毕业论文（设计）城市路灯智能监控与节能控制系统的研究

1、毕业论文（设计）-城市路灯智能监控与节能控制系统的研究 合肥工业大学 硕士学位论文 城市路灯智能监控与节能控制系统的研究 姓名：李冰冰 申请学位级别：硕士 专业：计算机技术 指导教师：李心科;唐玉胜 2010-09 城市路灯智能监控与节能控制系统的研究 摘 要 随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。电力资源已成为 紧缺资源，而如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。 针对我国在城市照明中存在的巨大能源消耗问题，本文现实了基于模糊控 制算法的新型路灯智能监控与节能控制系统。这个系统详细分析了以 MC9S08QE64 为主控元件的硬件电路，给出了智能路灯节能控制设计方案。该 系统具有稳

2、压控制、软启动、自动启停、智能调压控制功能。 路灯智能监控与节能控制系统将晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结 合，利用变压器组隔离高低压，将变压器组中的可变电抗器一次绕组（高压） 与路灯相串联，将二次绕组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通 过改变其低压绕组上的电压来控制高压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯 端电压的效果，以实现路灯的软启动和调压节能。 本文针对路灯端电压的控制进行了软件设计，对系统进行了仿真，验证了 系统方案的可行性。 实验表明，智能路灯节能控制系统明显地提高了路灯的用电效率，改善了 功率因数。在节约能源、电力资源合理利用的今天，该装置有着十分广阔的社 会和商业前

3、景。 关键词：智能控制 ；模糊控制 ；软启动 ；ZigBee 协议 The research of intelligent control and energy efficient control system for City Street Lamps Abstract With China's rapid economic development, electricity consumption also will increase rapidly. Power resources have become scarce resources. So how to save energ

4、y has become a hot research topic in recent years. For the existence of the huge energy consumption, this dissertation implemented the lamp control system based on fuzzy control algorithm for intelligent monitoring and energy saving in urban lighting. The article analyzed the MC9S08QE64 hardware com

5、ponents for the master in detail and finally put forward design scheme of intelligent control system for energy-saving lamps. The system possesses intelligent control system for energy-saving lamps. Street light control system for intelligent monitoring and energy-saving has combined thyristor power

6、 conversion unit and the intelligent control system. Using the transformer unit to isolated the high and low voltage, also the transformer substation in the reactor can be a winding high voltage in series with the lamp, then to link secondary windings with SCR control algorithm and fuzzy control sys

7、tem. Finally by changing the voltage on the low voltage winding to control the high voltage changes on the voltage winding, so as to achieve the effect of changing the voltage lamps to achieve the soft lights starting and regulating energy. According to street-side voltage control of the software de

8、sign, the system was simulated to prove the feasibility of the system. Experimental results show that intelligent control system for energy-saving lamps can significantly improve the energy efficiency of street lamps to improve the rate factor in saving energy. For the rational use of power resource

9、s, the device has a very broad social and business prospect. Keyword: intelligent control ；fuzzy control ；soft starting ；ZigBee protocol 插图清单 图2-1 智能化道路照明稳压系统结构图 .10 图2-2 监控中心的主控制器结构.10 图2-3 基于功率变换的变压器组结构框图.11 图2-4 功率变换单元工作原理 .12 图3-1 ZigBee 协议框架.13 图3-2 ZigBee 无线通信网络结构图.15 图3-3 ZigBee 通信电路图.16 图3-4

10、 LED 驱动电路图.17 图3-5 系统电路图.17 图3-6 网络协调器流程图.20 图3-7 路由器流程图 .20 图3-8 RFD 节点流程图.21 图4-1 模糊推理系统框图.24 图4-2 模糊控制系统框图.25 图4-3 语言变量的隶属函数.27 图4-4 模糊控制软件流程图.30 图4-5 系统各个主要模块仿真模型图.31 图4-6 模糊控制器仿真模块及响应图.32 图4-7 智能路灯节能控制系统的仿真模型图. 32 图4-8 调压前后的电压波形图 .33 第一章 绪论 1.1 课题概述 课题的题目及来源 课题的题目：城市路灯智能监控与节能控制系统的研究 课题来源：锦州市科技攻

