時間：2023-03-22 17:44:33
序論：在您撰寫道路照明論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
“在保證照明效果下點(diǎn)著燈節(jié)電”，這樣的概念才是科學(xué)的，合理的，這是發(fā)達(dá)國家道路照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想之一。
一、我國路燈照明現(xiàn)狀
據(jù)調(diào)查，我國小型城市在夜晚9點(diǎn)后，大中城市在午夜12點(diǎn)后，道路上幾乎空無一人，即便是北京、上海、廣州這樣的繁華都市，凌晨2點(diǎn)以后，道路上也已罕見行人、車輛。從這一時段直至清晨6點(diǎn)路燈熄滅，在低交通流量的道路上仍然保持較高照度顯然沒有必要。城市公共照明在我國照明耗電中占30％的比例，約439億kWh，以平均電價0．65元／kWh計(jì)算，一年開支285億元。在市政開支極度緊張的今天，國內(nèi)絕大部分的城市和地區(qū)幾乎不約而同地采用了日本等國家在七十年代就拋棄了的路燈隔盞關(guān)燈的省錢方法，其中的弊病不言而喻——不僅導(dǎo)致了路面照度分布不均，給治安及交通安全埋下了隱患，而且不能避免后半夜電網(wǎng)電壓的升高對路燈壽命的減損，因此不能稱做是真正意義上的節(jié)能。當(dāng)發(fā)達(dá)國家在討論什么是“恰到好處的照度水平”的今天，我們這種控制方法就太落后了。
九十年代以來，夜景照明建設(shè)成為都市市政設(shè)施建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)，各地也取得了相應(yīng)的成績，但是市政開支普遍緊張與增設(shè)夜景照明形成了很大的矛盾c以沿海某開放城市為例，大批路燈在安裝后迫于財(cái)政緊張的壓力，支付不起沉重的照明電費(fèi)開支，又不得不關(guān)掉近一半的燈，結(jié)果近年新裝的部分路燈形同擺設(shè)，造成變相浪費(fèi)c
如何讓路燈亮起來，讓城市亮起來，亮得更科學(xué)，亮得省電省錢?答案是：采用智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)。
二、智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)
1．什么是智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)是國際上流行的全數(shù)字智能路燈節(jié)能控制技術(shù)。它充分考慮了城市道路照明的實(shí)際狀況，依據(jù)人體工程學(xué)中的視覺理論，采用現(xiàn)代控制論中的最優(yōu)控制方法，實(shí)現(xiàn)了對路燈電壓及照度的動態(tài)智能化管理，即TPo管理(TIME／PLACE／0CCASl0N)。此項(xiàng)技術(shù)的基本思路就是：在繁忙的時段，控制路燈保持較強(qiáng)的照度，接近午夜時分，開始自動調(diào)光，在后半夜車稀人少時，則控制路燈保持較低照度的照明(類似房燈的調(diào)光器，可以隨需要而任意調(diào)光)。它的主要優(yōu)點(diǎn)就是在調(diào)光的同時也大幅降低了電耗，節(jié)約有功電耗達(dá)30％以上。房燈調(diào)光已流行多年，主要是因?yàn)槭覂?nèi)燈功率小，容易實(shí)現(xiàn)。而道路照明則完全不同：首先，燈泡功率大，不易控制；其次，使用環(huán)境惡劣，九十年代，電力電子元件技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，調(diào)光技術(shù)有了可靠的質(zhì)量保障，通過一些地區(qū)的規(guī)模應(yīng)用，其完美的調(diào)光效果和節(jié)電功能得到了一致認(rèn)同，在德國，美國這些耗電大國，此類技術(shù)也得到了政府的大力扶持和推廣‘：智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)的控制過程是：通過測取城市道路車輛及行人的“時間一車輛(人)”統(tǒng)計(jì)規(guī)律，獲取相應(yīng)的照度調(diào)整率，依此來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的控制程序，根據(jù)照度調(diào)整率，從某一時刻開始，平滑地對路燈輸入電壓進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使路燈輸入電功率與實(shí)際照度要求達(dá)到最佳匹配，不僅節(jié)約了電能，而且穩(wěn)定了電壓，延長了路燈的使用壽命，達(dá)到了雙重意義上的節(jié)能。
2．開燈比關(guān)燈更省錢前面提到的關(guān)燈節(jié)能方法是以犧牲城市照明和誘發(fā)犯罪率以及交通事故上升為代價的，而智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)所達(dá)到的節(jié)電率高于30％，由此而言，采用智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)，開燈比關(guān)燈更省錢。
3．算一筆看不見的帳
我國現(xiàn)有的路燈70％以上使用的都是高壓鈉燈，其設(shè)計(jì)壽命為24000小時(5年)。但是由于我國城市電網(wǎng)技術(shù)落后，造成線路的電壓波動大大超過國際標(biāo)準(zhǔn)，許多地區(qū)的波動甚至超過額定電壓的左右15％，特別是在后半夜，由于電負(fù)荷減少使得電網(wǎng)電壓有時接近245V，致使路燈燈泡的實(shí)際使用壽命平均不到一年。現(xiàn)在，可以算這樣一筆帳：以沿海開放城市為例，路燈每年需要更換一次燈泡，更換一只燈泡所需費(fèi)用(含鎮(zhèn)流器損耗、人工、車輛等)為120元，該市共有兩萬多只常開的路燈，則每年僅更換路燈燈泡的費(fèi)用就高達(dá)兩百多萬元人民幣，如果采用了智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)，路燈燈泡的使用壽命可延長一倍，僅此一項(xiàng)，一年就可節(jié)約開支兩百多萬元，加上節(jié)電30％，一年可節(jié)約七百多萬元電費(fèi)，兩項(xiàng)相加就有近千萬元之巨。如果450萬元作為先期投入，半年內(nèi)所節(jié)約的費(fèi)用即可回收，逐年節(jié)約的資金可以重新投入市政建設(shè)。
據(jù)1999年全國道路照明專業(yè)委員會第九屆年會上得到的不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)字，目前國內(nèi)所有城市道路照明的總燈數(shù)約300萬只(套)，工礦企業(yè)、車站、機(jī)場、碼頭、高速公路照明等非市政照明燈具約100萬只(套)，總數(shù)400多萬只，并且每年遞增10％以上。如果及時采用此項(xiàng)技術(shù)，僅從節(jié)約電費(fèi)、降低燈泡損耗和人工開支三項(xiàng)來計(jì)算，五年時間可為國家節(jié)約近100億元人民幣，可以少建三座裝機(jī)120萬kW的火電站，同時節(jié)約了大批的原煤。
對于全國的總耗電量而言，道路照明只占一個小小的百分?jǐn)?shù)，也正因如此，它才有可能成為推動節(jié)能運(yùn)動的一個突破口。從道路照明著手，花兩三年時間摸索出一套符合中國國情的商業(yè)化運(yùn)作模式，然后在全國各行各業(yè)全面推廣。當(dāng)然，這需要政府下大決心、花大力氣去進(jìn)行推動。
4．智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)的推廣亟待政府的行政支持
路燈節(jié)能無疑會給各地的市政開支節(jié)省大量資金，然而對路燈管理部門而言，他們的日常開支和經(jīng)常性的維護(hù)費(fèi)用是和路燈電耗及安裝數(shù)量成正比的，電耗越多，下年度的費(fèi)用就同比增長，也可以這樣說，越是節(jié)約用電，對基層下年度的費(fèi)用預(yù)算就越少，因此，路燈管理部門對節(jié)電工程大多持消極態(tài)度。這一現(xiàn)象反映出節(jié)能政策在具體操作中和現(xiàn)行體制及利益分配機(jī)制不相匹配，目前各地所執(zhí)行的政策實(shí)際上是在鼓勵浪費(fèi)!國家整體的長遠(yuǎn)利益和部門短期利益之間存在著很大的矛盾。這一狀況對節(jié)能工作的深入開展產(chǎn)生了相當(dāng)大的阻力。
三、我國節(jié)能工作的阻力
1．部門之間的問題
在國內(nèi)，主管節(jié)能工作的行政主管部門是各地經(jīng)委和節(jié)電辦公室，而路燈部門隸屬建設(shè)部門，經(jīng)委只有協(xié)調(diào)功能而不能跨行業(yè)進(jìn)行行政干預(yù)，因此，經(jīng)委在這個領(lǐng)域中起不了什么作用，而建設(shè)部門在經(jīng)濟(jì)環(huán)境好的時候大手花錢，節(jié)電似乎無關(guān)緊要，到了當(dāng)前經(jīng)濟(jì)緊縮時，又拿不出錢去改造。
2．上下級之間的問題
全國的路燈部門仍然是執(zhí)行計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式，建多少條路，裝多少盞燈，是建委和計(jì)委及財(cái)政的事，路燈部門只負(fù)責(zé)維護(hù)，節(jié)電效益體現(xiàn)不到他們身上，所以他們對節(jié)能并不感興趣。而主管部門對實(shí)際運(yùn)行缺乏了解，對節(jié)能就更是門外漢，因此，一個項(xiàng)目就會在部門之間踢來踢去。
