智能路燈分段照明控制系統

◆山東省廣饒縣第一中學 趙蕗穎

一、背景分析

傳統的路燈系統是在配電箱中安裝定時設備，按照設定時間自動控制路燈開、關，仍以低效照明為主要功能，能源利用率不高。季節變化或天氣異常時，必須人工控制路燈開、關，這種簡單的控制方式缺乏靈活性。路燈系統的運行和維護需耗費大量的人力、時間成本，且人們不能實時監控其運行狀況，收集其運行數據。

我將不同領域的相關技術進行綜合，嘗試解決傳統路燈控制系統中存在的問題。

二、功能設計

模擬配電盤的照明狀態，將路燈照明系統設定為分段式照明。路燈照明線路設置為三相四線制，三條線路分時段控制路燈照明。系統由鐘控、漏電保護器、繼電器和交流接觸器通過導線連接相互控制來實現路燈分段照明的功能。

圖1 模擬分段式照明微系統

以將路燈分三段照明為例，每三天為一個周期。第一天是第一段照明狀態，第二天即第二段照明狀態，路燈熄滅再次亮起即為第二段照明線路開啟，實現線路轉換的核心元件是數碼分段開關控制器，由繼電器的相互控制實現照明。第三天，數碼分段開關控制器在關閉前兩段照明線路的同時，將系統狀態自動轉換到初始狀態。為了便于維修路燈，我還安裝了手動送電裝置。

該系統可直接加裝在傳統路燈系統中，達到控制路燈分段照明的效果。如果加裝通信模塊和相關的應用軟件，還可實現對該系統的遠程操控。

圖2 加裝感應器和通信模塊

三、實驗反饋

先將分段照明的時間設定為一個短周期，如2天~3天，應用數碼分段開關控制器模擬公共場合路燈的開關，記錄、比對用電數據。在手機上加裝對應的應用軟件，通過移動通信遠程操控。實驗結果表明，該智能路燈分段照明控制系統能分段控制路燈的開、關，節約電能，延長路燈的使用壽命。

圖3 智能路燈分段照明控制系統模型

四、創新點

以分段模擬系統改進傳統路燈照明方式，將路燈系統與電腦、手機應用軟件等結合，減少人力成本，且置換該系統成本低，易操作。（指導老師：吳寶凱）

作者心聲

智能路燈分段照明系統雖然嘗試應用了人工智能化、遠程網絡化、管理集成化等技術，但在節能控制技術和通信技術方面，更需要進行深入探索和研究。我將在改進該系統的基礎上與新技術結合優化設計，并開發與之相關的其他功能，例如采用綠色能源為路燈系統供能。

專家點評

趙蕗穎同學的智能路燈分段照明控制系統是一件創新實踐作品。最難能可貴的是，作為一名高三學生，她能在學習壓力較大的情況下完成這項專業性強、難度大的項目式學習項目。這至少能說明兩點：第一是趙蕗穎同學具有創新精神，已將為祖國、為人民“有所創造、有所發明”的人生追求根植于心；第二是趙蕗穎同學已具備一定的創新實踐能力與時間管理能力，這為她進入高校后成長為創新人才打下了堅實的基礎。

但值得與趙蕗穎同學和輔導老師商榷的有兩點：其一，關于智能路燈方面的研究是一個專業性很強的領域，相關部門的研究人員和有關公司都在不斷更新與突破，青少年即便模仿或追隨也難達到一定的高度。其二，在做科技創新項目時，一定要有查新檢索的習慣，以保障項目的“三性”。