偏远农村风光互补路灯控制系统设计
在偏远山区、农村由于电力缺乏，乡间道路上几乎都没有安装路灯，对居民晚间出行十分不利。风能与太阳能在发电方面的应用逐渐成熟起来，风光互补发电系统的并网使用又将其产业技术向前推进了一步。偏远山区、农村空气污染较小、建筑物遮挡较少、地势空旷，太阳能、风能较充足，因此可以充分考虑采用风光资源，安装风光互补路灯来改善居民生活环境。
1 系统方案
风光互补路灯控制系统方案框图如图1 所示:
图1 风光互补路灯控制框图
路灯控制系统过程为：控制器检测光伏电池的输出电压电流，并根据光伏阵列的输出电压、电流计算光伏阵列的输出的最大功率点，通过MPPT 算法控制DC/DC 电路，使DC/DC 输出电压始终高于蓄电池当前电压，从而提高蓄电池的充电效率。当光伏电池系统输出电压、电流不正常或出现故障时，切断光伏发电系统，对其进行故障保护。
控制器根据检测风速大小，启动风机发电系统，风机输出的三相交流电压经过不可控整流、滤波输出。控制器检测该输出电压、电流值，根据蓄电池的电压状况，为蓄电池提供合适的充电电压，当蓄电池已充满，而风机交流输出电压过高时，控制器启动卸载电路，对风机进行保护。当出现强风，超出风机风速要求时，风机自动刹车，控制器切断风机发电系统，直至风速正常。
控制器对蓄电池进行管理，通过巡测蓄电池的电压、电流、温度状况，控制蓄电池充放电，并对蓄电池进行过充、过放保护等。
2 系统控制电路
风光互补路灯控制系统电路主要分为光伏发电、风力电机发电、蓄电池管理、LED 电流控制四部分，各部分的电路及控制方法如下：
2.1 光伏发电DC/DC 变换电路
光伏发电存在的问题是光伏电池的输出特性受外界环境影响较大，电池表面温度和日照强度的变化都可以导致输出特性发生较大的变化。光伏电池在一个既定的温度和光照强度下会在一个特定的工作点达到最大输出功率，这个工作点称最大功率点（Maximum Power Point）。但是因为太阳能电池的输出特性是复杂的非线性形式,因此难以确定其数学模型,也无法用解析法求得最大功率。为了使电池充电过程始终工作在最大功率点，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking 简称MPPT)技术应运而生。即在光伏电池和蓄电池之间加入最大功率跟踪环节，它既可以跟踪光伏阵列的最大输出功率，又可以输出稳定的电压对蓄电池进行充电，其目的是使太阳能电池板在环境发生变化时仍然能迅速调整它的工作点保持在最大功率点。具有最大功率跟踪功能的系统设计主电路如图2 所示：
图2 MPPT 控制器主电路
电路原理：控制器通过检测主回路电压、电流，计算出太阳能电池的输出功率，并根据采样的电压、电流值结合MPPT 算法输出一个脉宽调制信号，通过改变MOSFET 的开关的占空比，达到CUK 电路的升降压控制，从而达到了最大功率输出，保证给蓄电池稳定地充电。
2.2 风力发电AC/DC 电路
风力发电机功率的选择要根据风速而定，当风速仪接收到风速信号时，便发出脉冲信号送给控制器。风力发电机根据风速状况产生不稳定的三相交流电压，该电压为蓄电池或负载供电时需要设计专门的转换电路，一方面把调整后的能量送往直流负载，另一方面把多余的能量按蓄电池的特性曲线对蓄电池组进行充电。转换电路如图3 所示：
图3 风力发电系统主电路
电路原理：风力电机的三相输出U、V、W 接三相整流电路输入端，三相整流电路采用不可控整流，再通过BUCK 电路将整流输出的直流电压转换为蓄电池充电所需要的直流充电电压。通过控制MOSFET（Q1）的导通时间，从而调节充电电流，这样防止蓄电池因大电流充电而缩短寿命。
2.3 蓄电池管理
铅酸蓄电池只能工作在一定电压范围内。以12V 铅酸蓄电池为例，工作电压为10.8～14.7V，控制器实时监测蓄电池的电压，当蓄电池电压低于或高于正常工作电压范围时进行欠压或过压保护。
为了延长风光互补控制系统寿命，必须对蓄电池的充电进行严格控制，可以根据蓄电池的状态按照涓流充电、恒流充电、恒压充电和浮充充电四个阶段对蓄电池合理充电［6］，四个阶段充电曲线如图4 所示。
图4 蓄电池充电曲线
实践证明，实际的浮充电压与规定的浮充电压（13.8V）相差5％时，免维护蓄电池的寿命将缩短一半。因此蓄电池应严格按照四个阶段进行充电，采用适当的浮充电压，免维护铅酸蓄电池的浮充寿命可达10年以上。
2.4 LED 电流控制
大功率LED 路灯（如24V/80W）是由1W 及以上的高亮度LED 按一定的拓扑连接而组成的光源，LED 路灯的发光强度是和流过的电流成正比。由于LED 的电流、电压参数具有典型的PN 结伏安特性，其正向压降的微小变化会引起较大的正向电流变化。不稳定的工作电流会影响LED 的寿命和光衰，所以大功率LED 的驱动电路必须提供恒定的电流。其控制电路可采用DC /DC 升压驱动电路（Boost 电路），如图5 所示。
图5 LED 电流控制电路
电感L1、功率MOSFET Q1 和D1 构成升压型DC/DC 变换器，控制器通过控制Q1 的PWM 占空比获得一个稳定的输出电压，通过控制Q2 的PWM 的占空比获得一个稳定的负载电流，并通过R2 提供LED 照明驱动电路的电流反馈采样，从而实现LED的恒流控制。
3 结束语
风光互补路灯系统是一套独立供电系统，不受发、输、供电条件的影响，也不需要开挖路面做埋管工程，现场施工和安装都很方便。近年来随着农村道路基础建设的快速发展，道路亮
化成为了现在新农村建设的主要工程，面对近年LED 节能灯在实际生活中的广泛应用，在农村道路照明中风光互补LED 路灯逐渐成为了新农村路灯安装的一种新趋势。
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12000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
