪灭，不能自动调节，同时如果电压突然升高，则会对灯具造成损坏，相对来说稳压效果较差；第二种是采用电子器件构成的可控硅式设备。该设备主要采取简单的相控技术，不足之处是元器件较容易发热损坏。而为了更好的达到控制的目的，现在国内外都开始采用智能控制方式，如光控、声控、时控等，国外甚至开始采用太阳能供能光控方式来控制路灯，基本可以达到完全自给自足的效果。

综上所述，未来的智能路灯控制必将向着更安全、更环保、更节能、更高效率的方向发展。

三、本课题的研究方案及工作计划

1、设计方案

本次课程设计是由传感器通过外界光信号的强弱来产生电压信号，再由单片机控制实现路灯的自动启停及智能稳压。本设计通过使用AT89c51单片机芯片来设计电路，编制程序，仿真，调试，完成整个系统的功能。整个控制系统主要包括四个模块：信号采集模块、数据处理模块、稳压模块和控制模块。

2、技术路线

设计要求采集输入电压信号，通过A/D转换后输入控制器，当外界光信号的强度低于一定数值时，通过软启动开启路灯。当光信号强度高于一定数值时，通过软启动关闭路灯，并将采集输入电压信号，与已设定的标准电压值进行比较，并对输入电压进行稳压，再通过时钟电路对路灯亮度进行调节，在午夜之后对路灯亮度进行降低，最后达到节电稳压。技术方案如下图：

外部光线强度光敏电阻AT89c51单片机A/D转换器继电器驱动

键盘控制LED显示报警电压放大三端稳压器路灯

3、关键问题

(1)信号采集电路设计

该模块需要检测环境光的变化，根据环境光的明暗进行路灯开关的自动控制。基于此要求采用由光敏电阻组成的分压电路进行检测。光敏电阻器又称光导管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速减小，可用于检测可见光。在不同的光强下，光敏电阻的电阻值会发生明显变化，光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光通过检测不同光强下电阻值的变化量来控制路灯的开和关。

(2)稳压模块设计

通过采集三端稳压器输出的电压并将该电压与设定电压进行比较，进而调整输出电压的大小，达到稳压的目的。本设计使用美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路LM317。

(3)时钟电路设计

为实现路灯对电压进行智能补偿，从而达到智能调压，本设计采用美国DALLAS公司的实时时钟电路DS1302，该芯片一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与cPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。另外该芯片有备份电源引脚，可以在断电后仍能工作，以保证时钟的准确性。

3、时间安排

(1) 20xx.2.20—20xx.2.29查阅相关资料，理解设计任务书。

(2) 20xx.3.1 —20xx.4.1搜索资料，完成开题报告。

(3) 20xx.4.1 —20xx.4.20硬件调试，排除故障直至满足设计要求。

(4) 20xx.4.20—20xx.5.10软件调试，排除故障直至满足设计要求。

(5) 20xx.5.10—20xx.5.30 整理资料，按要求撰写论文，完成初稿。

(6) 20xx.6.1—20xx.6.20论文整定，最终定稿，准备答辩。

四、主要参考文献

[1]查兵，崔浩.单片机原理[J].中国高新技术,20xx年1期

[2]李健，蒋全胜，任灵芝.智能路灯控制系统设计[J].工业控制计算机,20xx年6期[3]金仁贵.单片机应用系统的开发方法[J].电脑知识与技术：学术交流,20xx年12期

[4]严怀龙.基于单片机的数据采集系统[J].广西轻工业,20xx年6期

[5]王虎城，周晋军，皮依标，叶振华.基于光传感器和单片机的校园路灯控制系统设计[J].科技广场,20xx年1期

[6]王立红.基于单片机的智能路灯控制系统[J]. 网络财富,20xx年6期[7]王皑，佘丹妮.基于单片机的模拟路灯控制系统设计[J].仪表技术,20xx年11期[8]张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社,20xx [9]阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社,20xx

[10]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,20xx [11]程德福，林君.智能仪器[M].机械工业出版社,20xx

[12]刁鸣.常用电路模块分析与设计指导[M].清华大学出版社,20xx

五、wuAT89c51的介绍

1、描述

AT89c51是一个低电压，高性能cMoS 8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PEnRoM）。这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产，并且能够与McS-51系列的单片机兼容。片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元，有较强的功能的AT89c51单片机能够被应用到控制领域中。

2、功能特性

AT89c51提供以下的功能标准：4K字节闪烁存储器，128字节随机存取数据存储器，32个I/o口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。另外，AT89c51还可以进行0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件的节电模式。闲散方式停止中央处理器的工作，能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容，但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位。

3、引脚描述

Vcc：电源电压GnD：地P0口

P0口是一组8位漏极开路双向I/o口，即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每一个管脚都能够驱动8个TTL电路。当“1”被写入P0口时，每个管脚都能够作为高阻抗输入端。P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时，转换地址和数据总线复用，并在这时激活内部的上拉电阻。P0口在闪烁编程时，P0口接收指令，在程序校验时，输出指令，需要接电阻。

4、P1口

P1口一个带内部上拉电阻的8位双向I/o口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。闪烁编程时和程序校验时，P1口接收低8位地址。

