简议城市路灯电气系统的设计要点与自动化控制技术

摘 要：城市路灯作为城市道路建设的重要组成部分，承担着基础性的车行引导功能，还美化城市、提升城市的文化底蕴、改善城市坏境方面起到显著作用。基于此，本文阐述了城市路灯电气系统的设计原则，对城市路灯电气系统的设计要点及城市路灯电气自动化控制技术与城市路灯远程自动化监控技术进行分析。

关键词：城市路灯；电气系统；设计原则；设计要点；自动化控制；远程监控

一、城市路灯电气系统的设计原则

城市路灯电气系统的设计原则主要表现为：（1）统一协调原则。首先应该以全局观念为设计的指导理念，将灯光的亮度、光影关系以及照明方式进行整合式考量，对于各个部分能够对整体产生的影响进行分析。在进行城市路灯电器系统设计之前都需要制定一个建设规划，确保整个建设工程能够在规范的环境下进行。在对其进行整合式考量的过程中，应该对规划的内容进行了解，使其能够具备参照借鉴意义，分清系统设计的主次，对于一些重点环节进行明确。（2）绿色照明原则。随着低碳环保概念的深入，城市路灯设计必须在绿色理念的指导下进行。对于照明产品进行选用的过程必须遵循节能环保的原则，确保所选的产品具备使用期限长、电能利用率高。对于照明电器系统进行较为严格的管控，避免光污染的出现，为我国的可持续发展事业做出巨大的贡献。

二、城市路灯电气系统的设计要点分析

1、合理选择城市路灯参数。（1）布灯间距的选择。间距的选择在符合规范前提下尽量增加安装高度，扩大安装间距；（2）布灯方式的选择。为单侧布置、双侧交错布置、双侧布置和中心对称布置，要结合路面的断面形式综合考虑。一般，若选择单侧布置，则道路有效宽度值为实际路宽与一个悬挑长度的差；若为双侧布置，则有效宽度应定为实际路宽与两个悬挑长度的差。若为中心对称布置，则有效宽度与道路实际宽度相等。从而结合灯杆高度等基数可计算出城市路灯的平均照明度，并按相关标准进行设计和安装。

2、合理选择照明灯具。（1）截光型灯具：此种灯具最大光强方向范围为0～65°，90°允许最大允许光强为10cd/1000lm；优点为眩光轻，不刺眼。缺点为照明范围较小，周边灯光昏暗，为快速路、主干路等主要道路照明灯常用类型。（2）半截光型灯具：此种灯具最大光强方向范围为0～75°，90°允许最大允许光强为50cd/1000lm；优点为眩光适中，光线照明范围较大，实用性高。为次干路及支路市政照明灯的首选类型。

3、强化路灯线路与路灯接地设计。线路设计是路灯安装中的重点，设计过程要综合考虑线路损耗以及电压供给问题，确保供压稳定。一般设计为额定电压值上浮5%或以上。根据车流量以及照明效果，对亮灯盏数进行控制。灯光照明要首选满足需求最大的群体，实现资源合理利用。随着技术的发达，微机监控和无线控制成为目前主要监控模式。目前，对于路灯安装接地的主要问题是安装规范不统一。TN-S接地系统由于安全系数相对较高，因此应用最为广泛。其原理为：专用保护线PE上电流和对地电压均为零。并在干线上采用漏电保护器，将部分PE线越过漏电保护器重复接地。而对于PE线材料的选择，多为铠装电缆的金属外皮或者镀锌圆钢。实践证明，在路灯经过的起点、中间适当间隔和终点处打一组地极，同时要求接地电阻4Ω以下，可提高接地效果，减少触电事故的发生。

三、城市路灯电气自动化控制技术分析

1、PLC路灯自动化控制技术。PLC路灯控制技术具有可靠性、功能以及性价比等优势，例如：产品的开发时间较短、系统功能性强、在可靠性和性价比方面较高、系统的硬件齐全、产品在使用方面比较方便、系统体积小、其设计、安装和调试方面工作量相对较少，当然系统的维修也很方便等优点，该系统在工业生产中的控制装置中使用广泛。