11、关项目 课题研究的背景 随着人类文明的发展，人们对基础建设要求越来越高，路灯作为城市建设的必须 设施，它毫无疑问的成为了人类夜间活动的眼睛。城市路灯系统是城市基础建设的重 要组成部分，其智能化程度也反映了城市的现代化文明水平。研究表明，良好的道路 照明可减少约30%的夜间交通事故1 。因此，设计自动化程度高、运行可靠、安全性 好、高效节能、智能控制程度高、使用维护方便的照明控制系统，是城市现代化文明 的必然要求。近年来，随着计算机技术迅速发展，应用计算机技术推动各项公共事业 发展，取得了显著成效。通过改变现行落后的照明控制方法来节约能源是建立节约型 社会的重要组成部分。随着国家“节能法” 的颁

12、布实施和我国“十一五”规划的要求，高 科技技术和节约能源已纳入社会可持续发展战略重要内容，利在当代，功在千秋。随 着路灯照明规模的不断扩大和延伸，传统的技术方式下管理部门的维护成本和人工成 本也高速增长。因此，城市路灯控制系统采用计算机技术实现科学化管理、智能化管 理势在必行。 目前，不少大中小城市进行“亮化工程”、“灯光景观工程”、“让城市亮起来”等建 设，城市夜晚确实绚烂多彩了许多，但城市照明工程的过快发展加大了能源的需求和 消耗，在美化了夜景，方便了生活的同时也存在着一些问题。近年来我国电力行业发 展迅速，但与发达国家相比，我国人均用电仅为世界平均用电的1/3；另一方面，中 国目前的能源

13、利用率仅为30%左右，比发达国家低约10 个百分点，产值能耗比世界 2 平均水平高2 倍多，成为世界上产值能耗最高的国家之一 。你只要稍加留意就会发 现，即便是繁华的大城市，午夜以后，道路上也已罕见行人、车辆。在低交通流量的 道路上仍然保持较高照度显然没有这个必要。如果能让路灯在人流小的时候自动降低 亮度，把这部分电能节省下来，将是一笔不小的数目。另外，一部分道路桥梁为了追 求景观效果，追求设计美感，一味地求亮，不但没有达到预期的效果，还破坏了自然 环境、浪费了能源，甚至造成光污染，给交通带来了隐患。据此，国家发布了关于 进一步加强城市照明节电工作的通知。在城市照明设施建设与改造中，要保证以道

14、 路照明为主的功能性照明，严格限制使用装饰性景观照明；大力推广节电功能的新技 术新产品，努力降低城市照明电耗；积极开展城市绿色照明及节电改造示范工程；加 快建立健全城市照明标准体系；加大城市照明智能控制的节电宣传。 1 课题研究的目的及意义 根据上文所述，本课题的研究目的在于设计出一种路灯智能监控和节能控制系 统，能够有效解决现阶段路灯照明存在的几点不足，其意义在于：一，为城市交通提 供一种科学有效的方案，保证路灯照明的智能性和节约性；二，合理有效的利用电力 资源，尽量避免或减少电力资源的人为浪费；第三，提高城市基础设施的管理水平， 在改善城市道路质量且满足人们夜行需要的同时，节省人力财力物力

15、。 1.2 课题的国内外研究现状以及节能方法比较 国外研究现状 照明节能问题很早就引起了国外很多国家特别是西方发达国家的重视，他们曾尝 试过多种方案。欧盟非常重视照明节能，并在此方面做了一系列工作：第一，大力推 行用紧凑型荧光灯（CFL ）替代白炽灯。1998 年欧洲有70% 的室内照明灯仍然使用球 3 形白炽灯，若直接替用可节电约60% 以上 。为此欧盟在1998 年采用让家用灯泡贴 标签的方法，该标签上写明以下内容：以A 到G 字母分级的效率分档标记，A 级最 好，G 级节能最差。第二，在非居室内推行节能措施，比如对镇流器和灯具提出能效 4 要求，不符合要求者将被强制退出市场等 。 美国节

