关键词：节能；控制策略；城市道路照明；开关灯时间
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)22-5490-02
DiscussionofIntelligentControlStrategiesofStreetLightingSystem
ZHANGLu-yan,YUYou-ling,ZHANGZhi-ming,WANGCui-xia
(CollegeofElectronicsandInformationEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)
Abstract:Focusedonurbanlightingpowerconsumption,intelligentenergy-savingandcontrolstrategiesofstreetlightingsystemareproposedwithconsiderationofvariousfactorsandmechanisms,suchastheroadcondition,thelightingsource,switchtimedetermination,nightlightingenvironment,weatherclimate,roadclassificationandinfluenceofholidays.Usingthesecontrolstrategies,energy-savingtechnologyappliedtostreetlightingsystemcouldbemoreefficientandreliable.
Keywords:energy-saving;controlstrategies;urbanstreetlighting;switchtime
1概述
随着社会的发展，能源问题得到了越来越多人的关注，能源危机己经成为全人类所面临的主要危机[1]。近年来，我国的电力能源日趋紧张，用电高峰时期在很多城市甚至出现了大规模的拉闸限电。电力紧张正在阻碍着我们的日常生产、生活，甚至会严重影响到我国经济的发展与社会文明的进步。照明用电在我国的整体用电中占有很大的比例，随着我国经济的快速发展，城市路灯的数量也越来越多，城市路灯照明占我国照明耗电30%左右的比例并呈上升趋势。城市道路照明的主要目的是使行人和驾驶员能很好地识别前方路面上的情况，从而保证夜间交通的安全与社会治安稳定[2]。目前很多城市为了城市形象，盲目的追求高亮度的夜间照明，在美化了夜景的同时能源消耗也在不断增加。事实上，道路照明并不需要太高的亮度，更不是越亮越好。过亮的路面照明会浪费电能，对于人们的夜间休息也会产生一定的影响，并有可能产生光污染。在强调可持续发展、注重能效的今日，道路照明节能已具有紧迫意义[2]。在我国的“十二五”规划中也提到了节能减排的问题。本文主要通过制定城市道路照明的控制策略来达到节能的目的。
2智能道路照明系统控制策略
2.1道路照明光源选择
光源对于电能的影响很大，选择适当的光源，可以节约电源，从而达到节约资金的目的。在道路照明系统中，所使用的光源主要是气体放电灯，有荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯、低压钠灯、无极荧光灯、发光二极管(LED)、太阳能路灯等。就目前状况看，高压钠灯是城市道路照明中的首选光源，因其具有光效高、寿命长、价格低等优点，而且高压钠灯的透雾性能也比较好。随着科学与技术的发展，照明领域出现了LED这种新的光源。LED光源具有节约能源、污染少、光指向性好、寿命长、低电压、反应快的特点，有成为未来光源的趋势[3]。通过实际的对比测试可见：由于LED的光输出具有高度的定向性，通过特殊的灯具配光设计，高效率60W的LED路灯在路面上所达到的照明效果可以与250W高压钠灯相当，90W的LED路灯可以与400W的高压钠灯相当，节能效果非常明显[4]。由于LED灯的众多优点，本文中采用LED路灯作为分析对象，这对于整个系统的节能也具有重要的意义。
2.2开关灯时间的确定
为了尽可能的节省电源，城市道路的控制应以时控为主，光控为辅。时控是指计算出某地的日出日落时间，当然这不是最终的开关灯时间，还应根据当时是否达到了城市道路的开关灯照度水平，来决定是否执行开关灯的操作。由于每个城市所处的经纬度不同，其对应位置的日出日落时间也不相同；并且由于地球的自转轴相对于地球和太阳的平面是倾斜的，加上地球公转作用，因此每天的日出日落时间也是不尽相同的。为了更精确地控制城市路灯的开关时间，需要根据城市所处的经纬度计算出当地的日出日落时间，并以此为依据确定城市路灯的开关时间[5]。根据日出日落计算算法，通过在上位计算机中编写程序，能够快速得到每天的日出日落时间。若以上海道路状况为研究对象，可以根据上海的地理位置（东经121°4′，北纬31°2′）来确定日出日落时间。
根据城市道路照明设计标准，开灯照度水平为15lx，关灯照度水平为30/20lx（道路照明开灯时的天然光照度水平宜为30lx，次干路和支路宜为20lx），因为不同级别道路照明有不同的照度水平，因此关灯时的照度水平原则上也应分别与其对应。但为了便于管理和控制，规定了30lx和20lx两种照度水平[6]。开灯时间的确定的流程如图1所示。
同理可得关灯流程图，与此类似，不再赘述。
在日出的时候，照度值有可能还没有达到30/20lx，这时如果关灯，将对交通造成不堪的后果。在日落的时候，照度值还远远大于15lx，这时开灯，必然使得电能浪费。通过时控光控结合的方法，既能节能又能保证路面的正常照度。
2.3半夜路灯的控制方式
在夜间，到了一定的时段，道路上的行人和车辆将会变得稀少，这时如果维持恒定的道路照明亮度，必将导致大量电能的浪费。所以，制定夜间路灯的控制策略也有利于节能减耗。在一天的开灯时间和第二天的关灯时间之间，交通流量将会发生很大的变化。这种变化每天都会略有差异，但就一段时间（一个月或几个月）的统计规律来看，这种变化的波动并不很大，所以完全可以按照平均交通流量变化规律把一年的照明周期划分成若干照明季节[7]。一般情况下，天热时，人们会适当延长夜晚活动时间；而当天气变冷时，人们又会减少夜晚活动时间。在天文学上，一般以春分、夏至、秋分、冬至分别作为每个季节的开始，据此，可把一年分成四个照明季节。
开灯时间一般为一天的18点左右，那时正是下班高峰期，车流量比较大；在半夜的时候，绝大多数居民已经入睡，只有极少数的人员在外活动，这时路上的车流量相对比较小；在临晨将近关灯的时候，人们也开始一天的活动，车流量开始增大。根据以上的情况，可以把一天的开灯时间和第二天的关灯时间之间分成几个时间段，在每个时间段根据当时的车流量大小来确定光照，可以节能。比如在夏季这个照明季节，可以把一天分成若干个时间段，如表1所示。时段一为交通高峰期，应该保持正常的照度值；时段二为交通次高峰期，可把照度值降低为原来的70%；时段三为交通的低谷期，可把亮度降低到原来的50%，隔盏亮灯或部分开关灯来达到节能的目的。
2.4特殊天气
夏天的时候，雷电等恶劣天气比较频发，甚至有可能出现白天变黑夜的情况，如果路灯没有及时的点亮，可能会对交通产生意想不到的影响。所以在这种情况下，必须考虑自然环境照度，从而执行相应的开灯或者关灯的操作。除了夏天的雷电天气之外，特殊天气还包括浓云蔽日，日全食以及突降暴雨等，这些天气都有可能对路面的照度产生影响。
为了应对特殊天气，应采用光控的方法，即根据当时的环境照度是否满足最低的照度要求来操作开关灯。由于光照计可以根据设定的时间间隔，在上位机软件上实时显示当时环境的光照度。当环境照度低于15lx的时候，上位机软件应该自动的对路灯进行开启；而当环境照度再次高于30lx的时候，上位机软件应关闭路灯。当然这仅限于一般的特殊天气。当遇到闪电这种特殊情况时，在进行环境照度采集时必须采取延时检查等措施消除环境照度尖峰干扰[7]。控制流程图如图2所示。
光照计在一直实时的测量环境的光照度，当出现特殊天气时，从光照计第一次检测到低于15lx开始，如果持续若干时间（如：五分钟）都低于15lx，则判断出现了特殊天气，排除了闪电的干扰，反之亦然。当开灯时，若光照计采集到高于30lx，且持续5分钟，则关灯。
2.5根据道路分类
在智能道路照明控制策略中，还应根据道路的类型来采取节电措施。根据《城市道路设计规范》CJJ37-90[8]对城市道路的分类，并结合道路照明本身的特点，将城市机动车道路照明按快速路与主干路、次干路、支路分为三级。根据《城市道路照明设计标准》，这三种道路的标准照度值如表2所示。
在《城市道路照明设计标准》中，对同一级别的道路规定了两档的照度标准值，因为道路照明标准值是根据车辆行驶速度、交通流量等因素来确定的，与城市的性质和规模没有必然的联系。一般情况下，在规模小的城市中，车辆的数目比大中型的城市少，因而路面的交通流量也会相对的较小。所以，为了合理的配置能源和节能，在中小城市中，可选择照明标准的低档值，而在大城市可以选择照明标准中的高档值。采取这种措施后，既能保证每个路段的可见度，又能节省电源，避免不必要的浪费。
2.6节假日
在比较重要的节假日，人们的作息时间会和平时不同。在这种情况下，若还是采取分时段控制，就会出现偏差，因为交通流量曲线与平时会出现较大的波动。这时可以通过其他的方式来控制路灯的亮暗。就一定年份来说，每年的同一个节假日的车流量的数值不会波动很大。根据上述情况，可以向各地的交通部门查阅某个路段在每个节假日的车流量，从而把这些历史数据存入数据库。当到了某个假日的时候，通过调用数据库中的历史数据和当前数据来进行路灯照明的预测控制。
3总结
城市道路照明节能是一个长久且复杂的系统性工程，需要注重多方面的问题。本文从光源选择、开关灯时间的确定、半夜路灯和特殊天气的控制方式以及根据道路分类和节假日的控制出发，制定了一系列的控制策略，通过这些策略的实施来达到节能的目的，从而使节能工作在道路照明工程中得到彻底的贯彻和实施。
参考文献：
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[7]刘晓胜,胡永军,张胜友.城市道路照明中的场景控制策略及其实现[J].电气应用,2005,24(11):1-6.
