路灯节能分析（精选8篇）
问题一：和其他路灯节能方案相比，综合优缺点比较？（纵向比较）
以目前节能市场的情况分析，路灯节能主要有以下几个种类：
1、安装路灯节电器；
2、换电感镇流器为电子镇流器；
3、换高频无极灯；
4、换LED灯；
5、换太阳能LED灯。
一、投资回报的分析
1、安装路灯节电器
以本公司湖州开发区节电方案为例，投资回报如下：平均每KW投资：2172390÷3630KW=598元 设备投资回报周期：10个月 每KW十年总节电费：（216630元/月×120月－2172390）／3630＝6563元
2、更换电感镇流器为电子镇流器
以置换250W超能电子镇流器为例，市场超能电子镇流器价格约为1000元，平均节电率50%左右，投资回报如下：
平均每KW投资：4×1000≈4000元 每灯平均每月所节电费：（250W＋30W）／1000×50%×12×30＝50.4元/月 设备投资回报周期：1000÷50.4＝20个月
每KW十年总节电费：50.4元/月×120月－1000＝5048元
3、更换高频无极灯
以125W高频无极灯置换250W钠灯为例，市场高频无极灯价格约为1800元，置换后节电50%以上，投资回报如下：平均每KW投资：4×1800≈7200元 每灯平均每月所节电费：（250W＋30W－125W）／1500×12×30＝55.8元/月 设备投资回报周期：1800÷55.8≈32个月
每KW十年总节电费：55.8元/月×120月－1800＝4896元
4、更换LED灯 以120W LED灯置换250W钠灯为例，市场LED灯的价格约为4000元以上，置换后节电55%左右，投资回报如下：平均每KW投资：4×4000≈16000元 每灯平均每月所节电费：（250W＋30W－120W）／1000×12×30＝57.6元/月 设备投资回报周期：4000÷57.6≈69.5个月
每KW十年总节电费：57.6元/月×120月－4000＝2912元
5、更换太阳能LED灯
以150W太阳能 LED灯置换250W钠灯为例，市场太阳能LED灯价格约为10000元以上（用太阳能LED灯要求置换灯杆，加装太阳能面板、蓄电池等），置换后节电100%，投资回报如下：
平均每KW投资：4×10000≈40000元 每灯平均每月所节电费：（250W＋30W）／1000×12×30＝100.8元/月 设备投资回报周期：10000÷100.8≈99个月
每KW十年总节电费：100.8元/月×120月－10000＝2096元
二、各节电方案优缺点的分析
1、安装路灯节电器
在道路照明系统中，照度受电网电压影响，而电网电压受负荷影响。负荷高峰时，电压偏低；负荷低谷时，电压偏高。通常情况下，傍晚时的道路交通和电网负荷均为高峰，此时电网电压低，导致路灯光源光通量低，路面照度低；而接近午夜时，为道路交通和电网负荷又均处于低谷，此时电网电压偏高，路灯电源发出的光通量高，路面照度高。这种不合理现象，既影响交通安全，又严重浪费能源和资金。按电工学原理，在负荷不变的情况下，电能的消耗与电压的平方成正比，节电器就是将电压调低，达到节能的目的。其方式一般有两种，一是运用可控硅调压技术，二是运用电磁调压技术。可控硅调压因其元器件可靠性差，解决不了对电网的谐波干扰，得不到广泛应用和供电部门认可。目前广泛应用的是电磁调压技术，其核心是一种特殊的变压装置。现阶段的节电器已成为集电磁技术、智能技术、数据控制技术于一体的高科技节电产品，具有完美的调节性和节电效果，其特点是：节电率可调，开启、关闭路灯的时间可调，对电网电压无污染、发生故障时有自动旁路功能，操作简便、照度均匀，节电率达到20%-40%。
2、其他方法
(1)电子镇流器取代电感镇流器，电子镇流器的特点是：(a)提高电路效率，即降低镇流器的能耗；(b)减轻重量，尤其是对大尺寸的灯更为明显；(c)提高多种类型灯的光效；(d)无闪烁；(e)消除电源电流谐波且不使用校正电容器就可提供一个接近1的功率因素；(f)消除可听得见的镇流器噪音；(g)便于精确地控制灯的功率或电流；(h)对高压灯能减少启动稳定时间和再启动时间；(i)更好地控制灯的启动和工作条件，从而提高灯的寿命。
电子镇流器的节能效果明显，但因其价格较高、寿命较短而得不到广泛的推广和应用。
(2)采用LED灯取代传统的霓虹灯，其特点是：亮度高；可通过控制器达到多种色彩和图案的变化，功耗小寿命长，同等面积LED灯功率仅为霓虹灯的10%-20%，寿命却是霓虹灯的5-10倍；维修方便、简单；相对于低压钠灯，光照度穿透度不够，光照半径小，投资过大回收期长。
综合上述分析，结合电气设备一般情况下的使用周期（以10年为例），我们认为最佳节能方案应该是安装专业的路灯节电器，节电率虽然是最低的，但相对所节费用是最多的，而根本节电器的节电原理，他的光效、色温等方面的照明参数基本等同于普通低压钠灯；其次是置换超能电子镇流器方案，相对投入不大，但照明参数较高，使用寿命高；无极灯、LED灯优点虽然很明显，也是最能体现绿色照明的方案，但节能不省钱，只是哗众取宠的产物，并不能算真正的节能方案。节能口号