16、能产品法令（NAECA ）禁止销售低效的镇流器，并规定2005 年前所有正 5 在销售的镇流器必须是电子的 。同时，大力推广节能产品，并且有许多优惠办法鼓 励民众购买节能产品。 日本大藏省曾要求在工厂、办公室和道路上进行间隔点灯的试验，结果导致生产 率和办公室效率降低以及治安、道路交通事故的大幅上升，不到一年时间就在一片反 对声中全部放弃了。显然，这种消极的节电是不可取的。近年来，国际节电研究界提 出了一种新思想“在保证照明效果下点着灯节电”，这是发达国家道路照明系统的重要 设计思想。 最近，澳大利亚发布了路灯标准AS/ NZS1185 ，该系列标准由6 个标准及相关标 准组成。每个标准使用于

17、多种类型的灯，每一类灯所要求的性能由灯的技术参数极限 67 值给出，该标准除了对定光闪烁做了长期限制外，还考虑了环境方面的问题 。 国外照明节能技术的发展具有以下特点： （1）大力推动绿色照明，在光源的材料、使用规范上加以有效管理，出台里一 系列的标准和管理要求，将照明节能推广到全民范围； （2 ）不断提高功率器件性能要求，主要体现在镇流装置上技术提高。通过对镇 流器技术改进来提高照明设备的功率因数； （3 ）积极推广节能奖励政策，鼓励民众节能、节电，建立了完善有效地奖励机 制。 国内研究现状 我国对照明节能产品和方法的研究起步较晚，但发展非常迅速。我国在八十年代 2 末期才有人研究。89 年

18、常州就有人进行路灯技术改革了，90 年北京、上海等13 个城 市进行了可行性论证。“ 中国绿色照明工程”提出，要在保证照明度的前提下，推广高 效节能照明器，研究新的节能照明的方法，提高电能利用率。 目前我国市场上有很多种路灯节能控制产品，能达到一定节能效果，但就功能和 效果上还不能尽如人意，主要有以下几类情况：（1）采用自耦变压器及磁饱和电压器 的降压技术。其不足是由于反应速度较慢，虽具有遥控功能，但不稳定，尤其是到用 电高峰时电压降到非稳定区，容易造成灯光闪灭，不能自动调节，同时如果电压突然 升高，则不能避免灯具受到市电的瞬时高压冲击，这种技术对灯具的保护能力较差， 相对来说稳压功能较差。针

19、对于磁饱和电压器来说，除了上述不足外，其效率也普遍 较低。（2 ）采用电子器件构成的可控硅式设备。该设备主要采取简单的相控技术，不 足之处是元件易发热烧坏，由于采用相控技术产生谐波污染电网，使荧光灯及气体灯 小停闪动，减损灯具寿命，降低照明质量，不绿色环保，国家相关规定已明令禁止使 用这种无功补偿技术设备。而系统节电滤波形式，主要是净化电网，补充无功功率， 8 补充电网，而对于有功电度表计量系统，缺少实际节电效果 。 对于新的节能方式的研究和使用，各个城市也做出了自己的尝试并收到了较好的 效果。北京市路灯原来在每台变压器上都装了一个编好程序的控制仪，按照日出日落 的时间控制路灯的亮灭。但是，碰

20、到阴天和雨、雪、雾的天气，有时天已经很黑了， 路灯却没有亮。改造后的路灯不是在每天固定的时刻亮/灭，而是根据天黑和天亮的情 况亮/灭。上海市路灯监控系统于1993 年开始研制，是一个覆盖全市的计算机监控系 统，具有遥测、遥信、遥控功能，用于上海市重要道路路灯及配电设施监控。系统目 前监控终端数量为130 套，通讯方式以无线为主，有线无线相结合，采用国际电工委 9 员会IEC870-5 规约 。主站系统采用WINDWSNT 操作系统、专用工控平台、SQL 数据库和WEB 浏览方式。广州市采用了RDD-3000 城市照明集中监控系统。它兼容 有线和无线通讯方式，可实现遥测、遥信和遥控功能，运行方式

