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摘要：本文对传统路灯节能控制方法进行介绍，并对目前智能路灯节能方案进行概述，研究智能路灯节能控制系统方案设计，希望对智能路灯节能控制系统设计具有指导和借鉴意义。
关键词：智能路灯；节能；控制系统
随着我国城市及经济的快速发展，照明是一个城市的窗口和标志，也是城市最重要的基础设施之一，直接反映出一个城市的建设水平及城市风貌，因此城市照明越来越受到普遍的关注。传统的由人工控制方式实现城市照明开关的已经不满足城市和社会的发展。因此通过对智能路灯节能控制系统设计研究是十分有必要的。
1传统路灯节能控制方法
1.1改进路灯装置节能的方法
这种方法主要是通过不断改进路灯装置来达到节能的目的，主要有两种途径：
（1）推广节能型光源
以节能高效的LED灯、节能灯代替原有的金齿灯、白炽灯等传统光源。近年来受能源危机的影响，节能型光源产业发展迅猛，节能光源已经开始替代原有的传统光源。使用节能光源的好处在于在照明效果相同的情况下，可以使能耗大大降低，另外节能光源的使用寿命要远超过传统光源，从很大程度上降低了路灯建设的投资成本，因此节能型光源越来越得到人们的认可。
这种节能方法也存在着许多不足之处：首先，节能光源的标准不统一，目前我国还没有建立统一的照明节能法规；其次，节能光源的市场占有率仅为12%左右，远远低于其他光源。
（2）自耦降压式调控装置
目前使用较多的就是这种方法，基本原理是：根据输入端电压的不同，通过自耦变压器的机芯连接不同变压器抽头，这样就能是电网电压降低5V、10V、15V、20V等几个不同的档，从而达到节能的目的。这类产品的优点是克服了可控桂产品产生谐波的缺陷，结构简单，功能可靠。但是这种方法也存在不足之处：①由于电网电压会出现不稳定的现象，而降压值是固定的，这样容易造成光源端电压不问，影响光源的使用寿命。②接触器型降压器不适合在经常进行开关动作的场合使用，如灯具、电器的开关，其安全性、可靠性都不能得到保证，存在严重的安全隐患。
1.2控制方式节能
（1）时控节能方式以时间为标准来判断是否对路灯进行开关控制，无论实际情况如何只能在规定的时间开启和关闭路灯，另外随着一年四季的变化还需要人工对开关灯的时间进行调整才能保证有效的照明。
（2）光控节能方式按光照度的差异控制路灯开关。
以上两种传统的控制方式有一定的缺陷，不能按照实际的照明需要对路灯进行开关灯控制，而且实时性较差，容易发生故障，也造成了很大的电能浪费。
2智能路灯节能方案概述
智能照明调控装置采用微电脑控制系统，实时采集输出、输入电压信号与最佳照明电压比较，通过计算进行自动调节，从而保证输出最佳的照明系统工作电压。
2.1优化电力质量，节约照明用电
针对电网电压偏高和波动等现象，调控装置可根据用户现场实际需求，实时在线调控输出最佳照明工作电压，并能将其稳定在士 2%以内，有效提高电力质量，从而达到节电 10%～40%的效果。并且可以根据用户实际的照明需求，调控装置还可通过程序进行多时段节能电压设置，从而满足用户不同光源、不同时间的需求，实现最佳照明状态和最大节电率。
2.2软启动、慢斜坡
影响电光源寿命的一个重要因素，是启动和运行时电流和电压对光源的冲击。为了有效的降低电流冲击和提高灯的寿命，在国外高档灯具产品中，要求灯具有软启动功能。智能调控装置能够实现灯具的软启动和慢斜坡控制过程。
灯具在启动时，采用低压软启动，充分预热。该过程可减少40%的启动电流冲击，有效提高光源寿命。在调压、稳压的过程中，智能调控装置采用慢斜坡方式，让电压在设定时间内缓慢过渡，保证光源不受电压、电流波动的冲击，从而降低光源损坏，延长使用寿命。
2.3实时控压、控流
在电流波动很大的地方，如电气设备比较多的厂区，一分钟内的电流波动达到±15%；路灯后半夜的供电电压也会达到250V。智能调控装置高稳定的最佳照明电压，能够延长电光源寿命2～4倍，减少照明运行、维护成本 30%～50%。
3智能路灯节能控制系统结构设计
智能控制器信号流程图如图 1 所示。
图 1 智能控制器信号流程图
系统工作时通过设置在路面的光传感器检测路面光照状况，并送入智能控制器，智能控制器判断路灯照明系统是否需要起动。如果需要，则控制功率变换单元完成路灯系统的软起动。路灯系统起动后，设置在路面的噪声传感器检测路面交通的实时噪声状况，送入智能控制器控制功率变换器，改变路灯电压，从而达到动态节能的目的。
路灯节能控制系统主要由可变电抗器、智能控制器等几部分组成。路灯节能系统结构框图如图 2 所示。
图 2 路灯节能系统结构框图