1、依法节能，全民行动
2、节能减排，科学发展
3、开发与节约并重，把节约放在首位
4、发展循环经济，推行清洁生产
5、节约资源，绿色消费
6、节约资源，从我做起
7、节约光荣，浪费可耻
8、依法节能，持续发展
9、节约用水，人人有责
10、节能、降耗、减污、增效
11、实施资源战略，保障能源安全
12、使用清洁能源，还我碧水蓝天
13、依靠科技进步，提高能源效率
14、推广节能设备，倡导绿色照明
15、节能需要你我他，节水节油靠大家
16、浪费资源、殃及后代，节约资源、造福子孙
17、节约能源、保护环境，功在当代、利在千秋
18、节约用电，缓解瓶颈制约
19、节约能源，保护资源，保护环境 20、节约能源，促进人与自然协调发展
21、节约能源，大有可为，功在当代、利在千秋
22、合理使用能源，提高能源利用效率
23、能源连着你我他，节约能源靠大家
24、为了明天更美好，请节约使用能源
25、提倡科学用电，营造节能社会
26、使用节电产品，倡导绿色消费
27、绿色照明，节约用电
28、减少待机能耗，节约使用电能
29、发展循环经济、推进自主创新
30、全民动员，共建节约型社会
31、搞好节能评估，倡导科学用能
1．“节能产品惠民工程”； 2．“促进节能，惠及百姓”； 3．“节能降耗，惠及企业”； 4．“节能产品，惠民利国”； 5．“依法节能，全民行动”； 6．“绿色照明，环保节能”； 7．“节能减排，保护环境”；
节能是近年来人们关注的热点话题, 就我国的节能工作落实的情况来看, 与发达国家相比还存在一定的差距, 城市路灯照明节能问题一直困扰着人们, 在城市建设中离不开路灯照明, 但是又关乎到资源的使用上, 很多城市由于路灯不科学使用, 造成电能浪费现象严重。因此, 采取有效措施去解决城市绿色照明与路灯存在的问题势在必行。
2 我国路灯照明存在的问题
2.1 LED技术存在的问题
近年来, 我国科学技术发展迅速, 在LED技术上也得到一定的突破, 但是我国的LED白光技术依然存在一些不足的地方, LED作为节能环保技术的一项重大发明, 目前已经将其慢慢运用到生活当中, 常见到的是家庭照明以及少数公路路灯照明, 都采用了LED白炽灯[1]。但是在公路照明上, LED技术还有待改善, 现在能够满足公路照明的还是高压钠, 为了达到节能的目的, LED技术还有待提高, 争取在将来LED白炽灯可成功取代高压钠的位置, 成为公路交通的主要照明灯具, 实现绿色照明、全面节能的梦想。
2.2 半夜灯存在的问题
半夜灯存在的问题, 比较突出的就是节能方式不够健全。目前, 由于高压钠照明效果优于LED白炽灯, 所以在公路交通的照明上还是采用高压钠作为主要的照明工具, LED作为交通照明还存在一定的难度。为了达到节能的效果, 必须从高压钠入手, 可通过半夜灯的方式达到这一目的。半夜灯的方式是最有效, 也是使用时间最长久的一种节能方式, 非常适合交通公路照明。半夜灯达到节能的原因是, 在凌晨期间, 公路上车流量和人流量都会比较少, 此时, 在保证安全的前提之下, 将一部分的照明灯关闭掉, 这样一来便可达到节能的效果。一直以来都采用这样的方式进行电能的节省, 但是时间长了, 人们发现这一方式虽然可节省电能, 并且操作起来方便快捷, 但并不是最理想的方法, 因为马路上的路灯分布没有规则, 若是将一部分的灯关闭, 有些路段就会完全处于黑暗之中, 当车辆行驶在这些路段时, 极易发生事故, 不仅如此, 使用半夜灯的节能方式还会缩短路灯的使用寿命。现如今, 马路上出现的路灯问题常常是由于半夜灯的原因所致, 且对灯具也具有一定会的影响。
3 城市绿色照明与路灯的节能措施
近年来, 随着城市道路的增加、照明路线的增加, 使得城市道路照明用电量在快速增加。以广西某市近年来的道路照明情况为例进行分析:照明能耗从图1中可以清楚地看出, 全市道路用电量呈逐年上升趋势。所以, 做好城市照明节能工作意义重大。要解决城市绿色照明和路灯的节能问题, 主要采取的节能措施: (1) 光源的选择; (2) 降低照明区域的损耗; (3) 落实维护工作, 从这几个角度出发, 可有效实现城市绿色照明, 从而充分落实我国全面进行节能减排工作。
3.1 对光源进行良好的选择
近年来, 虽然我国电力企业陆陆续续的兴起, 但是我国很多地区还是面临着用电困难这一问题, 因此, 节省用电刻不容缓。从路灯的角度进行节能, 是节能的一个重要途径, 首先, 在选择路灯时, 要选用具有节能功效的灯具的和光源, 若是在这两个环节上选择不当, 则无法达到良好的节能效果, 甚至还会浪费电源, 根据资料显示, 若是在光源和灯具的选择上出现问题, 则会导致电能损失, 损失量高达30~40%[2]。由此看来, 当对道路或是城市路灯进行节能做改造, 务必要重视光源和灯具的选择, 路灯管理部门安排采购人员对路灯进行采购时, 采购人员要根据实际情况进行分析, 尽可能的选择具有良好节能功效的灯源和灯具, 除此之外, 还要考虑到的问题是光源的维修所需费用、经济性、发光的颜色和效率如何以及镇流器等方面的问题。现在, 白炽灯是比较理想的照明工具, 由于存在一些缺点, 还不能广泛应用到公路的照明当中, 但是白炽灯是公路交通照明的一个重要发展方向, 除了白炽灯是节能灯具, 高压汞灯也将成为公路交通照明的发展方向。我国目前使用较多的是高压纳, 因为其具有节能功效, 而且拥有较强的抗锈蚀能力, 在维护上也比较经济实惠, 性价比高, 因此, 在白炽灯技术还得到进一步发展时, 高压钠是比较理想的城市路灯照明工具。
