【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 染的產(chǎn)生。大型小區(qū)道路的特點(diǎn)時(shí)分叉多、路型復(fù)雜，因此要求道路照明要有較好的視覺指導(dǎo)作用。在比較窄的道路上采用單側(cè)布燈的方式，該種布燈的優(yōu)點(diǎn)是誘導(dǎo)性好，造價(jià)較低，缺點(diǎn)是不設(shè)燈的一側(cè)路面亮度低于設(shè)燈的一側(cè)，明暗過(guò)于明顯。在比較寬的道路上可以采用之字型交替排列的布燈方式，該種布燈的優(yōu)點(diǎn)時(shí)亮度均勻，特別是惡劣天氣時(shí)所提供的照明條件比單側(cè)布燈好得多，缺點(diǎn)是誘導(dǎo)性差。為了避免小區(qū)道路照明給居民內(nèi)環(huán)境引起不良的影響，要合理地選擇燈位。燈具及光源的選擇是室外照明的關(guān)鍵。庭院燈外觀好而且形式多樣，能很好地與小區(qū)建筑風(fēng)格統(tǒng)一，所以道路照明燈具一般采用庭院燈，~4m之間。庭院燈不但夜晚能很好地保證照明效果，白天也能為小區(qū)營(yíng)造優(yōu)雅的環(huán)境氣氛。其材料可選用鋼管、鑄鋁、不銹鋼等。為了防止飛蟲等小生物進(jìn)入燈具，燈具的防護(hù)等級(jí)不低于IP55。由于小區(qū)（主干道、主入口、公共生活區(qū)除外）要求環(huán)境幽靜而冷色光源更易給人靜的感覺，所以住宅小區(qū)中室外照明中普遍采用高壓鈉燈及金屬鹵化物燈。此類光源的優(yōu)點(diǎn)是顯色性好、光效高、使用壽命長(zhǎng)，且滿足了節(jié)能要求。 供配電及照明控制大型住宅小區(qū)內(nèi)庭院燈數(shù)較多，從一個(gè)供配點(diǎn)供電往往饋出管線過(guò)多，并且供電半徑過(guò)大，引起末端電壓過(guò)大，如果僅靠增加線徑來(lái)解決電壓損失過(guò)大這個(gè)問(wèn)題會(huì)大大的增加投資，給甲方帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此可以考慮分區(qū)供電的方式，既能解決電壓損失過(guò)大的問(wèn)題，又能減少饋出的管線根數(shù)，使配電系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單，有利于今后管線的維護(hù)，各配電點(diǎn)經(jīng)控制電纜直接聯(lián)接到小區(qū)路燈控制室，有條件的可以配備照明控制系統(tǒng)。小區(qū)主干道照明、支路照明、綠化景觀照明可采用單獨(dú)回路供電，這樣就可以根據(jù)不同的需要，對(duì)主干道上和部分路燈及綠化景觀內(nèi)的路燈實(shí)行單獨(dú)控制，既節(jié)約電能，又滿足不同節(jié)目亮燈的需求。綜上所述，在現(xiàn)在住宅小區(qū)的照明系統(tǒng)中，對(duì)路燈的控制使我們智能照明系統(tǒng)的核心，掌握了路燈節(jié)能控制系統(tǒng)，就基本解決了智能照明系統(tǒng)，因此在下面本文著重介紹只能路燈控制器。第3章路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)目前，常用調(diào)光方法有:(1)可變電阻調(diào)光法。(2)調(diào)壓器調(diào)光法。(3)脈沖占空比調(diào)光法。(4)脈沖調(diào)頻調(diào)光法。(5)調(diào)節(jié)高頻逆變器供電電壓調(diào)節(jié)法等。調(diào)光按照使用的控制方法可以分為模擬調(diào)光(模擬1~10V調(diào)光)與數(shù)字調(diào)光(數(shù)控調(diào)光)兩大類?？刂品秶笮〉膶?shí)現(xiàn)方法又可以分為現(xiàn)場(chǎng)總線控制和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)調(diào)光控制兩大類。照明控制系統(tǒng)可以分為以下幾類:，路燈系統(tǒng)一般采用鈉燈、水銀燈、金鹵燈等燈具。模擬調(diào)光和數(shù)字調(diào)光的鎮(zhèn)流器工作原理圖如圖3—1和3—2所示:3—1模擬調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作原理圖早期的燈光控制使用010V的模擬量來(lái)代表亮度0%~100%，而每一回路以一條信號(hào)線(共用公共線)來(lái)處理。.而回路越多代表連線數(shù)越多，傳送距離越遠(yuǎn)信號(hào)壓降問(wèn)題也就越嚴(yán)重。圖2—2數(shù)控調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作原理圖數(shù)控調(diào)光電子鎮(zhèn)流器由IR21592可調(diào)光控制集成電路和微處理集成電路等組成，可以接收人工指令，遙控指令以及由程序設(shè)定的定時(shí)，開關(guān)燈等控制指令。圖3—3是本文提出的道路照明管理系統(tǒng)的組成示意圖。該系統(tǒng)由照明管理中心平臺(tái)、照明區(qū)域控制器和智能節(jié)點(diǎn)組成。照明管理中心平臺(tái)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的集中管理，包括進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制、系統(tǒng)運(yùn)行信息采集和監(jiān)測(cè)。