3．缺乏資金
現(xiàn)接段，建設(shè)資金尤其是市政資金極端緊張，拿不出啟動資金，而市場上又沒有融資租賃的資金可利用，再加上相應(yīng)的法規(guī)、制度不健全，沒有人敢向節(jié)能領(lǐng)域大力投資，使得路燈節(jié)能推廣異常困難。
4．缺少規(guī)模
前些年，大量中小企業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量不過關(guān)甚至假冒偽劣的產(chǎn)品給人們留下了惡劣印象，使人們對節(jié)電產(chǎn)品產(chǎn)生懷疑甚至是排斥。
5．節(jié)能思想不正確
由于多年來計(jì)劃經(jīng)濟(jì)造成的“吃皇糧”思想作怪，認(rèn)為路燈和電都是國家的，節(jié)不節(jié)電與自己無關(guān)，大不了欠電費(fèi)，反正供電部門也是國家的，或者再嚴(yán)重一點(diǎn)就索性把燈關(guān)了，既省電又省事。
上述這些問題集中反映了路燈節(jié)能工作中所遇到的困難，不排除這些困難，大規(guī)模推廣節(jié)電產(chǎn)品就無從談起。這里面，主管部門的思想轉(zhuǎn)變和打破部門之間的制約至為關(guān)鍵。如何解決好這些問題，吉林市的處理方法為我們提供了一個很好的啟示：由主管城建的副市長掛帥，協(xié)調(diào)建委、市財(cái)政和路燈處等部門，定具體的實(shí)施細(xì)則。在政策上予以扶持——首先由市財(cái)政列支節(jié)能設(shè)備的先期投人，設(shè)備投人使用后，從第一年節(jié)電效益中返還，從第二年開始，每年節(jié)余部分投入到路燈再建設(shè)的工程中，同時，路燈部門的維護(hù)費(fèi)用不因電費(fèi)減少而縮減，既推廣了節(jié)能工作，又保障了基層的利益。
四、對節(jié)能工作的看法和建議
全國開發(fā)、生產(chǎn)節(jié)能產(chǎn)品的企業(yè)，大部分是小企業(yè)和一些大專院校的科研機(jī)構(gòu)。為什么有實(shí)力的機(jī)構(gòu)不愿介入呢?節(jié)能產(chǎn)品利潤小、推廣難，因此大型企業(yè)不愿涉足，投入不足致使我國節(jié)能產(chǎn)品在國際上處于相對落后狀況。為什么國家大力提倡節(jié)能十幾年了，而節(jié)能工作卻一直推而不廣呢?前面提到的政策不配套是一個重要原因，還有一個原因就是由于投入不夠，使得許多產(chǎn)品還僅僅是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品時就匆匆上市，結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)各種復(fù)雜的實(shí)際運(yùn)行工況。產(chǎn)品質(zhì)量不過硬，也就是造成人們常說的節(jié)電不節(jié)錢的情況發(fā)生的重要原因。節(jié)能產(chǎn)品的市場推廣，是一個耗力、耗時、耗錢的系統(tǒng)工程，沒有大的資本做后盾，市場很難打開，很多好的產(chǎn)品也就半途天折了。如何盡快扭轉(zhuǎn)這一被動局面，我們有一個初步的設(shè)想：首先由國家經(jīng)貿(mào)委、科委、機(jī)械工業(yè)局牽頭，由國家投資建立一個國家級節(jié)能實(shí)驗(yàn)室(包括相應(yīng)的中試基地)，主要對申報的各類節(jié)能產(chǎn)品進(jìn)行理論評估，對通過評估的產(chǎn)品進(jìn)行中試和批量規(guī)模應(yīng)用，篩選出真正有推廣價值的產(chǎn)品。據(jù)我們調(diào)查，許多中小企業(yè)僅憑個人發(fā)明做一些基本設(shè)計(jì)或原型機(jī)，他們根本無法也無力承擔(dān)產(chǎn)品商品化的過程和批量試驗(yàn)的投人，批量試驗(yàn)是產(chǎn)品投入市場前一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，個人買不起各種工業(yè)設(shè)備，企業(yè)又不愿用生產(chǎn)設(shè)備去為別人做實(shí)驗(yàn)，因此許多節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)者只好望而卻步了。
從八十年代末開始，國家也曾推薦過各種節(jié)能產(chǎn)品，但是許多產(chǎn)品是憑各種文件一級一級上報，中間存在很多虛假成分，造成許多國家推薦的節(jié)能產(chǎn)品質(zhì)量不好或節(jié)能效果不佳等不良影響。如果有了國家級實(shí)驗(yàn)室和專家論證組，建立起一個規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這一問題便迎刃而解了。同時，由國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)起，包括金融機(jī)構(gòu)、企業(yè)和個人成立中國能源節(jié)約基金(金額5。10億元)，由專業(yè)投資銀行和技術(shù)專家負(fù)責(zé)運(yùn)作，形式上采用國際通行的融資租賃方式，銷售、推廣各類節(jié)能產(chǎn)品。這項(xiàng)基金既具有某種政府權(quán)威，又具備嚴(yán)格的商業(yè)機(jī)制，對操作的產(chǎn)品均采用租賃一分期付款方式，加上商業(yè)還款保險等商業(yè)因素介入，基金的資本安全有了保障。兩個機(jī)構(gòu)協(xié)同運(yùn)作，會使困擾中國節(jié)能產(chǎn)品推廣多年的難題一一化解，同時也會促進(jìn)大批的國產(chǎn)節(jié)能產(chǎn)品走出實(shí)驗(yàn)室，走出國門。照明電耗雖然只占全國總電耗的10％—20％，道路照明所占比例更小，但是，從節(jié)能技術(shù)推廣的角度來看，它可能成為整個節(jié)能工作的突破口。
第一，整個路燈行業(yè)總體份額較小，容易操作。據(jù)初步計(jì)算，用三年時間將全國現(xiàn)有路燈系統(tǒng)進(jìn)行改造，總體投入不過6—7億元。如果能采用政府、社會齊動手的戰(zhàn)略，不會給國家造成財(cái)政負(fù)擔(dān)。
第二，國家主管節(jié)能工作的國家經(jīng)貿(mào)委和主管道路建設(shè)的建設(shè)部應(yīng)盡快制定相關(guān)的配套政策。據(jù)查，道路照明的設(shè)計(jì)規(guī)范基本上沒有涉及節(jié)能，所謂‘‘間隔關(guān)燈’’方法不過是各地在遇到電費(fèi)問題時所采取的“不約而同”的手段而已。而目前采用的設(shè)計(jì)規(guī)范基本上是八十年代制定的，許多內(nèi)容甚至照搬國外六、七十年代的標(biāo)準(zhǔn)，早已不能適應(yīng)當(dāng)前的實(shí)際狀況，應(yīng)盡快修訂并將節(jié)能內(nèi)容列入其中。
一、我國路燈照明現(xiàn)狀
據(jù)調(diào)查，我國小型城市在夜晚9點(diǎn)后，大中城市在午夜12點(diǎn)后，道路上幾乎空無一人，即便是北京、上海、廣州這樣的繁華都市，凌晨2點(diǎn)以后，道路上也已罕見行人、車輛。從這一時段直至清晨6點(diǎn)路燈熄滅，在低交通流量的道路上仍然保持較高照度顯然沒有必要。城市公共照明在我國照明耗電中占30％的比例，約439億kWh，以平均電價0．65元／kWh計(jì)算，一年開支285億元。在市政開支極度緊張的今天，國內(nèi)絕大部分的城市和地區(qū)幾乎不約而同地采用了日本等國家在七十年代就拋棄了的路燈隔盞關(guān)燈的省錢方法，其中的弊病不言而喻——不僅導(dǎo)致了路面照度分布不均，給治安及交通安全埋下了隱患，而且不能避免后半夜電網(wǎng)電壓的升高對路燈壽命的減損，因此不能稱做是真正意義上的節(jié)能。當(dāng)發(fā)達(dá)國家在討論什么是“恰到好處的照度水平”的今天，我們這種控制方法就太落后了。
九十年代以來，夜景照明建設(shè)成為都市市政設(shè)施建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)，各地也取得了相應(yīng)的成績，但是市政開支普遍緊張與增設(shè)夜景照明形成了很大的矛盾c以沿海某開放城市為例，大批路燈在安裝后迫于財(cái)政緊張的壓力，支付不起沉重的照明電費(fèi)開支，又不得不關(guān)掉近一半的燈，結(jié)果近年新裝的部分路燈形同擺設(shè)，造成變相浪費(fèi)c
如何讓路燈亮起來，讓城市亮起來，亮得更科學(xué)，亮得省電省錢?答案是：采用智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)。
二、智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)