园区路灯节能方案 第一部分：传统路灯照明系统所存在问题 一、传统路灯照明系统存在的问题 A、传统电感镇流器存在的问题 ·自身功耗大、线路电流大。 ·供电线路负荷大。 ·工频闪烁，并伴有音频噪音。 ·适应电源电压范围窄。 ·启动慢，灯泡寿命短。 ·缺少必要的自身保护功能，存在安全隐患。 B、传统设计存在的问题 1：传统设计以最高峰时段的道路要求作为道路照明设计的标准，当高峰过后还要以高峰时段的实际耗能来消耗电力！我公司照明智 能节能控制系统可实现功率在50%-100%智能调节，可以大大地降低 能耗。 2：考虑到光源的光衰，在设计初期，设计师就将原有的设计 数值做20%-40%的增加，新灯在开始使用时，消耗的功率大于其标称值。我公司照明智能节能控制方案可通过智能控制系统，根据灯的 使用年限控制实际需要的功率，节约了能源、延长了灯的使用寿命。 3：光源的光衰是可以延缓的，只要使用和照明智能节能控制系
统相配套的电子镇流器就可以避免电极的过度腐蚀问题，减少电极 物质的飞溅避免电弧管内壁被飞溅物质击伤变黑保持光源的发光效率。 第二部分：照明智能节能控制系统 本案节能控制系统各部分硬件电路，采用先进的有源功率因数(PFC)校正技术及电子滤波(EF)措施，可使系统功率因数(PF)大于99%， 有效减少了线路电流，从而降低了整个供电线路的负荷与损耗，对 电网几乎无不良影响。 内置智能控制电路，不仅完成点火、低功率启动、恒功率控制 等基本操作，还可以完成输出过电流、过电压、开路、短路等保护。同时可以完成50%～100%定时调光工作。 照明智能节能控制系统特点： ·高效节能：最高节约能源30%以上 ·延长灯泡寿命：将灯泡有效寿命延长2-3倍 ·定时调光：输出功率调节范围50-100% ·多种保护：具有短路、开路、过流、热灯启动等保护功 能 ·质量可靠：产品采用高性能、长寿命元件，使产品可长 期稳定可靠工作 ·适用广泛：可用于道路、体育场、广场、商场、大厅、 广告牌等场合照明
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/5e498057.html, 路灯节能的控制系统设计分析 作者：李正新 来源：《神州·中旬刊》2017年第08期 摘要：通过加入分时控制和电压监控等系统，以及路灯节能控制的设计，使得路灯节能系统更加完善。城市路灯的节能高效节能不仅仅可以更加高效地利用电能达到节约能源的效果，还可以向市民们传递节能的理念，让全民参与到节能中来，更加坚实地贯彻可持续发展思想。 关键词：路灯节能；控制系统设计；分析 1.路灯节能控制系统的功能 1.1分时控制 在城市路灯供电系统中，大多是通宵统一标准供电，虽然控制简单，但是系统线路单一，无法对路灯不同时段，不同地区根据不同的照明需求改变照明亮度。而一年四季中，每个季节的日出日落的时间段都会有所不同，不同时间段的自然光照明度都会有所变化，且城市路灯照明不仅仅应考虑四季的时节变化，还需要考虑每天不同时段人们对照明量的需求，比如在人流量与车流量的高峰期的傍晚，需要让路灯进入最佳照明模式以保障人们的出现安全，在交通正常期的深夜和交通低谷期的凌晨，照明量应在保证基本出行安全的前提下相应降低照明量以节约用电。那么如何控制路灯的照明度呢，根据“一年分三季，一季分时段”的分时控制思想，在不同的时间段输入相对应的的电压，随着电压的变化，照明度相应也发生变化。在交通量较大的时间段根据人眼的感光——光线照明度减少10%，人的视觉感觉只减少了不到1%，而当电压减少到额定电压的93%时路灯的照明度会降低5%，而使用寿命将提升两倍，所以将此电压设为正常照明电压最为适合，既可以保证行人的照明需求与舒适度，还能大大提升路灯工作寿命与效率。相应的方法可以设计出正常期与低谷期相应的照明电压分别为额定电压的88%和80%。采取分时控制将大大地减少因交通照明需求的不同而造成的不必要的浪费。可以根据表1中的不同时间段的电压值来实现路灯照明的分时控制。 1.2电压监控 分时控制的基本理论是建立在路灯供电电压基本保持在稳定值的前提下的，但是在面对现实情况时往往没有那么理想。大多数地区电网电压都存在着安全正常范围内的电压波动，而，其电压值可能高于也可能低于额定电压。这时候使用路灯分时控制时间表中的比值来调整电压虽然也能达到节能效果，但是明显没有正常情况下那样显得那么理想。所以这时就需要在控制系统中加入电压监控系统，对供电电压提供实时的电压数据并传到分时控制系统中分析处理得出应控制输出的电压值。将电压监控系统与分时控制系统结合将会使得节能电压更加准确，节能效果更佳明显。
太阳能风光互补LED路灯基本设计方案 一．风光互补LED路灯设计案例分析 1．1设计依据 《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006 《公路工程技术标准》JTG D70-2004 （1）、每套路灯系统配置设计 ★年平均风速3m/s以上地区。 ★年平均风速3m/s以上地区。 ★太阳能资源Ⅱ类及以上可利用地区。 （2）、路灯功能描述： ★亮灯时间及控制： 路灯配置采用一台400LW风力发电机、一组100W太阳能电池板、一套60WLED灯具、2只200AH/12 V铅酸阀控蓄电池，组成一支独立的风光互补路灯照明系统。可保证每天可靠亮灯8～10小时。 ★可靠性：系统在连续没有风和太阳能补充能量的情况下能正常供电3～5天。 ★光控亮灯、时空关灯；全功率、半功率全自动控制。 ★结构：灯杆总高10米；灯高8米；采用双边交叉布灯，灯杆间距25米。 ★蓄电池采用埋地处理，提高电池性能寿命及提高防盗窃作用。 （3）、配置清单
附件电缆等2、工程设计方案 （1）、风光互补路灯电路设计方案 系统电路原理图： 系统性能特点： l、智能充、放电控制，可相对延长蓄电池的使用寿命； 2、工作模式：24小时定时模式； 3、负载开路及短路保护，并具有自动恢复功能；