21、灵活可靠，可按本地 的经纬度自动控制灯具开或关，远方遥测运行参数，提高路灯管理水平和亮灯率，自 动报告运行故障，并能准确指出故障路段，提高故障抢修速度，并提供运行分析报告。 运行人员在控制中心可以设定一年365 天的开/关灯时间，还可以实现多种灵活的运行 模式，如半夜灯模式、雷雨模式、台风模式等运行方式。 由此可以看出，路灯节能的重要已经成为各国政府和民间组织的共识。在目前能 源紧张的大环境下，路灯照明节能的提出适应了时代发展的要求，有着广阔的科研与 经济前景。我们应参考国内外各种优秀的照明节能方案，结合城市道路的实际情况来 开展路灯智能监控与节能控制系统的研究，达到有效照明与节能的目的。 1

22、.3 论文的主要研究内容 本文针对目前路灯照明中存在的问题，结合国内外各种路灯节能的研究成果，设 计了一种基于可变电抗器的新型路灯节能系统，并应用模糊控制算法进行了控制算法 设计，并对系统进行了仿真，分析了其实验数据。 3 论文研究的主要内容： （1）基于可变电抗技术的功率单元系统结构设计； （2 ）路灯节能控制系统硬件设计； （3 ）路灯节能控制系统软件设计； （4 ）基于模糊控制的智能控制算法设计； （5 ）路灯节能控制系统的仿真和试验研究。 1.4 本章小结 本章为论文的绪论部分，是全文的纲领，主要从课题的研究背景、研究目的及意 义、国内外的研究现状几个方面初步探讨了智能路灯节能控制系统

23、。本系统是在工业 发展和城市化进程日益加快，能源消耗加大的背景下提出的节能系统，目的在于通过 对路灯系统的研究，使我国路灯照明系统得到改进和发展、达到安全照明、节能的社 会效应和经济效应。 4 第二章 路灯智能监控与节能控制系统 本章为城市路灯智能监控与节能控制系统方案设计，对系统的总体结构和每一部 分的构成及功能做了简要介绍。系统核心为智能控制器和可变电抗器两部分：智能控 制器主要进行数据处理，给可变电抗器控制信号；可变电抗器通过改变一次侧电抗实 现路灯调压。 2.1 传统路灯控制节能方法 目前我国大多数城市的路灯采用的仍然是传统的控制节能方法，主要分为路灯装 置节能和系统管理节能两种途径。

24、 路灯装置节能 这种节能方式通过对路灯控制装置的改进，以达到节能的目的，主要方式有以下 10 几种 ： （1）推广绿色照明光源 以节能高效的节能灯、高压钠灯代替原有的金卤灯、白炽灯、高压汞灯等低效、 有害光源。推广使用电磁无极灯、微波灯及发光二极管等。倡导采用导光系统、太阳 能蓄电电池等先进装置，充分利用天然光照明。 近年来我国节能电光源产量发展迅猛，各类节能卤钨灯、荧光灯和高强度气体放 电灯年产量已达4.5 亿只，节能光源已经开始大量代替原有的路灯光源。使用节能灯 具可以在获得相同的照度的情况下大幅降低能耗，同时节能光源具有较长的使用寿 命，可以节省大量的灯具成本消耗。 当然，这种方法也存在

25、许多的不足：首先我国还没有建立统一的、指令性的照明 节能法规，节能光源标准不一；其次节能光源与环境保护存在一定矛盾，主要是汞污 染的防治问题还有待解决；同时在产品结构上，节能型产品所占比例仍很低，仅占电 光源总产量的12%左右。 （2 ）自耦降压式调控装置 现在市场上最多照明节电产品就是此类产品。它的原理是：通过自耦变压器机芯， 根据输入电压高低情况，接连不同的固定变压器抽头，将电网电压降低5V、10V、15V、 和20V 等几个档，从而达到降压节电的目的。这类产品最大的优点是克服了可控硅斩 波型产品产生谐波的缺陷，实现了电压的正弦波输出，结构和功能都很简单，当然可 靠性也比较高。这种方法也存