光源直接影响电能的损耗, 所以在对灯具的选取时务必要谨慎, 尤其是对交通路灯进行选择的时候, 要综合经济性、发光的颜色和效率等方面来选择。达到节能的效果同时, 不断发展LED技术, 力争在不久的将来使LED运用到各个方面, 在韩国已经制定了LED照明的计划, 如图2所示, 因此, 我国也要大力发展LED照片事业, 将其在我国大力推广使用。
3.2 降低照明区域的损耗
就我国目前的城市路灯照明情况来看, 只有一部分达到了绿色照明的要求, 很多城市的路灯照明没有得到改善, 还是处于感性负荷的状态之中, 电源供给的对象有两类: (1) 有功功率; (2) 无功功率, 无功电流损失电能比较严重, 因为其需要经过线路系统, 在线路系统当中由于导线原因, 具有较大的电阻。由此, 将会消耗一部分电能, 导致电能的浪费, 不仅如此, 还可能造成一系列的损害现象, 例如, 电力的损耗会随之变长, 在此情况下, 电压和电力会受到一定的影响, 电压会比正常情况下有所降低, 而电力也会有所损失, 这样一来交通路灯照明的亮度也必会降低, 照明质量也没有正常情况下的好, 并且, 电流功率因数和电压呈反比关系, 即因素越大, 电压就会降低得越多, 另外, 在电费收费时也会造成一定的影响[3]。所以, 为了避免这一系列现象的发生, 要采取有效措施进行解决, 目前, 比较理想的解决方法是将电容补偿安装在照明线路当中, 并对其功率进行控制, 控制在0.9~0.95的范围之内, 随后, 为了使功率因素得到一定的提高, 也就是说把无功功率尽可能的损耗降到最低, 需在电源外侧部位将电容器由此接入, 这样便可达到目的。此外, 还需要注意的是, 一般情况下, 人们多使用三角形接法的方式将补偿电容组和电源相连接起来, 这时值得注意的问题是关于功率因数补偿的控制, 以大小分布组合作为主要依据来确定电容器所需的数量, 数量不宜过多也不易过少, 其功率控制在0.94~0.96这个范围之内即可, 功率得到良好改善后, 节能目的自然而然得到实现, 最后, 在交通路灯照明当中, 为了达到节能的目的, 采用各种各样的方法, 其中事设备的自然功率得到提高与变压器容量的正确选择就是其中两个有效的方法[4]。
城市路灯照明节能问题一直困扰着人们, 在夜间人流量和车流量比较少的时候, 若采用的照明灯具功率大, 则会严重的消耗电能, 造成浪费现象, 所以要采用降低自然功率的等一系列的方法来避免这些现象的发生, 达到节能的目的。
3.3 落实维护工作
维护工作主要是对路灯系统和灯具进行维护, 因为路灯长时间在外暴露, 受到日晒雨淋, 粉尘与有毒气体的侵蚀, 若是不定期对其进行护理, 则极易产生系统问题, 产生系统问题后就会导致灯具出现故障, 严重的甚至报废不可使用, 比较轻的则会使节能效率降低, 达不到良好的节能效果。使用时间长的路灯, 在外形、结构灯方面都会有所改变, 为了增强发光效果, 很多灯具会采用反光板, 但是灯具使用时间过长, 受到外界环境的影响后, 反光板就会出现就严重的锈蚀现象, 锈蚀的反光板反射率肯定会降低, 亮度也会受到影响, 加上灯具玻璃上布满灰尘和油污等, 光的亮度大大不如以前[5]。而且高效灯具的使用寿命比低效率的灯具要长到差不多一倍, 由此看来, 维护工作必须要落实到位, 才可达到节能的目的。
不管是从节能的角度来看, 还是从延长灯具的使用寿命来看, 对灯具进行定期的维护非常有必要, 只有将维护工作得到良好落实, 才可实现城市绿色照明的理想。
4 结束语
城市建设离不开路灯照明, 但是使用路灯照明时必会产生电能的损耗, 因此, 要采取有效措施进行节能工作, 将节能与建设同时进行, 把我国各大城市打造成为绿色照明的城市。
摘要：随着经济全球化的发展, 能源问题越来越受人们的关注, 我国资源丰富, 但是人均占有量少, 节省资源、充分利用资源成为当务之急的事情, 为了达到节能目的, 必须将节能减排贯穿到社会每一个生产环节当中。本文分析我国城市与路灯照明存在的问题, 并提出相关的解决措施, 从而促进绿色照明的发展。
关键词：城市,绿色照明,路灯,节能
参考文献
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[2]武洪涛, 周威.智能路灯节能控制系统的研究[J].北京电力高等专科学校学报, 2010, 24 (6) :237~238.
[3]贺小虎.推广绿色照明强化节能管理住房城乡建设部发布《“十二五”城市绿色照明规划纲要》[J].中国勘察设计, 2010, 15 (06) :33~34.
[4]媛媛.照出来的节能环保雷士照明获“中国绿色照明教育示范基地”授牌[J].纺织服装周刊, 2011, 18 (26) :71.