【关键词】城市道路照明设计环保节能随着我国经济建设的高速发展，社会城市化建设突飞猛进，因此，与之相匹配的城市道路照明的改造和新建工程也急剧骤增。城市照明是城市基础设施的一个重要组成部分，不仅为亮化城市、美化环境发挥积极作用，还为交通安全、社会治安提供了有力保障，同时在提升城市档次、提高城市形象、改善城市环境发挥了极其重要的作用，但是伴随而来的是能耗的大幅度提高，特别是近年来能源价格大幅度提升，使电力耗费成为负担。因此，路灯的节能必然成为一种趋势。
一、城市道路照明设计与节能城市道路照明的目的是为驾驶员和行人创造一个良好的视看环境，使人们安全、迅速、舒适地到达目的地；以及为了减少对人身及财产的犯罪行为发生。城市的人行道上一般是行人较多，所以城市主要道路照明不但要照亮车行道路面，而且还要适当照亮人行道，而且使半柱面照度达到标准要求，这样有利于迅速发现人或动物横穿道路等潜在的不安全因素。设计是节能的源头。城市照明工程设计应由专业设计人员进行，在设计时应严格遵循道路的性质、功能对照相应的照度和能耗密度标准，确定最节能的布灯间距、光源、供电路线、控制系统等等。这就要求道路照明工程师不但有良好的职业责任感，较全面的技术素质，能掌握科学的照明设计方法。设计人员在进行道路照明设计时，在保证照明的效果，达到城市道路照明的目的前提下，做到最大限度地节能和节省投资，并降低运行维护费用。二、采取合理的布灯间距路灯的布灯间距是否适当直接关系到照明的效果。安装间距对节能尤为重要，尽可能加大安装间距。如采用双侧对称布置，间距30米时，每公里66个灯，如250w，按每亮灯10小时，每公里耗电量为66*250*0.001*365*10=60225kwh(不计镇流器损耗)；若间距为40米时，每公里50个灯，耗电量为50*250*0.001*365*10=45625kwh，每公里就节约14600度电，假设全国以每年新增城市道路2.5万公里计算，就可节省电力3.65亿KWh，并可节省灯具杆投资20亿元(每杆以5000元计)，相当可观。当然，这是经计算满足标准的前提下并未考虑道路交叉口和隔离带分段而影响间距布置。从上可看出，在满足标准的前提下，布灯间距对节能非常大的意义。三、路灯光源的选择目前，路灯照明所采用光源的主要类型有：金属卤化物灯、高压钠灯、白炽灯、紧凑性荧光灯等。在相同的电功率下，高压钠灯光能量比金卤灯高40%左右，且钠灯的透雾性能比较好；按照同样照度标准的道路照明要求，金卤灯光源的电耗多于高压钠灯。因此高压钠灯在城市道路照明工程中使用非常广泛。随着科学的发展，LED光源的技术成熟，LED光源在许多大中城市大力推广应用。LED光源的特点是长寿命、高效、节能、安全、绿色环保。据专家介绍，和高压钠灯相比，新型大功率LED路灯可节约80%的电能，在照明效果上基本也可以取代路灯普遍所采用的高压钠灯。LED光源耗电量是高压钠灯的18.7%，可节约80%以上的电能。高压钠灯更换成本和维护费用是LED路灯5倍。可见LED路灯不但能比高压钠灯节能，且更换成本和维护费用节省的多。所以，LED光源在城市道路照明方面的广泛应用，必将是大势所趋。
四、稳压降压调光节能在道路照明工程中，照度受电网电压影响，而电网电压受负荷影响，在负荷高峰时电压偏低，在负荷低谷时电压偏高。而傍晚为道路交通量高峰，此时电网电压低，光源光通量低，路面照度低；接近午夜时为道路交通量低谷，此时电网负荷是低谷，而电网电压偏高，光源发出的光通量高，路面照度高。这种不合理现象，造成既影响交通安全，又严重浪费能源和资金的现象，将智能光源稳压降压调光装置安装在路灯的控制端，在电压波动较大时，人流较小的后半夜，采用该装置在合适的照度情况下，降低较高的电压，达到节能。五、控制系统与节能多年以来，我国路灯的管理和控制手段主要采取以下手段：开关灯采取时控方式；故障巡检依靠人工巡查的方式。随着城市的扩大，路灯数量的迅速增长，这种控制方式在故障实时监控处理、按需控制、节能等方面已越来越不能适合城市发展。无线监控路灯控制系统应用计算机网络、超短波通讯、数据传递、大屏幕投影等技术，组成具有无线遥控、遥测、遥讯和数据信息处理等功能。它实现了在总控制室和各道路分控制站之间，用数据的形式通过无线电的方式，对各路灯控制箱进行监视、测量和控制，实现路灯监控的智能化管理。可对大中城市城区路灯进行准确的遥控开关灯，避免因早开或晚关造成的能源浪费。该控制系统操作回路一般2～3回，分别用作上半夜路灯、下半夜路灯和其他路灯，每一操作回路可以有多个出线空气断路器。电缆出线采用道路单侧单独供电(即单回路供电)的方式，但在接线方式上采用单侧单条电缆出线的异型接线方式。即其灯杆电缆的接线方式按照正常的ABC排序，但在控制箱内将供给道路两侧的电缆(分别为上下半夜的电缆)的同一相(如：C相)电缆芯对换接线，使之在上半夜灯全部亮，下半夜是一边亮2P3(即1#、2#、4#、5#……亮灯)，而另一边亮1P3(即3#、6#、9#……亮灯)，这样在下半夜变压器仍能三相平衡供电，其照度也基本均匀，因下半夜车辆和行人稀少，能满足行走安全的要求。比如我市的路灯电费每年大约500万元，若采用全夜灯及半夜灯分时段节能控制方式，也就是在晚上12点以后，关闭一半的灯具，每年就可节约电费125万元左右。
一、引言
厂区道路照明是企业基础设施建设的一个重要的组成部分，却又是一个容易被忽视的问题。采用太阳能LED路灯是一个比较明智的选择。
太阳能路灯是一种新型的环保节能型路灯。该灯采用无污染长寿命的太阳能电池吸收太阳能发电，用全密封免维护蓄电池储能，通过微电脑控制光电开关供给电光源工作，电光源采用目前国际先进的高亮度LED固体光源，节能、长寿命。白天自动关闭，夜晚和阴雨多雾时自动亮灯，即使连续阴雨20天，也能够正常工作。
该灯最大的特点是：
①、不需要外部供电，不用开挖路面、建电缆沟道和铺设电缆。
②、每盏灯均为独立电源，直流低压。
③、没有玻璃壳，钨丝等易损部件，安全可靠；
④、高效节能，每瓦光通量达100Lm，使用寿命达5万小时以上（>12年）
⑤、可随意布置和增减，无需维护，是厂区道路理想的照明选择。
二、厂区道路照明设计的原则
目前，国家尚无专门的厂区道路照明设计标准。然而，厂区道路的照明设计又有其特殊性。厂区道路照明的工程设计，可遵循一个参照、一个为主和适当兼顾的原则。
一个参照，就是参照、执行中华人民共和国行业标准《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006。因为该标准反应了一般道路照明的基本要求，也因为企业往往和城市有着密切的联系。从历史来看，我国的不少城市是从一个或者数个大型工业企业为基础而发展起来的；从现实来看，企业也是所在城市发展的一个重要组成部分。为何只求参考，厂区道路多数是机动车和行人混用，且车辆速度、流量和行人数量都远远小于一般城市道路，若要求厂区道路完全执行《城市道路照明设计标准》，从经济方面考虑，比较不现实，从功能方面考虑也没有必要。
一个为主，就是坚持以功能性为主的原则。厂区道路照明的基本目的，就是要在夜间给汽车通行、运输、行人、厂区治安提供一定光亮的视看环境。以消除黑暗可能带来的各种危险境况。因此，应以“视功能”的评价为主。其中，又以平均亮度（或照度）作为侧重参考的指标。
适当兼顾，就是在经济合理的范围内，通过工程设计的优化，兼顾“视功能”和“视舒适”的各项指标，也兼顾装饰性能的要求。具体说，就是在评价指标上，兼顾亮度（或照度）均匀度，眩光限制和诱导性的要求；在灯具灯杆的外形选择上，兼顾美观的要求；从企业夜间景观考虑，还可在少数标志行路段，兼顾亮化照明。
三、厂区道路照明的发展光源、灯具、灯杆的选择
厂区道路照明的发展，应该说经历了一般逐步重视、不断规范，以及随照明技术的发展而不断发展的过程。厂区道路照明大体经历了下面几个阶段：
早期的厂区道路照明，光源主要采用普通的白炽灯，配以斗笠形搪瓷灯罩，灯杆则采用普通水泥杆，这种照明在厂区基本淘汰，只有在极少数厂区的一些道路可见。
后来一段时间，厂区主要道路的照明光源多数换上高压汞灯，照明的平均照度和灯的平均寿命都有了明显提高。这一阶段灯具和灯杆并无大的变化。
近几年来，新建和改造的厂区道路照明，照明质量水平的总体上得到提升。光源普通采用高压钠灯，但其使用寿命还不完全理想，使用、维修保养费用相当大。随技术不断更新，现阶段，采用新型的光源LED灯，这是从显色性、光效和平均寿命几个方面综合考虑的选择。灯具主要采用截光型和半截光型，这较多地考虑了道路照明灯具对眩光控制的要求。灯杆则大都使用钢杆，其机械强度性能和装饰性能得到很好的统一。
四、厂区道路照明布灯方式的选择