26、在一定的技术缺陷，下面分别介绍一下。 固定多档降压器 由于其核心部件是一个多抽头的变压器，变压比是固定的，一般副边有三 到五个降压抽头，分别降5V 、10V、15V 和20V ，一旦接线端固定，降压电压 就是固定值，当电网电压波动时，调控装置的输出电压也会上下波动，这样照 明的工作电压处在不稳定波动状态，无法起到对电光源的保护作用。另外，当 5 电网电压高时节电率不是最佳状态；而电网电压低时，可能出现欠压现象，造 成灯具无法正常点亮，反而降低灯具寿命，这是这类调控装置存在的最大安全 缺陷。 接触器型降压器 这类调控器装置为了能做到额定电压正常启动，并在过电压和欠电压时跳 到旁路（设备的安全保护

27、），一般用的都是交流接触器来进行切换，这是最简单 和常用的办法。但是，如果用接触器作为节电产品的电压调整装置，其安全性、 可靠性和无故障工作寿命都不能保障，存在安全隐患，原因如下：一，交流接 触器的工作原理是用电磁线圈吸合、断开来控制触头常开或是常闭，属机械移 动部件，只适用于不经常动作的开关场合，如灯具、电器的开起和关断，切断 次数是有限的，不适用于频繁切换的场合；二，交流接触器在切换动作时，是 机械的吸合和断开，所以会有短暂的 10-20ms 的断电，我们称之为“ 闪断” ，这 样的断电会导致HIDL 灯（High Intensity Discharged Lamp 高压气体放电灯，如 高

28、压钠灯、金卤灯、高压钠灯等）熄灭。这种灯的特性决定，在熄灭后，必须 等到灯管冷却，蒸气压下降后才能再点亮，一般需要 5-10min 左右，在使用中， 这将是严重故障。根据以上原因，交流接触器是不能用来控制照明调控装置进 行频繁的开,关。所以，生产和销售此类节电产品的厂家，一般做不到实时稳定 电压、多时段调控等功能，这也就是此类节电产品的缺点所在。 可控硅（相控）型调控装置可实时精确控制输出电压，满足照明用电最佳 值，但缺陷是电压无法实现正弦波输出，有谐波污染。而自耦降压型的优点正 好是能做到电压正弦波输出，却不能实现电压的自动精确控制，只能固定降电 压，不能升压和稳压，如果能将两者优势结合互补

29、，去除缺陷，就是相对比较 理想的照明节能产品了。 通过改进路灯系统管理节能 11 这种节能方式通过改进路灯的管理，合理分配路灯的亮灭时间以达到节能目的 ， 可以分为： （1）优化配电线路 路灯系统的特点是线路较长，线路上的电流不一定很大。因此我们选择电 缆截面时适当加粗，这样不仅满足减少降压的要求，为增加路灯灯数留有余量， 同时由于降压小，线路耗损就小，系统稳定性高，既延长了整个系统的寿命， 同时还节约了电能。 （2 ）后半夜关闭路灯的方法 后半夜（约午夜 1 点至凌晨6 点）路灯采用隔盏关灯的方法，只需多一套 路灯的控制电路，即可实现。这种方法可节电约 30%-50% 。在电力紧张的情况 下

30、，这种方式确实可以节约大量电能，但是也只能作为权宜之计，因为不论是“ 隔 6 一亮一”还是“ 隔二亮一” ，不仅减小照度，同时区别于不同的灯杆布置方式，照 度均匀度将不同程度甚至是严重的下降，对交通、行人安全和社会治安都将产 生不利影响。上世界70 年代的世界性能源危机中，日本曾在道路上进行隔盏亮 灯的试验，结果导致社会治安、交通事故的大幅上升。另外，这种方式由于需 要在同一路径上架设两个供电电缆，也增加了建设投资。 （3 ）改进灯具安装角度，增强灯罩反射强度 目前，快速路上的照明路灯，每盏灯间距约为50m ，路灯高约 15m，其光 线照射范围约50-60m，照射角度约120°。建议