照明區(qū)域控制器負(fù)責(zé)所轄路段的智能化照明控制、解析執(zhí)行管理中心指令和采集上報(bào)運(yùn)行數(shù)據(jù)。智能節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)單個(gè)路燈的控制和狀態(tài)檢測(cè)。照明區(qū)域控制器和照明管理中心之間采用GS樹GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，智能節(jié)點(diǎn)和照明區(qū)域控制器之間采用電力線載波通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3—4所示虛框內(nèi)的智能控制系統(tǒng)是本論文研究的重點(diǎn)。圖3—4路燈節(jié)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該節(jié)能方法是通過(guò)智能控制器對(duì)功率單元進(jìn)行控制，進(jìn)而操控可變電抗變換器來(lái)改變路燈的輸出電壓，通過(guò)改變路燈的光照來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。此方法利用了人眼在夜晚行進(jìn)時(shí)對(duì)光照要求不敏感的特點(diǎn)改變了路燈的端電壓，在不同的時(shí)段根據(jù)實(shí)際要求獲得相應(yīng)的照度，實(shí)現(xiàn)路燈亮度的智能化調(diào)節(jié)。其功率單元原理圖如下圖3—5所示:圖3—5功率單元原理圖其基本思想是:將可變電抗變換器的一次繞組直接與路燈負(fù)載相接，在變換器中增加二次線圈，將二次線圈與功率變換器以及智能控制器連接。通過(guò)智能控制器與電力電子功率變換單元來(lái)控制可變電抗器的二次繞組，達(dá)到改變可變電抗變換器一次阻抗的目的，進(jìn)而改變路燈的輸入電壓，使路燈既可實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)又可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。其智能控制器控制流程圖如圖3—6所示。圖3—6智能控制器流程圖其工作過(guò)程為:首先，通過(guò)對(duì)光照信號(hào)的采集，由智能控制器判斷路燈照明系統(tǒng)是否需要開啟，如需要運(yùn)行則由功率單元來(lái)完成路燈的軟啟動(dòng)(一般情況下是由數(shù)十、甚至上百盞路燈組成一條街道的照明系統(tǒng))。路燈打開后，根據(jù)路面安裝的聲學(xué)傳感器采集到的路面車流量與行人流量所發(fā)出的聲信號(hào)由智能控制器來(lái)發(fā)出控制信息，通過(guò)功率變換單元來(lái)控制可變電抗變換器來(lái)決定路燈輸出電壓的大小，如果實(shí)時(shí)車輛與行人的流量較大，即需要路燈的照度較高，系統(tǒng)根據(jù)需求自動(dòng)調(diào)高路燈的輸出電壓。如果實(shí)時(shí)車輛與行人的流量較小，即路燈的照度不需要很高，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)降低路燈的輸出電壓。智能控制器作為整套系統(tǒng)的核心部分其控制方式選取的為模糊控制算法，采集的外部信號(hào)通過(guò)放大、轉(zhuǎn)換后輸入到控制器的微處理器中，這里我們采集的信號(hào)為光信號(hào)與聲音信號(hào)兩種，其中光信號(hào)用來(lái)控制整套系統(tǒng)的啟停，而聲音信號(hào)則用來(lái)實(shí)時(shí)反映外部環(huán)境的要求，通過(guò)模糊控制的方式將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理比對(duì)，選取最優(yōu)化的控制信號(hào)加以輸出。智能路燈節(jié)能控制器的總體設(shè)計(jì)如下圖2一7所示:圖3—7智能路燈節(jié)能控制器的總體設(shè)計(jì)本課題的研究重點(diǎn)是智能控制器。智能控制器在路燈中的控制作用是根據(jù)外界路面變化的聲音和光線的信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換變成我們可以測(cè)量的電流電壓信號(hào)，進(jìn)行智能控制算法運(yùn)算，通過(guò)功率變換單元控制可變電抗器的電抗，從而調(diào)節(jié)路燈的明亮程度以達(dá)到節(jié)能的目的。所以，智能控制器要包括如下幾個(gè)基本功能：起動(dòng)電量信號(hào)的檢測(cè)、智能控制算法運(yùn)算、功率變換單元控制、開關(guān)器件控制。并且微處理器在數(shù)控照明調(diào)光控制中，要使用專用的電子鎮(zhèn)流器來(lái)對(duì)路燈進(jìn)行控制，另外，作為一個(gè)完備的電氣控制系統(tǒng)，還應(yīng)具有友好的人機(jī)交互界面、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。微處理器系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制各模塊工作，進(jìn)行智能控制算法運(yùn)算，數(shù)據(jù)采集，觸發(fā)板控制信號(hào)輸出，開關(guān)量輸入輸出，接入現(xiàn)場(chǎng)總線與工控機(jī)等設(shè)備通信等。