厂区道路照明选择较为简单、相对统一的模式，在常规道路的五种布灯方式中，单侧布置，双侧对称布置和中心对称布置，这三种方式可优先选用。
单侧布置造价较低，能满足基本的照明功能要求，可用于较宽的道路，或两侧路外原本就不对称的情况，如不设灯的一侧靠近厂房、围墙等。
双侧对称布置和中心对称布置，综合评价指标都比较好，可作为厂区主（次）的选择，双侧对称布置适用于较宽的单幅路，中心对称布置适用月中间有隔离代的双幅路。
双向交错布置亮度总均匀度较好，对于多数并不很宽的厂区次干道或支路，可以看作是一种较好的选择，但其非对称性不适合人们的视觉习惯。悬索布置受一定道路条件的限制，且施工与维护的难度较大，在厂区道路中不宜采用。
五、照明计算
以往的厂区道路照明设计，在一定程度上存在着重电气计算，轻照明计算的倾向，为提高照明设计的整体水平，应重视必要的照明计算。
厂区道路常规照明的计算，首先根据路面的有效宽度、配光类型方式，进行灯具安装高度和灯间距的计算和选择，其参考值见表1，但从厂区道路照明的实用性和经济性考虑，其灯具安装高度可按接近下限值选取，而灯间距可按上限值选取。
六、照明供电与控制
在一般厂区道路照明中，大都采用三相380V供电，要在厂区道路开挖道路，预埋电缆线，施工麻烦，造价不菲。而现在我们考虑采用LED灯，该灯供电采用24V直流供电，这样就可以使用蓄电池供电方式，不用开挖道路，施工方便。因此，采用太阳能电池板提供能量。白天太阳能电池板对蓄电池充电，晚上，蓄电池则对负载光源LED灯提供能量，蓄电池的容量可根据需要阴雨天守候天数来计算。
照明控制可优先选择微机路灯控制器，其控制的可靠性高，同时也便于节能控制措施的实施。由于多数企业在深夜倒班后，厂区道路上车辆、人流量稀少，此时，可适当关掉一部分路灯，以节约能源，即采用半夜灯控制方法。半夜灯控制方式对于双侧对称或中心对称布灯情况，可按交错位置关掉半数灯具，保留为交错照明。而较为理想的灯控制方式，是一种较为先进的AB制灯控制方式，它在车辆、人流量大的情况下，按照表2城市道路照明设计亮度设计的要求A亮度下工作，到下半夜，在车辆、人流量稀少的情况下，则采用B亮度工作，以保障厂区治安的需要。AB制灯控制方式适用各种布置方式。灯具亮度可参考表2设计
七、方案设计参数
随着照明科学技术的进步和企业集体化，现代化的发展，厂区道路照明必将进一步引起人们重视。厂区道路照明的工程设计，应进一步向标准化、规范化发展。期待有专门的厂区道路照明设计标准出台。厂区道路应积极采用节能、环保的高效照明，使之与企业的现代化建设相适应。我们采用的新型LED路灯就是兹于这方面所考虑采用的。本设计采用TLP-21型太阳能路灯。
2、主要技术指标
①、灯杆高度：6米
②、电源：DC24V（太阳能+蓄电池）
③、工作电流：≤1A
④、光通量：≥2100Lm
⑤、照明时间：8～12小时/天
⑥、电光寿命：＞12年
⑦、光控照度：50～100Lx
⑧、使用环境温度：-20°C～+70°C
⑨、灯正下方地面照度：23Lx
⑩、辐射角度：120°
1.1疏散照明设置的场所：
建筑疏散楼梯间、防烟楼梯间前室、疏散通道、消防电梯间及其前室、合用前室；高层公共建筑的观众厅、展览厅、多功能厅、宴会厅、会议厅、候车（机）厅、营业厅、办公大厅、和避难层（间）等场所；建筑面积超过1500m2的展厅及歌舞娱乐、放映游艺厅等场所；人员密集且面积超过300m2的地下建筑和面积超过200m2的演播厅等；高层居住建筑疏散楼梯间、长度超过20m的内走道、消防电梯间及其前室、合用前室；在上述场所除设置疏散走道照明外，在各安全出入口和疏散走道应设置安全出入口标志和疏散指示标志。
1.2安全照明设置的场所：
火灾时因正常电源突然中断将导致人员伤亡的潜在危险场所应设安全照明。如医院内的手术室、急救中心、急诊室所有用房、监护病房、产房、婴儿室等。
1.3备用照明设置的场所：
消防控制室、自备电源室、配电室、消防水泵房、消房电梯机房、防烟及排烟机房、
电话总机房、通信机房、大中型电子计算机房、BAS中央控制站、安全防范控制中心、建筑高度超过100米的高层民用建筑的避难层及屋顶直升机停机坪以及在火灾时仍需坚持工作的其他场所。
2建筑应急照明的供电时间及应急电源的转换时间
应急照明的供电时间因其功能不同而有所差异。用于消防工作区域的备用照明其供电时间应保证连续供电3小时以上。而用于暂时工作的备用照明应保证连续供电1小时以上。疏散照明应保证连续供电不少于30分钟。应急电源起动的时间安全照明应保证在0.5秒内起动，备用照明及疏散照明不应超过5秒，用于防盗安全使用的备用照明则应在1.5秒内起动。
3应急照明电源供电方式
应急照明供电方式的选择，应考虑应急照明用电负荷的等级、使用场所、持续工作时间、应急电源转换时间及工程实际要求等多种因素，选择下面的一种或两种以上组合。
3.1采用交流电源供电：
当应急照明用电负荷等级为一级时，要求由两路独立电源供电，确保一路电源故障时，另一路应急电源仍能继续工作，并按防火分区设置末端自动切换应急照明配电箱。应急照明用电负荷等级为二级时，要求由两回路电源线路供电，并按防火分区设置自动切换应急照明箱。这种方式供电具有转换时间易满足要求、持续工作时间长、供电容量不受限制的特点，属于集中式供电方式。备用、疏散照明灯具不需自带应急电源，灯具外壳采用玻璃或其它非燃材料制作的普通灯具即可。
3.2柴油发电机组供电：
其特点是供电容量和供电时间基本不受限制，但由于机组投入运行需较长时间，一般自启动时间需15s左右，因此这种电源不能满足应急照明电源对转换时间的要求，只能为消防用电设备而设置。
3.3采用蓄电池电源：
分独立式供电和集中式供电两种。独立式供电采用应急照明灯内自带蓄电池，其优点是供电可靠性高、转换迅速、线路故障无影响、电池损坏影响面小，缺点是投资大、持续照明时间受容量大小的限制、运行管理及维护要求高。这种方式适用于应急照明灯数不多，装设较分散，规模不大的建筑物。当采用集中或分区集中设置的蓄电池组供电方式时，其优点是供电可靠性高、转换迅速，它与灯内自带蓄电池方式相比投资较少、管理及维护较方便，缺点是需要放蓄电池电源的空间、电池故障影响面大。这种方式适用于应急照明种类较多、灯具较集中、规模较大的建筑物。
4应急照明的控制方式
应急照明的控制很重要，当有应急情况发生时，我们希望应急照明能瞬时点亮。应急照明的点亮控制分以下几种形式：
4.1应急照明灯具全天24小时点亮。
火灾发生时，由于灯始终是亮的，也不必由消防控制中心控制。这种方式的缺点是耗费电能，对灯具的工作寿命也有影响；
4.2应急照明灯具全部自带蓄电池，平时是关闭的。
火灾时由消防控制中心或应急照明箱控制，切断其外部的供电电源，由灯具自带蓄电池供电，保证灯具的点亮。这种方式的缺点是一次性投资大（灯具必须自带蓄电池），灯具维护工作量也很大；
4.3应急照明作为正常照明的一部分并与其同时使用，由开关控制，当正常照明因故失电时，无论应急照明的控制开关处于何种状态（开／闭），都应自动点亮。
这种方式是比较理想的控制方式，应急照明箱采用消防控制模块，火灾时有消防控制中心发出信号，强制启动应急照明箱中消防控制模块，带动接触器动作，强制点燃应急照明灯。
5应急照明的施工设计：
5.1消防用电负荷等级为三级的应急照明设计
我们常采用灯具自带蓄电池的应急照明灯，用普通的照明配电箱专用的应急照明回路给其供电，疏散照明常亮，备用照明平时关闭，当火灾发生时，通过切断照明配电箱电源，强制启动应急照明灯蓄电池来实现点亮。
5.2消防用电负荷等级为二级的应急照明设计
当建筑规模较小，应急照明数量不多，无火灾自动报警联动时，灯具也采用独立式蓄电池供电，应急照明配电箱由单回路线路供电，当火灾发生时，通过切断照明配电箱电源，强制启动应急照明灯蓄电池来实现点亮。当建筑规模较大，应急照明数量较多，并有火灾自动报警联动时，常采用集中供电方式。按防火分区设置应急照明配电箱，采用交流双回路供电末端自动切换的应急照明箱或采用单回路提供给集中蓄电池供电的应急照明配电箱。灯具不带蓄电池，疏散照明常亮，备用照明可由单联双控开关，延时开关，消防声光控开关控制，平时作普通照明灯用，火灾时无论开关是开还是闭，都能通过消防控制中心，启动消防控制模块，带动应急照明箱中接触器动作，强制点燃备用照明灯具。
5.3消防用电负荷等级为一级应急照明设计
一般设火灾自动报警系统，按防火分区设置应急照明配电箱，采用交流双电源供电末端自动切换的应急照明箱或采用应急电源提供给集中蓄电池供电的应急照明配电箱。灯具不带蓄电池，疏散照明常亮，备用照明可由单联双控开关，延时开关，消防声光控开关控制，平时作普通照明灯具，火灾时无论开关开和闭，都能通过消防控制中心，启动消防控制模块，带动应急照明箱中接触器动作，强制点燃灯具。