【关键词】路灯系统;设计;绿色照明
0.引言
城市照明是城市基础设施的一个重要组成部分，不仅为亮化城市、美化环境发挥积极作用，还为交通安全、社会治安提供了有力保障，同时在提升城市档次、提高城市形象、改善城市环境发挥了极其重要的作用，但是城市照明也给财政的经费带来很大的负担。
近年来，我国的城市道路照明发展迅速，1999年全国安装300万盏路灯，目前已经达到约一亿盏，安装功率达到二点五千万千瓦，一年的耗电量约为590亿度，这个数字是比较庞大的，有相当大的节能潜力。以鹤壁新区现有路灯为例，2009年路灯系统电费就达到400万元。面对能源与环境危机，各国都在努力实施“节能减排”工程，抓好城市照明用电的节约，成了节能工作不可忽视的一个环节。从路灯照明的实际出发如何科学的节能成为路灯行业很重要的一个问题。笔者以我们在实际道路照明节能工作方面的一些认识，应从以下几方面采取节能。
1.合理的灯具选择及布置
根据建设部行业标准CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》以及我们的实践经验、实际情况，严格按照设计标准的要求进行合理选择路灯的布置模式、路灯的间距、高度等，同时要求合理选择照度标准和功率密度值，确定合适的光源，以实现合理的照度，避免或减少路灯设计的盲目性，从而达到路灯的节能。
2.稳压降压调光节能
在道路照明工程中，照度受电网电压影响，而电网电压受负荷影响，在负荷高峰时电压偏低，在负荷低谷时电压偏高。而傍晚为道路交通量高峰，此时电网电压低，光源光通量低，路面照度低；接近午夜时为道路交通量低谷，此时电网负荷是低谷，而电网电压偏高，光源发出的光通量高，路面照度高。这种不合理现象，造成既影响交通安全，又严重浪费能源和资金的现象，将智能光源稳压降压调光装置安装在路灯的控制端，在电压波动较大时，人流较小的后半夜，采用该装置在合适的照度情况下，降低较高的电压，达到节能。
3.半夜灯方式
半夜灯节能方式为最早也是最有效的节能方式，半夜灯是指在照度较高的街道或城乡结合部街道的路灯，由于后半夜人流量、车流量较少，亮度不需要太高的情况下，在23：00以后灭一部分灯，以达到节约电能的目的，其特点是：投资小，见效快，且效果明显、方法简单易行、维护方便，节电率达到20%以上；其最大的缺点是照度不均匀。半夜灯如果与路灯无线监控系统配合使用效果更佳，半夜灯亮灭灯时间易于调整。
4.选用高效节能的照明系统
4.1光源
①用紧凑型荧光灯（节能灯）取代白炽灯与小功率的高压汞灯，一支18W的节能灯的光通量相当于一支100W的白炽灯，节能效果显著；②用高光效高压钠灯和金卤灯取代高压汞灯和普通高压钠灯，例：功率为400W的高压汞灯、高压钠灯，高光效高压钠灯（飞利浦系列）它们的光通量分别为22000LM、48000LM、54000LM，分别提高118%、13%，节能效果显而易见；③采用LED灯取代传统的霓虹灯，其特点是：亮度高；可通过控制器达到多种色彩和图案的变化；功耗小，寿命长，同等面积LED灯功率仅为霓虹灯的10%-20%，寿命却是霓虹灯的5-10倍；维修方便、简单。
4.2灯具
选用IP防护等级高，反射效率高的照明灯具。
4.3电器
气体放电灯具有负的伏安特性，所以必须串联镇流器工作，通常的电感镇流器功耗大，可达到灯本身消耗功率的10%以上，且功率因数为50%左右。①通常情况为在每支灯上并联电容进行补偿使功率因素提高到85%以上；②采用电感节能整流器取代普通镇流器，可节能5%左右；③2002年部分厂家推出电感调光镇流器，它是在镇流器中多设置一个抽头，利用调节器预设的时间调整输出电压，从而调整输出电流达到节电目的，现有400W→250W、250W→150W两种规格，其特点是：节能效果显著、照度均匀、尤其适宜旧街道改造。
4.4电子镇流器取代电感镇流器。
5.路灯控制柜节能
路灯节能控制柜安装于线路前端，可通过内置的智能控制器或可编程控制器、时间继电器、光敏控制器等，对节电系统的工作曲线进行自动控制，从而轻松调控整条线路上的负载，节电率高达40%。
6.优化配电线路节能
路灯线路系统较长，线路损耗、压降都一定程度影响了路灯的照度，浪费了电能，因此在设计线路时选用较粗的电缆截面，适当增加线路的负载能力，不仅为以后灯箱广告、景观照明留下余量，同时能有效减小压降与线路损耗，既延长整个线路系统的寿命，减少了维护维修率，还节约了电能。
7.无功补偿节能
无功功率增加了变压器及导线的容量，由于装置及导线饿电阻，无功电流变成热而直接损失，因此提高功率因数，减少无功功率成了节能很必要的手段，通常采用安装合适的电容，提高功率因数达到节能。
8.推广绿色照明光源
随着经济发展，我国的照明用电将大幅度提高，绿色节能照明的研究应用，将越来越受到重视。太阳能LED照明灯具作为冷光源产品，具有性价比较高、绿色环保、安全可靠、质量稳定、使用寿命长、安装维护简便等特点，可广泛应用于绿地照明、公路照明、广告灯箱照明、城市造型景观照明及家居照明系统，但太阳能LED照明灯具一次性投入较高是其发展的瓶颈。
目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%左右，降低照明用电是节省能源的重要途径。为实现这一目标，业界已研究开发出多种节能照明器具，并取得了一定的成效。但是，距离“绿色照明”的要求还较远，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。
根据城市路灯照明的实际情况，采用节能高效的节能灯、LED路灯、太阳能灯等，在合适的道路，选用较好的产品，代替原有的低效有害光源，可以很好地达到路灯的节能。
9.采用智能化集中控制
第一部分 项目概况 .................................................................................................................. 3
第二部分 节能改造技术方案 ............................................................................... 4 第三部分 项目实施模式 ........................................................................................... 7 第四部分 项目经济效益分析及社会效益 ................................................ 8 附录一 投资方简介 ...................................................................................................... 10 附录二 技术方介绍 ..................................................................... 错误!未定义书签。
第一部分 项目概况
根据四平市路灯处提供的整个市区需节能改造投资统计数据，城市照明概况为：
1. 2. 3.