1．什么是智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)是國際上流行的全數(shù)字智能路燈節(jié)能控制技術(shù)。它充分考慮了城市道路照明的實(shí)際狀況，依據(jù)人體工程學(xué)中的視覺理論，采用現(xiàn)代控制論中的最優(yōu)控制方法，實(shí)現(xiàn)了對路燈電壓及照度的動態(tài)智能化管理，即TPo管理(TIME／PLACE／0CCASl0N)。此項(xiàng)技術(shù)的基本思路就是：在繁忙的時段，控制路燈保持較強(qiáng)的照度，接近午夜時分，開始自動調(diào)光，在后半夜車稀人少時，則控制路燈保持較低照度的照明(類似房燈的調(diào)光器，可以隨需要而任意調(diào)光)。它的主要優(yōu)點(diǎn)就是在調(diào)光的同時也大幅降低了電耗，節(jié)約有功電耗達(dá)30％以上。房燈調(diào)光已流行多年，主要是因?yàn)槭覂?nèi)燈功率小，容易實(shí)現(xiàn)。而道路照明則完全不同：首先，燈泡功率大，不易控制；其次，使用環(huán)境惡劣，九十年代，電力電子元件技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，調(diào)光技術(shù)有了可靠的質(zhì)量保障，通過一些地區(qū)的規(guī)模應(yīng)用，其完美的調(diào)光效果和節(jié)電功能得到了一致認(rèn)同，在德國，美國這些耗電大國，此類技術(shù)也得到了政府的大力扶持和推廣‘：智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)的控制過程是：通過測取城市道路車輛及行人的“時間一車輛(人)”統(tǒng)計(jì)規(guī)律，獲取相應(yīng)的照度調(diào)整率，依此來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的控制程序，根據(jù)照度調(diào)整率，從某一時刻開始，平滑地對路燈輸入電壓進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使路燈輸入電功率與實(shí)際照度要求達(dá)到最佳匹配，不僅節(jié)約了電能，而且穩(wěn)定了電壓，延長了路燈的使用壽命，達(dá)到了雙重意義上的節(jié)能。
2．開燈比關(guān)燈更省錢前面提到的關(guān)燈節(jié)能方法是以犧牲城市照明和誘發(fā)犯罪率以及交通事故上升為代價的，而智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)所達(dá)到的節(jié)電率高于30％，由此而言，采用智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)，開燈比關(guān)燈更省錢。
3．算一筆看不見的帳
我國現(xiàn)有的路燈70％以上使用的都是高壓鈉燈，其設(shè)計(jì)壽命為24000小時(5年)。但是由于我國城市電網(wǎng)技術(shù)落后，造成線路的電壓波動大大超過國際標(biāo)準(zhǔn)，許多地區(qū)的波動甚至超過額定電壓的左右15％，特別是在后半夜，由于電負(fù)荷減少使得電網(wǎng)電壓有時接近245V，致使路燈燈泡的實(shí)際使用壽命平均不到一年?，F(xiàn)在，可以算這樣一筆帳：以沿海開放城市為例，路燈每年需要更換一次燈泡，更換一只燈泡所需費(fèi)用(含鎮(zhèn)流器損耗、人工、車輛等)為120元，該市共有兩萬多只常開的路燈，則每年僅更換路燈燈泡的費(fèi)用就高達(dá)兩百多萬元人民幣，如果采用了智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)，路燈燈泡的使用壽命可延長一倍，僅此一項(xiàng)，一年就可節(jié)約開支兩百多萬元，加上節(jié)電30％，一年可節(jié)約七百多萬元電費(fèi)，兩項(xiàng)相加就有近千萬元之巨。如果450萬元作為先期投入，半年內(nèi)所節(jié)約的費(fèi)用即可回收，逐年節(jié)約的資金可以重新投入市政建設(shè)。
據(jù)1999年全國道路照明專業(yè)委員會第九屆年會上得到的不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)字，目前國內(nèi)所有城市道路照明的總燈數(shù)約300萬只(套)，工礦企業(yè)、車站、機(jī)場、碼頭、高速公路照明等非市政照明燈具約100萬只(套)，總數(shù)400多萬只，并且每年遞增10％以上。如果及時采用此項(xiàng)技術(shù)，僅從節(jié)約電費(fèi)、降低燈泡損耗和人工開支三項(xiàng)來計(jì)算，五年時間可為國家節(jié)約近100億元人民幣，可以少建三座裝機(jī)120萬kW的火電站，同時節(jié)約了大批的原煤。
對于全國的總耗電量而言，道路照明只占一個小小的百分?jǐn)?shù)，也正因如此，它才有可能成為推動節(jié)能運(yùn)動的一個突破口。從道路照明著手，花兩三年時間摸索出一套符合中國國情的商業(yè)化運(yùn)作模式，然后在全國各行各業(yè)全面推廣。當(dāng)然，這需要政府下大決心、花大力氣去進(jìn)行推動。
4．智能光源降壓一穩(wěn)壓一調(diào)光技術(shù)的推廣亟待政府的行政支持
路燈節(jié)能無疑會給各地的市政開支節(jié)省大量資金，然而對路燈管理部門而言，他們的日常開支和經(jīng)常性的維護(hù)費(fèi)用是和路燈電耗及安裝數(shù)量成正比的，電耗越多，下年度的費(fèi)用就同比增長，也可以這樣說，越是節(jié)約用電，對基層下年度的費(fèi)用預(yù)算就越少，因此，路燈管理部門對節(jié)電工程大多持消極態(tài)度。這一現(xiàn)象反映出節(jié)能政策在具體操作中和現(xiàn)行體制及利益分配機(jī)制不相匹配，目前各地所執(zhí)行的政策實(shí)際上是在鼓勵浪費(fèi)!國家整體的長遠(yuǎn)利益和部門短期利益之間存在著很大的矛盾。這一狀況對節(jié)能工作的深入開展產(chǎn)生了相當(dāng)大的阻力。
三、我國節(jié)能工作的阻力
1．部門之間的問題
在國內(nèi)，主管節(jié)能工作的行政主管部門是各地經(jīng)委和節(jié)電辦公室，而路燈部門隸屬建設(shè)部門，經(jīng)委只有協(xié)調(diào)功能而不能跨行業(yè)進(jìn)行行政干預(yù)，因此，經(jīng)委在這個領(lǐng)域中起不了什么作用，而建設(shè)部門在經(jīng)濟(jì)環(huán)境好的時候大手花錢，節(jié)電似乎無關(guān)緊要，到了當(dāng)前經(jīng)濟(jì)緊縮時，又拿不出錢去改造。
2．上下級之間的問題
全國的路燈部門仍然是執(zhí)行計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式，建多少條路，裝多少盞燈，是建委和計(jì)委及財(cái)政的事，路燈部門只負(fù)責(zé)維護(hù)，節(jié)電效益體現(xiàn)不到他們身上，所以他們對節(jié)能并不感興趣。而主管部門對實(shí)際運(yùn)行缺乏了解，對節(jié)能就更是門外漢，因此，一個項(xiàng)目就會在部門之間踢來踢去。
3．缺乏資金
現(xiàn)接段，建設(shè)資金尤其是市政資金極端緊張，拿不出啟動資金，而市場上又沒有融資租賃的資金可利用，再加上相應(yīng)的法規(guī)、制度不健全，沒有人敢向節(jié)能領(lǐng)域大力投資，使得路燈節(jié)能推廣異常困難。
4．缺少規(guī)模
前些年，大量中小企業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量不過關(guān)甚至假冒偽劣的產(chǎn)品給人們留下了惡劣印象，使人們對節(jié)電產(chǎn)品產(chǎn)生懷疑甚至是排斥。
5．節(jié)能思想不正確
由于多年來計(jì)劃經(jīng)濟(jì)造成的“吃皇糧”思想作怪，認(rèn)為路燈和電都是國家的，節(jié)不節(jié)電與自己無關(guān)，大不了欠電費(fèi)，反正供電部門也是國家的，或者再嚴(yán)重一點(diǎn)就索性把燈關(guān)了，既省電又省事。
上述這些問題集中反映了路燈節(jié)能工作中所遇到的困難，不排除這些困難，大規(guī)模推廣節(jié)電產(chǎn)品就無從談起。這里面，主管部門的思想轉(zhuǎn)變和打破部門之間的制約至為關(guān)鍵。如何解決好這些問題，吉林市的處理方法為我們提供了一個很好的啟示：由主管城建的副市長掛帥，協(xié)調(diào)建委、市財(cái)政和路燈處等部門，定具體的實(shí)施細(xì)則。在政策上予以扶持——首先由市財(cái)政列支節(jié)能設(shè)備的先期投人，設(shè)備投人使用后，從第一年節(jié)電效益中返還，從第二年開始，每年節(jié)余部分投入到路燈再建設(shè)的工程中，同時，路燈部門的維護(hù)費(fèi)用不因電費(fèi)減少而縮減，既推廣了節(jié)能工作，又保障了基層的利益。
四、對節(jié)能工作的看法和建議
全國開發(fā)、生產(chǎn)節(jié)能產(chǎn)品的企業(yè)，大部分是小企業(yè)和一些大專院校的科研機(jī)構(gòu)。為什么有實(shí)力的機(jī)構(gòu)不愿介入呢?節(jié)能產(chǎn)品利潤小、推廣難，因此大型企業(yè)不愿涉足，投入不足致使我國節(jié)能產(chǎn)品在國際上處于相對落后狀況。為什么國家大力提倡節(jié)能十幾年了，而節(jié)能工作卻一直推而不廣呢?前面提到的政策不配套是一個重要原因，還有一個原因就是由于投入不夠，使得許多產(chǎn)品還僅僅是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品時就匆匆上市，結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)各種復(fù)雜的實(shí)際運(yùn)行工況。產(chǎn)品質(zhì)量不過硬，也就是造成人們常說的節(jié)電不節(jié)錢的情況發(fā)生的重要原因。節(jié)能產(chǎn)品的市場推廣，是一個耗力、耗時、耗錢的系統(tǒng)工程，沒有大的資本做后盾，市場很難打開，很多好的產(chǎn)品也就半途天折了。如何盡快扭轉(zhuǎn)這一被動局面，我們有一個初步的設(shè)想：首先由國家經(jīng)貿(mào)委、科委、機(jī)械工業(yè)局牽頭，由國家投資建立一個國家級節(jié)能實(shí)驗(yàn)室(包括相應(yīng)的中試基地)，主要對申報的各類節(jié)能產(chǎn)品進(jìn)行理論評估，對通過評估的產(chǎn)品進(jìn)行中試和批量規(guī)模應(yīng)用，篩選出真正有推廣價值的產(chǎn)品。據(jù)我們調(diào)查，許多中小企業(yè)僅憑個人發(fā)明做一些基本設(shè)計(jì)或原型機(jī)，他們根本無法也無力承擔(dān)產(chǎn)品商品化的過程和批量試驗(yàn)的投人，批量試驗(yàn)是產(chǎn)品投入市場前一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，個人買不起各種工業(yè)設(shè)備，企業(yè)又不愿用生產(chǎn)設(shè)備去為別人做實(shí)驗(yàn)，因此許多節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)者只好望而卻步了。