4、采用专用芯片对LED灯进行恒功率、启动控制，具有过流、过电压保护，灯泡开路、短路保护； 5、防频闪双频工作模式，灯温补偿； 6、采用工业级芯片低功耗设计，可在高温、寒冷、潮湿的环境下可靠工作； 7、使用、维护简单方便，全自动控制。 （2）、路灯杆的设计方案 风力发电机和太阳能电池是风光互补路灯的标志性组合，要保证风力发电机和太阳能电池能平稳、安全的运行，同时也配合路灯灯杆的多样化造型，我们将风光互补路灯灯杆设计为自立式路灯灯杆。风力发电机位于灯杆的顶端，太阳能电池板位于灯杆的中部，详见下图： 灯高8米
基于zigbee的智能节能路灯控制系统 1 引言 传统的路灯节能系统存在着智能化程度低、通讯稳定程度差、路面照度分布不均等问题。目前路灯电费和管理费用是政府的一项巨大的财政支出。从路灯节能控制系统的成本、可靠性、信息化、应用前景等方面考虑，采用ZigBee无线自组织网络技术无疑是可以实现路灯节能控制系统的智能化、信息化、可靠性高、低成本的目标。 2 系统方案 本系统采用ZigBee和GPRS无线网络两层网络。ZigBee路由节点安装在路灯灯杆上，起着控制路灯节能和为其他节点的信息中寄的作用。在系统各子网路灯控制器通信采用ZigBee协议，无需通信费用，子网控制器是采用GPRS数传终端，对子网采用ZigBee协议与路灯控制器通信，对系统中心通过GPRS通信。ZigBee网络协调器负责建立网络和管理网络，形成一个ZigBee子站，远程控制中心通过GPRS网络于ZigBee子网相联。 ①路灯控制器 主要功能有：控制路灯开关、亮度调节、电流采集、电压采集、计算功率以及功率因数等。 ②子网控制器（GPRS数传终端） 主要功能有：接收和发送子网的所有路灯控制信号、数据记录、报警处理等。它负责控制子网的路灯控制器运行，将系统中心的命令下达给路灯控制器，将路灯控制器及线路信息反馈系统中心。子网控
制器处于系统中心和子网路灯控制器的中间，向上通过GPRS同系统中心通信，向下则是通过ZigBee通讯协议方式，同各个路灯控制器通信。 ③系统中心 系统中心主要实现通过系统控制软件对子网下的路灯控制器进行远程数据访问和控制，包括参数配置，控制命令发送、现场灯具状态收集等。能够显示路灯状态（亮度、电压、电流、功率和功率因数）信息，能够远程控制路灯的开关和调节路灯的亮度，可以实现时序调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作。 3 节能策略 控制模型采用基于功率的闭环控制系统。在容许的超调亮围实现对路灯功率的自动调节，通过单片机控制可控硅的导通角，对路灯的功率进行调节。 智能感应控制。白天，当光线达到预期要求时关灯；晚上，当有人或车辆经过时，控制路灯自动控制打开路灯或者增强路灯的亮度；而在一段时间没有人或车辆经过，自动延时后关闭路灯或者减弱路灯亮度。
。 太阳能智能充电控制器 使用说明书 一、主要特点 1.使用微处理器和专用控制算法，实现了智能控制。 2.两种负载工作模式：纯光控、常开模式，负载亮灭时间可调。 3.具有放电率修正控制，不同放电率具有不同的终止电压，符合蓄电池固有特性。 4.科学的蓄电池管理方式，当出现过放时，对蓄电池进行提升电压充电，进行一次补偿维 护，正常使用时，使用直充充电和浮充结合的充电方式，增强了蓄电池的使用寿命；同时具有高精度温度补偿，使充电控制更加精确。 5.参数设置具有掉电保存功能，即系统模式和控制参数等重要数据均保存在芯片内部，掉 电后不丢失，使调节更加方便，系统工作更可靠。 6.充电回路采用双MOS串联式控制回路，使回路电压损失较使用二极管的电路降低近一半， 充电采用PWM模糊控制，使充电效率大幅提高，用电时间大大增加。 7.LED直观显示太阳能电池、蓄电池和负载的状态，数码管显示调节参数，让用户实时了 解系统运行状况，并且具有丰富的参数设置，用户可以根据不同使用环境设置相应的工作模式。 8.具有过充、过放、过载保护以及独特电子短路保护与防反接保护，所有保护均不损害任 何部件，不烧保险；具有TVS防雷保护，无跳线设计，可提高系统的可靠性、耐用性。 9.所有控制全部采用工业级芯片和精密元器件，能在寒冷、高温、潮湿环境正常运行。同 时使用晶振定时控制，使定时控制更加精确。 10.使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，使用方便直观。 二、系统说明： 本控制器专为太阳能直流供电系统、太阳能直流路灯系统、小型太阳能电站系统设计，使用专用电脑芯片实现了智能化控制，所有芯片均采用工业级别，可以在恶劣的环境下使用。对于具有12V/24V自动识别功能的型号，当控制器初次上电时，系统会进行电压识别，当数
摘要 目前，城市道路照明在整个照明耗电中占了很大的比例，以往的路灯照明技术存在很多弊端，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的照度，以避免造成光源污染，影响居民的晚间休息，可是传统的路灯照明在后半夜由于用电设备的减少，导致电网电压的升高，灯具的照明度也比上半夜更亮，这不仅造成了电能的浪费也由于电压的升高灯具大量发热大大降低了灯具的使用寿命，所以考虑到这种情况，本论文设计了一种基于自耦变压器多抽头电压可调的路灯节能装置，将无触点调压方式应用在城市道路照明工程，通过比较多种方式的分接开关优缺点，最终采用固态继电器作为调压的分接开关，对电压过零时刻进行调压，使得路灯的端电压波形能连续平滑。控制器具备调压稳压的特点，具有无触点、多级别调压的优点，调压范围可以达到18%以上。 论文主要论述了节能装置的工作原理、设计出了节能装置的主电路，并对分接开关做了合适的选择。控制环节提出以单片机为核心的硬件电路构成，设计了调压控制部分的硬件部分，包括主控制器的选择，采样电路、保护电路、开关的驱动电路设计等多个环节，并且给出了具体的设计参数，在此基础上完成了控制器的硬件制作。软件部分针对节能装置的工作特性与节能方式设计了降压稳压的闭环控制策略、定时调压等实现方法和软件流程。 文章的最后按照节能装置的设计思路在调压部分进行了MATLAB的建模仿真，仿真测试按照调压策略观察其输出电压，结果表明，输出电压同设置值基本一致，误差不大，降压、节能效果明显。 关键词：节能自耦变压器无触点调压固态继电器