主次干道路250W钠灯共计5822盏灯; 广场区域150W钠灯共计1321盏; 准备新建道路400W钠灯共计878盏;
250W钠灯共计630盏。
我公司将整体规划四平市路灯的节能改造,将四平市打造成为吉林省乃至全国范围内的绿色照明示范城市。
四平市路灯系统前期采取了一定程度的节能措施—安装了节电器，在此基础上，本次项目改造的出发点确定为：1. 将原已投入设备状况进行技术升级，充分发挥效率;2. 采用新型高光效、高寿命灯具，替换原有较耗电的光源，使照明效果更佳并综合提升节电率到60%以上;3. 采用能源合同管理模式，力争五年内通过节省电费收回投资，让用户零投入、零风险，达成政府承担的节能减排目标。
第二部分 节能改造技术方案
我公司根据国家照明规范要求及四平市的实际情况，提出系统化解决方案。该方案体现了完整的、科学的节能型城市路灯系统的结构。 全面挖掘城市路灯系统光源、线路、控制三个环节的节能潜力，采用领先、成熟的技术，从每一个环节、上升到系统角度，优化城市路灯照明用电，综合节电效果超过60%。光源部分运行寿命6年智能控制系统运行寿命。 2.1 应用一体式节能灯
一体式节能灯具有高效钠灯光源，同时拥有定时调光功能。根据不同时段的流量，优化能源的利用，在非高峰时段降低光源功率，同时保证道路的安全。节电率可达50%-60%。
高效钠灯的光通量和普通钠灯相同，但功耗低，节能显著，且产品系列齐全，150W可完全替换250W普通钠灯，250W替换400W普通钠灯。一体式节能灯同时拥有调光功能，不会造成明暗路段的交替出现，避免了斑马效应的产生，使驾车和行人更加舒适，减少疲劳度;同时，照度、均匀度和眩光控制完全符合国家道路照明安全标准，节能但不牺牲生活品质。
一体式节能灯还具有以下优势: (1)光效：良好的照度和均匀度。 (2)可靠：成熟的电感镇流器技术。
时间：2009-07-03 09:58:37 来源：现代电子技术 作者：胡开明 李跃忠 卢伟华
0 引 言
随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提高，能源和资源变得日益紧张，电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾。目前我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10％～20％，而城市公共照明则在照明耗电中占30％，并且近几年随着让城市亮起来的口号的提出，全国路灯的数量仍在迅猛地增长。公共路灯节能的口号便由此而提出。通常的节能途径有两个：一个是采用节能光源；二是采用合理的控制线路。本文在使用节能光源的情况下采用合理的控制线路来实现路灯节能。在供电系统中，为避免送电过程中的线路损耗和用电高峰时造成末端电压过低，供电部门均采用较高电压进行传输。因此路灯承受电压多高于灯具的额定电压。然而据调查我国小型城市晚上21：00后，大中城市00：00以后道路上几乎空无一人。从而造成了“人少车稀灯更亮”的不合理情况。为了避免这种情况，大多数城市和地区均采用了发达国家早已淘汰了的隔盏关灯的原始路灯控制方法。这种方法不仅导致路面照度分布不均，而且会减少路灯使用寿命。本文采用“全年分三季，一季分时段”的分时控制思想实现节能的目的。在不同的时段投入不同的供电电压运行，在保证路灯正常照明的前提下，兼顾到了用电低谷期节能的效果。同时利用电力载波技术实现对路灯运行状况的实时监控。系统硬件电路的设计 1．1 智能路灯控制系统
该智能路灯节能系统主要由电量检测电路、实时时钟、自耦变压器电路、显示电路及载波通信等电路组成。将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，使其在不同的季节有不同的开关灯时间。而从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段(高峰、正常、低谷)来对路灯进行控制。从实时时钟芯片中将当前的路灯工作状况进行相应的归类，由单片机输出控制接触器的线圈的断合，而其触点的输出分别控制自耦变压器的三个触头，对应着四个档位，每个档位对应着相应的路灯电压。由于电力传输中有谐波干扰造成电力不稳，要时刻检测路灯的电量，以电量芯片ATT7028检测出电流或者电压过高或者过低，将得到的信息传给AT89C51单片机，单片机同时与铁电存储器的信息相比较，如果发现电流或者电压过高或者过低，单片机马上做出调整，适当地降低或者升高电压，以实现对路灯过载、过压等各种功能进行控制，用电力载波通信技术将现场情况传送至监控室。原理框图如图1所示。
1．2 电量检测电路的设计
电量采集模块主要完成路灯电流和电压的数据采集。将采集到的信号转换为ADC电路可采集处理的模拟信号，通过电量芯片转换为数字信号送到单片机中，检测电压和电流是否超载，依据此来控制电路负载的电压。设计中采用三相电能专用计量芯片ATT7028A，适用于三相三线和三相四线应用，能够测量各相以及合相的有功功率、有功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，充分满足三相复功率多功能电能表的需求。同时将电量信号存入到铁电存储器AT24C24里，该存储器数据不易丢失，以便有功电能历史记录的查询。ATT7028A提供一个SPI接口，方便与外部单片机之间进行计量参数以及校表参数的传递。设计中应用ATT7028A测量电流和电压有效值，采用软件校表，通过SPI接口与外部单片机之间进行计量参数的传递，以此来检测路灯电压电流的有效值。另外对检测到的过载、过压等故障进行报警。1．3 路灯控制电路
路灯控制电路由译码电路、开关电路与变压器控制电路组成。为了使路灯分时控制取得优良的节能效果，除了要根据时间段来开启不同档位电压外，还需要实际考虑到电网电压在不同时段的电压波动情况。故将单片机检测到的电量信号与处理的实时时钟芯片DS1302信号作为74LS155二-四译码器译码地址输入端，译码器的四个端输出经三极管放大后分别驱动四个接触器的线圈，而其四个触点分别对应自藕变压器的三个触头，亦即路灯四种档：全压(220 V)、高峰期档(额定电压的93%)、正常期档(额定电压的88%)、低峰期档(额定电压的83％)。从而达到既兼顾路灯亮度又达到节能的效果。KM4接在母线上还能关闭路灯，原理如图2所示。