5、P2口

P2口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/o口，P2的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时，可作为输入口。因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个运行期间不变。闪烁编程或校验时，P2口接收高位地址和其它控制信号。

6、P3口

P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/o口，P3口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。对P3口写如“1”时，它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时，被外部拉低的P3口将用电阻输出电流。

P3口除了作为一般的I/o口外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：

端口引脚P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7第二功能RXD TXD InT0 InT1 T0 T1 WR RD P3口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验的控制信号。

7、RST

复位输入。当震荡器工作时，RET引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。

8、ALE/PRoG

当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE以时钟震荡频率的1/16输出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲时，闪烁存储器编程时，这个引脚还用于输入编程脉冲。如果必要，可对

特殊寄存器区中的8EH单元的D0位置禁止ALE操作。这个位置后只有一条MoVX和MoVc指令ALE才会被应用。此外，这个引脚会微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。

9、PSEn

程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89c51由外部程序存储器读取指令时，每个机器周期两次PSEn有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEn信号不出现。

10、EA/VPP

外部访问允许。欲使中央处理器仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平。需要注意的是：如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平，cPU则执行内部程序存储器中的指令。闪烁存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电压VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。 XTAL1：震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：震荡器反相放大器的输出端。

11、时钟震荡器

AT89c51中有一个用于构成内部震荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自然震荡器。外接石英晶体及电容c1，c2接在放大器的反馈回路中构成并联震荡电路。对外接电容c1，c2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响震荡频率的高低、震荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30PF±10PF，而如果使用陶瓷振荡器建议选择40PF±10PF。用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图示。这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。

12、内部振荡电路、外部振荡电路、闲散节电模式

AT89c51有两种可用软件编程的省电模式，它们是闲散模式和掉电工作模式。这两种方式是控制专用寄存器Pcon中的PD和IDL位来实现的。PD是掉电模式，当PD=1时，激活掉电工作模式，单片机进入掉电工作状态。IDL是闲散等待方式，当IDL=1，激活闲散工作状态，单片机进入睡眠状态。如需要同时进入两种工作模式，即PD和IDL同时为1，则先激活掉电模式。在闲散工作模式状态，中央处理器cPU保持睡眠状态，

而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，片内随机存取数据存储器和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。闲散模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。终止闲散工作模式的方法有两种，一是任何一条被允许中断的事件被激活，IDL被硬件清除，即刻终止闲散工作模式。程序会首先影响中断，进入中断服务程序，执行完中断服务程序，并紧随RETI指令后，下一条要执行的指令就是使单片机进入闲散工作模式，那条指令后面的一条指令。二是通过硬件复位也可将闲散工作模式终止。需要注意的是：当由硬件复位来终止闲散工作模式时，中央处理器cPU通常是从激活空闲模式那条指令的下一条开始继续执行程序的，要完成内部复位操作，硬件复位脉冲要保持两个机器周期有效，在这种情况下，内部禁止中央处理器cPU访问片内RAM，而允许访问其他端口，为了避免可能对端口产生的意外写入：激活闲散模式的那条指令后面的一条指令不应是一条对端口或外部存储器的写入指令。

13、掉电模式

在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器的内容在中指掉电模式前被冻结。退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将从新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的内容，在Vcc恢复到正常工作电平前，复位应无效切必须保持一定时间以使振荡器从新启动并稳定工作。

14、闲散和掉电模式外部引脚状态。

模式闲散模式闲散模式掉电模式掉电模式程序存储器内部内部外部外部ALE 1 1 0 0 PSEn P0 P1 P2 P3 1 1 0 0数据程序存储器的加密AT89c51可使用对芯片上的三个加密位LB1，LB2，LB3进行编程（P）或不编程（U）得到如下表所示的功能：

程序加密位1 2 3 4 U P P P U U P P U U U P没有程序保护功能禁止从外部程序存储器中执行MoVc指令读取内部程序存储器的内容除上表功能外，还禁止程序校验除以上功能外，同时禁止外部执行保护类型当LB1被编程时，在复位期间，EA端的电平被锁存，如果单片机上电后一直没有复位，锁存起来的初始值是一个不确定数，这个不确定数会一直保存到真正复位位置。为了使单片机正常工作，被锁存的EA电平与这个引脚当前辑电平一致。机密位只能通过整片擦除的方法清除。

指导教师意见：

签名：月日

教研室意见

教研室主任（签章）：月日

4.路灯节能改造建议书 篇四

项目建议书通常是在项目早期使用，由于项目条件还不够成熟，仅有规划意见书，对项目的具体建设方案还不明晰，市政、环保、交通等专业咨询意见尚未办理。项目建议书主要论证项目建设的.必要性，建设方案和投资估算也比较粗，投资误差为±30%左右。对于大中型项目，有的工艺技术复杂，涉及面广，协调量大的项目，还要编制预可行性研究报告，作为项目建议书的主要附件之一。

作用：项目建议书是项目发展周期的初始阶段，是国家选择项目的依据，也是可行性研究的依据。

项目建议书是项目发展周期的初始阶段基本情况的汇总，可以减少项目选择的盲目性，是国家选择和审批项目的依据，也是制作可行性研究报告的依据。涉及利用外资的项目，只有在项目建议书批准后，才可以开展对外工作。

