智能路灯分段照明控制系统

◆山东省广饶县第一中学 赵蕗颖

一、背景分析

传统的路灯系统是在配电箱中安装定时设备，按照设定时间自动控制路灯开、关，仍以低效照明为主要功能，能源利用率不高。季节变化或天气异常时，必须人工控制路灯开、关，这种简单的控制方式缺乏灵活性。路灯系统的运行和维护需耗费大量的人力、时间成本，且人们不能实时监控其运行状况，收集其运行数据。

我将不同领域的相关技术进行综合，尝试解决传统路灯控制系统中存在的问题。

二、功能设计

模拟配电盘的照明状态，将路灯照明系统设定为分段式照明。路灯照明线路设置为三相四线制，三条线路分时段控制路灯照明。系统由钟控、漏电保护器、继电器和交流接触器通过导线连接相互控制来实现路灯分段照明的功能。

图1 模拟分段式照明微系统

以将路灯分三段照明为例，每三天为一个周期。第一天是第一段照明状态，第二天即第二段照明状态，路灯熄灭再次亮起即为第二段照明线路开启，实现线路转换的核心元件是数码分段开关控制器，由继电器的相互控制实现照明。第三天，数码分段开关控制器在关闭前两段照明线路的同时，将系统状态自动转换到初始状态。为了便于维修路灯，我还安装了手动送电装置。

该系统可直接加装在传统路灯系统中，达到控制路灯分段照明的效果。如果加装通信模块和相关的应用软件，还可实现对该系统的远程操控。

图2 加装感应器和通信模块

三、实验反馈

先将分段照明的时间设定为一个短周期，如2天~3天，应用数码分段开关控制器模拟公共场合路灯的开关，记录、比对用电数据。在手机上加装对应的应用软件，通过移动通信远程操控。实验结果表明，该智能路灯分段照明控制系统能分段控制路灯的开、关，节约电能，延长路灯的使用寿命。

图3 智能路灯分段照明控制系统模型

四、创新点

以分段模拟系统改进传统路灯照明方式，将路灯系统与电脑、手机应用软件等结合，减少人力成本，且置换该系统成本低，易操作。（指导老师：吴宝凯）

作者心声

智能路灯分段照明系统虽然尝试应用了人工智能化、远程网络化、管理集成化等技术，但在节能控制技术和通信技术方面，更需要进行深入探索和研究。我将在改进该系统的基础上与新技术结合优化设计，并开发与之相关的其他功能，例如采用绿色能源为路灯系统供能。

专家点评

赵蕗颖同学的智能路灯分段照明控制系统是一件创新实践作品。最难能可贵的是，作为一名高三学生，她能在学习压力较大的情况下完成这项专业性强、难度大的项目式学习项目。这至少能说明两点：第一是赵蕗颖同学具有创新精神，已将为祖国、为人民“有所创造、有所发明”的人生追求根植于心；第二是赵蕗颖同学已具备一定的创新实践能力与时间管理能力，这为她进入高校后成长为创新人才打下了坚实的基础。

但值得与赵蕗颖同学和辅导老师商榷的有两点：其一，关于智能路灯方面的研究是一个专业性很强的领域，相关部门的研究人员和有关公司都在不断更新与突破，青少年即便模仿或追随也难达到一定的高度。其二，在做科技创新项目时，一定要有查新检索的习惯，以保障项目的“三性”。