6应急照明设计要点：
在实际案例中常常遇到应急照明在火灾时不启动的现象，如应急照明箱采用交流应急电源或专用应急回路供电，备用照明采用自带蓄电池双眼应急照明灯，由于应急照明箱火灾时总保持应急电源的供给，备用照明灯具一直检测到外供电源，就不会转换到蓄电池供电状态，平时常熄的备用照明也就不会点亮。还有的情况是采用应急照明箱集中供电的方式，由于备用照明平时作普通照明灯使用，有开关控制，如开关选择不当或应急照明箱不具备消防联动强启备用照明的功能，火灾时备用照明也不会点亮。
关键词：市政道路照明系统节能设计光照标准灯杆功率密度
中图分类号：TU201文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0076-01
该研究列举了市政道路照明系统设计中存在的主要问题，提供了通过设计中确定光照标准和控制功率密度等措施，希望为市政道路照明系统设计的节能化、科学化发展提供参考。
1市政道路照明系统设计中存在的主要问题
我国城市照明建设中，存在着不少“面子工程”。在道路照明建设中，只注重量，而不注重质，浪费了能源资源。也抑制城市照明建设事业发展。因为照明技术起步相对较晚，在降耗的建设上，有许多进一步提高的地方。第一，道路照明电器产品，缺乏相关法律法规，现行的标准不完善，导致相关活动无章可循，设施质量得不到保障。其次，照明设计是低效照明为主，需完善城市照明规划。提高照明工程中，照明产品的应用程度。再次，假冒伪劣的照明的负面影响。产品质量对照明效果的好坏，有着决定影响。节能照明产品的信誉，关系到照明产品的应用。最后，于照明用电标准限额，需要加强认识，照明用电浪费严重，照明管理与维修没有落实。这些因素的影响下，导致照明用电安全性下降。
2市政道路照明系统设计要点和节能对策
2.1确定市政道路照明系统的光照标准
市政道路照明系统的设计工作应该将功能和节能两项目标列为出发点，在设计开始前全面收集市政道路系统的相关数据与信息，特别对市政道路等级、城市交通特点、市政道路宽度、市政道路结构等重要信息要有全面掌握，为市政道路照明系统设计提供扎实的基础。根据人眼感知和视觉规律，物体能被人所清楚地感知与判别需要有光线作为基础，市政道路照明系统就是为道路表面各种物体提供基础性的照明，通过物体对光线的反射而引起视觉的反应，进而使市政道路使用者及时判别正确的道路信息。从这一点上看，物体反射光线越多，其视觉感觉就会越清晰。但是如果物体反射光线过多，则会造成光污染、眩光等现象，不但会造成观察者的不是，而且容易引起交通意外情况的发生。在市政道路照明系统设计中应该突出光照标准的实际应用，要根据《道路照明设计标准》的实际要求，结合市政道路的类型、系统、特点，确定每一处市政道路照明系统的光照标准，做到对市政道路系统整体的适应。进行光照标准选择时要有一定的机动范围，以便在实际市政道路照明系统施工中可以进行微调与处理，特别对于桥梁、隧道、转弯等特殊路段，应该在防止眩光的基础上提升光照标准，做到对市政道路实际运行安全和通行质量的保证。
2.2确定市政道路照明系统灯杆设计
首先，应该根据市政道路照明的实际需要确定照明灯杆的布设形式，在城市交通直线、居民区、厂矿、机关等部位多采用单侧布置灯杆的方式，选用单侧方式时应该控制照明的实际范围，形成规范的有效宽度；在城市高等级道路和主干路的照明设计和灯杆布设中一般选用双侧布置灯杆的方式，以此来消除单方向照明给驾乘者造成的眩光，做到对市政道路更为稳定地照明。其次，应该根据市政道路的设计选择适宜的灯杆高度，常规的灯杆高度要控制在6～10m的范围之内，对于主干道、快速路要控制高度在12m以内，同时灯杆挑臂要控制长度和角度，不能出现长度超出2m，仰角大于15°的问题，做到对市政道路照明质量的有效保障。
2.3确定市政道路照明系统的功率密度
功率密度是市政道路照明功率密度的简称，其主要意义是指在市政道路交通系统上，单位路面面积需要照明的基本功率。确定市政道路照明系统的功率密度应该结合道路的功能与位置具体划分，同时也应该根据车道数量做到全面调整。城市快速干道车道一般为双向六车道，由于设计行驶速度快，所以功率密度应该大于30LX；城市主干道交通压力大，双向六车道应该将功率密度控制在30LX～20LX之间，以确保行车安全；城市次干道形成压力不大，四车道道路应该将功率密度控制在20LX～15LX之间，低于四车道道路应该将功率密度控制在15LX～10LX之间。总之，通过控制功率密度实现对市政道路系统更为有效地照明，在确保市政道路通行能力与安全的基础上，建立起适于城市发展和节能城市建设的基本体系。
2.4市政道路照明系统的节能对策
市政道路照明系统的设计中应该以节能为基本出发点，当前应该根据市政道路照明系统的实际运行状态和城市交通需要来确定系统的节能设计要点。可以在城市骨干道路选择定时控制的照明系统，通过对市政道路照明系统的电能供应定势调整，做到对电能的节约与控制、可以在城市主要桥梁、隧道采用光电道路照明系统设计，根据环境光线的变化，及时开启和关闭市政道路照明系统，做到对自然光的有效利用，实现市政道路照明系统的节能化发展目标。在城市二级一下的道路中可以结合定时控制和光电控制两种相结合的新型控制体系，灵活掌握市政道路照明系统的控制方法和照明时机，做到对市政道路照明系统能源节约目标的保证。此外，在市政道路照明系统的整体设计中，要做到结构的节能优化，合理设置变压器、科学利用新型照明设备，做到对功率因数提升和电力能源的节约，做到市政道路照明系统节能化发展。
3结语
城市基础工程中道路是核心性的纽带和重要的系统，为了提高城市交通的安全性和通行能力，应该做好市政道路照明系统的建设工作，在确保城市交通安全与能力的同时，提升道路系统的核心作用和纽带功能。在建设市政道路照明系统的过程中，应该将系统功能和节能列为重点，要利用设计环节的决定作用，采用各种措施强化市政道路照明系统的设计工作，做到对市政道路照明功能的满足，提升市政道路系统的经济和社会效益，做到对城市化和经济建设的体系性、功能性保障。
参考文献
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【关键词】智能控制；照明节能；技术；应用
一、提出照明节能观念的背景
道路桥梁照明与城市的面貌以及人类的生活生产有着巨大的关系，齐集美化衬托、实用功能以及装饰点缀为一体，是城市经济实力以及城市形象的主要体现。就当下而言，我国很多城市都在相继开展“灯光景观工程”、“亮化工程”以及“让城市亮起来”等工程建设，如此一来，我国城市的夜晚变得逐渐多彩起来，但是城市照明的发展速度如果过快，那么就会在很大程度上加大了能源的消耗以及需求。
最近几年我国电力行业发展的速度非常快，但是较之发达国家而言，我国的人均用电量水平却低于世界平均水平，通过相关数据显示，我国人均用电相当与世界平均水平的三分之一。在另一方面，我国对于能源的使用率上，只是仅仅的30%左右，我国较之发达国家而言整整低了将近10%，但是我国能源产值却是世界平均水平的2倍还多。
城市中的夜晚，我们会发现这么一个情况，就算是在繁华的大城市，到了午夜以后，城市道路人还是鲜有车辆以及行人。但是在这种情况下，道路上还是持续着高照明度，这显然没有必要。如果能够将这部分电充分运用起来，那将是一笔巨大的数目。
于此同时，我国很多城市的道路桥梁为了单纯的追求景观效果，一味的对亮度予以追求，这种情况不仅达不到预期想要的效果，并且还对环境进行了破坏，对能源予以了浪费，严重甚至出现光污染，这在很大程度上给城市交通带来巨大隐患。我国为此颁布了《关于进一步加强城市照明节电工作的通知》。在进行城市照明改造以及建设的过程中，对装饰性的景观照明予以严格限制、保证道路桥梁照明为主的功能照明、对节电新产品以及新技术的大力推广、降低城市照明用电量等。
二、照明节能的途径
想要从根本上实现照明节能，首先应该将设计道路桥梁阶段作为出发点，然后将照明节能的理念融入设计的全过程中。相关的设计原则为：在满足功能性照明的同时还要因地制宜地设计景观照明，这样做能够有效的达到用电节约的目的。
设计道路桥梁照明主要内容包括：灯具选择、布灯方式、照明控制以及配电等，并且上文所提到的照明节能理念也应该在所有环节中予以体现。例如在进行道路桥梁照明设计的时候，应该首先对道路桥梁的具体情况予以充分了解，然后再分析出选择何种布灯方式以及科学的照度，这样做就能够在很大程度上避免亮度过高、灯杆林立以及照度不均等情况；与此同时在进行相关照明产品的选择方面，要优先选择效率高、适于室外环境、维护率低、使用寿命长以及耗能少的产品；在进行设计照明供配电方面，应该对变压器的实际容量以及位置予以选择，以此做到稳定电压；在降低能源消耗方面，对单灯或者系统予以无功补偿也是其中重要措施之一。