项目建议书批准后，可以着手成立相关项目法人。民营企业(私人投资)项目一般不再需要编写项目建议书，只有在土地一级开发等少数领域，由于行政审批机关习惯沿袭老的审批模式，有时还要求项目方编写项目建议书。外资项目目前主要采用核准方式，项目

方委托智博睿等有资格的机构编写项目建议书即可。

项目建议书和可行性研究报告的区别

项目建议书和可行性研究是项目前期两个不同的阶段，其内容、深度、作用都是不一样的。

项目建议书往往是在项目早期，由于项目条件还不够成熟，仅有规划意见书，对项目的具体建设方案还不明晰，市政、环保、交通等专业咨询意见尚未办理。项目建议书主要论证项目建设的必要性，建设方案和投资估算也比较粗，投资误差为±30%左右。

一般地说，项目建议书的批复是可行性研究的依据之一。此外，在可行性研究阶段，项目至少有方案设计，市政、交通和环境等专业咨询意见也必不可少了。对于房地产项目，一般还要有详规或修建性详规的批复。此阶段投资估算要求较细，原则上误差在±10%;相应地，融资方案也要详细，每年的建设投资要落到实处，有银行贷款的项目，要有银行出具的资信证明。

很多项目在报立项时，条件已比较成熟，土地、规划、环评、专业咨询意见等基本具备，特别是项目资金来源完全是项目法人自筹，没有财政资金并且不享受什么特殊政策，这类项目常常是项目建议书(代可行性研究报告)，两个阶段合为一阶段。

以上基本是在传统的项目审批制环境下，项目建议书和可行性研究的大致要求和区别。

随着我国投资体制的改革深入，特别是随着《国务院关于投资体制改革的决定》的出台和落实，除政府投资项目延续上述审批要求外，非政府投资类项目一律取消审批制，改为核准制和备案制。

像房地产等非政府投资的经营类项目基本上都属于备案制之列，房地产开发商只需依法办理环境保护、土地使用、资源利用、安全生产、城市规划等许可手续和减免税确认手续，项目建议书和可行性研究报告可以合并，甚至不是必经流程。房地产开发商按照属地原则向地方政府投资主管部门(一般是当地发改委)进行项目备案即可。

项目建议书的审批权限

目前，项目建议书要按现行的管理体制、隶属关系，分级审批。原则上，按隶属关系，经主管部门提出意见，再由主管部门上报，或与综合部门联合上报，或分别上报。

1、大中型基本建设项目、限额以上更新改造项目

委托有资格的工程咨询、设计单位初评后，经省、自治区、直辖市、计划单列市发改委及行业归口主管部门初审后，报国家发改委审批，其中特大型项目(总投资4亿元以上的交通、能源、原材料项目，2亿元以上的其他项目)，由国家发改委审核后报国务院审批。总投资在限额以上的外商投资项目，项目建议书分别由省发改委、行业主管部门初审后，报国家发改委会同外经贸部等有关部门审批;超过1亿美元的重大项目，上报国务院审批。

2、小型基本建设项目，限额以下更新改造项目由地方或国务院有关部门审批

A、小型项目中总投资1000万元以上的内资项目、总投资500万美元以上的生产性外资项目、300万美元以上的非生产性利用外资项目，项目建议书由地方或国务院有关部门审批。

B、总投资1000万元以下的内资项目、总投资500万美元以下的非生产性利用外资项目，本着简化程序的原则，若项目建设内容比较简单，也可直接编报可行性研究报告。

项目建议书撰写提纲

第一章 总 论

一、路灯改造项目概况

1、路灯改造项目名称

2、路灯改造项目性质

3、路灯改造项目承办单位

4、路灯改造项目建设地点

5、建设规模及内容

二、路灯改造项目总投资、资金筹措及效益情况

1、路灯改造项目投资及资金筹措

2、路灯改造项目经济效益

三、路灯改造项目优势条件

1、资源优势

2、产业基础

第二章 路灯改造项目背景及建设必要性

一、路灯改造项目提出的背景

二、投资的必要性

5.校园路灯系统节能设计探讨 篇五

摘要：随着城市现代化进程的不断深化，道路基础设施建设规模越来越多。作为现代城市基础设施重要组成部分的道路照明，相应的配套建设也正如火如荼地建设着。对此，路灯的能源消耗也就越来越大。据统计数据显示，全国发电量的1%被用于城市道路照明，但道路照明利用率却在70%以下，节能尚存较大空间。本研究基于对城市路灯照明节能现状的分析，着重探讨了城市路灯照明的技术措施，最后以工程实例――南港工业区道路照明节能运行方案进行分析，旨在为提高城市路灯照明节能效率提供一定的技术支持。

关键词：城市路灯照明 节能技术 南港工业区 对策

我国作为一个能源短缺的国家，国家建设部以及发改委为了加强城市照明管理，于2004年11月份颁布了城建[2004]204号《关于加强城市照明管理促进节约用电的意见》的文件。文件中明确要求应大力推广节能技术，提高用电效率；严格根据照明设计的相关标准与规范进行照明设施建设，不得超标建设；对于新建、改建的照明项目而言，务必采取科学的照明设计方案，推广采用高效照明电器产品以及节能控制技术。对此，在城市道路照明系统的设计以及运行过程中，应严格遵守国家的相关规定，在城市道路照明系统的设计与建设过程中，务必充分地考虑节能方面的问题。本研究首先介绍了当前我国城市道路照明节能现状，然后提出具体的节能措施，最后以南港工业区道路照明节能运行方案为例，阐述城市道路照明节能措施的实际应用。当前我国城市道路照明现状分析

