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摘 要: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。
关键词:智能远程控制系统;计数器
1 硬件设计
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。
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。
1.3 控制电路
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(220V)、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%)。从而达到既兼顾灯亮度又达到节能的效果。KM4接在母线上还能关闭路灯。
2 软件设计
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208V),则路灯应全压运行;如果电网电压过高(高于236V),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205V时,返回第1档运行;在电网电压高于242V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195V)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208-236V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5min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5min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。
3 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0.77 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0.55 kWh左右,除去其他损耗,可节约电能近40%。
4 结语
该智能路灯节能装置采用分时换挡方法,在保证照明的情况下兼顾到了用电低谷期节能效果。实验表明该智能路灯节能控制系统可明显地提高路灯的用电效率,延长路灯使用寿命。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景。
参考文献
[1]欣然.浅析数字信号的载波调制[J].西部广播电视,2004.
[2]王皓.城市道路照明无线监控系统应用与展望[J].灯与照明,2004.
[3]朱跃中,郁聪,周伏秋等.当前我国能源消费形势分析[J].中国能源,2004.
关键词:智能远程控制系统;计数器
1 硬件设计
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。
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。
1.3 控制电路
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(220V)、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%)。从而达到既兼顾灯亮度又达到节能的效果。KM4接在母线上还能关闭路灯。
2 软件设计
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208V),则路灯应全压运行;如果电网电压过高(高于236V),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205V时,返回第1档运行;在电网电压高于242V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195V)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208-236V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5min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5min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。
3 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0.77 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0.55 kWh左右,除去其他损耗,可节约电能近40%。
4 结语
该智能路灯节能装置采用分时换挡方法,在保证照明的情况下兼顾到了用电低谷期节能效果。实验表明该智能路灯节能控制系统可明显地提高路灯的用电效率,延长路灯使用寿命。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景。
参考文献
[1]欣然.浅析数字信号的载波调制[J].西部广播电视,2004.
[2]王皓.城市道路照明无线监控系统应用与展望[J].灯与照明,2004.
[3]朱跃中,郁聪,周伏秋等.当前我国能源消费形势分析[J].中国能源,2004.