合理、科学的控制路灯，对于实现照明节能而言非常关键。过去的控制路灯照明的方式主要有：钟控、手动以及光控等，这些控制方法不仅不能高效以及可靠的对城市灯光系统的良好运行予以保证，还在一定程度上导致对整个灯光系统存在的故障不能及时发现，这就使得事后的维护检修工作异常麻烦与繁琐，这就加剧了能源的消耗。由于道路桥梁灯具的关闭以及开启没有进行科学的操作，这就使得控制灯具的开关以及灯具出现过快的老化，并且灯具中潜在的隐患也会在不同程度上对道路桥梁的路灯照明的科学性以及可靠性造成严重影响。
随着时代的发展，涌现出一些新产品、新工艺、新材料、新控制方法以及新技术，这就在无形中为设计道路桥梁路灯照明提供丰富的节能手段。随着多媒体技术、网络技术、监控技术以及通讯技术的迅猛发展，我们能够将现代化技术有效的运用到道路桥梁照明节能中去，从而达到对照明信号的储存、采集以及控制等远程传输的目的。这就使得道路桥梁的照明系统更具有科学性以及可靠性。
三、工程实例
例如某产业园区的实际占地为7.6平方公里，并且此产业园区的地理位置非常优越。在园区内，道路照明能够充分将园区的风貌、园区的现代化和国际化予以体现。根据此产业园区的实际特点以及道路的分布情况，应该在不同道路变电站中进行照明控制器的加装，在构建控制照明系统的主干网方面，应该采用光纤环网络拓扑结构予以实现，然后通过主控制其对照明信号、电压、功率以及电流等数据予以采集，然后将此数据实时上传至中心监控计算机内。从而实现“五遥”功能。如下图显示：
（一）遥控
在道路箱式照明变电站内进行照明控制器的增设与安装，此控制器应该选择合理、稳定以及可靠的PLC（可编程序控制器），这样做就能够在很大程度上实现对特殊情况以及日照时间进行编程，并且还对10KV照明专线开关的闭合与断开予以集中控制，与此同时还应该集中控制照明箱变低压配出的回路开关的闭合与断开。最后根据道路的实际需要对不同控制点灯具的具体开灯以及关灯时间进行个性化的组合以及设置，例如，根据假日、节日以及重大活动的具体要求对景观灯的开灯和关灯时间以及数量予以灵活的调整。
（二）遥测
这就需要在每条路灯照明配出回路上进行电力仪表的设置，在此基础上还要对相关的线电压、相电压、功率因数以及电流等具体参数予以采集，然后将所有回路电力仪表根据串口的通讯方式与本地程序控制器予以连接，然后将各回路所反映出来的具体运行参数上传至本地的程序控制器中去。
与此同时，在所有道路箱式变电站中进行人机界面装置的设置，这样做的主要目的就是对各个照明回路的实际运行参数以及运行状态予以了解，以便于进行控制。
（三）遥信
这就需要借助控制网络来对道路箱式变电站中的电路过电压、所有照明配出回路的具体开关状态、通讯网络故障的实际信息以及过电流故障的实际信息及时发送至此产业园区的道路路灯监控室中。
（四）遥视
在一些重点路段应该设置监控摄像头，这样园区的监控人员就能够根据监控器中所显示的一切对产业园区内功能性路灯的实际照明情况予以充分了解。于之同时，设置监控摄像头，还能够使监控人员及时发现已经损坏或者出现故障的灯具，以此进行及时的维护与检修。这样就能够极大的保证道路灯具的正常运行。
（五）遥调
监控人员在监控室内能够根据园区内不同时段的实际车流量以及园区的实际道路情况，对道路箱式变电站中节电设备的运行参数进行调整。这种运用技术的优点在于监控人员能够根据不同的时间与时段对道路照明箱式变电站内的节电设备进行灵活的调整，从而实现优化控制以及维护保养的目的。
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1道路照明的特点
1.1道路照明时间长
城市中的道路照明通常都是彻夜照明,道路照明每天照明的时间通常达到了11个小时左右,因此灯具就会长期处于高电压下工作,灯具的功耗强度大,极易老化,这就加快了灯具的消耗。对于道路照明管理部门来讲,这长时间道路照明不仅增加了用电量,而且加快了灯具的损耗,所需的人力物力资金也就相应的提高了。另外,就是随着季节的更替,道路照明的时间长短需要不断的变化,这就需要工作人员根据天气的变化自行控制道路照明系统和照明的时间,增加了工作人员的工作量。
1.2道路照明的使用效率不高
道路照明的使用效率相对于道路照明的使用电量来说不成正比,也就是说电量在一定程度上造成了浪费。比如傍晚的时候道路上的行人车辆较多,这时的道路使用效率就会很高,但是此时的生活使用电网的电压低,用电量就会相对少一些;但是当夜晚甚至深夜,道路上几乎没有多少行人,车辆稀少的时候,道路照明的使用率降低,但是由于电网的电压高了,用电量就大了,这样就会造成电量的不合理利用,甚至加快了灯具的损耗[2]。道路照明不同时间段的使用效率就要求道路照明系统能够根据路人的多少来提供照明的亮度,以免造成不必要的电量浪费。
1.3道路照明需随需求变化而变
不同地方的道路照明应根据地区所在位置的不同以及季节的变化来确定道路照明的开关时间,也就是说道路照明要符合季节的变化和白昼时间的长短来确定路灯照明时间的长短。而且对于应急的道路照明系统的开关要保证完整,在节假日灯光控制上要能合理的控制好。能够通过设定道路照明的时间,使其在固定的时间打开或关上,而且照明系统还需具备的是可以根据本地的经、维度,自动的控制照明的开关。另一方面就要求照明系统在不工作时,系统可以通过使用控制面板来调节到现实的照明场景模式。
2PLC控制技术在道路照明中的运用
2.1时段控制
时段控制程序是PLC可编程控制技术在道路照明系统中的应用。在编制时段程序时,技术工作人员对人们的活动时间和活动规律、道路照明的亮度进行了详细的统计和测量之后,PLC技术人员将每天的路灯照明时间分为两个照明时间段:开灯到晚上11点和晚上11点到早上关灯。技术人员分别对两个时间段运用了PLC可编程控制技术。晚上11点前采用稳压模式进行运行,晚上11点后一直到早上关灯阶段采用分时段的节电模式运行,就对白天不用灯,晚上11点前行人较多,而且道路拥挤,晚上11点到早上关灯行人较少,进行了合理的照明安排[3]。
2.2季节控制
道路照明系统工作人员为了更大程度的节能,也将PLC控制技术应用到了季节自动选择程序上。根据春、夏、秋、冬四个季节的不同时间段的照明时间不同进行控制,PLC控制技术人员利用了PLC本身对日期设定和识别的强大功能,在照明系统中完成了对季节的转换控制,实现了对不同季节的不同时间段的控制。每年技术工作人员都会对日期设定调试一次,来保证整个PLC控制系统在道路照明中能准确无误的运行。在PLC控制照明系统中,程序中的M100就是控制季节程序转换的信号。M100的使用可以将程序转换到冬、春季节控制,如若不使用M100,则进入夏、秋季节的时段控制。这样的智能照明系统充分的利用了自然光,节约了道路照明的用电量。提高了道路照明系统的调光性,也给路人提供了一个不随季节和外部环境的变化而变化的路灯亮度,即一个较为稳定的视觉环境[4]。
2.3节假日控制
PLC技术除了已经在时段控制和季节控制上得到了广泛的应用,在节日期间的道路照明中也应用了PLC控制技术。PLC技术人员可以在编程中设定节日期间的道路照明时间段延长和亮度增强等效果,在国庆节、春节等这些节日,技术人员可以在程序中提前设定好时间,路灯就会在设定的时间段照明。另一方面,在节假日期间的灯会、舞台灯光大多都是应用到了PLC可编程控制技术进行灯光的控制。技术人员可以提前设定好某一天的亮灯时间和亮灯亮度,不用工作人员的操控就可以在设定的时间按照设定的亮度进行照明。
3结语
通过介绍道路照明的特点以及介绍PLC可编程控制技术在道路照明系统中的广泛应用,由于道路照明的参数可以方便的进行更改,操作简单甚至不需要工作人员的直接操作,大大减少了道路照明的工作量。另一方面,PLC技术在道路照明中不同季节和不同时间段甚至节假日的应用,合理的按照人们生活的作息时间进行运行,节省用电量的同时,方便了人们的生活,降低了道路照明系统运行的成本,减少了交通事故的发生。总之,PLC可编程控制技术在道路照明系统中的广泛应用给人们的生活造成了很大的方便。
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关键词：城市隧道；照明；通风；节能控制
1概述
近几年，随着国内城镇化进程不断加快，城市人口越来越多，城市规模越来越大，交通阻塞现象日益严重，为满足各种出行需求，城市隧道的数量急剧增加，以某隧桥管理公司为例，仅2013至2014年，不到两年的时间，该公司养护隧道就增加了11座。随着隧道数量的增加，城市道路养护费用大幅攀升，其中隧道照明及通风占据了较大的部分。