1.1 城市照明运行与实际不相符 据统计数据显示，我国大中型城市在午夜12点之后，道路上几乎没有行人行走，即使是在大城市的繁华地段，在凌晨2点之后，道路上的行人也非常稀少。然而，在这样的时段却保持着高照明度，很显然这是完全没必要的。此外，进入后半夜电网电压普遍升高，这会缩短路灯的服务年限，使其故障多发，从而增加运维成本。可以各个路段或时段不同的用电量适当调整或降低标准来节能降耗。

1.2 高效节能产品推广力度较低 LED照明很好的契合了中国节能减排政策目标，据了解，无线智能LED道路照明可以实现显著的节能减排效果，节能超过30%，维护成本则下降50%，并减少二氧化碳排放量和光害。近期国家对光伏发电产业出台了一些有利政策，包括国家能源局于2014年1月20日印发了《2014年能源工作指导意见》，对发展清洁能源，促进光伏发电等新能源发展有了一定的政策支持，使得光伏节能项目得到进一步推广。但就我国现阶段的照明结构来说，要实现光伏项目和LED全覆盖还有待进一步商榷，这两种照明技术在一定程度上受到了限制，且它们需要更进一步地进行优化与提高。

1.3 城市道路照明设计标准较高 目前，城市要求道路照明亮度越高越好，因而不断缩短路灯杆的间距，增加了一定数量的双臂双灯和多火路灯，以致降低了道路的亮度质量，路面眩光现象非常严重，某些地方照明度甚至大于100LX，然而在杆间50%地方的均匀度仍然不能达标，从而使得工程投资较大，使得能耗量显著增加，同时也增加了后期运行成本，而且光污染现象日益严重。鉴于此，业界开始提出了照明功率密度最大允许值（LPD）这个概念，然而这个概念对于城市道路照明设计标准则不是强制性的。对此，应该规范城市道路照明的设计。城市道路照明节能措施

2.1 采用电容补偿，提高功率因素 目前大部分城市采用功率因数小于0.45的气体放电灯照明，路灯线路无功功率较大。因此，在设计城市道路照明设计时，必须对气体放电灯进行电容补偿，电容补偿之后起功率因数超过0.8，对于是否采取集中补偿还是分散补偿的形式，目前尚未进行明确规定。据调查，这两种方式均为我国现阶段通用的城市路灯系统电容补偿模式。对于大部分路灯设施而言，它们都是均匀地分布于城市道路两侧，路灯电源至路灯灯具的低压配线长度较大，而路灯照明系统的能耗基本集中于该阶段。因此单灯分散补偿要显著优于集中补偿方式。在实际过程中，建议采取如下表1所示的电容补偿配套建议，这是由于补偿后单灯功率因数在0.85以上，完全达到了节能的要求。

表1 城市道路路灯照明电容补偿配套

■

根据如上电容补偿方案，电能损耗量会大大降低。

2.2 推广绿色照明光源 随着经济的发展，社会对照明的需求逐渐增加，政府和社会开始将绿色节能照明作为推动社会经济可持续发展的重要节点加以研究。而冷光源产品太阳能LED照明灯无疑是节能的首选。该产品质量稳定，安全性和性价比高，而且耐用环保，因此可将太阳能用于城市道路照明系统之中。

2.3 优化配电线路节能 路灯线路系统长，压降和线损对路灯照度的影响较大，且增大了电能消耗，因此宜采用粗截面的电缆来架设线路，适当增大电缆的负载能力，一方面为以后灯箱广告、景观照明留下余量，而且有助于控制线损，减小压降，在节能的同时减少线路故障，节省运维成本。工程实例

为了做好南港工业区道路路灯照明管理，有效提高道路路灯照明利用率，减少道路照明电能损失，结合南港工业区道路实际使用情况，对道路照明采取单边照明或分时段照明运行方案，详细方案如下：

3.1 创业路 创业路是已完全通车，是工业区主要的交通道路之一，根据该道路夜间交通流量情况，道路双侧亮灯时间规定为：春季和秋季：（19：00-22：00，4：00-6：00）；夏季：20：00-22：00；冬季：17：30-22：00 4：00-7：00。以上累计照明时间1774小时。其余时间间隔照明，照明累计时间为2190小时。

3.2 红旗路一期 红旗路一期目前未完全通车，根据该道路夜间交通流量情况，道路照明时间规定为：春季和秋季：（19：00-22：00，4：00-6：00）；夏季：20：00-22：00；冬季：（17：30-22：00，4：00-7：00）。其余时间关闭照明，照明累计时间为1774小时。

3.3 港达路和仓盛街 目前未完全通车，根据该道路夜间交通流量情况，道路照明采用单边照明，时间规定为：春季和秋季：19：00-22：00；夏季：20：00-22：00；冬季：17：30-22：00。其余时间关闭照明，照明累计时间为1138小时。