31、将灯罩向车辆前进方向转动20° ，并增强灯 罩反射强度，改进后，光线照射长度可达 115m，每盏灯的间距可增大到 100m 左右。 （4 ）采用时控和光控调节路灯照度 时控节能方式：以时间为唯一开关灯依据，不论气象条件如何变化，均 只能在规定时刻开关灯，随季节变化人工干预调整开关时间。 光控节能方式：按照光照度的差异来控制路灯的开关。 这些节能方式存在着较为明显的缺陷。由于不能严格按照室外自然光照度 进行控制，不仅实时性差，故障率高，而且浪费严重。另外，传统控制方式要 求人不离岗，及时控制灯光的开启和关闭，由于人工控制误差而造成电能浪费 很是惊人。比如采用定时器控制方式时，由于一年四

32、季的时差，要经常对定时 器进行人工调整，从夏至到冬至，日出时间推迟、日落时间提前；从冬至到夏 至，日出时间提前、日落时间推迟，据此天气现象，要求路灯开关时间根据日 出日落时间进行调整。这样不仅消耗大量人力资源，还可能由于调整不及时而 造成浪费。 2.2 智能路灯节能方案 智能控制与传统的或常规的控制有密切的关系，不是相互排斥的。常规控制往往 包含在智能控制之中，智能控制也利用常规控制的方法来解决“低级” 的控制问题，力 图扩充常规控制方法并建立一系列新的理论与方法来解决更具有挑战性的复杂控制 问题。智能控制是以控制理论、计算机科学、人工智能、运筹学等学科为基础,扩展了 相关的理论和技术,其中应

33、用较多的有模糊逻辑、神经网络、专家系统、遗传算法等理 12 论和自适应控制、自组织控制、自学习控制等技术 。 目前常见的路灯节能技术主要有LED 路灯、太阳能LED 路灯等。LED 照明是一 种较新的技术，它具有效率高、使用寿命长等优点。一个LED 路灯，如果要达到和 普通的高压水银灯那样的亮度，大约需要消耗40W 以上的功耗，只有传统路灯的 25%-40%13 。随着技术的发展，LED 已经开始逐渐取代白炽灯，广泛用于各种照明 中，目前LED 路灯已经在一些大城市开始试用了。还有一种太阳能方式的LED 路灯， 它在白天利用太阳能给蓄电池进行充电，晚上利用电池驱动LED 照明。这种方式虽 然不

34、需要交流电，但是缺点很多，存在着成本高、功率小（亮度低）、维护量大、电 7 池寿命短、可靠性差等缺点。完全使用太阳能，会造成一些情况下路灯无法使用的问 题。所以太阳能路灯目前并没有得到广泛应用14 。 路灯控制采用智能照明监控方式，每个路灯处安装一个智能终端控制器，分别控 制路灯；每个路灯段安装一台智能照明控制器，控制由监控中心通过通讯网络实现远 程控制；智能照明监控系统具备如下功能： （1）地理信息功能 数字网络式监控，通过通讯系统传输，可在地图屏上动态显示全线的任一处路灯 控制段及每个路灯的工作状态、地理位置（公里标，方向）及灯组编号。 （2 ）变频控制/ 自动稳压/功率控制功能 通过变频

35、技术启动降低冲击电流，保护线路，自动稳压克服电压波动对光通量影 响，提高光源寿命，降低电能消耗。 （3 ）自动/人工调光功能 在正常光通量运行工况下，后半夜通过智能系统的指令，光通量下调30% ；也可 根据环境需求，在控制中心人工无级调节（系统/ 区域/单灯）路灯的光通量。 （4 ）定时控制功能 监控中心按一年日照的长短自动调整路灯的开启时间，以及每天前半夜和后半夜 的不同运作状况编程并下载到各控制点，无特殊情况，各路灯段将按时间表运作。 （5 ）单灯控制 可实现单点单灯的任意控制，单灯开关、定时、降功率控制，故障检测和定位， 如照明器故障、镇流器故障、短路故障、漏电故障、电缆断线故障、故障发