從八十年代末開始，國家也曾推薦過各種節(jié)能產(chǎn)品，但是許多產(chǎn)品是憑各種文件一級一級上報，中間存在很多虛假成分，造成許多國家推薦的節(jié)能產(chǎn)品質(zhì)量不好或節(jié)能效果不佳等不良影響。如果有了國家級實(shí)驗(yàn)室和專家論證組，建立起一個規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這一問題便迎刃而解了。同時，由國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)起，包括金融機(jī)構(gòu)、企業(yè)和個人成立中國能源節(jié)約基金(金額5。10億元)，由專業(yè)投資銀行和技術(shù)專家負(fù)責(zé)運(yùn)作，形式上采用國際通行的融資租賃方式，銷售、推廣各類節(jié)能產(chǎn)品。這項(xiàng)基金既具有某種政府權(quán)威，又具備嚴(yán)格的商業(yè)機(jī)制，對操作的產(chǎn)品均采用租賃一分期付款方式，加上商業(yè)還款保險等商業(yè)因素介入，基金的資本安全有了保障。兩個機(jī)構(gòu)協(xié)同運(yùn)作，會使困擾中國節(jié)能產(chǎn)品推廣多年的難題一一化解，同時也會促進(jìn)大批的國產(chǎn)節(jié)能產(chǎn)品走出實(shí)驗(yàn)室，走出國門。照明電耗雖然只占全國總電耗的10％—20％，道路照明所占比例更小，但是，從節(jié)能技術(shù)推廣的角度來看，它可能成為整個節(jié)能工作的突破口。
第一，整個路燈行業(yè)總體份額較小，容易操作。據(jù)初步計(jì)算，用三年時間將全國現(xiàn)有路燈系統(tǒng)進(jìn)行改造，總體投入不過6—7億元。如果能采用政府、社會齊動手的戰(zhàn)略，不會給國家造成財(cái)政負(fù)擔(dān)。
第二，國家主管節(jié)能工作的國家經(jīng)貿(mào)委和主管道路建設(shè)的建設(shè)部應(yīng)盡快制定相關(guān)的配套政策。據(jù)查，道路照明的設(shè)計(jì)規(guī)范基本上沒有涉及節(jié)能，所謂‘‘間隔關(guān)燈’’方法不過是各地在遇到電費(fèi)問題時所采取的“不約而同”的手段而已。而目前采用的設(shè)計(jì)規(guī)范基本上是八十年代制定的，許多內(nèi)容甚至照搬國外六、七十年代的標(biāo)準(zhǔn)，早已不能適應(yīng)當(dāng)前的實(shí)際狀況，應(yīng)盡快修訂并將節(jié)能內(nèi)容列入其中。
（一）聚光性強(qiáng)
我國LED照明燈采用的都是二極管的機(jī)構(gòu)，使光源發(fā)出的光線都能匯聚到一起，具有非常強(qiáng)大的聚光性。在隧道照明系統(tǒng)開啟的時候，光源可以集中照射到指定部位，提高了高速公路隧道的安全性。
（二）耗電量低
LED照明燈的使用，電能基本都轉(zhuǎn)化為了隧道照明的光源，使得在一定時間內(nèi)的照明時間比一般的節(jié)能燈要長，耗電量低，大大的提高了電能的利用率。
（三）顯示性強(qiáng)
LED照明燈具有燈光顯示性強(qiáng)的特點(diǎn)，使得高速公路隧道照明的光線與人們?nèi)粘Ｉ畹南嘟?，不會?dǎo)致因?yàn)檫M(jìn)入隧道燈光過強(qiáng)眼睛受到刺激引起的安全事故的發(fā)生，提高了隧道照明的高效性。
（四）故障問題少
由于LED照明燈的結(jié)構(gòu)是二極管的半導(dǎo)體元件，沒有引發(fā)故障問題的敏感部件，所以在高速公路隧道照明系統(tǒng)的使用過程中，應(yīng)用性非常強(qiáng)，故障問題少，從而大大降低了高速公里隧道照明管理工作人員的工作量。
（五）沒有頻閃
LED照明燈結(jié)構(gòu)簡單，操作方便和快捷，因此，在開啟的時候電壓非常低，屬于直流電源，在隧道照明過程中，不會發(fā)生頻閃的現(xiàn)象，提高了車輛在隧道行駛的安全性。
（六）單色性單一
LED照明燈在高速公路隧道照明節(jié)能技術(shù)的普遍運(yùn)用還要一個重要的原因是，LED照明燈的單色性好，非常單一，不會對照射物造成污染，使隧道照明更安全和高效。
二、高速公路中隧道LED照明節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
我國隧道LED照明節(jié)能技術(shù)的普遍應(yīng)用，與系統(tǒng)控制完美的結(jié)合，大大提高了隧道照明系統(tǒng)的工作效率，有效的保障了高速公路隧道行駛的安全。
（一）LED照明燈的選擇
我國隧道LED照明節(jié)能技術(shù)中，對于LED照明燈的選擇非常重要，它關(guān)系著整個隧道照明系統(tǒng)的正常運(yùn)行和高速公路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1、模塊選擇在進(jìn)行LED照明燈的模塊選擇時，要根據(jù)隧道的具體情況和照明燈的安裝要求來執(zhí)行，選擇高質(zhì)量的模塊，保證LED照明燈的正常使用和隧道照明的穩(wěn)定性。2、結(jié)構(gòu)選擇我國LED技術(shù)的不斷發(fā)展，使高速公路隧道照明變得更有效，一般情況下選擇的都是白色燈源，與自然光相近的光度，以保障車輛在隧道行駛過程中的安全。
（二）操作模式
我國高速公路LED照明技能技術(shù)實(shí)行的是運(yùn)用現(xiàn)代的高科技網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)和控制器之間數(shù)據(jù)的傳輸，對隧道洞內(nèi)和洞外的照明進(jìn)行共同控制的系統(tǒng)控制操作模式。高速公路分為基本段和出入口段，在建設(shè)的過程中，對不同時間段和不同天氣情況下洞內(nèi)和洞外情況進(jìn)行檢測，根據(jù)施工前和施工后隧道洞內(nèi)和洞外的亮度，隧道的長度來設(shè)計(jì)LED照明安裝，選擇質(zhì)量高和最合適的LED照明燈，保證隧道LED照明安裝工程的質(zhì)量。LED照明節(jié)能技術(shù)與控制系統(tǒng)相結(jié)合，提高了高速公路隧道照明節(jié)能技術(shù)，保障了隧道照明的安全性、穩(wěn)定性和高效性，以保證高速公路隧道車輛行駛的安全和運(yùn)轉(zhuǎn)不會受到車流量和速度的影響。高速公路隧道LED照明節(jié)能技術(shù)中，合理的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)控制的有效結(jié)合，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值，充分利用率LED照明的特點(diǎn)和優(yōu)勢，降低了電量耗損率；減少高速公路隧道照明管理工作人員和維修工作人員的工作量，從而保障高速公路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高高速公路運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益。
三、結(jié)束語
1、設(shè)計(jì)公路隧道前對交通量進(jìn)行合理預(yù)測
合理預(yù)測交通量是公路隧道照明設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，在設(shè)計(jì)速度一樣的前提條件下，設(shè)計(jì)交通量不同，最后得到公路隧道照明需求也是不一樣。例如：公路隧道設(shè)計(jì)速度為90km/h，小交通量要比大交通量少用能源40%以上，公路隧道設(shè)計(jì)速度為65km/h時，小交通量要比大交通量少用能源50%以上，從上述也就不難看出，依據(jù)實(shí)際情況合理預(yù)測公路隧道交通量對公路隧道照明系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有積極作用。
2、依據(jù)實(shí)際情況，合理布設(shè)燈具位置
從普遍意義上來說，公路隧道基本照明方式可以分為三種：中間單排布燈、兩側(cè)對稱布燈、兩側(cè)交錯布燈等，不同的布設(shè)方式自然而然的所用燈具、檢查維修程度也不一樣，在查閱相關(guān)資料后得知：雙側(cè)布置燈具要比中間布置燈具其效率更高，而雙側(cè)交錯布置要比雙側(cè)對稱布置效率要更高。在布置設(shè)計(jì)過程中，要考慮到其高度問題，采用合理布燈方式又能夠達(dá)到節(jié)能目的，還能夠減少維修檢查方面的費(fèi)用，這是“低碳經(jīng)濟(jì)”的又一種體現(xiàn)。