3.4 综合服务区 目前已完全通车，根据该道路夜间交通流量情况及服务区使用情况，照明方式采用创业三路及海滨二道采用全照明方式，其余道路采用关闭照明模式。道路照明时间规定为：春季和秋季：19：00-6：00；夏季：20：00-5：00；冬季：17：30-7：00。其余时间关闭照明，照明累计时间为4056小时；

备注：根据该运行方案，电价按照0.85元计算，每年运行电费大概为59.39万元；比原夜间平均8小时运行费用119.15万，节省59.76万元。具体见下表2所示：结论

综上所述，随着我国绿色照明工程的推广和实施，相信会有更多的节能产品和节能技术应用到城市照明系统中。作为路灯管理人员，应该加强专业学习，实时关注业界的新动态，支持新技术和新产品的推广和应用，以期进一步规范城市道路照明系统，使城市环境更舒适、更绿色。

参考文献：

[1]张弋.浅谈建筑照明的设计与节能[J].中国西部科技，2009，8（35）：40-42.[2]陈海军.绿色建筑电气设计探讨[J].建筑科学，2011，33：35.[3]吴继业.浅谈建筑照明节能设计要点[J].科技创新导报，2010，30.[4]陈涛.浅析城市路灯照明节能技术措施[J].城市建设理论研究，2013（22）：1-4.作者简介：

6.城市路灯节能探讨 篇六

1 概述

伴随着社会现代化进程, 我国城市市政建设飞速发展, 大量基础设施投入建设, 新道路以及照明工程量与日俱增, 同时城市道路照明工程也逐渐向大型化发展。在这样的背景下, 大量节能高效的新灯具、新光源有了极大的发展空间, 特别是近几年, 环保政策的出台, 呼吁环保的声势, 更突出了环保的必然性。新的绿色环保, 高效节能的技术广泛应用于城市道路照明设计、施工、管理控制系统、运行监控系统等诸多方面。另外, 在生活中, 我们也发现各式各样路灯的灯光五颜六色, 可见现在路灯已经成为现代城市发展的标志之一, 尽管城市道路照明设施种类繁多, 要求具有的功能也各不相同, 但是, 不管照明系统如何改变, 最终它的建设都要符合国家相关的标准要求, 要做到车辆行车安全通畅、行人具有安全感。同时, 又能使城市路灯照明系统体现出一个城市的文明风貌, 现代化程度以及环境美化程度。任何一项优良的城市道路照明工程, 都是依靠设计者和施工者的共同努力做出来的, 工程在设计过程中要全面考虑各种可能出现的因素并且准确确定相关的主要技术参数, 在施工过程中, 要有科学的管理方法、良好的技术设施和经验丰富的施工团队等备受同行高层领导者的重视。本文就根据目前我国城市道路照明系统的发展现状和出现问题, 谈谈城市路灯节能措施及必要性包括近几年新提出的“绿色照明”理念。

2 我国路灯照明的现状

我国小型城市在夜晚11点后, 大中城市在午夜12点后, 道路上几乎空无一人, 即便是北京、上海、广州这样的繁华都市, 凌晨2点以后, 道路上也已罕见行人、车辆。从这一时段直至清晨6点路灯熄灭, 在低交通流量的道路上仍然保持较高照度显然没有必要。城市公共照明在我国照明耗电中占30%的比例, 约439亿k Wh, 以平均电价0.65元/k Wh计算, 一年开支285亿元。在市政开支极度紧张的今天, 国内绝大部分的城市和地区几乎不约而同地采用了日本等国家二十世纪七十年代就抛弃了的路灯隔盏关灯的省钱方法, 其中的弊病不言而喻——不仅导致了路面照度分布不均, 给治安及交通安全埋下了隐患, 而且不能避免后半夜电网电压的升高对路灯寿命的减损, 因此不能称做是真正意义上的节能。当发达国家在讨论什么是“恰到好处的照度水平”的今天, 我们这种控制方法就太落后了。二十世纪九十年代以来, 夜景照明建设成为都市市政设施建设的一个重要环节, 各地也取得了相应的成绩, 但是市政开支普遍紧张与增设夜景照明形成了很大的矛盾。以沿海某开放城市为例, 大批路灯在安装后迫于财政紧张的压力, 支付不起沉重的照明电费开支, 又不得不关掉近一半的灯, 结果近年新装的部分路灯形同摆设, 造成变相浪费。如何让路灯亮起来, 让城市亮起来, 亮得更科学, 亮得省电省钱这是我们需要探讨的问题。

