CN101252799A - 节能路灯智能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能路灯智能控制方法，包括以下步骤：(1)当时间处于白天时，检测外界光线强度；根据检测所得光强来调节路灯工作电压的高低，得到路灯期望电压；(2)当时间处于夜晚时，设定多个时间段，根据时间段的不同调节路灯的工作电压的高低，得到路灯期望电压。在保障行车和行人安全的前提下，一方面尽最大可能节约电能，另一方面延长节能路灯的使用寿命。

Description

节能路灯智能控制方法
技术领域
本发明涉及到一种节能路灯智能控制方法。
背景技术
在现有的路灯照明中，大部分是定时开启和关闭的。一般来说，路灯在白天是不会开启的，当遇上恶劣天气造成道路光照度不足的时候，路灯不及时开启就容易发生意外交通事故；而在傍晚天色暗下时，如果路灯不能够及时开启，也会使道路能见度降低，给行车和行人带来安全隐患；在白天天亮后如果不及时关闭路灯，会造成能源和资源的浪费；而在后半夜，电网用电量大大减少，路灯的供电电压升高，如果不对路灯电压进行降压控制，路灯就会变得特别的亮，而这段时间道路上行车和行人稀少，不但造成能源浪费，路灯也因为长时间承受过高电压而缩短寿命。
现有技术中的节能路灯的控制方式较为单一，只使用声音控制、感光控制或者时间控制中的一种，这些方式仅仅能解决当前节能路灯出现的某一方面问题，但由于控制算法的单一，总体控制效果仍不能令人满意。比如在后半夜电网电压升高、路上行人稀少的时间段内，大部分节能路灯都没有降压控制，这样会造成电能的浪费。有些通过路灯的串并联组合变化，或者间隔关闭一半路灯的方法来节约电能，但这样会减少节能路灯的使用寿命，不够科学合理；还有少部分采用声音时间组合控制、感光时间组合控制的，但都不能科学合理地设计路灯的控制规律，这些组合控制都无法在电网电压升高时稳定和降低路灯的电压，于是，在半夜以后，节能路灯上电压过高，道路上行人稀少，不但造成电能的浪费，而且缩短了节能路灯的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，通过优化组合不同的控制方案，设计一种节能路灯的智能控制算法，使得节能路灯能够根据天气、时间、电网电压等多种情况的变化对路灯实现智能化控制，在保证道路照明度的前提下，节约电能、延长路灯的使用寿命。
为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：节能路灯智能控制方法，包括以下步骤：(1)当时间处于黎明至傍晚时，路灯感光检测外界光线强度；根据检测所得光强来调节路灯工作电压的高低，得到路灯期望电压；
(2)当时间处于夜晚时，设定多个时间段，根据时间段的不同调节路灯的工作电压的高低，得到路灯期望电压。
以上步骤为将时间控制与感光控制相结合的分段组合式电压优化控制方法，是在研究了人们生活习惯对于路面需求的基础上提出来的。在白天，道路处于使用高峰，天气良好的时候自然光线已经可以提供足够的照明；在傍晚，应该根据光照的情况开启路灯，天黑的早应该早开，天黑的晚可以晚开；在晚上某个时刻以后，行人行车减少，可以降低路灯的照明亮度；到了凌晨的某个时刻，行人行车更加稀少，可以让路灯进行低亮度照明。不过，如果白天出现十分恶劣的天气，导致路面光线太暗，应该开启路灯至最亮，避免路面在人流车流的高峰期发生交通意外。因此基于人们生活习惯的分段组合式优化控制算法是采用自然光照亮度与时间作为组合条件，设计的分段组合的优化控制算法。
所述路灯期望电压与实时电网电压结合确定实时控制信号，该控制信号用于调整并稳定路灯电压。