3、在公路隧道中應(yīng)用新型節(jié)能設(shè)備
縱觀當(dāng)前公路隧道照明設(shè)計(jì)整個領(lǐng)域，其大多都是采用路面亮度與長隧道取值相同的方式。倘若采用LED誘導(dǎo)燈，既能夠節(jié)約建設(shè)成本也能夠減少一些不必要的損耗。LED燈彌補(bǔ)了以往燈具清晰度差的缺點(diǎn)，站在駕駛員的角度出發(fā)能夠降低駕駛員的心理壓力，在保障公路隧道行車安全的基礎(chǔ)上可以依據(jù)行車量降低LED燈的亮度，尤其是在夜間或者晴朗天氣。
4、不定期對照明燈具進(jìn)行維護(hù)
在實(shí)際中我們不難發(fā)現(xiàn)，公路隧道照明燈具開始使用時比較明亮，但是使用一段時間后衰減，造成其根本原因塵埃以及汽車油垢等多種因素降低了光的透射能力，如若長期沒有對燈具進(jìn)行檢測維護(hù)，照明強(qiáng)度降低，為行車安全埋下隱患，因此不定期對照明燈具進(jìn)行檢測維護(hù)是非常重要的。
二、結(jié)語
關(guān)鍵詞：道路照明;風(fēng)光互補(bǔ);ZigBee;智能控制
中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1302（2014）12-00-03
0 引 言
城市照明的迅速發(fā)展在改善城市環(huán)境、完善城市功能、提高市民的生活素質(zhì)發(fā)揮重要作用的同時也加大了對能源的需求和消耗，加劇了城市供用電緊張。據(jù)中國照明學(xué)會統(tǒng)計(jì)，由于線路損耗、夜間超負(fù)荷運(yùn)行等原因，城市道路照明的電能利用率不到65%，耗電總量占中國發(fā)電總量的2%左右，節(jié)能潛力巨大[1]。除此之外普通城市照明還存在監(jiān)控管理方式落后，安全性能較低等問題。
我國提出的建設(shè)資源節(jié)約型社會的目標(biāo)和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的任務(wù)為上述問題的解決提供了很多思路。其中風(fēng)力與太陽能互補(bǔ)路燈采用風(fēng)能與太陽能為能源，無需開溝埋線，具有不受供電影響，不消耗常規(guī)電網(wǎng)能源，安裝簡便，綠色環(huán)保，無安全隱患等優(yōu)點(diǎn)，是解決上述問題的一種重要解決方案，具有極高的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
為了保證路燈的正常使用，使路燈始終工作在最優(yōu)狀態(tài)，管理機(jī)構(gòu)需要對路燈的實(shí)時工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控管理。但是在目前通常風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)中，為了簡化布線，每個路燈均為一個獨(dú)立的光伏系統(tǒng)[2]。圖1所示，每套路燈均由太陽能電池板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、路燈控制器、蓄電池組、路燈燈頭以及架桿組成，各燈之間相互獨(dú)立，沒有線路連接，無法以傳統(tǒng)布線的方式對風(fēng)光互補(bǔ)路燈的進(jìn)行監(jiān)控和管理。
針對上述問題，論文引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了一種基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)光互補(bǔ)路燈照明智能控制系統(tǒng)，通過在每一盞路燈的控制器安裝ZigBee節(jié)點(diǎn)構(gòu)建ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)，并在管理機(jī)構(gòu)搭建路燈智能監(jiān)控管理平臺，將管理機(jī)構(gòu)與每一桿路燈連接起來，最終實(shí)現(xiàn)管理機(jī)構(gòu)（監(jiān)管平臺）對每一盞路燈的工作狀況全方位的分布式自動/人工監(jiān)視和控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)路燈照明工作狀態(tài)的最優(yōu)化管理。
圖1 傳統(tǒng)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
基于ZigBee的道路照明智能控制系統(tǒng)主要由道路照明設(shè)施、ZigBee無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、輔助決策系統(tǒng)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心等幾部分組成，其總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中道路照明設(shè)施與ZigBee無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)為一體化裝置，其ZigBee無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)由眾多接入相應(yīng)風(fēng)光互補(bǔ)路燈智能控制器的無線傳感節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)形成，因此ZigBee無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可以完成對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有風(fēng)光互補(bǔ)道路照明設(shè)施工作狀態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時采集，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，完成對路燈的無線遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視;無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)也可以向道路照明設(shè)施控制器發(fā)送從數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)接收到的監(jiān)控中心相關(guān)控制命令，從而完成對路燈的無線遠(yuǎn)程控制。
圖2 道路照明智能控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
輔助決策系統(tǒng)主要由光照度采集傳感器、GPS模塊、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雨雪傳感器和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)組成，主要用作對相應(yīng)區(qū)域內(nèi)道路照明設(shè)施控制的決策依據(jù)。該系統(tǒng)可以實(shí)時的通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)將輔助決策數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心根據(jù)當(dāng)前的氣象狀態(tài)數(shù)據(jù)向相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的ZigBee無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制命令，從而完成對路燈工作狀態(tài)的控制。
2 智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 智能路燈控制器
智能路燈控制器作完成了照明系統(tǒng)的發(fā)電控制、蓄電池供放電控制、路燈照明開閉及亮度控制等，是道路照明智能控制系統(tǒng)的核心部件，對道路照明系統(tǒng)的工作效率和穩(wěn)定性起到?jīng)Q定性作用?？紤]到論文設(shè)計(jì)的道路照明智能控制系統(tǒng)的光伏及風(fēng)力發(fā)電的原理、蓄電池充放電工作原理、ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)工作方式和道路照明的實(shí)際需求，論文設(shè)計(jì)了如圖3所示的風(fēng)光互補(bǔ)路燈控制系統(tǒng)，包括了微處理器模塊、發(fā)電設(shè)備發(fā)電/充電控制管理模塊、蓄電池狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊、電源控制管理模塊、負(fù)載狀態(tài)采集模塊和負(fù)載輸出驅(qū)動控制模塊等，除此之外風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池板、蓄電池組、LED路燈燈頭和無線通信模塊與控制器相連，最終與燈桿、燈架等設(shè)備組裝后安裝于道路兩側(cè)實(shí)現(xiàn)道路照明功能。