目前，有很多专家学者对城市隧道的控制方式进行了研究，控制方式多种多样，但通常将照明与通风系统分别进行控制。
照明系统最常见的控制方式分为时序控制与手动控制两种[2]。时序控制是指根据季节的不同，通过时间控制器，按照预先设定好的时间开启或关闭各回路的灯具，尽可能满足隧道内车辆安全通行的最低亮度需求，手动控制是指通过人的感官，进行手动开启或关闭各回路灯具。
通风系统控制方式通常分为两种[3]：一种是正常情况下的通风控制方案，即在隧道内交通量数据、环境参数的数值正常时，为正常隧道换气开启风机；另一种是在火灾情况下，根据采集到的CO、NO2浓度、能见度（VI）等数据控制风机的开启和关闭。
隧道的结构相对封闭，车辆通行引起的扬尘及尾气不易扩散，使得烟尘浓度较高，这对隧道内照明会有一定影响[4]。1987年，在布鲁塞尔举行的第十八届国际道路会议PIARC上，隧道委员会的《技术报告》中说明了烟尘浓度和亮度要求之间的关系，见表1。
如表1所示，随着停车视距的增大，烟尘浓度对亮度要求的影响也随之增大，当停车视距为100m时，如果烟尘浓度从5×10-3m-1增加到9×10-3m-1，那么亮度是原来的3倍才能满足要求。
隧道通风与照明系统分别进行控制，为保证照度，通常情况下隧道照明系统方案的设计会以烟尘浓度较高的点作为参照，使得隧道内有些路段或时段照度过高，不但降低了隧道内的行车舒适度，而且造成能源的浪费，不利于环保。因此，文章提出隧道通风与照明系统联动控制的思想[5]，在保证照度与空气质量的前提下，改善原来粗放型的控制方式，适应时代的需求，节约能源，减少浪费，为绿色交通助力。
2系统原理
如前所述，隧道是一个相对封闭的空间，汽车尾气及行驶扬尘导致空气相对污浊，对隧道照明产生一定的影响，同时降低行车舒适度。当隧道内空气中颗粒物逐渐增多时，隧道中能见度将不断下降，为使车辆安全舒适行驶，需要增加照明功率或提高光通量。增加照明功率不但引起能耗的增加，而且当烟雾浓度达到一定值时，增加照明功率并不能满足安全行车的能见度要求；如果保持风机开启来降低烟雾浓度，增加光通量，同样会增加电能消耗。为协调照明与通风的相互关系，下面将介绍通透率τ与能耗比ρ的概念[6]。
2.1通透率
中央控制室计算机将实时计算出来的通透率的值τ与预先设定好的阈值τ0作比较，根据结果判断风机的开启与关闭及风机的转动频率。
2.2能耗比
能耗比是在CO、NO2浓度低于阈值，且能见度高于阈值，为节省能耗，在保证照度的前提下提出的。如果调整照明功率，风机保持运行状态不变所需的电能为W1；如果开启风机或增大风机转速，保持照明功率不变所需的电能为W2。
当时，控制计算机发出命令调整隧道照明灯具功率；当时，控制计算机发出命令开启风机，并通过使能耗比尽可能小的方式，调节风机的转速。
本系统中风机采用变频调节的方法，该方法与机械节流方式相比，效率较高，节约能源。风机的变频调节是利用变频器改变定子的供电频率，从而控制转子的转动速度，进而调节风机的转速[7]。
LED灯的无级控制是以0～5V的直流模拟信号形式输出控制命令至电压控制电流源，控制端电压随命令发生变化，引起输出电流发生变化，又引起LED亮度的变化，从而控制隧道内的照度[8]。
3系统构成
照明与通风联动控制系统由七个子系统构成，其具体功能如图1所示。
通风子系统：该系统中风机采用可变频的轴流风机，风机一般可通过改变安装角度、调整转速来调节性能，与其他风机相比，轴流风机调节简单、经济、调节幅度大。
照明子系统：本系统中的照明采用LED灯，与其他光源相比，相同功率下亮度较高，使用寿命较长，同时其工作电流在一定范围内可以进行调整，实现亮度无级控制[9]。
检测子系统采用各种功能的检测器，采集隧道内能见度、CO与NO2浓度等数据，通过车辆检测器判断是否有车辆通过，并采集隧道入口的光强度。
信息传输子系统：本系统的信息传输采用光纤环网，其传输速率较高，传输距离较远，采用环网结构，可靠性相对较好[10]。该系统除将经过区域控制器预处理后的各种检测器的数据向中心控制计算机传输外，还要完成中央控制计算机发出控制命令向区域控制器的传输。
数据处理子系统：中央控制计算机接收并处理区域控制器传来的数据，根据预先设定好的程序做出分析判断，得出控制命令。区域控制若收到中央控制计算机发出的命令，则执行该命令，若没有，则同样按预先设定好的程序，对采集到的数据进行判断，以控制照明灯具和风机。
区域控制子系统：隧道内的区域控制器除了要完成CO、NO2和能见度等检测器设备采集到数据的预处理，对风机及灯具进行控制，还要接收中心控制计算机的控制命令并执行，中心控制计算机的命令优先级高于区域控制器自身处理数据得到的命令。
中心控制系统：该系统的核心部分是中心控制计算机，它要接收和存储区域控制器传输的数据，并对数据进行处理分析，发出控制命令。
4控制方式
照明与通风联动控制系统为二级系统，中央控制计算机的命令优先级高于区域控制器的命令。中央控制计算机通过处理区域控制器传来的检测数据，并进行分析，得出控制命令，反馈给区域控制器，区域控制器接收该命令，并优先执行，若区域控制器未收到中央控制计算机的命令，则根据自身内部预先设定好的程序对能见度检测器、CO检测器、NO2检测器等采集到的数据进行处理，并做出相应判断，来控制区域内的风机与灯具。联动控制系统原理如图2所示。
4.1中央控制计算机控制
中央控制计算机接收各区域控制器发出的数据，并进行一系列的分析判断，其过程如下：
（1）根据车辆检测器的数据判断是否有车辆经过，如果没有车辆经过，则降低隧道内照度到预定的值，并在保证隧道基本通风换气的条件下，控制风机运行；如果有车辆经过，则进行下一步判断。
（2）通过对光敏电阻数据的分析得到光敏电阻所在区域当前通透率，与设定好的阈值τ0进行比较，如果通透率低于阈值，则开启风机或增大风机的转速，否则结束。
（3）当接收到区域控制器传来的新数据，则循环执行上述过程。
4.2区域控制器控制
当区域控制器未接收到中央控制计算机的控制命令时，会根据自身内部程序，对检测器检测到的数据进行处理分析，按照一定频率进行判断并得出控制命令，其控制流程如下：
（1）判断区域控制器所控制的区域内CO、NO2的浓度是否高于阈值，如果高于阈值则发出开启风机的命令，否则进行下一步判断。
（2）判断区域控制器所控制的区域内能见度是否低于阈值，如果低于阈值则开启风机或提高灯具亮度，否则进行下一步判断。
（3）判断CO、NO2的浓度是否低于阈值，且能见度高于阈值，如果不能满足该条件，则保持风机及照明灯具的工作状态，否则进行下一步判断。
（4）将能耗比ρ与1进行比较，如果，则调整灯具的亮度；如果，则开启风机或调整风机转速。
5结束语
伴随我国城镇化发展的推进，交通需求逐渐加大，城市隧道运营管养费用大幅攀升。城市隧道照明与通风系统的联动控制，将大幅降低隧道运营管理的能耗，延长灯具及电源的使用寿命，为实现隧道运营节能环保开辟了新的途径。
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关键词：地铁车站；降压变电所；动力照明
1工程概况
深圳市城市轨道交通7号线东西向横穿深圳市区，7号线西起于南山区丽水路，东至太安路，线路全长约30.173km。全线共设车站28座，全部为地下车站，其中设11座换乘站。本次工程参考深圳地铁1，5号线动力照明系统设计，对深圳市城市轨道交通7号线工程动力照明系统设计方案进行优化。
2降压变电所
2.1降压变电所的设置、分布及容量
车站动力照明设备由车站降压变电所供电，各车站均设置降压变电所，对于规模较大的地下车站，为了保证供电质量和减少大量的大截面低压供电电缆，车站两端设置一个降压变电所和一个跟随式降压变电所，分别供给半个车站和半个区间的电力负荷用电。对于车站规模较小，区间供电较短的车站设置一个降压变电所。
2.2主接线及运行形式
2.2.1降压变电所和跟随式降压变电所低压侧采用单母线分段中间加母联断路器的接线方式，并设三级负荷分母线。
2.2.2跟随式降压变电所电力变压器35kv进线侧加隔离开关。电力变压器接线组别采用d，yn11。
2.2.3正常时，两台电力变压器分列运行，同时供电。当一台变压器检修或故障时，可选择（手动或自动）切除三级负荷，低压母联断路器闭合；由另一台变压器向全所一、二级负荷供电。恢复正常后，母联自动切除。
2.3继电保护
保护配置