36、生时间、 故障恢复时间、远程报警等功能。 （6 ）气象联动 系统也可共享交通工程监控系统的气象信息，预设气象控制参数，在出现恶劣气 候（如大雾、暴雨雪能见度低时），自动开启/关闭控制区域内的路灯，并同时报告给 监控中心。 （7 ）多点多类型控制 单灯控制时可针对于每一个灯柱上的多个或十几个灯的单灯的独立控制，并可检 测灯柱的门有否关闭，可接气象探测，以便灵活控制路灯和雾灯的状态。 （8 ）工况监测 对每个灯开关状态、电源电压、线路电流和功率进行监测，可适时更换损坏的元 器件。 （9 ）系统异常和故障报警 当出现电源故障/通讯故障/线路故障/单灯控制器故障/灯泡故障时，能自动报警并 作相应记录。

37、控制装置具有再启辉功能，在故障排除后，经自动程序指令再次点亮灯 具。 （10）统计分析与查询功能 灯组控制器故障统计分析；单灯控制器故障统计分析；灯具使用统计分析。 8 （11）系统维护与管理功能 用户添加、修改用户权限的设定；系统时间设定；数据库维护；数据备份与恢复； 数据库的修复；历史数据维护；日志的查询与维护；系统操作日志管理。 智能照明监控系统采用微电脑控制系统，实时采集输出、输入电压信号与最佳照 明电压比较，通过计算进行自动调节，从而保证输出最佳的照明系统工作电压，它的 优点： （1）优化电力质量，节约照明用电 针对电网电压偏高和波动等现象，调控装置可根据用户现场实际需要，实 时在线

38、调控输出最佳照明工作电压，并能将其稳定在±2% 以内，有效提高电力 质量，从而达到节电 10%-40%的效果。并且根据用户实际的照明需要，调控装 置还可通过程序进行多时段节能电压设置，从而满足用户不同光源、不同时间 的需求，实现最佳照明状态和最大节电率。 （2 ）软启动、慢斜坡 影响电光源寿命的一个重要因素是，启动和运行时电流和电压对光源的冲 击。为了有效的降压电流冲击和提高灯的寿命，在国外高档灯具产品中，要求 灯具有软启动功能。智能调控装置能够实现灯具的软启动和慢斜坡控制过程。 灯具在启动时，采用低压软启动，充分预热15 。该过程可减少40% 的启动电流 冲击有效提高光源寿命。在调

39、压、稳压的过程中，智能调控装置采用慢斜坡方 式，让电压在设定时间内缓慢过度，保证光源不受电压、电流波动的冲击，从 而降低光源损坏，延长使用寿命。 （3 ）实时控压、控流 在电流波动很大的地方，如电气设备比较多的厂区，一分钟内的电流波动 达到±15% ，路灯后半夜的供电电压也会达到 250V 。智能调控装置高稳定的最 佳照明电压，能够延长电光源寿命2-4 倍，减少照明运行、维护成本30%-50%16 。 2.3 智能路灯节能控制系统结构设计 智能化道路照明系统能够根据不同区域的不同功能需求，在每天的不同时段、不 同自然光照度或者不同交通流量情况下，按照特定的设置，实现对道路照明的动态智

40、 能化管理，即TPO 管理（TME 时间/PLACE 地点/OCCASION 场合）。智能化道路照 明控制系统，通过综合考虑和分析与道路照明密切相关的时间、路段、环境照度和交 通流量等因素的场景控制方法，在微机中按照预设的控制策略，对道路照明进行动态 智能化管理，控制路灯在不同情况、不同状态下实现多样化的道路照明场景，从而在 提高照明质量的同时获得最佳的节能效果。 智能化道路照明稳压系统如图2-1 所示。 9 智能化道路照明控制系统核心由PC机及主控制器组成。PC机用VB与GIS软件开发，有数据库 管理模块、人/机操作模块以及城镇路灯系统的地理线路图。一方面PC机上的数据库完成对路灯编 号、命名、历史数据、维修数据等的记录与操作工作，另一方面，利用人/机界面操作模块发出对 各路灯工作的控制命令，实现所需的控制要求。再有利用PC机上存储的城镇路灯地理线路图。根 据前端控制器传来的路灯故障信号，可以及时准确地显示故障发生的具体位置和可能的故障的原 因。 人机接口 控制模块 检测模块A/D 矩阵开关 电 压 电 压 变压器组 输入 输出 图2-1