智能路燈控制器能夠完成的具體功能包括：外界氣象條件達(dá)到設(shè)備發(fā)電需求時，控制發(fā)電設(shè)備發(fā)電，在經(jīng)過整流、恒壓或升壓后控制向蓄電池組充電或向LED燈頭負(fù)載供電;對電池板和風(fēng)機(jī)的電壓、電流進(jìn)行檢測，通過MPPT算法追蹤其最大輸出功率點(diǎn)，使發(fā)電設(shè)備以最大輸出功率為蓄電池充電;對蓄電池組進(jìn)行監(jiān)測控制，并控制完成過放電保護(hù)、過充電保護(hù)、短路保護(hù)、反接保護(hù)、極性保護(hù)和風(fēng)機(jī)失速剎車等;控制節(jié)點(diǎn)自動接入路燈ZigBee無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的路燈系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的控制命令，完成LED 燈頭的開燈、關(guān)燈及亮度調(diào)節(jié)控制，太陽能電池板的朝向角度控制;對蓄電池剩余電量智能檢測，并根據(jù)風(fēng)機(jī)與太陽能板的預(yù)期發(fā)電效率調(diào)整放電時間及光源亮度，盡可能延長照明時間;在發(fā)電設(shè)備發(fā)電量無法滿足LED 負(fù)載照明時，控制蓄電池放電，驅(qū)動照明。
圖3 道路照明智能控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
其中控制器微處理器采用德州儀器推出的ZigBee新一代SOC芯片CC2530，支持 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)/ZigBee/ZigBee RF4CE和能源的應(yīng)用，芯片內(nèi)集成了ZigBee無線模塊，結(jié)合了一個完全集成的，高性能的RF收發(fā)器與一個業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)型8051MCU，8 KB的RAM， 32/64/128/256 KB閃存[3]。主要控制完成各個檢測數(shù)據(jù)的采集、太陽跟蹤算法的實(shí)現(xiàn)、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動以及相應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)的發(fā)送和控制命令的接收等路燈控制器功能。
電力拖動模塊采用的步進(jìn)電機(jī)控制電池板在高度角和方位角上進(jìn)行變化，并通過限位傳感器判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)動停止位置。并配置合適的蝸輪蝸桿減速機(jī)，由于蝸桿軸向力較大，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿，防止電池板在大風(fēng)天氣下反向拖動步進(jìn)電機(jī)。
2.2 ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)
ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)集成了ZigBee匯聚節(jié)點(diǎn)與GPRS網(wǎng)關(guān)模塊（或直接接入有線Internet網(wǎng)絡(luò)），主要作為ZigBee無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的通信樞紐完成監(jiān)控中心控制命令的下傳和各路燈狀態(tài)數(shù)據(jù)的上傳等工作，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4 ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖
ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)主要是通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)接收太陽能板的旋轉(zhuǎn)角度、發(fā)電電壓和蓄電池充放電狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，完成實(shí)時監(jiān)控功能;或者通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)將遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)廣播到各路燈控制器節(jié)點(diǎn)，以完成相應(yīng)的控制功能。
其中MCU+ZigBee模塊同樣采用新一代SOC芯片CC2530，E2PROM采用EEPROM24C系列存儲芯片，按鍵與顯示模塊完成人機(jī)交互。GPRS模塊采用HC-GPRS/232/T，該模塊是GPRS透明傳輸終端，內(nèi)置工業(yè)級GPRS模塊，具有RS 232接口的工業(yè)設(shè)備無需更改任何軟件即可通過GPRS無線聯(lián)網(wǎng)，支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多通信。
3 智能控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
3.1 太陽自動追蹤策略
由于地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的影響，太陽的高度角和方位角會在一年四季內(nèi)按照固定的規(guī)律發(fā)生變化，而太陽光在與太陽能電池板成垂直角度照射時，電池板接收光照強(qiáng)度最高，發(fā)電效率最好，因此論文以路燈套件中的電力拖動模塊為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了電池板的太陽追蹤策略，構(gòu)建太陽追蹤系統(tǒng)，保證太陽能板工作時始終處于較高的發(fā)電效率狀態(tài)[4]?？紤]到實(shí)際應(yīng)用需求，論文將太陽追蹤策略分為如流程圖3種工作狀態(tài)：
（1）自動回位
在日落時，風(fēng)光互補(bǔ)路燈主要依靠風(fēng)機(jī)發(fā)電，若風(fēng)機(jī)發(fā)電不足則依靠蓄電池組供電照明。此時需要太陽能電池板以限位傳感器為基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)到初始垂直位置，等待次日的繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2）自動控制模式
當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通過布置于某區(qū)域的輔助決策系統(tǒng)監(jiān)測到該區(qū)域當(dāng)前的氣象條件適合電池板正常發(fā)電時，通過ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)向該區(qū)域各路燈控制器控制器發(fā)送控制命令，使其切換至自動控制模式。
在自動控制模式下，各路燈控制器定時通過固化于其存儲器中的自動控制策略根據(jù)當(dāng)?shù)氐木暥取?dāng)前的日期時間和太陽運(yùn)行規(guī)律公式計(jì)算出任意時刻的太陽高度方位角，然后通過二維極軸電力拖動模塊，控制電池板旋轉(zhuǎn)至相應(yīng)的角度，實(shí)現(xiàn)高度角-方位角的全稱追蹤。
（3）遠(yuǎn)程控制模式
當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通過某區(qū)域的輔助決策系統(tǒng)監(jiān)測到該區(qū)域當(dāng)前的氣象條件（如陰雨天氣等）無需電池板進(jìn)行視日追蹤時，通過ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)向該區(qū)域各路燈控制器控制器發(fā)送控制命令，使其切換至遠(yuǎn)程控制模式。
此時路燈控制器根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心管理系統(tǒng)或管理人員發(fā)出的控制命令，使電池板旋轉(zhuǎn)至相應(yīng)的位置，并在氣象條件無法滿足電池板發(fā)電條件時使其開路停止發(fā)電。
3.2 ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)
ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)主要完成路燈ZigBee無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，在采用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸路燈狀態(tài)數(shù)據(jù)時，為了減少GPRS數(shù)據(jù)流量，在路燈狀態(tài)數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)時則不再實(shí)時上傳數(shù)據(jù)，而改為查詢方式，即只需要在上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心需要查看當(dāng)時數(shù)據(jù)時，上傳相關(guān)數(shù)據(jù)[5]。其軟件流程如圖5所示。
圖5 ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)的軟件流程圖
4 結(jié) 語