Abstract Keyword:
目录
1、绪论 1.1论文概述 1.1.1课题背景 随着城市建设的飞速发展，我国道路照明工程的日趋大型化，在日益紧迫的能源、环境危机促进下，“节能减排”已成为现阶段城市道路节能的指导思想。对于任何一个城市来说，城市路灯照明是人们日常生活中必不可少的公共设施。目前，我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10%一20%，而城市公共照明则在照明耗电中占30%的比例。据统计显示，我国在路灯照明方面每年消耗超过1000亿元的电费，其份额和发展的速度十分惊人，全国各地无不面对电力紧张和电力消费带来的各种问题，如今“节能减排”已经成为我国一项重要的国策。随着城市的发展和现代化建设步伐的不断加快，导致了路灯的不断增加，照明电能消费正在急剧上升,对城市道路照明及城市亮化的工程需求也越来越高，城市照明耗电作为节能技术应用的一个领域,近年来也受到了广泛关注。而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。 目前，传统的路灯照明系统存在着许多的弊端，我国绝大部分的城市路灯都采用“全夜灯”的方式进行照明，可是一方面后半夜的行人稀少，如果采用“全夜灯”的方式则浪费太大，因此，有些地方又采用了前半夜全亮而后半夜全灭的“半夜灯”型的照明方式，有些地方在后半夜采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的节电措施，这种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通的安全隐患，不利于城市形象与社会安全。另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的照度，以避免造成光源污染，影响居民的晚间休息。在电力供电的系统中，为了避免送电过程中的线路损耗及用电高峰时造成的未端电压过低，往往都是以较高的电压传输。因此，路灯所消耗的功率都较高，特别是后半夜是用电低谷期，用电设备减少，电力系统电压升高，路灯比白天更亮，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和使用效率，也违背了节电节能的宗旨。 电网电压偏高或不稳定或电网不洁净(瞬变、谐波等因素)，不仅带来了高
路灯节能控制系统设计及其软件实现 姚丹丹，王宜怀，谭碧云 (苏州大学计算机科学与技术学院，江苏 苏州 215006) 摘 要：在分析路灯巡检方法、节能模式的基础上，设计路灯节能控制系统。该系统框架总体分为3层，终端层在每盏路灯中嵌入物联网通信模块作为控制单元，实现路灯的单灯控制，中间层采用32位CodeFire 系列MCF52223芯片作为控制单元，结合MC13211实现数据传输，服务器层直接面向路灯管理者，使其通过浏览网页即可对整个城市路灯进行智能化控制。在此基础上，提出路灯节能控制系统的Web 软件设计方案。应用结果表明，该系统运行稳定、节能效果明显。 关键词：路灯管理；节能模式；Web 数据库；GPRS-ZigBee 通信 Design of Street Lamp Energy Saving Control System and Its Software Implementation YAO Dan-dan, WANG Yi-huai, TAN Bi-yun (College of Computer Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China) 【Abstract 】On the basis of analyzing the methods of monitoring, energy saving modes of street lamps, this paper designs a novel energy saving control system. This system framework is divided into three layers, including terminal layer, middle layer and server layer. In the terminal layer, in order to control a single street lamp, it puts a things communication module into the lamp as core control unit. In the middle layer, it uses the chip of 32 bit CodeFire series MCF52223 as a control unit, with the chip of MC13211, completing the transmission of data. In the server layer, street managers can control all of the city lights intelligently through visiting the Website. On this basis, the paper proposes a novel software control scheme of Web. Application results show that the system deploys into operation stably for a long time and obvious power consumption is achieved. 