1．4 电力载波通信
为了实现控制室能够方便及时了解现场路灯运行情况，采用电力线载波通信技术将现场路灯检测运行的状况传送至控制室。以LM1893集成芯片实现电力载波通信，LM1893是美国国家半导体公司生产的FSK制式的调制解调芯片。能够实现可靠的串行数据的半双工电力线通信，具有发送和接收数据两种工作模式，能够与51单片机相兼容。LM1893调制解调数据输入端DATAIN与AT89C51单片机的串行输出口TXD相连，输出端DATAOUT与AT89C51的串行输入口RXD相连。LM1893的TX／RX发送接收控制端由单片机的P1．O端控制，高电平为发送状态，低电平为接收状态。路灯控制器接收到外部数据信息后，先要对所收数据的报文头和地址进行判断。当报文头正确，地址为本机地址时，它才执行相应的灯控命令，执行完后进入发送状态。
软件设计
软件主要完成：根据比较所得的结果控制硬件切换档位以达到路灯定时工作的要求；检测实时电网电压以控制是否要改变档位以达到电网实时监控的目的；最后则是配合主控室完成多机通信。整个智能路灯节能控制系统被分为了分时分段模块(主要通过时钟芯片DS1302和铁电存储芯片AT24C02配合完成)、电压监控调档模块(由电工参数测量芯片ATT7028加以软件判断来实现)、远程通信模块(由LM1893完成)以及实时显示模块组成。
将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，每个季节段有着不同的开关灯时间。从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段来对路灯进行控制，分别为交通高峰期、交通正常期和交通低谷期。这三个阶段加上避免电网电压过低的全压运行档，就构成了全压、高峰、正常、低谷四个工作时间段，根据本地区的实际情况进行划分。系统通过对日历时钟芯片DS1302 读出来的当前与铁电存储器芯片AT24C02中存储的开、关灯时间进行比较，在各档开启的时刻就切换至相应档位，在关闭的时段关闭，其余时段进行监控。在交通高峰时段，保证路灯有足够的照明度。于是正常情况下，路灯应投入第1档运行。此时，当电网电压过低(低于208 V)，则路灯应全压运行；如果电网电压过高(高于236 V)，路灯可以跳过第1档，直接投入第2档运行。在交通正常阶段，要兼顾照度和节电效果，正常情况下，路灯应该投入第2档运行。在电网电压低手205 V时，返回第1档运行；在电网电压高于242 V时，则投入第3档运行。在交通低谷阶段，重点考虑节电效果。正常情况下投入第3档运行，只有当电网电压过低(低于195 V)时，路灯才会返回第2档运行。但是由于电网的波动或干扰，可能会出现电压偶尔的不正常，若一旦检测到电压超限就切换档位，很容易造成误操作，从而导致频繁的切换。设计中采用了以下方法来避免档位的频繁切换：当路灯运行于1～2档时刻之间，需使电压维持在208～236 V之间，这里采用COUNT，COUNT_H，COUNT_L三个计数器来监测电压。COUNT从0开始，每分钟加1，加到5，即5 min后清零。COUNT_H从0开始，每min比较当前电压与电压上限值的大小，若超过上限则将COUNT_H加1，在每次COUNT清零之前，若COUNT H值等于5，则认为连续5 min电压超出上限运行，相应地将路灯运行档位切换至低一档运行；若COUNT_H值小于5，则认为是电网的波动，不进行切换。电压下限监测同理。每5 min将三个计数器同时清零。
从SPI总线上获取ATT7028检测的电工参数的计量结果，再对检测值进行校表，即可对校表寄存器赋值来进行软件校表。
显示模块主要是在控制室内显示当前时间及检测到的路灯的运行情况。
主程序与各个子模块之间采用定时中断联系，每隔1 min中断一次，在每次中断时均要完成四大任务，即读出实时时间发送至主控室，决定是否换档，根据电网波动实际情况控制决定是否改变档位，以及将原边电网电压根据实际情况发送至监控室。软件流程图如图3所示。节能效果分析
以1 kw路灯为例，设当路灯电压为205 V时，单位时间耗电量为0．87 kWh；当路灯电压为193 V时，耗电为O.77 kWh；在满足行人车辆运行需要的情况下，适当降低路灯的端电压，可节能20％左右。在深夜行人稀少时，可将路灯的端电压降至170～180 V，路灯1 h内耗电O.55 kWh左右，除去其他损耗，可节约电能近40 %。结 语
编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司
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报告用途：发改委立项、政府申请资金、申请土地、银行贷款、境内外融资等
关联报告：
太阳能直流节能路灯项目建议书 太阳能直流节能路灯项目申请报告 太阳能直流节能路灯资金申请报告 太阳能直流节能路灯节能评估报告 太阳能直流节能路灯市场研究报告 太阳能直流节能路灯商业计划书 太阳能直流节能路灯投资价值分析报告 太阳能直流节能路灯投资风险分析报告 太阳能直流节能路灯行业发展预测分析报告
可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整）第一章 太阳能直流节能路灯项目总论
第一节 太阳能直流节能路灯项目概况
1.1.1太阳能直流节能路灯项目名称
1.1.2太阳能直流节能路灯项目建设单位 1.1.3太阳能直流节能路灯项目拟建设地点
1.1.4太阳能直流节能路灯项目建设内容与规模 1.1.5太阳能直流节能路灯项目性质
1.1.6太阳能直流节能路灯项目总投资及资金筹措
1.1.7太阳能直流节能路灯项目建设期
第二节 太阳能直流节能路灯项目编制依据和原则