路燈軟啟動(dòng)信號(hào)，包括電壓、電流信號(hào)通過(guò)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，輸入微處理器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并進(jìn)行運(yùn)算。微處理器的運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后送至功率變換單元作為給定信號(hào)，功率變換單元按照給定信號(hào)改變晶閘管的導(dǎo)通情況，晶閘管導(dǎo)通情況不同直接決定了可變電抗器二次線圈的電壓或電流變化，從而使電抗器一次側(cè)電抗值發(fā)生變化(即可變電抗起電抗變化)，進(jìn)而改變路燈兩端的輸入電壓。第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件主要是由聲音傳感器、光敏傳感器、運(yùn)算放大器、V/F轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、觸發(fā)電路等組成。光信號(hào)通過(guò)光電傳感器，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后，送給開頭電路，作為路燈的的開關(guān)。聲音信號(hào)通過(guò)聲音傳感器變成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大器送給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器就可以把前面送來(lái)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成，頻率脈沖信號(hào)，根據(jù)聲音大小的不同，就可以得到不同的頻率脈沖數(shù)據(jù)，從而也就可以判別聲音的大小。將轉(zhuǎn)變成頻率信號(hào)的聲音數(shù)據(jù)送到單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)一系列的計(jì)算，就可以得到控制信號(hào)，然后將數(shù)據(jù)輸出到LED顯示以及送到D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成摸擬信號(hào)，送給觸發(fā)器，最后由觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)功率單元，也就是被控對(duì)象。使被控對(duì)象的兩端電壓可以分時(shí)段得到相應(yīng)的電壓，其系統(tǒng)硬件電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如下圖3一1所示：圖4—1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖智能控制系統(tǒng)硬件主要由聲學(xué)傳感器、光學(xué)傳感器、信號(hào)變送器、微處理器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等組成。硬件系統(tǒng)的工作原理為：光信號(hào)通過(guò)光電感應(yīng)器轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，通過(guò)模糊控制運(yùn)算實(shí)時(shí)處理人車流量信息，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)燈光的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)是軟硬件的結(jié)合。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，照明區(qū)域控制器在硬件上應(yīng)該具備以下模塊，主要包括電源模塊、微處理器及其外圍電路、外存儲(chǔ)器、RS232接口、電力控制模塊（接觸器驅(qū)動(dòng)控制和狀態(tài)檢測(cè)）、電能計(jì)量模塊、人機(jī)交互接口和指示電路還有專用鎮(zhèn)流芯片部分。照明區(qū)域控制的硬件結(jié)構(gòu)如圖4—2所示。圖4—2 照明區(qū)域控制器硬件結(jié)構(gòu)電力控制模塊主要完成路燈線路的送/斷電控制和線路狀態(tài)檢測(cè)功能，同時(shí)為了保證在遠(yuǎn)程控制失效的特殊情況下，可以切換到手動(dòng)控制方式進(jìn)行人工控制，還增設(shè)了手動(dòng)控制/自動(dòng)控制切換按鈕。電力控制模塊是傳統(tǒng)照明控制器的核心部分，其控制信號(hào)由微處理器給定，反饋控制結(jié)果返回給主處理器。電能計(jì)算模塊是遠(yuǎn)程抄表子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其采集內(nèi)容包括：線路的電壓、電流、用電量、累計(jì)用電量、功率因數(shù)，以及欠電壓和過(guò)電壓檢測(cè)結(jié)果。其中電流和功率信息還被用作電纜監(jiān)測(cè)的輔助信息。 控制器設(shè)計(jì)以及其外部電路 控制器最小控制系統(tǒng)圖4—3微處理器最小系統(tǒng)原理圖微處理器最小系統(tǒng)包括電壓監(jiān)控和復(fù)位電路、晶振電路、單片機(jī)和其它外圍器件。原理