3 提高我国城市路灯照明节能效果的途径

首先, 科学确定城市照明标准。在进行照度设计的时候, 要严格的按照建设部颁发的《城市道路照明设计标准》实施, 城市的道路照度、路灯的亮度设计指标, 只要达到标准的要求就可以, 而不是越高越好。要在保证各个级别道路符合标准要求的情况下, 实现节能使用。这就要求首先确定好城市道路照明的级别, 根据主干道、次干道以及住宅小区等不同的场所, 进行科学的设计, 以最大程度上提高电能的使用效率。在多种方案中选择最优的方案来进行实施。以城市道路照明为例, 在满足建设部批准的规范要求的前提下, 使用较大安装高度、路灯间距以及大功率光源的条件下, 比使用较小的安装高度、安装间距以及小功率的光源, 更能节约能源。其二, 选用优质的光源。在选好路灯灯泡显色性的条件下, 使用高效率的路灯光源, 成为照明节能的重要途径。白炽灯作为第一代光源, 发挥了重要的作用。当前研发出来的LED灯, 具有使用寿命长、安全系数高、污染系数低、光指向性能耗等优点。LED灯的耗电量只占到一般白炽灯的十分之一, 但是LED的寿命却能够提高100倍, 尤其适合绿色照明的要求。由于当前技术发展的的原因, LED灯与传统照明光源相比较, 在成本和发光效率上有一定的不足, 在道路照明领域的应用, 需要我们加强研究和开发。其三, 做好路灯开关时间的控制。城市的路灯照明设计, 要做时间控制、手动控制等各种方式的配备, 将城市的机动车道使用全夜灯, 人行道采用半夜灯的形式。机动车道也可以使用双光源灯具, 在午夜的时候关掉一盏, 从而有效的降低路灯消耗的功率;也可以借助于城市路灯配电箱中的全夜半夜双接触控制将一般路灯关掉, 实现节能高效的目的。其四, 做好路灯的管理和保养工作。城市路灯的基本作用就是将光源的光通量分配到道路的某一个方向, 以有效的利用电能, 减少眩光的产生。一般情况下, 效率较高的路灯使用的是科学的工艺和较高反射率的材料, 例如高纯度的铝板, 各种高档的透光玻璃等;在选用了高品质材料后, 要做好路灯的密封和防水防尘工作, 以最大程度上降低光线的损失。路灯的效率指的是对光源光通量的使用率。每一种材料做成的路灯, 对光源附设的光通量, 效率永远是小于1的。此外, 城市路灯在使用的时候, 会不同程度的受到各种污染, 这也是造成光线损失的原因, 因此要加强定期的维护和保养, 每年进行一次擦拭, 保证路灯良好的透光度, 有效的提升光源光通量的利用效率, 提高城市路灯的有效照明度。最后, 稳压降压调光节能。在道路照明工程中, 照度受电网电压影响, 而电网电压受负荷影响, 在负荷高峰时电压偏低, 在负荷低谷时电压偏高。而傍晚为道路交通量高峰, 此时电网电压低, 光源光通量低, 路面照度低;接近午夜时为道路交通量低谷, 此时电网负荷是低谷, 而电网电压偏高, 光源发出的光通量高, 路面照度高。这种不合理现象, 造成既影响交通安全, 又严重浪费能源和资金的现象, 将智能光源稳压降压调光装置安装在路灯的控制端, 在电压波动较大时, 人流较小的后半夜, 采用该装置在合适的照度情况下, 降低较高的电压, 达到节能。

总之, 构建城市路灯较为系统的节能体系, 实现路灯的有效的节能, 应从多方面入手, 全面系统地进行设计施工。在保证正常照明的需求前提下, 选择适合于本地实际的节能方式, 不盲从, 不生搬硬套别人的方案, 合理预算, 有效分配资金, 严把施工质量, 把我们的城市建设得更亮、更美、更环保。

摘要：随着社会的发达与进步, 人类生活在这个地球上, 全世界都在提倡环保与节能, 作为城市建设中的一部分路灯建设而言, 国家在路灯建设方面所做出的投资相当可观, 为了更好发展城市路灯照明事业和节省投资, 这就要求我们路灯管理人员做好路灯照明的节能和管理。

7.太钢智能路灯节能监控系统 篇七

近几年, 太钢发生了举世瞩目的变化, 建成了国际一流水平的不锈钢生产线, 形成了高效完善的企业发展模式, 宽敞舒展的厂区道路网也成为太钢一大景观, 厂区道路灯光照明已经成为职工工作、生产活动中必不可少的重要部分。道路灯光照明不仅仅是交通安全、厂区治安的保障, 同时也体现出了企业的文化、企业的精神面貌, 这就对其美观明亮、环保节能提出了更高的要求。如何有效地降低电能损耗、减少电网波动造成频繁更换灯具及其附属器材、减少维修与保养人员等成为迫切需要解决的问题。为此, 针对太钢厂区内道路交通的特点, 开发了智能路灯节能监控系统。

1 智能路灯节能监控系统简介

太钢厂区道路照明光源总配电容量为820kW。本系统设有远程控制中心, 通过无线通讯的方式对配电控制站所有照明调控装置进行监控。智能路灯节能监控系统采用自耦补偿的工作原理, 将输入电压调整到一个较低的稳定电压, 达到稳压和节能的双重效果, 并且可以延长灯具的使用寿命, 减少维护成本;同时采用自行研发的智能路灯控制器和控制中心远程监控相结合的双控工作方式, 使控制方式更为灵活;使用先进的GPRS无线通讯技术实现控制中心与智能照明调控装置间的通讯, 使数据传送准确快捷, 系统工作性能稳定。

2 系统组成及工作原理

智能照明监控系统主要由监控中心和智能照明调控装置两部分组成, 系统框图见图1。

2.1 监控中心远程通讯

监控中心的后台监控微机通过无线路由或ADSL等方式接入Internet, GPRS终端与监控中心建立起连接后, 监控中心与GPRS终端通过GPRS网络实时传递指令和数据。

