城市智能照明单灯节能控制系统的设计与应用

毛游琴

中山市宏跃照明电器有限公司（广东 中山 528400）

0 引言

为进一步促进城市的建设与发展，需要在城市管理中融入更多的新思想与新技术，以满足城市的实际发展要求，这也是当下人们对景观照明与道路照明要求逐渐提升的重要原因。但随着管理难度的提升，对城市照明而言，无论是系统整体的运营成本还是建设工作的推进都受到了一定阻碍。为解决该问题，应尽力落实城市节能减排工作，尽可能地降低系统运营成本，为此，就需要将科学合理的现代技术手段融入实际的城市照明工作中。当前，城市中应用的智能单灯节能控制系统，其设计与应用完全以城市的实际需求和对成本的限制标准为前提，并融入节能减排的相关要求，以确保在提升系统应用效果的同时，使其成本始终控制在预期设计范围内。

1 单灯照明监控系统的发展

从目前城市发展的实际情况看，随着经济水平的不断提升，人们对城市的照明系统也有了更高的要求，这也是城市道路规划建设过程中单灯照明装置在其中应用较为广泛的主要原因[1]。作为常用的照明系统类型，该装置的组成主要包括开关、节能模块以及用于数据或故障判断的部分，具体包括：

（1）单灯监控模块。该模块通常被安装在灯杆或灯具内，由单灯控制单元与用于检测灯的元器件组成[2]。

（2）单灯通信模块。用于单灯照明监控系统的通信模块，主要作用是通过接受来自上层控制单元的命令使照明系统做出相应的反应。其集合了监控前端与单灯装置，集成度较高且发挥出的应用效果也较为突出，是系统智能化表现的核心部件。

（3）单灯适配器。以其中的开关箱体为例，只要在开关箱的管辖与线路覆盖范围内，就能够集抄单灯装置产生的所有数据，便于后续工作的顺利推进。

利用单灯监控系统能够在其他系统单元的共同协助下实现城市照明线路的全覆盖，目前，该功能已随技术的逐渐成熟而逐步落实到城市的各个区域[3]。例如，其与监控中心处的监控计算机单元以及与其相对应的软件共同构成了覆盖城市的网络系统，并在通信协议的辅助下实现了对设备故障状况与运行情况的实时监控，极大地减少了故障与问题的出现。

城市中选择的主要照明手段均能在节能减排要求的基础上满足人民群众的日常需求，但从实际应用情况看，照明手段的统一应用使得部分照明设备并不符合其实际运行要求，长此以往无论是光照度还是使用寿命，均会受到不良影响，进而使得节能减排的最终目标无法实现。而利用其中的单灯产品却能够最大限度地改变该状况，在满足光照度需求的同时，也能延长光源寿命，而且每盏灯的控制与综合性管理能变得更为简单，能在多个智能模块的控制下满足照明系统的控制要求。

2 城市智能照明单灯节能控制系统的设计与应用

2.1 系统通信

（1）电力载波通信技术。该种通信方式主要利用高压电力线实现数据传输，并将线路作为信息在电力载波领域中的通信媒介，实现了语音或数据的实时对接与传输（见图1）[4]。由于该技术的应用成本较低，且能在短时间内实现对照明系统的节能要求，使得其被广泛应用于电力系统通信工程中，并突显出极佳的技术应用优势。而且，其也是实现照明系统智能化的前提条件。

图1 一种电力载波通信模块

（2）ZIGBEE 通信技术。该通信技术属于双向无线通信技术的一种，在应用时表现出的主要特点是距离短、应用简单、功耗低，且应用成本也符合系统运营要求。其中囊括的各类电子设备是该技术实现数据传输的关键，其中包含的主要数据类型有间歇性数据、周期性数据以及反应时间较低的数据[5]。选择应用该种通信技术时，电子设备的选择极为重要。目前，在全球范围内多数地区使用该通信技术的频段主要是2.14 GHz，而在欧洲则应用868 GHz，美国主要使用915 GHz。从该通信技术的应用现状看，该种通信技术有着极其广阔的发展前景，其无论是对各类系统应用效果的提升还是全球通信技术的未来可持续性发展，均有极大的帮助，也是当下城市发展需要重点关注的内容。