【Key words 】street lamp management; energy saving pattern; Web database; GPRS-ZigBee communication DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2012.03.079 计 算 机 工 程Computer Engineering 第38卷 第3期 V ol.38 No.3 2012年2月 February 2012 ·工程应用技术与实现·文章编号：1000—3428(2012)03—0240—03文献标识码：A 中图分类号：TP393 1 概述 目前路灯控制中，极少能实现利用一台计算机控制单灯及自动检测单灯故障。针对这种状况，本项目充分研究并融 合传感网络技术、 3G 通信技术及嵌入式计算机系统软硬件设计技术等应用于城市照明，开发新型智能路灯控制系统。实现利用一台计算机控制全市单灯。为节能、路灯自检、自动管理、延长路灯使用年限提供了技术基础，是现代路灯智能控制的根本解决方案。目前，市面上的路灯控制系统大部分不能实现单灯控制、路检与节能[1]。有的采用进口部件，利用电力载波通信，实际效果表明不适合中国电网，波动大、通信误差多、成本也高[2]。还有一部分采用GPRS 直接控制单灯，这种方案不可行，需要大量电信通信，成本高、效 率低。 本文系统是GPRS 到路端，ZigBee 完成单灯之间的通 信，是物联网的典型应用，成本低、效率高、稳定性好。限于篇幅，本文重点分析节能模式及节能潜力，并在硬件系统基础上，提出控制系统及节能模式的Web 软件设计方案。 2 路灯控制系统的节能模式研究 本文采用Freescale 公司的高性能32位CodeFire 系 列[3]MCF52223芯片[4]作为控制单元，结合MC13211[5]的无 线传感网络的微控制器完成数据传输，实现单灯控制。为了达到节能的目的，需要控制软件具有灵活的控制方式。本文 提出多种节能控制模式，以下简单列举2种。 (1)1/2、1/3等控制模式。在行人车辆不太多的情况下， 可以采用隔一盏、隔2盏亮灯的模式。这样，既能满足地面基本光照，又能达到节能的目的。 (2)按地球经纬度控制模式。由于地球经纬度的差异，使得各地的日出日落时间不一样，同一地方不同时间的日出日落时间也不一样。如果统一设定开关灯时间，既浪费能源，又不能达到很好的控制效果。比如说，大冶市一月中旬的日出时刻为07︰21︰00，日落时刻为17︰33︰00，七月中旬的日出时刻为05︰28︰00，日落时刻为19︰28︰00。如果统一设定开灯时刻为17︰30︰00，那么到七月份，则会造成很大的资源浪费。 基于该情况，本文提出按日出日落时间自动调整开关灯时间。将当地的日出日落时间表导入系统，设置开关灯偏移时间。这样随着季节的变动，开关灯时间会自动地随日出日落时间的变化而变化。开灯偏移量与日落时间决定了开灯时间，即开灯时刻=日落时刻+开灯偏移量；关灯偏移量与日出时间决定了关灯时间，即关灯时刻=日出时刻+关灯偏移量。 3 路灯节能控制系统的体系结构 基于B/S 的路灯控制系统框架总体分为3层，系统框架 如图1所示。基金项目：国家自然科学基金资助项目(61070169) 作者简介：姚丹丹(1985－)，女，硕士研究生，主研方向：嵌入式系统；王宜怀，教授、博士；谭碧云，硕士研究生 收稿日期：2011-04-20 E-mail ：yihuaiw@https://www.doczj.com/doc/5e498057.html,
风光互补式LED路灯设计方案 设计者：黄钜海 (浙江科技学院建筑工程学院，杭州，310023) 一、设计概述 风光互补式LED路灯功能特点： 1、风光一体，互补性强，稳定性高 2、适用范围广泛、适应性强、实用性强 3、一次性投入、持续性产出、使用寿命长 4、对环境不产生任何污染、绝对绿色环保 5、性能稳定，故障率低
为保证风力发电机和太阳能电池能平稳、安全的运行，同时也配合路灯灯杆的多样化造型，我们将风光互补路灯灯杆设计为自立式路灯灯杆。风力发电机位于灯杆的顶端，太阳能电池板位于灯杆的中上部，详见上图。 具体配置方案如下： 灯杆高度：10米，灯具离地8米，灯杆间距25米 灯杆材质：Q235优质钢结构标准灯杆（热镀锌/喷塑） 太阳能光伏组件：100W 风力发电机：额定功率300W 启动风速1.5m/s,额定风速10m/s 光源：60WLED灯 蓄电池：地埋式磷酸铁锂电池100AH 控制系统：智能升压型，微电脑智能控制、防过充、过放、防潮、输出短路保护及光控+时控自动开、关灯。 工作时间：10小时/天，前5小时全亮，后5小时半功率亮；阴雨天连续工作3-7天工作温度：-20℃~+45℃ 相对湿度：20%--90%。
二、详细说明 2.1风力发电机 风机是风光互补路灯的标志性产品，风机的选择最关键的是要风机的运行平稳。 灯杆是无拉索塔，最担心因风机运行时的振动引起灯罩和太阳能支架的固定件松脱。 选择风机的另一个主要因素就是风机的造型要美观，重量要轻，减小塔杆的负荷。 这里选用嘉顿雄GARDENSON 牌GARDENSON-200W/300W型风机 技术参数：300W 起动风速：1.5（m/s）额定风速：12（m/s） 切入风速：2.5m/s 额定电压：24V 额定功率：300W 最大功率：400W 风叶直径: 0.3 m 风叶数量: 6（pcs） 整机重量: 10kg 大风保护：泄荷及电磁制动工作温度: -20℃至40℃ 海拔高度：≤4500m（额定工况海拔高度为1000m）最大风速：≤35m/s 电机选用60W国际先进的永磁式发电机，动平衡好、切割磁力线佳效率高，低 速性能好，2级风就能发电。在永磁发电机的前端与风叶结合部之间，设自动衡速保 护装置，该装置在遇到超强风时利用自身的离心力，自动对风机进行衡速，有效的 保护风机、电气设备不受超强风损害。 2.2太阳能电池 一般认为单晶硅太阳能电池具有光电转换效率高的特点，故采用单晶硅电池。 电池安置于路灯的上方一侧位置，并根据纬度的不同调整一定的倾角。也可根据需 要设置太阳跟踪装置。 太阳能电池组件主要技术参数 型式※单晶硅 冰雹抗载能力2400pa 接线盒类型C型;接插件 接线盒防护等级IP65 组件效率≥14% 使用温度范围-40℃—85℃ 最大系统耐压1000V DC 开路电压43.4