2.2 监控软件及画面

道路照明远程控制系统监控软件采用Microcoft Visual Studio.Net2003编写, 画面清晰, 操作方便。系统主画面包括标题栏、选择菜单、设备位图和实时报警4个部分。在地图上, 能通过不同颜色来实时动态指示照明减光器的运行状态, 主监控画面见图2。实时报警画面, 位于厂区地图画面的下方, 显示着当前系统检测到的实时报警, 并具有声警提示功能。未确认则显示为红色, 确认之后颜色为绿色。双击报警说明可对当前报警进行确认操作。

2.3 报表查询

2.3.1 电度抄表

电度抄表包括选择设备、选择起始日期和选择截止日期3部分。设备号和时间选择完毕后, 点击开始查询按钮, 则会在下面的画面中显示所选择设备在相应时间内的总电度、峰电度、平电度、谷电度。

2.3.2 月电度查询

点击“月电度查询按钮”进入月电度查询画面, 选择所要查询电度的年、月, 选择查询的设备号, 点击右边的查询按扭, 可查看50套设备的月电度。

2.3.3 其他查询

此外, 还有亮灯率查询、运行设置参数查看、地理参数查看等。地理参数是描述系统运行所在的地理位置, 由地点、经度、纬度、时区来共同决定, 主要是用于路灯控制器的时间计算。

2.4 智能照明调控装置

智能路灯控制器是照明调控装置的核心部分, 它主要控制设备的启动和停止, 并显示各种参数, 通过与GPRS的通讯实现智能照明调控装置和监控中心间数据的发送和命令的接收。

照明调控装置工作曲线如图3所示。其中, t0到t1:从200V开始软启动;t1到t2:以“慢斜坡”方式升到220V;t2到t3:以额定电压运行;t3到t4:发出“一级节能”指令, 以“慢斜坡”方式降至一级节能电压 (HPSV或MV) ;t4到t5:以一级节能电压运行;t5到t6:发出“二级节能”指令, 以“慢斜坡”方式降至二级节能电压 (HPSV或MV) ;t6到t7:以二级节能电压运行;t7到t8:解除“二级节能”指令, 以“慢斜坡”方式升至一级节能电压 (HPSV或MV) ;t8到t9:以一级节能电压运行;t9到t10:解除“一级节能”指令, 以“慢斜坡”方式升至额定电压 (HPSV或MV) ;t10到t11:以额定电压运行。

2.5 减光稳压板

减光稳压板是三相独立的, 每相都由一个微型控制器来管理, 这个微型控制器能控制所有的减光稳压工作, 通过RS-485接口与智能路灯控制器通讯完成控制, 发出正确减光稳压命令, 并完成状态核查工作。

过压是导致气体放电灯过早报废的主要原因, 研究表明:10%的过压就会导致灯具寿命缩短50%。减光控制板采用了自耦补偿的工作原理, 可消除夜间道路照明上的过压, 使输出电压稳定在220 V, 达到稳压的效果。

3 系统功能及技术特点

3.1 节能稳压

①采用了新型的减光稳压板, 微控制器功能强大, 可以根据需要调节不同的节电电压, 可获得40%的节能效果;②采用了当今先进的自耦补偿的方法, 使输出电压稳定在220 V, 延长了灯具的使用寿命;③具有软启动、慢斜坡的功能, 减少了由于启动电压过高而对灯具产生的巨大冲击, 采用了自耦补偿的工作原理, 不会对电网产生谐波干扰, 无电磁污染;④采用了防雷、防雨、防尘、防浪涌、抗电磁干扰等技术, 可以在恶劣的环境下运行, 性能稳定, 故障率低;⑤改造安装方便快捷, 控制设备只安装在线路的前端, 不需对原有线路进行改造。

3.2 智能控制

①根据对当地的经度和纬度的设置精确计算出日升、日落时间来控制调控装置的启动和停止, 并可根据天气状况的不同来对启停时间进行前、后各1 h的偏移设置;②内置百年日历时钟, 带有闰年补偿功能, 具有农历算法, 方便对特殊节假日进行设置;③输入电压、输入电流、输入功率、功率因数、电度等信息通过RTU、GPRS传送到控制中心;④可对特殊日设置不同的时间曲线来设定设备的不同运行状态, 适用于突发事件和重大活动;⑤采用两级节能方式, 可根据具体情况灵活设置不同的节电电压;⑥具有自动报警功能, 包括故障报警和防盗报警等;⑦具有计算亮灯率的功能, 用户可以根据亮灯率查看了解灯具的运行情况, 方便对灯具的管理。

3.3 远程监控

系统设有远程控制中心, 大屏幕可视界面, 操作方便灵活, 界面友好。系统报警信息可通过GSM短信的方式发送给管理人员, 便于对设备进行监控;具有用户分级权限管理、历史数据存盘、运行参数形成报表、远程抄表等功能;采用光控和时控相结合的工作方式, 对于天气变化能做出良好的应对措施, 提高了设备的运行效率。

4 系统运行及经济效益分析

8.油田路灯远程节能控制系统的研制 篇八

1系统总体结构设计

整体系统由后台组态设备及路灯开关箱远程控制装置组成。后台组态设备将MODBUS-ASCII通信协议指令,通过大功率无线收发模块进行发送。远端控制设备采用单片机,按照组态通信协议规则,编写Modbus协议程序,完成与组态设备进行通讯。远端设备负责采样电流、光照强度、温度数据,并且读取时钟芯片时钟数据,并且驱动继电器控制路灯交流接触器启动。