2、城市路灯照明自动化控制系统电力载波路灯技术。照明控制系统电力载波路灯技术利用时控与光控双向来进行控制，在系统检测到每个路段的亮灯率，从而实现城市道路路灯的自动启闭，有效控制半夜灯或者全夜；利用电压和电流实现测量与监控，状态信息与控制信号是通过电力线载波技術来传输的，对供电变压器线路开路和短路等各种突发事件进行即时报警；实现智能管理和监控路灯，从而让路灯达到可靠、稳定和经济、高效的运行。

3、城市路灯照明自动化控制系统无线路灯控制技术。照明控制系统无线路灯控制构成是采用一个中心管理PC与好几个路灯控制终端节点相连，通过TCP/IP协议实现监控中心和管理中心进行通信，采用设定路灯的工作信息，如开关时间或时钟日历等，系统的指令信息是通过路灯节点的路由来把控制信息由监控中心直接传送到路灯终端节点，达到当路灯发生故障时进行报警。路灯照明灯的开关控制是通过无线电通道数据的收发来实现的，这样避开了电力线载波通讯中的不确定性与干扰的繁杂，从而提高了控制系统的确定性与稳定性，这种控制系统性价比低、投资太大，当然具有安装方便、控制组合多、布点灵活、系统安全性高的优点。

四、城市路灯远程自动化监控技术的分析

1、城市路灯自动化监控系统的组成。基于GPRS-Internet的城市路灯远程监控系统主要由两个部分组成，即监控中心的主控计算机和道路两旁路灯现场的多台远程监控终端，他们之间通过GPRS-Internet连接。监控中心主控计算机通过与Internet连接，可以采集到路灯的实时运行参数，并且对路灯进行远程监测、控制和管理。远程监控终端，即安装于路灯终端的设备，要求位于移动通信覆盖的区域范围内。远程监控终端接收执行来自监控中心的各个命令，如开关路灯命令、设置路灯开关时间、校对时钟命令等，该系统通过传感器能够自动检测出终端路灯设备的异常事故，并及时将信息上传给主控中心计算机。

2、城市路灯自动化监控的控制中心。城市路灯自动化监控是通过控制中心实现对路灯终端的控制。控制中心的规模可大可小，既可以使用一台计算机，也可以使用大型网络计算机群组。控制中心一般由主控机、显示设备、通信单元、供电设备和计算机网络等组成。

3、城市路灯自动化监控的通信网络。通信网络主要负责信息的上传和下达任务，一方面将控制中心的指令传送给路灯终端，另一方面将路灯的运行状况传送给控制中心。目前比较常用的通信技术有，有线通信、无线通信、电力载波等，该系统中选取GPRS通信方式，它具有随时随地实现比较高速的数据传输，不受时间地点的限制等优点。

4、远程监控系统的主要功能。路灯监控系统远程监控终端的基本功能主要包括通信、控制和事故预警。通信：与控制中心交换数据，接收并执行控制中心的命令，更改远程监控终端设置，上传光敏传感器采集到的光亮强度信息。控制：响应遥控命令，控制路灯开关。事故判断与报警：对采集到的光亮度进行检查，结合当前开关状态和运行时间段，判断运行状态正常与否。如发生异常或发生事故，远程监控终端立即报警。

结束语

城市路灯是现代市政设施现代化程度的标志之一，城市道路照明作为城市基础设施建设的重要内容，安全、先进、可靠的城市路灯自动化监控系统对提高城市品位以及提高城市服务水平等方面具有重要作用，同时对社会效益和经济效益的提高和对路灯管理部门的节能降耗具有重要意义。

参考文献：

[1]许梓成，许其彬.浅谈城市道路照明设计[J].建筑设计管理，2010

[2]岳鹏等.浅谈路灯控制系统中电气应用[J].数字技术与应用，2011

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