路灯合同能源管理方案 路灯合同能源管理方案就是为大家提供的关于城市路灯合同能源管理解决方案，请看下面： 城市路灯合同能源管理解决方案 Ⅰ、城市路灯用电现状 随着我国经济建设的发展，城市化进程的加速，城市照明得到了长足发展，城市照明发展中的能源需求和消耗也在不断加大。 在“十五”期间建设部在城市照明行业大力推进绿色照明工程，已取得取得了显着的经济效益和社会效益。 但是，从总体看，城市绿色照明工作还刚起步，发展不平衡，还存在不少问题和薄弱环节。 如城市照明相关的配套制度还不完善，市场监管制度还不够健全，低效率、高能耗、光污染等问题仍然较为突出，节约用电、保护环境的意识有待进一步加强等。 xx年11月国家发改委发布了我国第一个《节能中长期专项规划》，其中“绿色照明工程”被列为重点工程。 xx年国初家发改委把绿色照明工程列为“十一五”十大重点工程之一。 xx年7月，建设部制定了《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要》。
纲要阐明了城市照明“高效、节能、环保、安全”的指导原则，提出以xx年底为基数，年城市照明节电目标5%，5年(xx-xx年)累 计节电25%的节能目标。 针对城市照明中存在的单纯追求亮度、追求豪华、能耗密度超标、道路照明过多装饰、光污染严重、采用低效能照明器材等问题，推广采用高效照明节能技术和产品，深入推进城市路灯照明节电改造示范工程，对光源灯具、整个照明供配电系统在内的道路照明和景观照明系统进行全面节能改造，对全面发展城市绿色照明事业具体积极推进的作用。 Ⅱ、城市路灯用电症状分析 据估计，城市路灯照明占我国照明耗电30%左右的比例，xx年 城市路灯用电量达500多亿千瓦时，随着城市建设迅速发展，路灯电能消耗也在遂年快速攀升，但路灯照明多为低效照明为主，电能利用率还不到65%，电能浪费严重节能潜力很大，城市路灯照明节能势在必行。 路灯用电的浪费存在于以下几方面: 1、运行浪费——供电品质差 因时段不同，电网负荷变化大，路灯供电线路电压波动也大。 上半夜行人车辆较多时，适缝用电高峰，电压低，亮度较暗。 而下半夜，电网负荷下降，电压聚升导致照度异常明亮。 路灯照明随不同时断电压波动幅度高达±15%，这样势必增加电、热的转换比值，使灯具的用电效率下降，造成电能浪费。
2012年全省职业院校中职学生组电工电子技能大赛 《电子产品装配与调试》模拟训练一 工位号：开始时间：评价成绩： 一、路灯自动节能控制系统的装配与检测（共40分）得分： （一）路灯自动节能控制系统元器件检测、焊接与装配（共15分） 1．根据给出的《路灯自动节能控制系统》电路图（附图1）和路灯自动节能控制系统中的继电器K1实物，画出继电器的内部连接方式。（3分） 得分： 2．产品焊接（8分） 根据《路灯自动节能控制系统》电路图（附图1）和《路灯自动节能控制系统元器件清单》（附表1），从提供的元器件中选择元器件，准确地焊接在赛场提供的印刷电路板上。 要求：在印刷电路板上所焊接的元器件的焊点大小适中、光滑、圆润、干净，无毛刺；无漏、假、虚、连焊，引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；导线长度、剥线头长度符合工艺要求，芯线完好，捻线头镀锡。 得分： 3．产品装配（4分） 根据给出的《路灯自动节能控制系统》（附图1）电路原理图，把选取的元器件及功能部件正确地装配在赛场提供的印刷电路板上。 要求：元器件焊接安装无错漏，元器件、导线安装及元器件上字符标示方向均应符合工艺要求；电路板上插件位置正确，接插件、紧固件安装可靠牢固；线路板和元器件无烫伤和划伤处，整机清洁无污物。 得分：
（二）路灯自动节能控制系统工作正常（共7分） 1、因为每天天黑的时间不是完全一样，所以不能以时间来确定每天晚上几点亮灯，路灯控制系统中要求路灯根据光线的亮暗来选择打开路灯，而且亮暗的定义要是可调的，而不是一成不变的。 2、到半夜的时候行人稀少，需要关闭掉一半的路灯，达到节能的效果又有必要照明的功能，什么时候关闭，时间也需要能可调。 （三）数据测量（共8分） 调整电路，使其功能正常，并按下面的要求测试数据。 本电路简单实用，主要控制电路由光敏电阻、CD4011、555定时器组成。白天RG阻值小，CD4011第1脚电压为，11脚为，继电器K1、K2不工作，路灯都不亮，随着傍晚来临，RG阻值（变大、变小、不变），CD4011第一脚电压为，11脚为，Q2 （导通、截止），K1得电，Q3导通，555定时电路工作，K2吸和，此时路灯都亮，随着C4充电，到后半夜，C4充电电压大于时，555第三脚电压变为，K2断电，只有一半路灯的得电照明，到第二天白天又回到初始状态，全暗。 （四）路灯自动节能控制系统检修（共10分）开始时间：得分： 要求：在您已经焊接好的《路灯自动节能控制系统》线路板上，教师设置了两个故障。请您根据《路灯自动节能控制系统》电路原理和电路功能加以排除，故障排除后电路才能正常工作。并请完成以下的检修报告。 1．故障一检修报告结束时间：
^ 风光互补LED路灯控制器的设计 摘要 本文主要首先介绍了产生新能源的必要性及风能和太阳能快速发展的背景。其次介绍了什么是风光互补及风光互补的技术原理、技术结构及技术优势和风光互补系统的组成、风光互补路灯的优势。然后介绍了什么是风光互补控制器，风光互补控制器的特点，风光互补控制器的工作原理及风光互补路灯控制器的结构图和电路原理图。 关键词：控制器，工作原理，路灯，风能，太阳能
