淺談風(fēng)光互補(bǔ)路燈在城市道路照明中的應(yīng)用

蔡秋峰

摘 ?要：風(fēng)光互補(bǔ)路燈得到了越來(lái)越多的認(rèn)可和應(yīng)用，市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展，增加風(fēng)光互補(bǔ)道路照明是一個(gè)新的能源使用領(lǐng)域。它不僅減少了城市照明對(duì)傳統(tǒng)電力的依賴(lài)，而且為農(nóng)村照明提供了新的解決方案。近年來(lái)，在全國(guó)各地實(shí)施了風(fēng)光互補(bǔ)路燈項(xiàng)目。本文基于淺談風(fēng)光互補(bǔ)路燈在城市道路照明中的應(yīng)用展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)路燈;城市道路照明;應(yīng)用

引言

今天，太陽(yáng)能和風(fēng)能被越來(lái)越廣泛地用作清潔、無(wú)污染的可再生能源。太陽(yáng)能路燈是太陽(yáng)能應(yīng)用之一，目前太陽(yáng)能光電發(fā)電的特點(diǎn)是，過(guò)去普通路燈的安裝施工需要很長(zhǎng)時(shí)間，不僅增加了施工成本，還大大提高了設(shè)施設(shè)備的維護(hù)成本。相反，太陽(yáng)能LED路燈的應(yīng)用不需要大量安裝電源線(xiàn)，節(jié)省了大量人力和物力，不受應(yīng)用情況的限制，太陽(yáng)能LED路燈成為照明行業(yè)的新星。

1智慧城市道路照明系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

針對(duì)智慧城市道路照明系統(tǒng)中的關(guān)鍵核心技術(shù)，主要體現(xiàn)在智慧燈具，傳輸網(wǎng)絡(luò)，云平臺(tái)控制系統(tǒng)，專(zhuān)用傳感器等技術(shù)中，國(guó)內(nèi)外也進(jìn)行了一些相關(guān)研究，國(guó)際上如飛利浦、歐司朗、國(guó)內(nèi)如華體、華為等進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)研究，研究?jī)?nèi)容主要是采用智慧燈桿方案，采用不同的數(shù)據(jù)傳輸通道，數(shù)據(jù)在平臺(tái)進(jìn)行融合，這種沒(méi)有有效進(jìn)行設(shè)備的優(yōu)化利用，而是簡(jiǎn)單對(duì)物理設(shè)備進(jìn)行了一個(gè)加法處理，而沒(méi)有采用智慧燈具的方式進(jìn)行從傳感器、高速傳輸網(wǎng)絡(luò)、云平臺(tái)系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析的一體化研制模式。當(dāng)前的照明管理系統(tǒng)雖然在終端接入控制和狀態(tài)監(jiān)控方面已取得了極大的進(jìn)步，然而，針對(duì)具體應(yīng)用設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用照明數(shù)據(jù)云平臺(tái)還未得到充分的測(cè)試和應(yīng)用，仍然缺乏深入和系統(tǒng)的研究。

2多功能智慧路燈

目前智慧城市建設(shè)劇增。在國(guó)際上，歐盟制定了智能城市建設(shè)框架，美國(guó)提出了加強(qiáng)智能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、推進(jìn)智能應(yīng)用項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃。韓國(guó)和日本相繼提出了建設(shè)智能城市的國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃，中國(guó)接連提出了建設(shè)300多個(gè)城市的目標(biāo)。但是，這些城市在信息時(shí)代發(fā)展過(guò)程中，面臨著嚴(yán)重的信息資源互操作性、資源消化、環(huán)境惡化、公共設(shè)施供應(yīng)不足等問(wèn)題。這些問(wèn)題直接導(dǎo)致中國(guó)智慧城市發(fā)展緩慢，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足，達(dá)不到“智慧”的要求。路燈作為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要一環(huán)，也是居民日常生活的便利和城市現(xiàn)代化發(fā)展的標(biāo)志。該項(xiàng)目針對(duì)一系列現(xiàn)有城市問(wèn)題，提出了一種新型智能燈桿設(shè)計(jì)方案，整合綠色智能灌溉、空氣智能霧霾消除、多功能端口等功能，同時(shí)通過(guò)新能源風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)展提供能源。（威廉莎士比亞、Northern Exposure（美國(guó)電視連續(xù)劇）、能源名言同時(shí)，根據(jù)燈泡桿安裝位置，創(chuàng)新地提出了燈泡桿集成功能的可分解模塊化設(shè)計(jì)。各模塊調(diào)整由云技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)組成的智能工業(yè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能節(jié)水、減排、消除霧霾的節(jié)能減排效果。以燈桿為載體，在上面模塊化設(shè)置綠色灑水系統(tǒng)、除霧裝置和風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電模塊，可以為城市的除塵、灌溉工程帶來(lái)一定的便利，同時(shí)為城市居民的生活帶來(lái)很大的便利。根據(jù)今天的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)家將越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)，城市智能化程度提高，未來(lái)智能路燈的規(guī)模將越來(lái)越大，運(yùn)輸難度也將越來(lái)越大，該系統(tǒng)將有更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。