所述实时控制信号的值等于路灯期望电压与实时电网电压的比值并与U的乘积。该U为调压模块控制信号最大值，它由调压模块自身特性决定，与电网电压成线性关系，0到U线性成比例对应0到最大电网电压值。
由于电网电压并不稳定，在用电高峰，电网电压不断波动，为了使得路灯在电网电压波动时，尤其是在下半夜电网供电电压升高较多的时候，能够将路灯电压稳定在所设计的亮度对应的电压数值，同时电网电压的波动不但会影响节能路灯的使用寿命，而且会浪费资源，因而为了稳定路灯电压至指定数值，使用抑制电网电压波动的路灯电压大范围稳定控制方法，使得路灯在电网电压在大范围变化时，系统依然能够将路灯电压控制在指定的数值。
基于以上分段组合式电压优化控制方法和抑制电网电压波动的路灯电压大范围稳定控制方法的结合，使得节能路灯的智能控制系统能够更加稳定可靠地控制路灯的电压。
在上述步骤(1)之前还包括有接收路灯开启信号的步骤，其具体为：(S1)设置当前路灯电压值，该当前路灯电压值等于前一刻路灯电压值与u的和，该u值为期望路灯电压与N的比值，N为自然数；(S2)从步骤(S1)中获取当前路灯电压值，如果该当前路灯电压值达到路灯期望电压值，则路灯保持该期望电压，否则返回步骤(S1)重新判断。为使路灯升压平稳不闪动，N可取大于等于200的值。
以上步骤为节能路灯缓慢升压开启控制方法。采用该控制方法，避免了直接开启路灯，瞬间的大电压过电流对路灯造成冲击，缩短路灯使用寿命的问题，延长了路灯的使用寿命。
本发明相对于现有技术，具备以下的优点：本发明的节能路灯智能控制方法在阴雨或者多雾的白天，可通过判断光线的明暗来自动开启或关闭路灯，并使路灯的亮度适合于阴雨天气的照明；并可在黎明适当的时候关闭，傍晚适当的时候开启，按照不同时段人们的生活习惯对应的亮度需求进行照明亮度控制，特别是在后半夜行车行人稀少的时候，供电网却在非用电高峰时期，电网电压升高，需要将路灯上的电压稳定和控制在指定亮度的电压值上，避免因为电网电压上升造成路灯电压过高的问题，在保障行车和行人的安全的前提下，一方面尽最大可能节约电能，另一方面延长节能路灯的使用寿命。
附图说明
图1为本发明分段组合式电压优化控制流程图；
图2为本发明分段组合式电压优化控制曲线示意图；
图3为本发明抑制电网电压波动的路灯电压大范围稳定控制流程图；
图4为本发明节能路灯缓慢升压控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例一
请参阅图1所示，图1为本实施例的节能路灯智能控制方法中分段组合式电压优化控制流程图。
一种节能路灯智能控制方法，包括以下步骤：(1)当时间处于黎明到傍晚时，路灯感光检测外界光线强度；根据检测所得光强来调节路灯工作电压的高低，得到路灯期望电压；(2)当时间处于夜晚时，设定多个时间段，根据时间段的不同调节路灯的工作电压的高低，得到路灯期望电压。
首先进行光照强度的检测，该光照强度的检测可通过光控电路实现，为了避免误差，可将光照检测的时间延时3秒，使得系统能准确检测出当前外界的光强强度，当光强强度达不到预定的值时，路灯开启，说明当前时间为晚上，本实施例可将该时间设定为夜晚八时，此时进入时间控制模式，在本实施例中设定了三个时间段，第一时间段为夜晚8时到夜晚24时，此时属于人车流高峰期，且电网电压较低，给路灯供电压不足，因此将此时间段的电压值设定为220V；第二时间段为夜晚24时到凌晨2时，此时路上行人行车慢慢减少，且电网电压慢慢升高，给路灯的供电电压慢慢升高，所以可将此时间段的电压降压至200伏；第三时间段为凌晨2时到凌晨六时，此时路上行人行车很少，电网电压达到一天当中的较高点，给路灯的供电电压充足，因此将此时间段的路灯电压再次降压为180伏；经过凌晨六时后，天已经放亮，时间控制模式结束，转为感光控制模式。