目录 1、绪论 (1) 2、风光互补的概述 (1) 、风光互补的技术原理 (2) 、风光互补的技术构成 (2) 、风光互补的技术优势 (2) 、风光互补的典型案例 (3) 3、风光互补系统 (3) 、风光互补系统的组成 (3) 、风光互补路灯的优势 (3) 4、风光互补控制器 (5) 、风光互补控制器的概述 (5) 、风光互补控制器的特点及功能 (5) 、风光互补路灯控制器的结构图 (6) 、风光互补控制器的原理图 (7) 、风光互补控制器的工作原理 (7) 总结 (11) 致谢 (12) 参考文献 (13)
1、绪论 随着世界人口的持续增长和经济的不断发展，对于能源的需求日益增加，目前的能源消费结构中，煤炭、石油和天然气等化石燃料虽然仍占有很重要的地位，但是化石燃料的燃烧造成环境污染，致使全球气候变暖、冰山融化、海平面上升等自然灾害频繁发生和能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中，风能、太阳能等洁净能源备受关注。 太阳能、风能作为未来的能源是一种非常理想的清洁能源。近年来由于人们对能源、环境问题的日益关注，太阳能、风能的应用与普及越来越受到人们的重视。若能合理地利用太阳能、风能将会为人类提供充足的能源。对太阳能、风能技术而言，照明应用并非是其最主要的应用领域，也不是最能体现应用优势的领域，但就其作为能源的表现形式来说，太阳能、风能在照明领域的互补应用最直观。而在当前技术水平下，太阳能、风能技术作为能源的高成本、低效率是不容回避的问题，特别是在单体照明应用中，如不与LED技术相结合，按照常规设计太阳能、风能照明系统，往往要面对系统变换效率低及经济效益不佳等问题。LED因具有低能耗、直流工作等优势，成为配合风光互补路灯照明光源的理想产品。就目前技术和政策而言，在我国最有希望快速普及应用太阳能、风能发电技术的领域，应是风光互补LED路灯照明工程。LED是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件，属于固态光源。在通用照明领域，LED照明灯具有体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、容易控制、耐受各种恶劣环境条件等优点，是典型的绿色照明光源。尤其随着大功率白光LED的研发成功，使它在照明领域应用更加广泛。LED 作为新型固态绿色光源与风光互补发电技术结合应用于路灯领域，是可再生能源与高新固态绿色光源的结合，与其他电能变换技术和照明技术相比更加符合产业政策及推广应用的市场。 2、风光互补的概述 风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。其中，风光互补发电站是针对通信基站、微波站、边防哨所、边远牧区、无电户地区及海岛，在远离大电网，处于无电状态、人烟稀少，用电负荷低且交通不便的情况下，利用本地区充裕的风能、太阳能建设的一种经济
模拟路灯节能控制系统的设计 1 引言 在倡导绿色用电的今天，路灯节能控制日益成为人们关注的话题，这里设计并制作一套模拟路灯节能控制系统。节能控制系统结构如图1 所示。 图1 模拟路灯节能控制系统结构图 模拟路灯节能控制系统实现的功能: 支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，控制整条支路按时开灯和关灯; 能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯，能根据交通情况自动调节亮灯状态;并能分别独立控制单只路灯的开灯和关灯时间; 当图1 模拟路灯节能控制系统结构图路灯出现故障时( 灯不亮) ，支路控制器发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20% ～100% 范围内设定并调节，调节误差≤2%。 2 总体设计方案 2. 1 设计思路 设计采用PWM 脉宽调制技术和恒流源电路对路灯的驱动和亮度调节。通过单片机和传感器及其检测电路完成路灯工作状态的控制。显示部分利用液晶显示模块，菜单式操作，显示时间、故障路灯地址、支路开关灯时间、每只灯的开关时间等功能。 2. 2 设计原理 根据模拟路灯节能控制系统结构图，将整体电路分成为五部分: 环境控制电路、时钟电路、交通状况的传感器检测电路、显示控制模块、LED 恒流驱动及故障检测电路。 2. 2. 1 环境控制电路 利用光敏电阻的阻值与光照度呈反比例关系，采样其两端的电压信号，利用采样的电压信号通过施密特触发器输出的TTL 电平来控制LED 灯的开关。电路可靠，有效地避免由于短时间光照剧烈变化引起的误动作，操作者可以通过电位器方便的进行调试。
2. 2. 2 时钟电路 使用时钟专用芯片DS1302进行时钟控制，通过外加很少的电路就可以实现高精度的时钟信号。 外围电路简单可靠，时间精度高，采用串口通信可以节省I /O 口的资源，通过外接锂电池后可以实现时间信息储存。 2. 2. 3 交通状况的传感器检测电路 使用红外传感器，来判断物体是否通过相关位置，并送入单片机判断执行相关程序。它具有光电传感器的优点，又避免了LED 灯的灯光干扰。 2. 2. 4 显示控制模块 使用128 × 64 液晶点阵进行信息显示，使用独立键盘进行功能切换和时间调整。信息量大，外围电路简单，通过下拉式菜单方便操作，人机界面友好。 2. 2. 5 LED 恒流驱动及故障检测电路 利用三端可调稳压集成块LM317，实现恒流输出。PWM 脉宽调制法来控制灯的亮度，可以精确的控制灯的亮度和功率，而且LED 灯在从暗到亮的变化中过度平滑。可以选用单片机内部集成有两路PWM脉宽，能方便的产生所需要的PWM 脉宽调制信号。 2. 3 系统组成 2. 3. 1 根据以上的设计思路及设计原理确定系统组成框图如图2。 图2 系统组成框图
路灯头说明书
————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期: ?