3風(fēng)光互補(bǔ)智能照明控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

風(fēng)力互補(bǔ)智能照明控制系統(tǒng)重要硬件是基于控制器、網(wǎng)關(guān)、Android手機(jī)藍(lán)牙的無(wú)線(xiàn)模塊構(gòu)建智能照明系統(tǒng)。首先要設(shè)計(jì)路燈控制器，使控制器連接到智能手機(jī)藍(lán)牙模塊，控制器由整個(gè)智能照明系統(tǒng)控制。因此，在智能路燈控制器設(shè)計(jì)中，需要智能地控制照明系統(tǒng)的發(fā)電裝置、電池放電、路燈照明開(kāi)關(guān)等。根據(jù)太陽(yáng)光及風(fēng)力發(fā)電的原理，應(yīng)選擇風(fēng)光互補(bǔ)路燈的控制系統(tǒng)。要選擇微處理器模塊、發(fā)電設(shè)備發(fā)電和控制管理模塊三大部分，然后根據(jù)照明路燈的電源輸出和輸入功率調(diào)整，對(duì)負(fù)載輸出的驅(qū)動(dòng)控制模塊進(jìn)行監(jiān)督。因此，智能照明系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)必須使用智能路燈控制器。外部氣象條件要滿(mǎn)足設(shè)備發(fā)展要求，以發(fā)電設(shè)備發(fā)展為主，通過(guò)整改、恒壓或升壓監(jiān)測(cè)對(duì)電池組進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。可以實(shí)現(xiàn)放電保護(hù)、過(guò)度充電保護(hù)、短路保護(hù)等。等控制節(jié)點(diǎn)自動(dòng)連接到Android手機(jī)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)模塊后，可以通過(guò)藍(lán)牙指示路燈電源，控制路燈的工作狀態(tài)，獲取工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)。利用對(duì)路燈照明的遙控、LED燈的開(kāi)燈和關(guān)燈協(xié)調(diào)控制機(jī)制，可以實(shí)時(shí)控制太陽(yáng)能電池板的方向角。電池剩余功率監(jiān)測(cè)是智能正常工作狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)目標(biāo)之一，對(duì)風(fēng)扇和太陽(yáng)能面板進(jìn)行預(yù)期發(fā)電效率調(diào)整，預(yù)測(cè)發(fā)電效率的部署時(shí)間，設(shè)定光源亮度，最大照明時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整電源，發(fā)電設(shè)備不能滿(mǎn)足LED照明負(fù)荷要求時(shí)，控制電池放置點(diǎn)，如果光能不足，則轉(zhuǎn)換為風(fēng)力發(fā)電

4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

以風(fēng)/光/存儲(chǔ)LED路燈為監(jiān)測(cè)和控制對(duì)象，利用風(fēng)光互補(bǔ)智能控制器作為監(jiān)測(cè)中心，利用無(wú)線(xiàn)模塊和上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，通過(guò)控制中心PC對(duì)風(fēng)/光/存儲(chǔ)負(fù)載進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)和控制，因此，如果微電網(wǎng)采用網(wǎng)格連接模式，不僅可以充分利用微電網(wǎng)能源，還可以確保微電網(wǎng)不斷供電。是路燈控制系統(tǒng)研究中亟待解決的問(wèn)題。也是下一個(gè)研究的重點(diǎn)。無(wú)線(xiàn)智能分布式風(fēng)/光/存儲(chǔ)LED路燈智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端或手機(jī)監(jiān)控終端、上位機(jī)、無(wú)線(xiàn)模塊子節(jié)點(diǎn)、風(fēng)光互補(bǔ)智能控制器及周邊電路。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕ňW(wǎng)關(guān)和無(wú)線(xiàn)模塊子節(jié)點(diǎn)。風(fēng)光互補(bǔ)智能控制器采用美國(guó)ATMEL的8位單片機(jī)ATMEGA 32A工業(yè)芯片為核心的測(cè)量控制電路。周邊電路主要包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)三相電源輸入、風(fēng)力發(fā)電機(jī)制動(dòng)控制信號(hào)、光伏輸入、上或無(wú)線(xiàn)傳輸模塊、LED照明電壓輸出、鋰電池充電放電控制和LED狀態(tài)指示電路，最終將所有信號(hào)傳送到上。但是，父節(jié)點(diǎn)不能直接讀取所有無(wú)線(xiàn)模塊的子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，所有子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息必須通過(guò)同側(cè)線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)模塊中繼傳遞。如果其中一個(gè)路燈發(fā)生故障，無(wú)法發(fā)送該節(jié)點(diǎn)的所有遠(yuǎn)程信號(hào)，導(dǎo)致信號(hào)中斷，網(wǎng)關(guān)將無(wú)法通過(guò)直線(xiàn)連接訪(fǎng)問(wèn)該節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)。在這種情況下，網(wǎng)關(guān)可以啟動(dòng)AOD-VJR-。

結(jié)束語(yǔ)

互補(bǔ)的風(fēng)光燈易于實(shí)施和維護(hù)。它們由智能控制器控制，可分為兩種自動(dòng)控制方法，即安全經(jīng)濟(jì)的時(shí)間控制和燈光控制以及無(wú)損獨(dú)立集成供電系統(tǒng)。不受大面積電路建設(shè)干擾，不僅工藝簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短，而且在維護(hù)方面更加方便。作為新興的能源系統(tǒng)，能夠節(jié)約成本和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，在傳統(tǒng)能源占據(jù)大部分市場(chǎng)的今天，新能源無(wú)疑成為城市的一大亮點(diǎn)。

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