一种新型节能智能公路照明系统的设计实现

GXF360 2018-04-11

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1 研究背景及意义

能源是经济发展的基础,但是随着经济的发展,很多能源将面临紧缺,因此节约能源是保证经济可持续性发展的前提。目前我国电力工业发展速度虽然很快,但是电力供应不足和用电效率低下的状况依然比较严重,因此推行照明节电技术、节约电能是改善电力负荷紧张状况的主要途径之一。

中小型城市公路照明系统一般采取三种方案:一是采用人工控制,当亮度不够时路灯人工控制开启,当天亮后则路灯人工关闭;二是采用光控自动控制,当亮度不够时路灯自动开启,当天亮后则路灯自动关闭;三是定时控制,一般到夜间12点后会关闭路灯。经调查发现从0:00-4:00左右,中小城市人们一般都处于睡眠状态,公路上车辆和行人都相对较少,因而公路照明系统采取的三种方案都存在着明显的缺陷,前两种方案是造成电源浪费,第三种方案虽然省电但是12点后由于路灯关闭,光线太暗,容易给路过的车辆和行人造成不安全因素。为了解决上面的问题,我便萌发了设计让夜间路灯既不常亮又不影响交通的项目。

2 设计方案

2.1 功能描述

本系统设计的新型节能智能照明系统克服了以上的缺点,从而达到节约能源和保障安全的目的。系统的功能如下:

图1 系统原理框示意图

图2 检测子系统电路示意图

(1)应用激光对射开关,当深夜检测到行人或车辆通过时,路灯开启;通过后,则路灯自动关闭。既避免了浪费电源又保障了深夜通行安全。(2)可自行设置路灯延时照明时间和相邻路灯开启数量,保障行人或车辆安全通过。(3)若有特殊需要可控制路灯常亮。比如在恶劣天气(如大雾,路面滑,大雨,大风,大雪)。

2.2 系统框图

如图1所示,在此系统中,激光对射开关和延时继电器只需要12V直流电源就可以工作,路灯可单独供电,可以通过太阳能电池板发电或接220V交流电。用小电路控制高压电路,独立的系统简洁方便,易于安装,节约成本,更利于节能减排的实现。

2.3 系统硬件功能介绍及原理讲解

本系统包括检测子系统、控制子系统和照明子系统等系统。

2.3.1 检测子系统

如图2所示,检测系统由激光发射器、激光接收器、光敏电阻构成,其主要原理为一个发光二极管与一个光敏三极管,当光敏三极管感应到发光二级管间的光线时,光敏三极管间无电流通过。当物体遮住发光二极管与光敏三极管间的光线时,光敏三极管间通过电流使电路接通。白天光敏电阻控制激光发射装置断路,夜晚使其正常工作。

2.3.2 控制子系统

如图3所示,K M 1接通主电源,K M 2接通直流控制电源,控制开始,K T断电延时时间继电器,控制切断直流电源时间。

正常控制过程:按起动按钮SB2→KM1通电,主触点KM1闭合,路灯开启,K M 1辅助常开触点自锁,K M 1辅助常闭触点断开;K T通电,K T常开延时打开触头闭合,K M2断电。

图3 控制子系统电路示意图

图4 照明子系统电路示意图

延时控制过程:按下停止按钮SB1→KM1断电,KM1主触点断开,KM 1辅助常闭触点恢复闭合,KM 2通电,接入直流电源,同时K M 1辅助常开触点又恢复断开,则K T线圈呈断电状态,延时开始,待所设延时时间到达后,K T的延时断开常开触点恢复断开,K M2失电,切断直流电源,路灯自动关闭。

2.3.3 照明子系统

如图4所示,照明系统电源独立控制,可接220V交流电或通过太阳能电池板来供电。而且可以设置相邻路灯开启盏数,来很好的满足行人或车辆通行,又减少了电源浪费。

照明子系统详细说明:

(1)有两个总开关控制路灯的亮灭,当S1和S2闭合时,路灯长亮与感应装置无关。(2)当S1闭合,S2断开时,每当物体经过对射光束时,连续三盏灯亮起,物体经过过,灯泡延时10S—20S熄灭。(3)为安全起见,在每个路口四角设四盏常亮大功率路灯。(4)每个感应装置由于耗电较小,所以只需一个小型太阳能电池与一个光敏电阻,便可供装置夜晚的正常使用。(5)此系统只使用中小城市车流量夜间较少路段,对车流量较大的路段并不适用。(6)发射器设于中央栏杆处,接收器设于人行道旁,可适于行人与车辆的共同使用,无人行道路段即可设在路灯旁。(7)一般开启装置(即闭合S1,断开S2)时间为0:00-4:00左右。(8)发射接收装置一般离地0.8-1.2m左右,防止城市内常见动物的影响。(9)在恶劣天气(如大雾,路面滑,大雨,大风,大雪)情况下可控制路灯常亮。