基于LED冷光源的智能路灯控制系统设计[1]

　　0 引 言

　　当前巨大的能源消耗和由此引起的能源短缺、价格上涨等已使得节约能源成为一项十分迫切的任务。国
家/ 十一五计划0提出/ 要把节约资源作为基本国策0, 首次提出十一五期间单位国内生产总值能源消耗降低20% 左右的目标。原建设部在5/ 十一五0城市绿色照明工程规划纲要6中明确提出, 2006~ 2010 年累计节电要达到25%。

　　LED 冷光源作为一种新型的绿色光源, 具有节能、环保、寿命长等特点, 是未来照明的发展趋势。2009 年初, 中国科技部推出/ 十城万盏0半导体照明应用示范城市方案, 该计划涵盖北京、上海、深圳、武汉等21 个国内发达城市。这一计划的实施将有效引导我国半导体照明应用的健康快速发展。

　　本课题正是基于LED 冷光源道路照明而设计的智能路灯节能控制系统, 从而有效解决现有的道路照明管理系统普遍存在着难以反馈路灯状态信息、没有适时开关灯、基本没有节电效果等问题。

　　1 LED 技术概述

　　LED( Light Emitting Diode, 发光二极管) 是一种固态的半导体器件, 它可以直接把电转化为光[ 1] 。LED光源具有高节能、利环保、寿命长、体积小、多变幻适用性强、稳定性高、响应时间短等特点, 可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域[ 2] 。虽然价格较现有照明器材昂贵, 仍被认为它是其理想的替代品。

　　在节能方面, LED 具有直流驱动, 超低功耗( 单管< 0. 1 W) 等特点, 相比传统光源, LED 光源接近点光源, 单相发光, 好配光, 光效利用率高。就平均照度来讲, 一盏50 W的LED 灯亮度可与100 W 的高压钠灯相当, 如果就点照度来讲, 那要更高。相同照明效果比传统光源节能50% 以上( 以实际应用产品为例) 。
LED 光源为固体冷光源, 环氧树脂封装, 灯体内也没有松动的部分, 不存在灯丝发光易烧、热沉积等缺点。当光通量衰减到70%时, 其寿命达到了50 000 h, 高压钠灯的寿命是10 000~ 20 000 h。而它的环保效益更佳,发光颜色纯正, 不含有紫外和红外的辐射, 而且不含汞元素, 没有污染, 废弃物可方便回收。冷光源, 可以安全触摸, 属于典型的绿色照明光源。

　　2 路灯节能控制系统总体结构

　　考虑到造价、监测范围、控制点设置、扩容方便等要求, 在本次设计中采用无线通信与电力载波通信相结合的方案。

　　具体的方案如下: 整个监控系统由监控终端、集中控制器、路灯控制器和路灯组成。本系统的上位机即监控终端放在城市路灯管理部门, 以单个配电变压器为范围安装集中控制器, 在每盏路灯上安装路灯控制器方便实现单灯控制。在主控制室与集中控制器之间采用GPRS 通信, GPRS 通信方式容易实现高速数据传输、长时间在线, 并且可获得按流量收费的低资费方式, 硬件投资少, 对地域要求相对也较低[ 3] 。在集中控制器与路灯控制器之间则采用电力线载波通信技术, 采用电力载波技术的最大的好处就是不需要再铺设通信电缆就可容易地实现对每盏灯的检测, 减少了通道建设的费用。整个系统的结构图如图1 所示。