高速公路門(mén)架式可變信息情報(bào)板低功耗技術(shù)探討

張宗強(qiáng)

（石家莊域聯(lián)視控控制技術(shù)有限公司 河北 石家莊 050035）

1 引言

國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃創(chuàng)新性定位是“綠色發(fā)展規(guī)劃”，而綠色發(fā)展是指將環(huán)境保護(hù)作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展重要支柱的一種新型發(fā)展模式。我們每一個(gè)人、每一個(gè)家庭、每一個(gè)單位、每一家公司、每一個(gè)政府部門(mén)都應(yīng)該身體力行，節(jié)能減排，推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)。隨著城市的不斷發(fā)展，道路交通設(shè)計(jì)規(guī)劃也不斷進(jìn)步，在設(shè)計(jì)中我們擯棄老的設(shè)計(jì)方法，創(chuàng)新思路，在設(shè)計(jì)中加入綠色發(fā)展的思想，而在交通設(shè)計(jì)中，情報(bào)板的運(yùn)用無(wú)處不在，而對(duì)情報(bào)板低功耗的設(shè)計(jì)也是勢(shì)在必行。

門(mén)架式可變情報(bào)板組成包括：可變情報(bào)板微處理器、可變情報(bào)板驅(qū)動(dòng)器模塊、可變情報(bào)板顯示板、控制箱、可變情報(bào)板箱體、電纜及分線盒、電源、軟件等。在設(shè)計(jì)中，我們需要充分考慮各個(gè)部分功耗的控制。

低功耗可變情報(bào)板由顯示屏、控制器、箱體及立柱等組成，其原理框圖如圖1所示。

圖1 低功耗可變情報(bào)板原理圖

顯示屏采用LED液晶拼接相對(duì)于傳統(tǒng)的CCFL（冷陰極管）背光源相比，LED具有低功耗、低發(fā)熱量、高亮度等優(yōu)勢(shì)。隨著低碳節(jié)能的理念不斷滲透及高亮顯示應(yīng)用不斷刺激，未來(lái)LED背光源在液晶拼接領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，成為發(fā)展主流趨勢(shì)。 顯示屏采用大規(guī)模可編程集成電路，運(yùn)行功率低，元器件壽命長(zhǎng)，為滿足提高系統(tǒng)使用壽命的要求，在設(shè)計(jì)中均使產(chǎn)品內(nèi)部主要器件（如發(fā)光、驅(qū)動(dòng)、控制元器件）的實(shí)際工作負(fù)載遠(yuǎn)低于其額定負(fù)載，以利節(jié)能，并可延長(zhǎng)其使用壽命。

2 LED驅(qū)動(dòng)——PWM脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)技術(shù)

目前，我國(guó)大部分高速公路上投入使用的LED電子可變信息情報(bào)板電源都采用文雅恒流的方式，有一些也采用電阻限流技術(shù)。這種電源驅(qū)動(dòng)模式的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，前期建設(shè)的投入成本相對(duì)較少，同時(shí)整個(gè)供電系統(tǒng)的功率消耗較低。例如采用新的PWM脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)技術(shù)在使用的過(guò)程中極大程度的降低了LED電子信息可變情報(bào)板的電路消耗功率，以一個(gè)10×1米32點(diǎn)陣門(mén)架的電子信息情報(bào)板為例，整個(gè)屏幕消耗的功率大約在7Kw（不含散熱系統(tǒng)功率），如采用PWM脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)技術(shù)整個(gè)屏幕的能耗可以降低近一半，大約為3～4Kw。

3 光學(xué)處理——配光技術(shù)

目前很多高速公路系統(tǒng)上所有使用的可變情報(bào)板是由發(fā)光二極管直接顯示，其散射區(qū)域大，但是在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中可觀的有效范圍相對(duì)狹小。經(jīng)過(guò)大量的電子實(shí)驗(yàn)，可變電子信息情報(bào)板客觀范圍一般為投射區(qū)域總面積的10%左右。如果擬采用二次光學(xué)配光處理，使情報(bào)板發(fā)光二極管發(fā)出的光束集中投向有效區(qū)域內(nèi)，在增加情報(bào)板亮度達(dá)到GBT23828-2009《高速公路LED可變信息標(biāo)志》要求的同時(shí)，整個(gè)電子信息可變情報(bào)板的能源消耗可以答復(fù)的降低。以一個(gè)10×1米32點(diǎn)陣跨路可變情報(bào)板為例：在使用中整個(gè)屏幕的能源消耗功率為8Kw（不含散熱系統(tǒng)功率），若經(jīng)二次光學(xué)配光處理整個(gè)屏幕的能源消耗功率僅為1Kw，是原有能源消耗的八分之一，大大節(jié)約了能源的消耗量。