1.2.1太阳能直流节能路灯项目编辑依据 1.2.2太阳能直流节能路灯项目编制原则 1.3太阳能直流节能路灯项目主要技术经济指标 1.4太阳能直流节能路灯项目可行性研究结论
第二章 太阳能直流节能路灯项目背景及必要性分析
第一节 太阳能直流节能路灯项目背景
2.1.1太阳能直流节能路灯项目产品背景 2.1.2太阳能直流节能路灯项目提出理由 第二节 太阳能直流节能路灯项目必要性
2.2.1太阳能直流节能路灯项目是国家战略意义的需要 2.2.2太阳能直流节能路灯项目是企业获得可持续发展、增强市场竞争力的需要
2.2.3太阳能直流节能路灯项目是当地人民脱贫致富和增加就业的需要 第三章 太阳能直流节能路灯项目市场分析与预测
第一节 产品市场现状
第二节 市场形势分析预测
第三节 行业未来发展前景分析
第四章 太阳能直流节能路灯项目建设规模与产品方案 第一节 太阳能直流节能路灯项目建设规模
第二节 太阳能直流节能路灯项目产品方案
第三节 太阳能直流节能路灯项目设计产能及产值预测 第五章 太阳能直流节能路灯项目选址及建设条件
第一节 太阳能直流节能路灯项目选址
5.1.1太阳能直流节能路灯项目建设地点 5.1.2太阳能直流节能路灯项目用地性质及权属 5.1.3土地现状
5.1.4太阳能直流节能路灯项目选址意见 第二节 太阳能直流节能路灯项目建设条件分析 5.2.1交通、能源供应条件 5.2.2政策及用工条件
5.2.3施工条件
5.2.4公用设施条件
第三节 原材料及燃动力供应
5.3.1原材料 5.3.2燃动力供应
第六章 技术方案、设备方案与工程方案 第一节 项目技术方案
6.1.1项目工艺设计原则
6.1.2生产工艺
第二节 设备方案
6.2.1主要设备选型的原则 6.2.2主要生产设备 6.2.3设备配置方案 6.2.4设备采购方式 第三节 工程方案
6.3.1工程设计原则
6.3.2太阳能直流节能路灯项目主要建、构筑物工程方案
6.3.3建筑功能布局
6.3.4建筑结构
第七章 总图运输与公用辅助工程 第一节 总图布置
7.1.1总平面布置原则
7.1.2总平面布置
7.1.3竖向布置
7.1.4规划用地规模与建设指标
第二节 给排水系统 7.2.1给水情况
7.2.2排水情况
第三节 供电系统
第四节 空调采暖
第五节 通风采光系统
第六节 总图运输
第八章 资源利用与节能措施
第一节 资源利用分析
8.1.1土地资源利用分析
8.1.2水资源利用分析
8.1.3电能源利用分析
第二节 能耗指标及分析
第三节 节能措施分析
8.3.1土地资源节约措施
8.3.2水资源节约措施
8.3.3电能源节约措施
第九章 生态与环境影响分析
第一节 项目自然环境
9.1.1基本概况
9.1.2气候特点
9.1.3矿产资源
第二节 社会环境现状
9.2.1行政划区及人口构成 9.2.2经济建设
第三节 项目主要污染物及污染源分析
9.3.1施工期 9.3.2使用期
第四节 拟采取的环境保护标准
9.4.1国家环保法律法规
9.4.2地方环保法律法规
9.4.3技术规范
第五节 环境保护措施
9.5.1施工期污染减缓措施 9.5.2使用期污染减缓措施
9.5.3其它污染控制和环境管理措施
第六节 环境影响结论 第十章 太阳能直流节能路灯项目劳动安全卫生及消防 第一节 劳动保护与安全卫生
10.1.1安全防护 10.1.2劳动保护 10.1.3安全卫生 第二节 消防
10.2.1建筑防火设计依据
10.2.2总面积布置与建筑消防设计
10.2.3消防给水及灭火设备
10.2.4消防电气
第三节 地震安全
第十一章 组织机构与人力资源配置
第一节 组织机构
11.1.1组织机构设置因素分析 11.1.2项目组织管理模式
11.1.3组织机构图
第二节 人员配置
11.2.1人力资源配置因素分析 11.2.2生产班制 11.2.3劳动定员
表11-1劳动定员一览表
11.2.4职工工资及福利成本分析 表11-2工资及福利估算表 第三节 人员来源与培训
第十二章 太阳能直流节能路灯项目招投标方式及内容 第十三章 太阳能直流节能路灯项目实施进度方案
第一节 太阳能直流节能路灯项目工程总进度
第二节 太阳能直流节能路灯项目实施进度表
第十四章 投资估算与资金筹措
第一节 投资估算依据
第二节 太阳能直流节能路灯项目总投资估算
表14-1太阳能直流节能路灯项目总投资估算表单位：万元
第三节 建设投资估算
表14-2建设投资估算表单位：万元
第四节 基础建设投资估算
表14-3基建总投资估算表单位：万元
第五节 设备投资估算
表14-4设备总投资估算单位：万元
第六节 流动资金估算
表14-5计算期内流动资金估算表单位：万元
第七节 资金筹措
第八节 资产形成第十五章 财务分析
第一节 基础数据与参数选取 第二节 营业收入、经营税金及附加估算
表15-1营业收入、营业税金及附加估算表单位：万元 第三节 总成本费用估算
表15-2总成本费用估算表单位：万元
第四节 利润、利润分配及纳税总额预测
表15-3利润、利润分配及纳税总额估算表单位：万元 第五节 现金流量预测
表15-4现金流量表单位:万元 第六节 赢利能力分析
15.6.1动态盈利能力分析
16.6.2静态盈利能力分析
第七节 盈亏平衡分析
第八节 财务评价
表15-5财务指标汇总表
第十六章 太阳能直流节能路灯项目风险分析
第一节 风险影响因素
16.1.1可能面临的风险因素
16.1.2主要风险因素识别
第二节 风险影响程度及规避措施 16.2.1风险影响程度评价
16.2.2风险规避措施
第十七章 结论与建议
第一节 太阳能直流节能路灯项目结论
推广使用节能型灯具
现如今, 一般用于主干道的照明路灯为高压钠灯, 用于次干道或辅助道路的照明路灯以白炽灯为主。高压钠灯运行功率为250~400 W, 白炽灯功率为200~500 W, 其中以500W为主。在不降低照明标准的条件下, 如果用功率为100 W的电磁感应灯或节能灯具替代, 耗电能量仅为替代前的20%左右, 亮度为同等功率白炽灯的2倍, 寿命达到高压钠灯和白炽灯的5倍以上。以河间市为例, 如果将全部照明路灯替换为节能灯具, 每年将节省电能250~280万k W·h。
