一種智能路燈節能控制器的設計與實(shí)現

0 引 言

　　隨著(zhù)我國經(jīng)濟高速發(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(zhù)讓城市亮起來(lái)的口號的提出，全國路燈的數量仍在迅猛地增長(cháng)。公共路燈節能的口號便由此而提出。通常的節能途徑有兩個(gè)：一個(gè)是采用節能光源；二是采用合理的控制線(xiàn)路。本文在使用節能光源的情況下采用合理的控制線(xiàn)路來(lái)實(shí)現路燈節能。在供電系統中，為避免送電過(guò)程中的線(xiàn)路損耗和用電高峰時(shí)造成末端電壓過(guò)低，供電部門(mén)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。然而據調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(wú)一人。從而造成了“人少車(chē)稀燈更亮”的不合理情況。為了避免這種情況，大多數城市和地區均采用了發(fā)達國家早已淘汰了的隔盞關(guān)燈的原始路燈控制方法。這種方法不僅導致路面照度分布不均，而且會(huì )減少路燈使用壽命。本文采用“全年分三季，一季分時(shí)段”的分時(shí)控制思想實(shí)現節能的目的。在不同的時(shí)段投入不同的供電電壓運行，在保證路燈正常照明的前提下，兼顧到了用電低谷期節能的效果。同時(shí)利用電力載波技術(shù)實(shí)現對路燈運行狀況的實(shí)時(shí)監控。

1 系統硬件電路的設計

1．1 智能路燈控制系統

　　該智能路燈節能系統主要由電量檢測電路、實(shí)時(shí)時(shí)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(gè)季節段來(lái)對路燈進(jìn)行控制，使其在不同的季節有不同的開(kāi)關(guān)燈時(shí)間。而從開(kāi)燈到關(guān)燈根據當地交通又可大致分為三個(gè)階段(高峰、正常、低谷)來(lái)對路燈進(jìn)行控制。從實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片中將當前的路燈工作狀況進(jìn)行相應的歸類(lèi)，由單片機輸出控制接觸器的線(xiàn)圈的斷合，而其觸點(diǎn)的輸出分別控制自耦變壓器的三個(gè)觸頭，對應著(zhù)四個(gè)檔位，每個(gè)檔位對應著(zhù)相應的路燈電壓。由于電力傳輸中有諧波干擾造成電力不穩，要時(shí)刻檢測路燈的電量，以電量芯片ATT7028檢測出電流或者電壓過(guò)高或者過(guò)低，將得到的信息傳給AT89C51單片機，單片機同時(shí)與鐵電存儲器的信息相比較，如果發(fā)現電流或者電壓過(guò)高或者過(guò)低，單片機馬上做出調整，適當地降低或者升高電壓，以實(shí)現對路燈過(guò)載、過(guò)壓等各種功能進(jìn)行控制，用電力載波通信技術(shù)將現場(chǎng)情況傳送至監控室。原理框圖如圖1所示。

1．2 電量檢測電路的設計

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