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摘要：国家已经颁布实施城市道路照明智能控制设计的相关行业标准，城市道路照明应创造优良的视觉环境给行人和车辆驾驶人员的出行和交通安全起到保障作用，达到城市环境美化的要求。随着近几年城市化进程的快速推进，也给城市道路照明的发展提供了良好的发展机遇，城市建设对照明设施的数量和应用规模有非常迫切的需求，但也因此出现耗电量增加的弊端。所以在不增加耗电量和维护成本的前提下，保证道路照明的亮度和安全是具有重大意义的，也是目前道路照明智能控制系统设计的核心。针对道路照明系统耗能高的问题，智能道路照明节电控制终端的模拟设计方案本文进行详细阐述。
关键词：道路照明；智能节电控制；设计
引言：根据道路照明系统的运行特点，在节能控制目标和保证可靠性的前提下，设计和分析合适的智能控制策略和控制网络拓扑结构选择。节能道路照明系统在智能照明控制策略的统一指导下运行，基于低功耗无线通信技术，实现节能照明。
一、智能道路照明节电控制终端的设计
1、设计思路
目前，我国已出台淘汰白炽灯的政策，与此同时，也推出政府补贴LED照明产品的推广政策。可以高频操作、反应速度快是新兴LED灯的优点，因此智能道路照明节电控制终端的控制对象可以使用LED灯。以某城市路灯监控系统为例，并遵从《城市道路照明设计标准》中相关标准，设计新型路灯监控系统中的外围控制终端，并在该系统中融入单片机和传感器技术，从而精准控制路灯的开/关操作。（1）控制照明设施的亮度。亮度检测可通过光敏三极管逻辑电路，执行路灯开启操作可在亮度低于标准规定的最低亮度要求时进行，反之当亮度符合标准规定时可将路灯关闭。该控制方式具有更高的执行权，对比于其他控制方式，该方式不仅可以解决路灯开关问题，还可以满足照明亮度因天气变化而变化的需求，实现更有效的节能。（2）控制照明时长。使用时钟，根据当地天黑、天亮的时间，预先设计好照明系统的开启与关闭，该形式已经被广泛应用，但是控制灵敏度较低，比如在日间极端阴暗天气下路面照明系统无法开启，或天很亮了还开着灯，以及突然天气变化却不开灯等情况经常发生。（3）利用交通流量控制。对道路上的车流量使用传感器进行实时监测，路灯的精确控制可通过车流量的变化进行操作。比如，为保证亮度符合标准，可在交通流量高峰时期开启所有的路灯；反之在低峰时期，调节路灯的功率从而调低亮度，或将一半路灯间隔关闭；对街道上行人及汽车数量利用传感器进行监测，当车辆或行人接近路灯时，点亮之前关闭的路灯，保障车辆和行人安全通过，同时在车辆和行人通过后延时关闭路灯。
2、系统构成
项目组取110WLED路灯和250W高压钠灯路灯各三只分成两组，利用自主设计的智能道路照明节电控制终端控制电光源，在实验室进行对比模拟实验。智能道路照明节电控制终端的系统由电源、运算控制模块、显示器、键盘、路灯驱动模块、传感器（3DU和BC610S）、存储器及通讯模块等部分组成。
3、工作流程
开启控制终端，首先通过光敏三极管检测亮度，并根据亮度情况判断是否打开路灯。如
果亮度够，则不打开路灯，程序循环检测亮度，同时进行时间检测；如果亮度不够，则打开路灯，同时检测时间，如果没到开灯时间，循环检测亮度，亮度不够就保持开灯状态直至亮度够时关灯，如果到了开灯时间，进入到是否是交通流量高峰期检测，处于高峰期时不进行车流量检测，过了高峰期时开启交通流量检测并对LED灯进行亮度调节或间隔关闭控制。在亮度够时，不开灯，进行时间检测，没到开灯时间就保持关闭路灯；到了开灯时间，要进行亮度检测，如果亮度够就不开灯并循环检测亮度，直至亮度不够再开启路灯；开灯后进行时间检测，判断是否到了关灯时间；如果没到关灯时间，判断是否是交通高峰期，如果是交通高峰期，开启所有灯保持亮度，并进行时间循环检测；如果是交通低谷期，开启传感器进行交通流量检测；如果到了关灯时间，进行亮度检测，亮度够就关闭路灯，亮度不够的话不关灯，并进行亮度循环检测，直至亮度够时关闭路灯。在交通低谷期，开启交通流量检测，发现有车时开启已关闭的路灯恢复亮度，并循环检测是否有车，直至没车时关闭部分路灯，同时回到亮度检测环节；如果没有车，就降低照明亮度，间隔关闭路灯，并进行车流量循环检测，同时回到亮度检测环节；在降低照明亮度后，开启和关闭的路灯要能够按时间交替改变工作方式。
二、总结
通过分析模拟实验数据，我们可知：（1）该设计思路是符合实际应用要求的。控制终端可按照明系统流程正常运转，尽管实际工程应用与模拟实验相比有很多不确定因素，但对改善目前路灯监控系统的问题提供了新的创新点和思路。需要注意的是气体放电式灯从点亮到达到最大亮度需要十几分钟时间，无法满足实际设计要求。而LED灯可克服上述缺点，具有瞬间点亮、高频操作的特点，从而实现更精细化、智能化地控制。（2）视频分析技术已经相当成熟，该技术可对车速、车流量进行系统的监测，对道路照明状况及交通状况使用该监测器进行检测，会为我们所提出的设计思路积累更多数据基础。（3）该方案能够实现道路照明的精细化控制，按实际需求提供亮度，有效避免该亮不亮、该关不关、任何时间都一样亮等问题的出现。虽然通过检测车流量对路灯进行控制、以及在一些特殊天气时人性化开启路灯会增加能耗，但提高了道路通行能力、保证了交通安全，会产生更高的社会效益。（4）从节能角度看，110W的LED的亮度及光强度已经超过了现在普遍使用的250W的气体放电式灯的照明效果，单从更换照明器上看会获得近60%的节电效果。从模拟试验计量结果看，综合节电效果不低于35%。这种节电效果也只有在LED灯得到广泛应用时才能获得。（5）在模拟试验中使用的控制电路还存在一些需要解决的问题，如光感元件的选择及使用中环境的影响问题、交通流量的有效检测问题、LED灯频繁开/关对其寿命的影响等。我们相信，通过对硬件电路的改进和对软件的进一步优化，一定会获得更好的节能效果。
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