論文設(shè)計(jì)的基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)光互補(bǔ)路燈照明智能控制系統(tǒng)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)的管理平臺使城市照明管理機(jī)構(gòu)對傳統(tǒng)獨(dú)立式安裝的每一盞路燈的工作狀況實(shí)現(xiàn)全方位的分布式自動/人工監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)路燈照明工作狀態(tài)的最優(yōu)化管理，提高了道路照明的智能化程度。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：LED照明，光源，應(yīng)用，現(xiàn)狀，前景
LED發(fā)光二極管，也叫作光發(fā)射二極管（Light EmittingDiode，簡寫為LED）。是一種可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿陌雽?dǎo)體發(fā)光器件，屬于固態(tài)光源。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光。近年來隨著LED芯片技術(shù)的提高、價格的降低以及相關(guān)驅(qū)動電路的成熟，使LED光源在照明領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。尤其在目前全球范圍能源緊張，中央政府大力提倡“節(jié)能降耗”的宏觀環(huán)境下，大力推廣LED照明必將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
1.LED光源的優(yōu)點(diǎn)
LED的發(fā)光原理是利用半導(dǎo)體中的電子和電洞結(jié)合而發(fā)出光子，不同于白熾燈絲需要在3000度以上的高溫下工作，也不必像熒光燈需使用高電壓激發(fā)電子束，LED和一般的電子組件相同，只需要2～4伏特(V)的電壓，在常溫下就可以正常動作，因此其壽命也比傳統(tǒng)光源來得更長，可達(dá)10萬小時以上，被稱為長壽燈。因LED光源工作電壓低，所以安全可靠，人體接觸無危險。
LED光效可達(dá)200lm/w，白熾燈的發(fā)光效率是8～15 lm/ W左右，普通T-8鹵素?zé)晒鉄艄庑?0 lm/ W，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能很多。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。并且LED還有毫秒級的通斷時間，這也是一般傳統(tǒng)光源無法達(dá)到的。
LED所發(fā)出的顏色，主要取決于電子與電洞結(jié)合所釋放出來的能量高低，也就是由所用的半導(dǎo)體材料的能隙所決定。同一種材料的波長都很接近，因此每一顆LED的光色都很純正，其光譜中無紫外線，故無熱量，無輻射損失，不會形成光污染，是真正環(huán)保的綠色光源。
LED芯片大小可以根據(jù)用途而隨意切割，常用的大小為0.3～1mm左右，跟傳統(tǒng)的白熾燈或熒光燈相比，體積相對小得多。為了使用方便，LED通常都使用樹脂包裝，做成5mm左右的各種形狀，十分堅(jiān)固耐震。
LED光源方便管理，具有集中控制和分散控制或?qū)c(diǎn)進(jìn)行可調(diào)節(jié)性控制等多種方式。通過控制電流調(diào)光，不同光色組合以調(diào)色，加上控制電路以達(dá)到多種動態(tài)變化效果。
2.LED照明的應(yīng)用現(xiàn)狀
2003年6月，我國由科技部在“863”計(jì)劃的支持下，在照明領(lǐng)域及時啟動了“國家半導(dǎo)體照明工程”。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。2004年4月，科技部確定工作重點(diǎn)――發(fā)展新型照明行業(yè)，并確定福建廈門、上海、大連和江西南昌為首批四個國家半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)基地。通過“863”計(jì)劃等科技計(jì)劃的支持，我國已經(jīng)初步形成從外延片生產(chǎn)、芯片制備、器件封裝集成應(yīng)用的比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
在剛剛閉幕的2008年北京奧運(yùn)會上，科技含量最高的場館――“水立方”外表的絢麗色彩就是來源于LED照明，僅這一項(xiàng)，就比普通照明節(jié)電60%以上 。國家863計(jì)劃重大科研課題“國家游泳中心半導(dǎo)體照明規(guī)模化系統(tǒng)集成技術(shù)研究”和北京市的“LED在國家游泳中心建筑物景觀照明上的應(yīng)用研究”兩項(xiàng)科研課題，取得的一系列技術(shù)突破，為“水立方”的景觀照明提供了堅(jiān)實(shí)的科技支撐。“水立方”采用空腔內(nèi)透光的照明方式，是目前世界上最大的膜結(jié)構(gòu)建筑的LED景觀照明方案。該方案采用單顆1W大功率LED光源，光源具有長壽命、易集成、快響應(yīng)、利環(huán)保、高節(jié)能、光分布易于控制、色彩豐富等特點(diǎn)。
據(jù)相關(guān)報道，目前山東省濰坊市實(shí)施了大功率LED照明示范工程,利用自主開發(fā)的新型高效節(jié)能環(huán)保LED路燈,大規(guī)模推廣應(yīng)用城市綠色照明系統(tǒng)。已安裝大功率LED路燈接近11000盞，在維持道路照度相同(或更優(yōu))并滿足建設(shè)部道路照明標(biāo)準(zhǔn)的前提下顯示了非常顯著的節(jié)能效果,實(shí)測與高壓鈉燈相比節(jié)電69%,與金鹵燈相比節(jié)電70%以上。LED路燈每天節(jié)電超過2.4萬度,一年節(jié)電超過890萬度,再加上減排的二氧化硫、二氧化碳和粉塵,社會和經(jīng)濟(jì)效益顯著。
更多LED照明的相關(guān)資料表明，經(jīng)過2004-2006年的導(dǎo)入期，中國現(xiàn)在已有多個城市正在大力實(shí)施LED城市景觀與道路照明工程，以節(jié)能降耗面對日益嚴(yán)峻的全球能源緊缺形勢。
3. LED照明的應(yīng)用前景
目前，照明消耗約占整個電力消耗的20%，大大降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑。LED正以其固有的優(yōu)越性吸引著世界的目光。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。 美國，日本等國家及臺灣地區(qū)對LED照明效益進(jìn)行了預(yù)測，美國55%的白熾燈、日光燈被LED取代，每年可節(jié)省350億美元電費(fèi)，每年可減少7.55億噸二氧化碳排放量。日本100%的白熾燈換成LED，可減少1-2座核電站發(fā)電量，每年可節(jié)省10億公升以上原油消耗。臺灣地區(qū)25%的白熾燈及100%日光燈被LED取代，每年可節(jié)省110億度電。
舉世矚目的2008年北京奧運(yùn)會和2010年上海世博會都不約而同地以圍繞綠色節(jié)能為主題，這給中國LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的歷史機(jī)遇。據(jù)國內(nèi)知名研究公司馳昂咨詢(Sinotes)近日的預(yù)測，在奧運(yùn)、世博的強(qiáng)力帶動下，中國LED照明市場規(guī)模將從2007年的48.5億元快速增長至2010年的98.1億元。
在全球能源短缺、環(huán)保要求不斷提高的情況下，憑借LED照明技術(shù)的亮度高、使用壽命長、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)勢，伴隨LED技術(shù)的飛速發(fā)展，使LED成為普通照明光源的時日越來越近，必將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后新的照明革命。
參考文獻(xiàn)
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［2］《中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展年鑒2006》
［3］《中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2005》
照明是涉及多種學(xué)科和多種技術(shù)領(lǐng)域的綜合性工程技術(shù),人的視覺特性和視覺認(rèn)知決定了對照明的量和質(zhì)的需求,不但要考慮半導(dǎo)體技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的集成創(chuàng)新,還要考慮和關(guān)注美學(xué)、藝術(shù)、哲學(xué)、人體工效學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)性問題,綜合集成來滿足人們對日益增長的對生活質(zhì)量的追求。目前的狀況是沒有一個權(quán)威、一所大學(xué)、一個科研機(jī)構(gòu)或一個企業(yè)能全面了解照明科技的內(nèi)涵,因此,照明是一個更應(yīng)以人為本、貫徹科學(xué)發(fā)展觀、集成技術(shù)創(chuàng)新的科技領(lǐng)域,從科學(xué)發(fā)展的視角,我們僅列出一些有爭議、概念模糊和需要研究探討的問題,供大家研討。
城市道路照明是“十城萬盞”的主要應(yīng)用方向嗎?