本实施例感光控制模式采用通常的光敏电阻来检测周围光照的变化，从而改变光控电路中的电压信号，可自动开启或者关闭节能路灯。首先是将光信号转化为电信号，然后将采集到的电信号送入到由运算放大器构成的滞环比较电路，滞环比较电路可以使使被判断的电压信号范围变宽，这样可以避免微小光线变化引起的误动作，使得路灯工作更加稳定。光控电路输出高电平或者低电平送给主控制电路，从而判断节能路灯开启或者关闭。在白天，自然光照充足，节能路灯关闭，当然在白天遇到大雨大雾等恶劣天气，自然光照不足时，光控电路检测不到光线强度，且又没有进入设定的时间模式，则节能路灯开启，节能路灯电压调至最高电压220伏；然后以此循环。
本实施例中时间段的区分并不限于以上一种，也可根据实际情况如人们生活习惯的改变而预先设定不同值。
基于人们生活习惯的分段组合式优化控制方法是基于电网电压是理想的220伏稳定电压而设计的。实际上，电网电压并不稳定，在用电高峰，电网电压不断波动，在用电低峰，电网电压升高很多，电网电压的波动不但会影响节能路灯的使用寿命，而且会浪费资源。为了稳定路灯电压至指定数值，本实施例设计了抑制电网电压波动的路灯电压大范围稳定控制方法，如图3所示的流程，使得路灯在电网电压在大范围变化时，系统依然能够将路灯电压控制在指定的数值。
通过路灯期望电压与实时电网电压结合确定实时控制信号，该控制信号用于调整并稳定路灯电压。该实时控制信号的值等于路灯期望电压与实时电网电压的比值并与U的乘积，该U值由电路结构中的调压模块决定。
在开启路灯时，为了避免高电压大电流对路灯的冲击，本实施例还采用了节能路灯缓慢升压控制方法，使得路灯缓慢升压达到指定值。其中的各段电压数值可以通过程序设置灵活地改变。如图4所示，图4为节能路灯缓慢升压控制流程。当系统接收到路灯开启信号时，首先设置当前路灯电压值，该当前路灯电压值等于前一刻路灯电压值与u的和，该u值为期望路灯电压与N的比值，其中N取大于等于200的值；如果该当前路灯电压值达到路灯期望电压值，则路灯保持该期望电压，否则返回重新进行判断。
该控制方法控制路灯电压从0开始逐渐上升到期望电压值，这样避免了路灯直接开启瞬间的大电压过电流会对路灯造成冲击，延长了路灯的使用寿命。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1、节能路灯智能控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)当时间处于黎明至傍晚时，路灯感光检测外界光线强度，根据检测所得光强来调节路灯工作电压的高低，得到路灯期望电压；
(2)当时间处于夜晚时，设定多个时间段，根据时间段的不同调节路灯工作电压的高低，得到路灯期望电压。
2、根据权利要求1所述的节能路灯智能控制方法，其特征在于：所述路灯期望电压与实时电网电压结合确定实时控制信号，该控制信号用于调整并稳定路灯电压。
3、根据权利要求2所述的节能路灯智能控制方法，其特征在于：所述实时控制信号的值等于路灯期望电压与实时电网电压的比值并与U的乘积，所述U为控制信号的最大值。
4、根据权利要求1所述的节能路灯智能控制方法，其特征在于：在步骤(1)之前首先要接收到路灯开启信号，然后缓慢升压开启路灯，其具体为：
(S1)设置当前路灯电压值，该当前路灯电压值等于前一刻路灯电压值与u的和，该u值为期望路灯电压与N的比值。
(S2)从步骤(S1)中获取当前路灯电压值，如果该当前路灯电压值达到路灯期望电压值，则路灯保持该期望电压，否则返回步骤(S1)。
5、根据权利要求4所述的节能路灯智能控制方法，其特征在于：所述N的值大于等于200。
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