（1）0.4kv进线设短路短路瞬动保护、短延时保护、过载保护、接地保护和失压脱扣保护。（2）0.4kv母联开关设短路瞬动保护、短路短延时保护。（3）三级负荷总开关设短路瞬动保护、短路短延时保护、过载保护。（4）0.4kv馈线设瞬时短路瞬动保护、过载保护。（5）为保障短路保护的选择性，除进行整定值与时限配合外，进线、母联、大截面短距离馈线回路间设区域联锁（zsi）。
3动力照明配电系统
3.1主要设计原则
3.1.1供电方案
（1）地下车站设有一座降压变电所和一座跟随式降压变电所，负责半个车站及与之相邻的半个区间的动力照明负荷供电。对于车站规模较小，区间供电较短的车站设置一个降压变电所，负责整个车站及与之相邻的区间的动力照明负荷供电。（2）在车站两端站厅层环控机房附近设环控电控室，主要负责其所处的半个车站及与之相邻的半个区间的环控设备的供电和控制。环控电控室电源引自与之同侧的降压变电所。（3）在车站两端站厅、站台四个照明分区内设照明配电室，主要负责其所处的照明分区的照明系统供电，电源引自与之同侧的降压变电所或跟随所。
3.1.2本系统采用三相四线制，接地形式采用tn-s系统。所有电气设备不带电的金属外壳均与pe线可靠连接。系统电压偏差允许值：车站动力照明电压偏差允许值为±5%。
3.2负荷等级划分与配电原则
3.2.1动力照明系统负荷等级划分
根据地铁系统用电设备的重要程度，本站动力照明负荷划分为三级，具体如下：（1）一级负荷。变电所操作电源；通信系统设备；信号系统（atc）设备；弱电综合；防灾报警系统设备；环控系统机械风机、回排风机等与消防有关的风机；给排水系统消防泵、车站废水泵和区间主排水泵、出入口排水泵；银行系统设备；站厅、站台公共区正常照明；出入口及通道照明、地下区间照明；车站应急照明；屏蔽门；兼做疏散用自动扶梯等。（2）二级负荷。环控系统与消防无关的风机；给排水系统污水泵；车站设备区房屋正常照明；垂直电梯、车站自动扶梯等。（3）三级负荷。环控系统空调机；冷水机组、冷冻泵、冷却泵；电热设备；广告照明及清扫维修机械等。
3.2.2用电负荷配电原则
（1）一级动力负荷由两路互为备用的独立电源在末端切换供电，其中环控系统一级负荷设备在环控电控室通过“两进线一母联”方式进行双电源切换，从环控室至设备为单回路供电；站台站厅公共区照明、出入口及通道照明由两路电源交叉供电至均匀分组的灯具上；地下区间照明由应急电源和正常照明电源交叉供电至均匀分组的灯具上；应急照明由集中应急电源装置供电。（2）二级负荷一般采用由两路互为备用的电源在变电所母线切换供电；对于距变电所超过半
个站台有效长度的二级动力负荷采用双电源末端切换供电。（3）三级负荷由一路电源供电。
3.3动力配电设计
3.3.1配电方式
（1）动力设备配电主要采用放射式配电方式。（2）环控设备由环控电控室集中配电，环控电控室的一、二级负荷采用两路电源进线中间加母联的方式供电。环控电控室另设三级负荷母线段，采用单母线不分段的接线方式，为冷冻水泵、冷却水泵等三级负荷配电。（3）车站内冷水机组及大容量非环控设备由变电所直接配电。通信系统（atc）、信号系统、弱电综合、防灾报警系统和屏蔽门系统等与行车和旅客安全密切相关的重要负荷，从变电所两段母线各馈出一路专用放射式回路，末端切换。（4）在车站站厅站台公共区、设备用房、出入口通道等适当位置设插座箱或插座，供维修及清扫机械等用电。
3.3.2控制方式
（1）车站内风机采用就地控制、车站控制和中央控制方式。（2）车站内水泵采用就地控制、车站控制、自动控制方式。（3）车站内环控设备（不包括非连锁风阀、防火阀）由环控电控室集中控制，在现场设置现场控制设备。（4）环控电控室采用低压智能配电，并纳入车站设备监控系统（bas）统一管理。（5）在环控电控柜内加装智能模块，根据不同馈出回路性质的不同，分别进行监控，以实现智能配电功能。（6）车站内55kw以上的大容量电机（除去采用变频控制设备）采用软启动方式，其它设备采用直接启动方式。（7）排热风机、组合式空调箱、回排风机、冷却泵、冷冻泵等均采用变频器控制。非连锁风阀采用现场控制。防火阀由bas系统配电控制。3.4照明配电设计
3.4.1照明分类
本系统照明分为正常照明、应急照明、广告照明及安全电压照明等；其中站厅站台公共区正常照明包括工作照明和节电照明，应急照明包括备用照明、疏散照明。
3.4.2照明设置
（1）正常照明的设置。为了保证地铁系统的正常运营，在站厅站台公共区、生产办公用房、设备用房、出入口通道和区间隧道等处设正常照明。在自动售票机，自动检票口处设置加强照明。（2）应急照明的设置。为了充分的利用资源、减少投资，保持美观，本工程在布置灯具时将备用照明和疏散照明作为正常照明的一部分进行设计。为了确保发生灾害或出现故障时，能正常工作，在站长室、重要值班室、公安用房、车站综合控制室、变电所、配电室、信号机械室和通信机械室设置备用照明，其中备用照明的照度根据其所处场所的需要按正常照明的10～50%设置。为了确保发生灾害或出现故障时，能及时顺利地疏散旅客，组织抢险救援工作，在站厅站台公共区、出入通道和楼梯间等处设置疏散照明。（3）广告照明的设置。为了充分地发挥地铁的投资效益，在地铁车站的站厅站台公共区、出入口通道及地面风亭等处设广告照明。（4）安全电压照明的设置。为了保证检修安全，在建筑净高小于1.8米的电缆通道设安全电压照明；安全电压照明由24v安全电压变压器供电，并在安全电压变压器的24v侧设过电压保护器。
3.4.3照明的控制方式
车站公共区正常照明、车站导向、广告照明、出入口正常照明、公共区应急照明等由设在车站综合控制室的智能照明控制系统控制；设备区应急照明、其它照明采用就地或就近控制。发生灾害时应急照明系统可由防灾报警系统强启。
3.4.4照明系统供电方式
（1）照明系统采用放射式与树干式相结合的供电方式。（2）应急照明由带逆变装置的应急照明电源柜供电，其蓄电池容量应满足90min以上供电的需要。
3.5电缆、电线选型及敷设方式
3.5.1动力照明配电系统的配线线缆均采用铜芯，其中与消防有关的动力设备和应急照明配线线缆采用耐火型，其它配线线缆采用阻燃型；用于室内和地下电缆采用低烟无卤型；
3.5.2车站电力电缆采用沿电缆桥架敷设或穿管敷设，导线采用穿管明敷设或暗敷设；对明管敷设的线路采取防火措施。
3.5.3站台板下电力电缆利用35kv供电系统的支架或挂钩敷设，导线采用穿管明敷设。
3.5.4电缆竖井穿越楼板、站厅和站台板，电力母线、电缆桥架（支架）穿墙，线缆保护管穿越墙、楼板、站厅和站台板，线缆进出柜、屏、箱等处均采取防火封堵措施。
4防雷与接地
4.1动力照明供电采用三相四线制，接地形式采用tn-s系统。插座回路和插座箱均
漏电保护。所有电气设备不带电的金属外壳均与pe线可靠连接。所有地面回路均加装浪涌保护。
4.2地铁每个地下车站均采用综合接地系统，此设计应能同时满足牵引供电设备、车站机电设备、通信、信号等信息设备、给排水管及其它金属构件接地的要求，接地电阻≤0.5ω。
4.3地下车站强（弱）电系统接地分别设置强（弱）电系统总接地母排，设于相应系统的设备房间内，供车站强（弱）电设备接地用。公用设施的金属管道等人体可触及的非用电金属件采用等电位接地，在车站站厅、站台适当位置设置等电位接线端子箱供车站等电位连接使用。
5结束语
该设计已通过深圳市地铁集团有限公司设计部组织的专家评审。通过地铁车站动力照明系统的优化设计，使车站的供、配电系统更加合理，最大程度地降低了能耗，节省了能源，使车站机电系统有机地结合在一起，降低了工程的建设成本。
参考文献
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[7]dl/t621-1997.交流电气装置的接地[s].
[8]gb50016-2006.建筑设计防火规范[s].
关键词:体育馆;智能;疏散照明系统;设计;
Abstract:Thestadiumisrelativelydenseplace.Inthecaseofemergency,efficientandreliableemergencylightingcanoftenplayaveryimportantrole.Advancedintelligentemergencylightingcontrolsystem(hereinafterreferredtoasZB-S),toallemergencylightingpointcontrol,tocontrolandmonitortherunningstateofthesystem,toensurethattheemergencysysteminkeymomentsoftheplayfunctiondesign.