高壓鈉燈在城市道路照明三十多年的發(fā)展歷程中已是成熟的高效光源,改進(jìn)的有高顯色性高壓鈉燈,新光源除LED外還有PHILIPS低色溫陶瓷金鹵燈和無極燈等。大部分專業(yè)人士觀點(diǎn)和試驗(yàn)表明:LED在發(fā)光效率、穩(wěn)定性、可靠性、耐熱性、色溫、配光、可維護(hù)性、性價比等方面不如以上光源,目前LED路燈的整體水平達(dá)不到主干道照明的“城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”。用LED路燈改造主干道或支路的主要問題有:一是穩(wěn)定性差,維修和更換頻率高;二是總光通量不足,達(dá)不到“城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”要求;三是市民反映多,特別是郊區(qū)或農(nóng)民反映大,他們說城里的路燈換了一茬又一茬,從亮的又換成不亮的,我們什么時候能裝上路燈就好了。
根據(jù)目前LED路燈的技術(shù)水平,主要用于8米以下的支路、輔道、步行道、居民區(qū)道路,用于農(nóng)村城鎮(zhèn)化、城市郊區(qū)新建道路,用太陽能光伏或風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電和LED組合的路燈照明系統(tǒng),這樣用納稅人的錢辦社會和諧的事,又能節(jié)能降耗。
LED道路照明用照度指標(biāo)評價還是用亮度指標(biāo)評價?
現(xiàn)在每年有關(guān)LED道路照明的論文或演講數(shù)以千計(jì),會議頻繁,應(yīng)接不暇,其中不乏大腕專家或大企業(yè)總工程師,他們對駕駛員的視覺作業(yè)特點(diǎn),人的視覺功能和視覺信息的了解甚少,大部分的論文或演講都用路面照度、路面平均照度、照度均勻度等指標(biāo)評價LED路燈或LED道路照明設(shè)計(jì),而發(fā)達(dá)國家自80年代以來就開始采用“亮度標(biāo)準(zhǔn)”,中國建筑科學(xué)研究院李鐵楠研究員在他的著作《城市道路照明設(shè)計(jì)》和多次演講中都強(qiáng)調(diào)“根據(jù)視覺作業(yè)來選擇照明標(biāo)準(zhǔn)”;“道路照明的評價指標(biāo)(包括視覺功能性和舒適性兩個方面):路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度、失能眩光(閾值增量)、環(huán)境比、誘導(dǎo)性等”,這些指標(biāo)已列入:“城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)CJJ45-2006”中,其目的是照明要提供盡可能明亮的路面,在相對明亮的背景下,看得見物體的剪影或來自高反射物體的反射光,只有在某些特殊情況下,無法用亮度指標(biāo)來評價道路照明時采用照度指標(biāo)。同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃院鄒吉平、李麗等,在《重視道路和隧道照明中亮度與照度的關(guān)系》(照明工程學(xué)報08,2009)文中,對國內(nèi)外隧道燈測試比對,照度相同,而進(jìn)口隧道燈的亮度比國產(chǎn)燈高80%。我們有些搞“十城萬盞”的專家分不清發(fā)光強(qiáng)度、亮度、照度、光通量的概念中哪些是是客觀量,哪些是與人眼有關(guān)的主觀量;90%的專業(yè)書刊將發(fā)光強(qiáng)度定義為:“光源在給定方向上單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量”;把亮度與照度簡單的用比例關(guān)系換算,甚至把亮度誤認(rèn)為照度,在標(biāo)準(zhǔn)中也采用路面照度均勻度來表征LED路燈的發(fā)光強(qiáng)度。這些不科學(xué)的問題也是導(dǎo)致我們的LED路燈不成熟的原因之一,科學(xué)發(fā)展LED路燈任重道遠(yuǎn),有很長的路要走,不能急功近利。
道路照明要用中問視覺光譜光視效率函數(shù)修正嗎?
由于人眼椎體細(xì)胞和桿體細(xì)胞對不同亮度和光譜的敏感度不同,平均人眼在亮度大于3cd/時,椎體細(xì)胞起作用,稱為明視覺,人眼的椎體細(xì)胞對555nm波長的光視效率可達(dá)683lm/w。在亮度小于0.001cd/時桿體細(xì)胞起作用,稱為暗視覺,人眼桿體細(xì)胞對507nm波長最敏感,其光視效率可達(dá)1725lm/w,而亮度范圍在0.001―3 cd/之間稱為中間視覺。我國城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定機(jī)動車路面平均亮度在0.5 cd/-2 cd/之間。處于中間視覺范圍,因此有許多人提出LED偏藍(lán)光成分多,人眼敏感度提高,Led路燈的光效要乘1.6倍,而鈉光燈發(fā)黃光,人眼不敏感,鈉光燈光效要乘0.64,這樣計(jì)算效修正LED的光效就比鈉光燈高了,實(shí)測結(jié)果是我國大部分城市機(jī)動車主干道的照明都超過國家標(biāo)準(zhǔn),都在明視覺范圍,再加上車燈的亮度疊加,都大于3cd/,即使是0.1cd/,相當(dāng)于無路燈照明的月光下,與3cd/只差一個數(shù)量級,光譜光視覺效率函數(shù)曲線移動很少,因此即使國際上每年有許多討論中間視覺的論文,也沒有結(jié)論要用中間視覺光譜光視效率函數(shù)修正道路照明光源的發(fā)光效率,即使是較暗的照明條件下,提高了光源的顯色性,人的主觀感覺輝度也僅能提高20%―30%,不可能成倍的提高。
LED路燈能帶動當(dāng)?shù)豅ED產(chǎn)業(yè)能做大做強(qiáng)嗎?
現(xiàn)在各地政府都以高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè);轉(zhuǎn)變增長方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的方向;節(jié)能減排、環(huán)保減碳等名義,大上LED路燈,企業(yè)忽悠政府,政府又忽悠企業(yè),認(rèn)為給幾條路做LED示范工程就能扶持一個產(chǎn)業(yè)起來。
正如廈門2005年大搞LED夜景工程一樣,從2005到2007年先后有24家企業(yè)參加廈門夜景工程建設(shè),后來又推廣到全省,廈門的主要骨干企業(yè)也參加了,當(dāng)時除了美化城市、繁榮經(jīng)濟(jì)外,主要是通過夜景工程扶持本地產(chǎn)業(yè),做大做強(qiáng),經(jīng)過近5年的發(fā)展,至今還剩少數(shù)幾家企業(yè)做LED景觀燈,沒有一家企業(yè)產(chǎn)值過億元,以此為鑒,許多城市想給幾條路燈做LED工程就能扶持一個產(chǎn)業(yè)起來是太理想化了,LED路燈已被炒作為過度投資過度競爭的高風(fēng)險行業(yè),現(xiàn)在做LED路燈的企業(yè)大部分都很可能成為先烈。