（3）针对路灯控制单元与控制中心的联合通信技术。其各个结构之间的上下承接主要应用的是集中单元，并在终端主机的下行处选择应用电力载波通信技术以实现控制单元与集中单元的联结，同时应用不同种形式的通信方式以实现远程联网控制。可以说，该技术就是针对路灯的控制单元与控制中心，控制其运行状态的一种通信技术。该技术的应用，最为突出的优势是能够全面搜集路灯控制箱内的所有数据，并在完整的数据基础上实现对路灯亮度以及开关的控制，有效提升了路灯的控制效果，为我国照明系统的智能化发展积累了大量的经验。

2.2 单灯节能控制系统的具体实现方式

随着技术的不断成熟，智能照明单灯节能控制系统也在持续更新，而为了完成节能减排的任务，必须提高对单灯智能控制内容的重视。从当下应用的技术看，半夜灯控制与限流是常用的两种节能手段，也是展开后续节能减排工作的常用方式。

（1）半夜灯控制。我国土地面积较大，路灯设置在偏僻路段的情况较为常见。由于该类路段在后半夜通过的人数较少，因此为了减少路灯的耗电量以贯彻节能减排的理念，在城市的后半夜其所对应的照明系统通常会应用半夜灯控制的方式将其中的部分路灯关闭[6]。在一些偏远城市，半夜在路面的人群基数过少，若持续打开路灯就会造成不必要的电能浪费。对此，可采用半夜灯控制方式，及时关闭人烟稀少或偏僻路段的路灯，这也是促进我国节能减排工作顺利开展的重要手段，为我国照明系统的持续发展奠定了基础。

（2）限流。该手段的应用，简单而言就是在原本路灯供电电路的基础上增加一个电抗器，将其电抗值增大就能够自由控制路灯的工作电流，继而达到节能减排的目的。将该种方式融入单灯控制系统中，一般需要采用预先设置的方法。使用该方式，当使用路灯对街道进行照明后的一段时间内，行人较少或通过的车辆数量较少，均能在转换开关的辅助下，利用电抗器减少路灯电流，这样路灯就能够在小电流的状态下持续运行，路灯的亮度也可以在该种手段的配合下实现自由控制。虽然，该过程路灯的电压并没有降低，但路灯灯泡的功率得到了一定程度的降低，进而达到了节能减排的目的。另外，通过限流，也能够保证路灯的良好使用效果，路灯的应用损耗被进一步降低。但需要注意的是，要想实现该功能需要在每一盏路灯中安装节电设备，这一过程需要耗费较高的资金成本与人力成本。另外，为了延长其使用寿命，还需要派遣专业的技术人员对其进行长期维护，维护成本较高[7]。

2.3 单灯控制系统的简单应用与发展趋势

智能路灯管理系统（单灯控制）能够充分利用物联网技术与传感器技术有效联结城市路灯，从而实现集中化与智能化的管理与控制。但需要注意的是，单灯系统所涉及的厂家较多，其包含的控制协议均有所不同，因此城市路灯管理中心应在自己管辖的范围内构建一套完整的独立监控网络。在单灯智能控制系统的帮助下，照明系统能进一步实现精细化管理，并在科技化与信息化手段的辅助下进一步提升城市路灯管理与快速处置问题的能力，展现出低能耗化与精细化照明系统的管控优势，这也是城市路灯管理的未来趋势。

3 结束语

综上所述，由于单灯节能系统应用优势突显，使得其在多个城市中获得了广泛运用。利用该类型的控制系统不仅能够实现节能目标，还能够深入分析每盏灯的工作状态以及线路情况，并在短时间内解决故障，从而延长其使用寿命。该控制系统填补了一直以来城市照明监控网络构建与应用过程的空白，为城市照明管理效率的提升奠定了坚实的基础。