图2中，光和噪声信号送入智能控制器进行相应处理，智能控制器负责对检测信号做出处理给出控制信号控制可变电抗器，由可变电抗器触发晶闸管导通角调节路灯两侧电压，达到实时控制和节能的目的。
3.1可变电抗器
可变电抗器由可变电抗变换器和功率变换器构成，是对传统电抗器的一次结构性创新。它在传统电抗器中引入了二次线圈，二次线圈与电力电子功率变换器连接。通过智能控制器控制电力电子功率变换器，改变可变电抗变换器二次侧的电流，从而改变可变电抗变换器的一次侧的电流，当输入电压不变时，即实现可变电抗器阻抗的改变。可变电抗变换器的一次绕组直接与路灯负载相接，在变换器中增加二次线圈，将二次线圈与功率变换器以及智能控制器连接。通过智能控制器与电力电子功率变换单元来控制可变电抗器的二次绕组，达到改变可变电抗变换器一次阻抗的目的，进而改变路灯的输入电压，使路灯既可实现软起动又可以对其进行调节。
功率变换单元由电力电子功率器件、触发控制器、信号检测与处理器等组成。通过对晶闸管控制角的调整来控制可变电抗变换器二次线圈电流的大小，进而使得路灯的端电压发生变化来改变路灯的照明亮度，触发装置收到来自于智能控制器的控制信号，触发板输出脉冲信号则使功率变换单元按要求改变晶闸管的导通情况。晶闸管的导通情况不同直接决定了可变电抗变换器二次线圈的电压或电流发生变化，由于电磁感应，使电抗器一次侧电抗值发生变化，进而改变路灯的输入电压，使路灯不仅可以实现软起动，也可以按要求进行自行调压控制其照度。
3.2 智能控制器
智能控制器通过对采集信号的处理，输出实时需要的控制信号。与控制器相连的传感器有光学传感器和声学传感器两种，光线的明暗经过光学传感器转变成模拟信号，智能控制器通过对该信号的处理输出对路灯是否开启或关断的控制决策；而现场的声音情况通过声学传感器的采集和处理也得到相应的模拟信号，将此信号输入至智能控制器中，由智能控制器依据模糊控制算法来调整路灯的输入电压，将路灯的照度与实时街道上人车流量相对应，使其亮度效果达到最佳。
4结语
在此为智能路灯节能控制系统方案设计，介绍了智能路灯节能系统控制器的总体结构，并对每一部分的构成及功能做了简要介绍。本系统的核心为智能控制器和可变电抗器两部分智能控制器主要进行数据处理，对可变电抗器给予控制信号；可变电抗器通过改变一次侧电抗实现路灯调压。
参考文献：
[1]边文俊.智能路灯控制器的设计与实现[J].阴山学刊，2012，23（4）：28-31.
[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，2013（6）：110-112.
关键词：智能路灯；节能；控制系统
随着我国城市及经济的快速发展，照明是一个城市的窗口和标志，也是城市最重要的基础设施之一，直接反映出一个城市的建设水平及城市风貌，因此城市照明越来越受到普遍的关注。传统的由人工控制方式实现城市照明开关的已经不满足城市和社会的发展。因此通过对智能路灯节能控制系统设计研究是十分有必要的。
1传统路灯节能控制方法
1.1改进路灯装置节能的方法
这种方法主要是通过不断改进路灯装置来达到节能的目的，主要有两种途径：
（1）推广节能型光源
以节能高效的LED灯、节能灯代替原有的金齿灯、白炽灯等传统光源。近年来受能源危机的影响，节能型光源产业发展迅猛，节能光源已经开始替代原有的传统光源。使用节能光源的好处在于在照明效果相同的情况下，可以使能耗大大降低，另外节能光源的使用寿命要远超过传统光源，从很大程度上降低了路灯建设的投资成本，因此节能型光源越来越得到人们的认可。
这种节能方法也存在着许多不足之处：首先，节能光源的标准不统一，目前我国还没有建立统一的照明节能法规；其次，节能光源的市场占有率仅为12%左右，远远低于其他光源。
（2）自耦降压式调控装置
目前使用较多的就是这种方法，基本原理是：根据输入端电压的不同，通过自耦变压器的机芯连接不同变压器抽头，这样就能是电网电压降低5V、10V、15V、20V等几个不同的档，从而达到节能的目的。这类产品的优点是克服了可控桂产品产生谐波的缺陷，结构简单，功能可靠。但是这种方法也存在不足之处：①由于电网电压会出现不稳定的现象，而降压值是固定的，这样容易造成光源端电压不问，影响光源的使用寿命。②接触器型降压器不适合在经常进行开关动作的场合使用，如灯具、电器的开关，其安全性、可靠性都不能得到保证，存在严重的安全隐患。
1.2控制方式节能
（1）时控节能方式以时间为标准来判断是否对路灯进行开关控制，无论实际情况如何只能在规定的时间开启和关闭路灯，另外随着一年四季的变化还需要人工对开关灯的时间进行调整才能保证有效的照明。
（2）光控节能方式按光照度的差异控制路灯开关。
以上两种传统的控制方式有一定的缺陷，不能按照实际的照明需要对路灯进行开关灯控制，而且实时性较差，容易发生故障，也造成了很大的电能浪费。
