一種智能路燈節(jié)能控制器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

0 引 言

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人民生活水平日益提高，能源和資源變得日益緊張，電力短缺已成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的突出矛盾。目前我國照明消耗的電能約占電力生產(chǎn)總量的10％～20％，而城市公共照明則在照明耗電中占30％，并且近幾年隨著讓城市亮起來的口號的提出，全國路燈的數(shù)量仍在迅猛地增長。公共路燈節(jié)能的口號便由此而提出。通常的節(jié)能途徑有兩個：一個是采用節(jié)能光源；二是采用合理的控制線路。本文在使用節(jié)能光源的情況下采用合理的控制線路來實(shí)現(xiàn)路燈節(jié)能。在供電系統(tǒng)中，為避免送電過程中的線路損耗和用電高峰時造成末端電壓過低，供電部門均采用較高電壓進(jìn)行傳輸。因此路燈承受電壓多高于燈具的額定電壓。然而據(jù)調(diào)查我國小型城市晚上21：00后，大中城市00：00以后道路上幾乎空無一人。從而造成了“人少車稀燈更亮”的不合理情況。為了避免這種情況，大多數(shù)城市和地區(qū)均采用了發(fā)達(dá)國家早已淘汰了的隔盞關(guān)燈的原始路燈控制方法。這種方法不僅導(dǎo)致路面照度分布不均，而且會減少路燈使用壽命。本文采用“全年分三季，一季分時段”的分時控制思想實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。在不同的時段投入不同的供電電壓運(yùn)行，在保證路燈正常照明的前提下，兼顧到了用電低谷期節(jié)能的效果。同時利用電力載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)對路燈運(yùn)行狀況的實(shí)時監(jiān)控。

1 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計

1．1 智能路燈控制系統(tǒng)

　　該智能路燈節(jié)能系統(tǒng)主要由電量檢測電路、實(shí)時時鐘、自耦變壓器電路、顯示電路及載波通信等電路組成。將一年大致分為三個季節(jié)段來對路燈進(jìn)行控制，使其在不同的季節(jié)有不同的開關(guān)燈時間。而從開燈到關(guān)燈根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌ㄓ挚纱笾路譃槿齻€階段(高峰、正常、低谷)來對路燈進(jìn)行控制。從實(shí)時時鐘芯片中將當(dāng)前的路燈工作狀況進(jìn)行相應(yīng)的歸類，由單片機(jī)輸出控制接觸器的線圈的斷合，而其觸點(diǎn)的輸出分別控制自耦變壓器的三個觸頭，對應(yīng)著四個檔位，每個檔位對應(yīng)著相應(yīng)的路燈電壓。由于電力傳輸中有諧波干擾造成電力不穩(wěn)，要時刻檢測路燈的電量，以電量芯片ATT7028檢測出電流或者電壓過高或者過低，將得到的信息傳給AT89C51單片機(jī)，單片機(jī)同時與鐵電存儲器的信息相比較，如果發(fā)現(xiàn)電流或者電壓過高或者過低，單片機(jī)馬上做出調(diào)整，適當(dāng)?shù)亟档突蛘呱唠妷海詫?shí)現(xiàn)對路燈過載、過壓等各種功能進(jìn)行控制，用電力載波通信技術(shù)將現(xiàn)場情況傳送至監(jiān)控室。原理框圖如圖1所示。

1．2 電量檢測電路的設(shè)計

　　電量采集模塊主要完成路燈電流和電壓的數(shù)據(jù)采集。將采集到的信號轉(zhuǎn)換為ADC電路可采集處理的模擬信號，通過電量芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送到單片機(jī)中，檢測電壓和電流是否超載，依據(jù)此來控制電路負(fù)載的電壓。設(shè)計中采用三相電能專用計量芯片ATT7028A，適用于三相三線和三相四線應(yīng)用，能夠測量各相以及合相的有功功率、有功能量，同時還能測量各相電流、電壓有效值、功率因數(shù)、相角、頻率等參數(shù)，充分滿足三相復(fù)功率多功能電能表的需求。同時將電量信號存入到鐵電存儲器AT24C24里，該存儲器數(shù)據(jù)不易丟失，以便有功電能歷史記錄的查詢。ATT7028A提供一個SPI接口，方便與外部單片機(jī)之間進(jìn)行計量參數(shù)以及校表參數(shù)的傳遞。設(shè)計中應(yīng)用ATT7028A測量電流和電壓有效值，采用軟件校表，通過SPI接口與外部單片機(jī)之間進(jìn)行計量參數(shù)的傳遞，以此來檢測路燈電壓電流的有效值。另外對檢測到的過載、過壓等故障進(jìn)行報警。