HT-３０LＥD路灯头 使 用 说 明 书 宝鸡市华特电气有限公司
目录 1、概述 ......．......．....．.．.....．.．.．.......．...．. 2 2、规格说明 ..．...．．....．．...．．..．.....．．........．.. 2 3、主要性能和参数 .．.....．....．．.....．..．．.........． 3 4、使用与安装 .....．..．..．．．.........．...．．．....．..．.3 5、运输、储存要求 .........．..．...．．.....．...．...．..．5 6、注意事项．.．..．......．..．．.．....．..．.．....．. (5) 7、安全警示．．.．.．.....．．.....．．.．.．．..．......． (6)
1、概述 产品特点 HＴ－35-LＥD型LEＤ路灯是选用进口芯片作为光源,按照ＧB7000.５-２0０5《道路与街道照明灯具安全要求》标准制造的一种绿色环保新型灯。 ●结构合理、外形美观、耐湿热、密封性能好。 ●发光效率高、视觉逼真、无闪烁,对眼睛和皮肤无任何伤害,使用 安全。 ●选用新型ＬED光源并配备了专门设计的配光系统。光源可连续使 用５00００小时,使用寿命长达１0年以上,终身无需更换光源。 ●在同照度下比高压纳路灯节电70%。 ●该灯安装灵活方便。 ●环保节能无污染，稳定性高。LＥD对环境无污染，使用稳定性高， 实现了真正意义上的绿色环保照明。 适用范围 HＴ-3５-ＬED型LＥＤ路灯适用于城市道路、居住区、工业区、人行道、广场、公园、学校、别墅、庭院等场所照明。
河北机电职业技术学院毕业论文 题目智能节能路灯控制系统设计 系别电气工程系 专业电气自动化技术 姓名孟学文 指导教师刘成伟
目录 摘要 (3) 1 绪论 (4) 1.1 概述 (4) 2 方案论证与选择 (5) 2.1 智能路灯节能方案概述 (5) 2.2 智能路灯节能控制系统结构设计 (5) 2.3 可变电抗器 (6) 2.4 智能控制器 (8) 2.5 每只LED灯控制逻辑关系图 (8) 2.6 系统硬件总体划分 (8) 2.7 智能控制器总体设计 (8) 3 智能路灯节能控制系统各电路部分设计 (9) 3.1 环境光控制电路的设计 (9) 3.2 时钟电路 (12) 3.3 横流驱动电路 (14) 3.4 故障检测电路 (16) 3.5 电源电路的设计 (16) 3.6 报警电路的设计 (17) 4 控制部分设计 (18) 4.1 单片机系统介绍 (18) 4.2 整个系统的控制流程 (19) 4.3 显示装置流程图 (20) 总结与展望 (21) 总结 (21) 展望 (21) 参考文献 (22) 附图 (23)
智能路灯节能控制系统设计 杨亮亮 （安徽工业大学工学院农业电气化与自动化07级） 摘要：随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。电力资源已成为紧缺资源。如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。 本文研究的智能路灯节能控制系统是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗 而开发的基于单片机的新型节能控制系统，集稳压控制、软起动功能、自动起停、智能调 压控制于一体。智能路灯节能控制系统将晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结合，利 用可变电抗器隔离高压和低压，将可变电抗器的一次绕组(高压)与路灯相串联，将二次绕 组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通过改变其低压绕组上的电压来控制高 压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯端电压的效果，以实现路灯的软起动和调压节 能。 本文对基于单片机的智能路灯节能控制系统进行了深入分析和研究。讨论了智能路灯节能控制系统的构思、设计方案，介绍了该装置的系统设计、工作原理，详细分析了以89C51为主控单元的硬件电路设计，以及电气连接。 关键词：单片机、智能路灯 Abstract: with the rapid development of our economy, electricity consumption is subsequently fast growth. Electric power resource has become shortage resources. How to energy consumption has become the hot topic research in recent years. This paper studies of intelligent street lamp energy saving control system is aiming at existing in urban lighting on the huge energy consumption and development based on SCM system, set the new energy-saving control voltage control, soft starter to function, the automatic starting and stopping, intelligent pressure regulating control in one body. Intelligent street lamp energy saving control systems will be thyristor power changing unit and intelligent control system by combining, high voltage and low voltage variable reactor isolation, a winding variable reactor (HVT) and street lamp in series, will be secondary windings and thyristor and fuzzy control algorithm with associated the control system by changing its low voltage to control