利用“三遥”技术达到节能目的
路灯的节能管理应建立在方便广大人民生活的基础上。路灯的时控应根据气候、季节、光线强弱等条件变化而变化。现在用于路灯和其他景观照明上的“三遥”控制系统, 很好地解决了这一难题。“三遥”指的是遥控、遥测、遥信。利用遥控技术, 可以通过远程控制系统在后台控制路灯的开启和关闭;利用遥测技术, 可以通过感应装置测算电源点的光线、温度等基本数据;利用遥信技术, 可以通过监控系统在路灯出现故障时发出报警信号。我们可以通过在路灯的电源点及变压器上加装相应的“三遥”控制系统, 实现路灯的后台远程监控。“三遥”控制系统一般需要在新装或更换变压器时进行安装。加装“三遥”控制系统的路灯, 可以根据实际需要及天气、季节变化随时开启和关闭路灯, 可以根据昼夜时长差异灵活控制路灯的开启和发光程度。利用“三遥”控制系统, 可以在后半夜利用率较低的时候, 将二头灯或多头灯自动熄灭变成单头灯, 也可以把双排灯自动熄灭变成单排灯, 使路灯由原来的“全夜灯”变成“半夜灯”, 从而避免了电能的严重浪费。以河间市为例, 如果将路灯加装“三遥”控制系统, 则每年将节约电能150万k W·h左右, 节约资金近80万元。
积极探索使用新能源路灯
新能源路灯是指以利用太阳能、风能及其他能源, 将其转变成电能, 供路灯照明使用, 其中以太阳能型路灯和风光互补型路灯最为典型。太阳能型路灯指通过太阳能面板收集光能, 夜晚将太阳能转换为电能供电;风光互补型路灯能同时将风能和光能蓄集转换为电能使用, 弥补了风电和光电独立应用时的不足。新能源路灯一般具有绿色环保、节约能源、不需要敷设线路等优点。但由于一次性投入较高, 蓄电池寿命受限制及维修不便等不利因素, 至今尚未大规模推广使用。现在只有上海、天津、武汉、青岛、大连等城市小范围推广使用。北京在2008年奥运会期间, 奥运场馆周围80%的路灯将全部采用太阳能光伏发电技术。随着科技的不断进步及新能源技术的日益完善, 更加节能环保的新能源路灯利用前景将非常广阔。
【摘 要】本文论述了一种基于单片机的路灯节能控制器软硬件设计方法，阐述了该控制器的节能原理，重点讲述了DS1302时钟芯片的读写操作方式，并给出了电路连接图及部分单片机C语言程序实例。
【关键词】节能；单片机；液晶；时钟；继电器
引言
随着我国经济社会持续快速发展，能源供应紧张的问题日益凸显，特别在用电高峰期，电力缺乏更加严重。而道路照明用电占了相当的比重，是消耗电能的一个重要方面。照明节能正在成为一个节约能源、保护环境的重要措施，本文研究设计的控制器正是应用于路灯照明节能领域[1]。
1.控制器节能原理
1.1 分时段节能
单片机通过时钟芯片获取准确的时间信息，从而分时段控制继电器的通断状态，比如到了夜间23点，车辆稀少了，此时继电器断开，路灯熄灭，熄灭的时间点可任意设定。安装时，每隔一盏路灯装一个，这样的话不至于夜间漆黑一片，同时又达到了节能目的。
1.2 车辆行驶时的安全性考虑与设计
加入声音传感器，感知是否有车辆经过。当有车辆驶来时，传感器探到声音，向单片机输出低电平，单片机立即触发继电器闭合，熄灭的路灯被点亮；当车辆驶离时，声音消失，传感器向单片机输出高电平，单片机触发继电器断开，路灯再次熄灭，继续节能。
2.硬件设计
2.1 系统硬件框图和实物图
系统硬件框图和实物图如图1所示，包括单片机、时钟芯片、声音传感器、按键、12864型液晶屏、继电器、系统电源等。
芯片及电子元器件选型简介：
1）单片机型号为AT89S52，是一种基于CMOS工艺的低功耗、高性能8位微控制器，具有8K片内程序存储器。
2）时钟芯片型号DS1302，可以提供年、月、日、时、分、秒、星期等时间信息，通过三个简单的串行接口与单片机进行同步串行通信。
3）液晶显示模块型号为12864型，内部含有国标一级、二级简体中文字库，显示分辨率为128*64，构成本控制器的人机交互界面。
4）继电器采用固态直流控交流型，控制端的触发电压为3V至32V直流信号，输出端接入220V市电交流回路，固态型的控制端与输出回路采用光耦可靠隔离，开关噪声非常小，不影响单片机控制系统的正常工作。
5）声音传感器：采用驻极体作为拾音器，经过LM393的电压比较输出高低电平信号，检测到声音时输出低电平，反之输出高电平，灵敏度可调节。
2.2 单片机与时钟芯片DS1302的接口电路设计
时钟芯片接口电路原理图如图2所示。DS1302的X1、X2端通过两个30pf瓷片电容跨接32.768KHz晶振，为其工作提供时钟节拍。VCC1端为外接锂电池引脚，该引脚接3V锂电池正极，一般采用2032式纽扣电池，以节省电路板空间。CLK、I/O、REST分别接单片机的3个通用I/O口，以实现单片机对DS1302的内部寄存器读写操作，这三个引脚构成了SPI 式通信电路。
3.程序设计
路灯节能控制器的程序设计主要包括三大部分：DS1302时钟芯片读写程序、液晶读写操作程序、继电器动作程序[2]。
3.1 DS1302时钟芯片写操作程序
}
3.2 继电器动作程序
繼电器1对应开启220V电压，继电器2对应开启170V电压，继电器3对应开启185V电压。继电器控制端获得高电平时，输出端闭合，否则输出端断开[3]。
4.结束语
本文研究了路灯节能控制器软硬件设计问题，设计了控制器的硬件电路，并对关键的程序代码做了阐述，同时搭建了硬件系统，经过试验达到了预期效果，为将来在电气控制领域开展进一步研究打下了扎实的基础。
参考文献：
[1] 杨申仲，杨炜，朱同裕.行业节能减排技术与能耗考核[M].北京：机械工业出版社，2011-07.
[2] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京：电子工业出版社，2009-01.
[3] 王月姣，朱家驹. 固态继电器在单片机测控系统中的应用[J].中南民族大学学报（自然科学版），2005年第1期.
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