2智能路灯节能方案概述
智能照明调控装置采用微电脑控制系统，实时采集输出、输入电压信号与最佳照明电压比较，通过计算进行自动调节，从而保证输出最佳的照明系统工作电压。
2.1优化电力质量，节约照明用电
针对电网电压偏高和波动等现象，调控装置可根据用户现场实际需求，实时在线调控输出最佳照明工作电压，并能将其稳定在士 2%以内，有效提高电力质量，从而达到节电 10%～40%的效果。并且可以根据用户实际的照明需求，调控装置还可通过程序进行多时段节能电压设置，从而满足用户不同光源、不同时间的需求，实现最佳照明状态和最大节电率。
2.2软启动、慢斜坡
影响电光源寿命的一个重要因素，是启动和运行时电流和电压对光源的冲击。为了有效的降低电流冲击和提高灯的寿命，在国外高档灯具产品中，要求灯具有软启动功能。智能调控装置能够实现灯具的软启动和慢斜坡控制过程。
灯具在启动时，采用低压软启动，充分预热。该过程可减少40%的启动电流冲击，有效提高光源寿命。在调压、稳压的过程中，智能调控装置采用慢斜坡方式，让电压在设定时间内缓慢过渡，保证光源不受电压、电流波动的冲击，从而降低光源损坏，延长使用寿命。
2.3实时控压、控流
在电流波动很大的地方，如电气设备比较多的厂区，一分钟内的电流波动达到±15%；路灯后半夜的供电电压也会达到250V。智能调控装置高稳定的最佳照明电压，能够延长电光源寿命2～4倍，减少照明运行、维护成本 30%～50%。
3智能路灯节能控制系统结构设计
智能控制器信号流程图如图 1 所示。
图 1 智能控制器信号流程图
系统工作时通过设置在路面的光传感器检测路面光照状况，并送入智能控制器，智能控制器判断路灯照明系统是否需要起动。如果需要，则控制功率变换单元完成路灯系统的软起动。路灯系统起动后，设置在路面的噪声传感器检测路面交通的实时噪声状况，送入智能控制器控制功率变换器，改变路灯电压，从而达到动态节能的目的。
路灯节能控制系统主要由可变电抗器、智能控制器等几部分组成。路灯节能系统结构框图如图 2 所示。
图 2 路灯节能系统结构框图
图2中，光和噪声信号送入智能控制器进行相应处理，智能控制器负责对检测信号做出处理给出控制信号控制可变电抗器，由可变电抗器触发晶闸管导通角调节路灯两侧电压，达到实时控制和节能的目的。
3.1可变电抗器
可变电抗器由可变电抗变换器和功率变换器构成，是对传统电抗器的一次结构性创新。它在传统电抗器中引入了二次线圈，二次线圈与电力电子功率变换器连接。通过智能控制器控制电力电子功率变换器，改变可变电抗变换器二次侧的电流，从而改变可变电抗变换器的一次侧的电流，当输入电压不变时，即实现可变电抗器阻抗的改变。可变电抗变换器的一次绕组直接与路灯负载相接，在变换器中增加二次线圈，将二次线圈与功率变换器以及智能控制器连接。通过智能控制器与电力电子功率变换单元来控制可变电抗器的二次绕组，达到改变可变电抗变换器一次阻抗的目的，进而改变路灯的输入电压，使路灯既可实现软起动又可以对其进行调节。
功率变换单元由电力电子功率器件、触发控制器、信号检测与处理器等组成。通过对晶闸管控制角的调整来控制可变电抗变换器二次线圈电流的大小，进而使得路灯的端电压发生变化来改变路灯的照明亮度，触发装置收到来自于智能控制器的控制信号，触发板输出脉冲信号则使功率变换单元按要求改变晶闸管的导通情况。晶闸管的导通情况不同直接决定了可变电抗变换器二次线圈的电压或电流发生变化，由于电磁感应，使电抗器一次侧电抗值发生变化，进而改变路灯的输入电压，使路灯不仅可以实现软起动，也可以按要求进行自行调压控制其照度。
3.2 智能控制器
智能控制器通过对采集信号的处理，输出实时需要的控制信号。与控制器相连的传感器有光学传感器和声学传感器两种，光线的明暗经过光学传感器转变成模拟信号，智能控制器通过对该信号的处理输出对路灯是否开启或关断的控制决策；而现场的声音情况通过声学传感器的采集和处理也得到相应的模拟信号，将此信号输入至智能控制器中，由智能控制器依据模糊控制算法来调整路灯的输入电压，将路灯的照度与实时街道上人车流量相对应，使其亮度效果达到最佳。
4结语
在此为智能路灯节能控制系统方案设计，介绍了智能路灯节能系统控制器的总体结构，并对每一部分的构成及功能做了简要介绍。本系统的核心为智能控制器和可变电抗器两部分智能控制器主要进行数据处理，对可变电抗器给予控制信号；可变电抗器通过改变一次侧电抗实现路灯调压。
参考文献：
[1]边文俊.智能路灯控制器的设计与实现[J].阴山学刊，2012，23（4）：28-31.
[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，2013（6）：110-112.