一種新型節能智能公路照明系統的設計實現

于昊辰

摘 要：一種新型節能智能公路照明系統，解決深夜后不能及時關閉路燈造成的電能浪費問題或者因為路燈關閉光線不足造成的不安全問題。采用的技術方案是：應用了激光對射開關，當檢測到有車輛或行人通過時，通過小電路控制高壓電路，開啟路燈。通過延時繼電器設置路燈照亮時間，從而保證行人或車輛安全通過。

關鍵詞：激光對射開關；延時繼電器；太陽能電池

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0012-02

1 研究背景及意義

能源是經濟發展的基礎，但是隨著經濟的發展，很多能源將面臨緊缺，因此節約能源是保證經濟可持續性發展的前提。目前我國電力工業發展速度雖然很快，但是電力供應不足和用電效率低下的狀況依然比較嚴重，因此推行照明節電技術、節約電能是改善電力負荷緊張狀況的主要途徑之一。

中小型城市公路照明系統一般采取三種方案：一是采用人工控制，當亮度不夠時路燈人工控制開啟，當天亮后則路燈人工關閉；二是采用光控自動控制，當亮度不夠時路燈自動開啟，當天亮后則路燈自動關閉；三是定時控制，一般到夜間12點后會關閉路燈。經調查發現從0：00-4：00左右，中小城市人們一般都處于睡眠狀態，公路上車輛和行人都相對較少，因而公路照明系統采取的三種方案都存在著明顯的缺陷，前兩種方案是造成電源浪費，第三種方案雖然省電但是12點后由于路燈關閉，光線太暗，容易給路過的車輛和行人造成不安全因素。為了解決上面的問題，我便萌發了設計讓夜間路燈既不常亮又不影響交通的項目。

2 設計方案

2.1 功能描述

本系統設計的新型節能智能照明系統克服了以上的缺點，從而達到節約能源和保障安全的目的。系統的功能如下：

（1）應用激光對射開關，當深夜檢測到行人或車輛通過時，路燈開啟；通過后，則路燈自動關閉。既避免了浪費電源又保障了深夜通行安全。（2）可自行設置路燈延時照明時間和相鄰路燈開啟數量，保障行人或車輛安全通過。（3）若有特殊需要可控制路燈常亮。比如在惡劣天氣（如大霧，路面滑，大雨，大風，大雪）。

2.2 系統框圖

如圖1所示，在此系統中，激光對射開關和延時繼電器只需要12V直流電源就可以工作，路燈可單獨供電，可以通過太陽能電池板發電或接220V交流電。用小電路控制高壓電路，獨立的系統簡潔方便，易于安裝，節約成本，更利于節能減排的實現。

2.3 系統硬件功能介紹及原理講解

本系統包括檢測子系統、控制子系統和照明子系統等系統。

2.3.1 檢測子系統

如圖2所示，檢測系統由激光發射器、激光接收器、光敏電阻構成，其主要原理為一個發光二極管與一個光敏三極管，當光敏三極管感應到發光二級管間的光線時，光敏三極管間無電流通過。當物體遮住發光二極管與光敏三極管間的光線時，光敏三極管間通過電流使電路接通。白天光敏電阻控制激光發射裝置斷路，夜晚使其正常工作。

2.3.2 控制子系統

如圖3所示，KM1接通主電源，KM2接通直流控制電源，控制開始，KT斷電延時時間繼電器，控制切斷直流電源時間。

正常控制過程：按起動按鈕SB2→KM1通電，主觸點KM1閉合，路燈開啟，KM1輔助常開觸點自鎖，KM1輔助常閉觸點斷開；KT通電，KT常開延時打開觸頭閉合，KM2斷電。

延時控制過程：按下停止按鈕SB1→KM1斷電，KM1主觸點斷開，KM1輔助常閉觸點恢復閉合，KM2通電，接入直流電源，同時KM1輔助常開觸點又恢復斷開，則KT線圈呈斷電狀態，延時開始，待所設延時時間到達后，KT的延時斷開常開觸點恢復斷開，KM2失電，切斷直流電源，路燈自動關閉。

2.3.3 照明子系統

如圖4所示，照明系統電源獨立控制，可接220V交流電或通過太陽能電池板來供電。而且可以設置相鄰路燈開啟盞數，來很好的滿足行人或車輛通行，又減少了電源浪費。

照明子系統詳細說明：

（1）有兩個總開關控制路燈的亮滅，當S1和S2閉合時，路燈長亮與感應裝置無關。（2）當S1閉合，S2斷開時，每當物體經過對射光束時，連續三盞燈亮起，物體經過過，燈泡延時10S—20S熄滅。（3）為安全起見，在每個路口四角設四盞常亮大功率路燈。（4）每個感應裝置由于耗電較小，所以只需一個小型太陽能電池與一個光敏電阻，便可供裝置夜晚的正常使用。（5）此系統只使用中小城市車流量夜間較少路段，對車流量較大的路段并不適用。（6）發射器設于中央欄桿處，接收器設于人行道旁，可適于行人與車輛的共同使用，無人行道路段即可設在路燈旁。（7）一般開啟裝置（即閉合S1，斷開S2）時間為0：00-4：00左右。（8）發射接收裝置一般離地0.8-1.2m左右，防止城市內常見動物的影響。（9）在惡劣天氣（如大霧，路面滑，大雨，大風，大雪）情況下可控制路燈常亮。

3 研究成果與意義

本系統實現了公路照明系統的智能控制，既保障了行人或車輛通行安全又節約了電能，具有很高的實用性和創新性，符合技術的可持續發展原則，造價低廉，市場前景廣闊。