2远端控制设备的设计

远端控制器主要实现时钟控制、光强度检测、电流数据采集、无线通讯等主要功能。远端控制器放置于路灯控制开关箱内,实现对路灯的时钟控制、远程无线控制以及各种参数的数据回传功能。通过这些远传参数的实时分析,可合理远程设定路灯启停控制时间,达到节能效果。

2.1远端控制设备电源系统电路

远端设备芯片、液晶、无线模块、时钟芯片都为5 V直流电压供电。若采用5 V电源适配器,远端设备受到电网电压波动时,直接输出的5 V直流电压会受到干扰,因此采用12 V电源适配器,经电源电路转换,得到5 V直流电压[1]。

电源采用而开关型降压芯片发热小,电源效率高的LM2596s-5.0开关电源芯片,其设计电路见图1。

2.2RTC实时时钟电路

RTC时钟电路采用DS1302时钟芯片。DS1302功耗低、性能稳定,可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时。电路设计见图2。

2.3光强检测电路设计

光强检测采用光敏电阻作为光强度传感器进行采集光强度信号。其设计电路见图3。然后将经光强检测输出的电压值送入单片机进行AD转换。

2.4继电器驱动电路

选用电磁式继电器作为设备最终控制器件。通过继电器的导通,启动开关箱内的大功率交流接触器,从而控制点亮与熄灭路灯。继电器驱动电路见图4。

对于继电器的驱动,采用光电耦合器件PC814。Q1为P型三极管,此处采用9012三极管,最大集电极电流为500 m A,放大倍数为135倍,由单片机IO口控制开通。R3电阻为了保证在控制器上电瞬间,单片机IO电平不稳定时,防止后级继电器误导通,故在此加上拉电阻。由于PC814初级为1个发光二极管,发光二极管的正常电流范围在5~10 m A,Q1的饱和压降为0.3 V,二极管正向压降为0.7 V,故由公式:

式中:Vcc——电源电压,V;

Vceo——三极管集-射极压降,V;

Vd——光耦二极管压降,V;

R4——限流电阻,Ω。

可以计算出,R4为470Ω。继电器RL1控制端为一电感线圈,在线圈通电后,产生磁通势,将触电吸合,进行后级控制。

2.5液晶驱动电路设计

这中采用LCD1602液晶屏作为远端控制装置人机交互界面的显示器。LCD1602为工业字符型液晶,每行可以显示16个字符,可以同时显示2行。它可以专门用来显示数字、字母、符号。其工作电压为5 V,内置192种字符,LCD1602液晶驱动电路见图5。

2.6电流检测电路的设计

远端控制装置安装与路灯控制开关箱内,而路灯开关箱电缆电流值在正常运行下约为20 A,电流值比较大,不能进行直接测量,而采用加装电流互感器方式进行隔离测量。这里采用100/5电流互感器,将0~100 A交流电流信号转化为0~5 A交流电流[2]。

电路板上采用穿芯式电路板电流传感器,如图6所示。将0~5 A交流电流信号转化为0~2.5 m A交流电流信号。并且连接上一个20Ω的电阻,将0~2.5 m A电流信号转化为0~50 m V交流电压信号。

将该信号做进一步放大处理,送单片机进行AD转换并完成电流值的计算。

3后台组态设备的设计

组态设备的电路包括液晶屏驱动电路、无线数据传输电路完成各部分功能的实现。

3.1液晶屏界面设计

液晶界面主要包括启停控制、运行电压电流监控、启停时间设定与光强监测界面。其界面见图7。

3.2无线通讯电路设计

无线通讯引脚为RS232串行接口,因此需要与单片机TTL串口完成电平转换[3],所以采用MAX23芯片。其电路原理图见图8。

4现场应用效果分析

将路灯远端监控装置安装于开关箱内,通过后台设备可在5 km范围内进行遥控操作,带来的经济效益如下:

1)监控运行电流,延长电缆寿命。每个采油厂厂区路灯电缆长度约10 km,造价上百万元。若出现接地带病运行的状况,电缆会过热、绝缘强度降低,加速老化,最终导致整条电缆报废。随时监控运行电流,可及时发现电缆故障相序,及时处理维修,可延长电缆使用寿命5年。一般电缆使用寿命为15年,年折旧金额为6.66万元。则年节约费用1.66万元。

2)节省监测人工、车辆台班费用。每月约节省3人、2工时,车辆2台班,约560元。全年节约费用6720元。

5结论

远端控制器主要实现时钟控制、光强度检测、电流数据采集、无线通讯等主要功能。远端控制器放置于路灯控制开关箱内,实现对路灯的时钟控制、远程无线控制以及各种参数的数据回传功能。通过这些远传参数的实时分析,可合理远程设定路灯启停控制时间,达到节能效果。

参考文献

[1]尉广军,朱宇虹.几种恒流源电路的设计[J].电子与自动化,2010(1):45-46.

[2]罗晴兰.RS-485总线通信技术在红外线报警系统中的应用[J].电工电气,2010,(5):27-30.