在信號(hào)傳輸方面，要控制電纜的長(zhǎng)度，可以考慮加裝光端機(jī)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備，以光纖或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信方式來(lái)提高信號(hào)的傳輸距離和傳輸質(zhì)量。同事減少電纜的長(zhǎng)度，降低功耗。

情報(bào)板的供配電方面：

（1）設(shè)計(jì)時(shí)期的供配電線路敷設(shè)限制，導(dǎo)致可變情報(bào)板設(shè)計(jì)數(shù)量不足及布點(diǎn)不合理；

（2）部分路段配電困難，線路敷設(shè)成本高，導(dǎo)致情報(bào)板的增加或改造難度較大；

（3）部分路段由于電纜盜損情況嚴(yán)重，不僅維護(hù)成本較高，而且情報(bào)板實(shí)際可用性大大降低；

（4）現(xiàn)有的情報(bào)板主要考慮功能性和可靠性，對(duì)能耗考慮較少，所以目前的情報(bào)板的能耗較高，不便于使用新能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能等。

4 供配電——低壓供電技術(shù)

通常市電供電的情報(bào)板其供電電壓為AC220V/380V，而可變情報(bào)板的實(shí)用電壓為DC5～12V，市電需要通過(guò)降壓、整流、穩(wěn)壓之后才能供可變情報(bào)板使用，其中降壓及穩(wěn)壓過(guò)程也帶來(lái)較大的功率損耗。

5 結(jié)語(yǔ)

情報(bào)板多用于高速公路顯示路況信息或圖片，分門(mén)架式情報(bào)板，F(xiàn)型情報(bào)板，立柱式情報(bào)板。下面以門(mén)架式可變情報(bào)板為例，說(shuō)明情報(bào)板低功耗設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。門(mén)架式可變情報(bào)板，主要用于發(fā)布各種信息。提醒高速公路上的駕駛員前方出現(xiàn)的各種緊急情況及不安全因素，提前給駕駛員以預(yù)警。如果高速公路上出現(xiàn)天氣異常或者施工等情況，駕駛員可以盡早做出相應(yīng)的處理。對(duì)交通堵塞也可以提前進(jìn)行有效的疏導(dǎo)提示，保證高速公路的交通運(yùn)行安全。 通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，超過(guò)80%的駕駛員會(huì)非常留意可變情報(bào)板的信息，只有4%的駕駛員在行駛過(guò)程中無(wú)法辨認(rèn)可變情報(bào)板的信息，超過(guò)80%的駕駛員會(huì)根據(jù)可變情報(bào)板的信息，改變自己的行駛路線，在改變路線的駕駛員中，超過(guò)80%的駕駛員比較認(rèn)可可變情報(bào)板提供的信息，但是完全信任可變情報(bào)板信息的駕駛員較少，說(shuō)明可變情報(bào)板的更新速度和準(zhǔn)確性有待提高，同時(shí)為了防止擁堵漂移現(xiàn)象的發(fā)生，有關(guān)交通部門(mén)應(yīng)進(jìn)行模擬駕駛員的類(lèi)別，控制可變情報(bào)板的發(fā)布內(nèi)容。如針對(duì)特殊事件造成擁堵，超過(guò)90%的駕駛員愿意接受指令型的交通誘導(dǎo)指示，所以可以根據(jù)特殊情況，進(jìn)行特殊疏導(dǎo)。高速公路可變信息情報(bào)板結(jié)合使用新能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能等供電模式，直接低壓DC12V—24V供電，大大了降低了目前高速公路中使用的電子信息可變情報(bào)板因降壓整流產(chǎn)生的能耗損失。并且通過(guò)降壓供電后，該電子設(shè)備具有良好的防雷性，維修成本大幅降低。

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