Keywords:gymnasium;intelligent;evacuationlightingsystem;design
中图分类号:TM923文献标识码：A文章编号：
工程概况：
广州国际体育演艺中心位于广州萝岗去中心区南部开创大道以北，毗邻萝岗行政中心、市政公园。本工程由体育馆和停车楼组成，工程总建筑面积为130312.8m2。地下一层，地上四层，属甲级体育建筑。
2、体育馆的疏散照明设计要求
2.1疏散照明的功能
火灾应急照明包括备用照明和疏散照明，是现代建筑物中消防安全保障体系的一个重要组成部分。疏散照明指在火灾初期，为供人员疏散而设在疏散路线上的各种指示标志和照明，它的主要作用是：
（1）明确、清晰地标示疏散路线及出口或应急出口的位置；
（2）为疏散通道提供必要的照明，保证人员能安全向出口或应急出口行进；
（3）可容易地看到沿疏散通道设置的火警呼叫设备和消防设施。
疏散照明是体育馆电气设计的重要内容。由于观众较多，在火灾发生时疏散速度较慢，一旦失去照明其后果十分严重。疏散照明的正确设置和可靠工作对观众、运动员等安全、快速逃生十分重要。
2.2疏散照明的设计标准
根据现行国家及地方规范的标准，在体育馆疏散照明设计中要严格遵照执行，同时还要根据观众人数及建筑疏散通道的设置疏散照明灯具，考虑建筑物内聚集的人员数量以及这些人员对该建筑物的熟悉程度等因素，做到正确设置照明灯具，以保证照度、方便维护管理。
系统原理和结构概述
3.1本系统统本智能应急照明控制系统采用中央电池控制系统。按照楼层将整个建筑分为4个区域，每个区域内设有一个智能应急照明子系统，子系统由控制站、灯具监控模块、总线模块等组成，各子系统通过系统总线（CG-S）将所有的子系统联接起来。本系统由6个子系统组成。分别置于A、B、C、D、E、F首层电井。
3.2系统供电采用主电AC380V/50Hz和备电DC220V，主电由配电箱接入，主电由两路市电(其中一路取自发电机应急母线)提供(其切换在控制系统主电供电进户端前)。从配电网络安全考虑，切断疏散照明系统电源与电网或发电机组的关联，单独形成区域子电网与大地网隔离运行，可以避免短路越级跳闸影响其它消防动力设备电源的正常使用，确保消防灭火救援工作得以顺利进行。
3.3每个区域内的应急照明回路集中从位于本区域的控制分站接出，对系统内终端设备灯具采用智能地址监控模式。灯具监控模块可安装于每个应急照明灯具内（或邻近位置，以置于灯具内为宜），控制站对本区域的智能设备终端灯具进行实时监控。
3.4总线模块用于监测外部交流电源的状态、以及接收一些外部信号（如来自火灾报警系统的信号、开关信号），通过编程实现智能开关控制技术。
3.5系统正常状态时，由AC380V/50Hz供电；应急状态时，系统自动切换到中央电池组DC220V供电。系统应24小时不间断的对终端设备进行巡检监控，如某个回路灯具发生故障，主机发出声光报警，可定性到灯具的故障。声可手动消除，光必须排除灯具故障，才可消除，提醒工作人员在第一时间进行维护，同时消除大楼内的逃生盲区。发生危险情况时，集中控制型消防应急灯具主机根据火灾报警系统传递的信息，对危险区域的灯具进行调整。
3.6系统控制原理图如下：
4．集中电源式点式监控型应急照明灯
应急照明灯具分两种：用于疏散标志及走道照明的应急照明灯具，带有地址编码模块，输入电压DC24V；用于疏散楼梯间的应急照明灯具，带有地址编码模块，输入电压AC220V/DC216V。地址编码模块相当于一个微处理器，其内有算术逻辑部件、寄存器、控制电路、时钟发生器、存储器、输入/输出、辅助电路及内部总线。可实现对每只灯的持续、非持续工作模式定义；执行调向、强制点灯、定时程序控制，定时检测灯具性能、灯坏自动报警等功能。应急照明灯具的3种工作方式：
（1）非持续式，灯具在正常供电时不亮；
（2）持续式，灯具在正常供电时点亮；
（3）可控式，灯具线路中带有可控制灯开关，使灯处于可控状态。
强制点亮指在火灾状态下，消防联动控制使应急照明切入强制点亮状态，并使非持续及可控式的应急照明灯具直接点亮，且灯开关处于失控状态；持续式应急照明灯具保持点亮，达到自动应急的目的。
5．线缆类型说明
5.1应急照明的配线均采用耐火型电缆。
5.2应急照明控制系统包含SKU电力载波线路，CG-S系统总线，24DC总线模块电源线、直流供电电源线，交流主电源线。
5.3CG-S系统总线采用超五类双屏蔽2对双绞线（氟树脂FEP阻燃通讯电缆），需与强电线缆分开管槽敷设。
5.4交流电源线选用铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套耐火电力电缆。
6．线缆敷设方式
直流电源线，交流电源线，SKU应急照明回路线，线路保护管和线槽均应作防火处理。
应急照明回路用线槽经强电竖井纵向敷设。3CG-S系统总线需与强电线缆分开管敷设，线路保护管和线槽均应作防火处理。
7.设备安装说明
系统控制站为柜式，落地安装。总线模块DLS/3PH模块安装在控制柜附近或接线箱内。灯具监测模块，安装在灯具内部或灯具附近的吊顶内。本系统采用线缆以供货商要求为准。应急急照明控制系统采用中央电池控制系统。
8.结束语
应急照明作为建筑设施的一部分，是现代大型建筑中至关重要的安全保障体系智能应急照明系统为用户提供了一种更先进、可靠、节能的应急照明方式，智能疏散照明系统在提高疏散照明可靠性、方便管理、节能环保等方面比传统的独立式疏散照明有着明显的技术优势，智能疏散照明系统在大型体育馆设计中可作为首选方案
参考文献
1中华人民共和国国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2006.中国建筑工业出版社，20062中华人民共和国国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版).中国建筑工业出版社，20053中华人民共和国行业标准《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008.中国建筑工业出版社，2008
关键词：路灯系统；照度；节能问题
中图分类号：TD625文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，道路照明设施随着各地经济和交通的发展，其规模及数量越来越大，道路照明耗电在迅速上升。
照明节能，尤其是城市道路的照明节能，因其用电量大而成为相当重要的突破口。目前，政府部门通过听取专家意见、具体测试，已将路灯节能工作提到政府议事日程点，取得成功经验后稳妥推进。
其实，路灯照明节能技术与方案，在全国还没有大家一致认可的成功案例和经验。路灯节能工作在政治和商业两大良好环境下，似乎形势一片大好，但对熟悉照明节能技术与电力技术的工程技术人员来说，却深感忧虑。
本文站在技术角度，分别从路灯布置方式、配电系统、灯具配件等方面，就如何以科学、合理的方式，实现道路照明系统节能，阐述个人的一点体会。
2合适的照度
合适的照度，是我们在道路照明节电工作中首先需要重视的问题。它包括两个方面。其一是为所设计的道路选择合适的照度标准；其次，是采用适当的计算及设计方式，实现合适的照度。我们不难观察到，国内不少城市道路照度偏高，既增加了路灯照明的耗电，也削弱了道路两侧景观照明的效果。
我们必须根据现行有效的标准《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）来进行照度的设计，不应过分的选择较大的照度造成能源的浪费和光污染。根据《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）以及我们工程中的实践，推荐按(表1)和（表2）的标准选择照度。具体工程中,可视乎道路所在城市的性质和规模、交通信号的完善程度、道路与周边环境分隔状况在表中高档值与低挡值之间选取照度。
照度标准确定后，如何进行照度计算,是设计师们头疼的问题。常规的利用系数法计算粗糙，且无法确定均匀度。手工逐点计算法计算精度虽高，但需要收集大量的灯具资料，计算工作量也很大。以上两种计算方式在工程实践中均不适用。笔者建议,目前已有多家国内外灯具厂家编制了照明计算软件，计算中虽然只能对相对应厂家生产的灯具进行照度计算，但对于路灯系统设计还是有相当的参考意义。建议在设计中选择一到两家的软件对照度进行计算，从而快速方便地确定灯具布置形式、杆高、路灯间距、光源容量，实现合适的照度，避免或减少路灯系统设计的盲目性。
（表1）
（表2）
3电容补偿
路灯采用的光源，基本是气体放电灯，其功率因数相当低，一般在0.45以下，从而使回路电流大，在线路上产生的损耗相当可观。《城市道路照明设计标准》中，要求气体放电灯应加电容补偿，补偿后功率因数应不小于0.8。但标准中并没有明确是在路灯电源处集中补偿，还是在灯具处分散补偿。目前国内城市路灯系统采用的电容补偿方式两种均有。笔者认为，由于路灯设施是均匀分布在道路纵向两侧，由路灯电源至路灯灯具的低压配线较长，道路照明系统产生的损耗主要发生在这一段。采用路灯电源处集中补偿方式，并不能减少低压配线的耗电。而采用单灯分散补偿，无疑减少了路灯电源至路灯灯具这一段线路上产生的损耗，将起到较好的节电效果。电容量与路灯常用光源---高压钠灯的配套建议（按表3）选择，补偿后单灯功率因数将不小于0.85。
（表3）
4关闭半数光源
显然，关闭半数光源的方式节电效果直接而且显著，节电运行时段节电达50%，总体约在25%左右。在电力紧张的背景下，政府出台了一些文件，要求在后半夜，采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的措施，关闭部分光源。笔者认为，这只能作为缓解电力紧张局面的权宜之计。因为，“亮一隔一”或“亮一隔二”不仅减小照度，同时区别于不同的灯杆布置方式，照度均匀度将不同程度、甚至是严重的下降，对交通、行人安全、对维护社会治安产生不利影响。七十年代的世界性能源危机中，日本曾在道路上进行间隔点灯的试验，结果导致治安、道路交通事故的大幅上升。另外，这种方式由于需要在同一路径上敷设两根路灯供电电缆，也增加了建设投资。
因此，应区别于不同的灯杆布置方式，谨慎采用关闭半数光源的方式。
常规灯杆布灯时，往往采用车道侧单光源灯具。灯杆布置有单侧布置、交错布置、对称布置。
单侧布置时，若选用这一方式，则后半夜车道明暗悬殊，照度均匀度远低于道路照明设计标准的要求。如某单侧布灯的工程，前半夜全亮时均匀度高达0.53，采用“亮一隔一”后均匀度则下降至0.07。我们不应顾此失彼，单侧布灯时,不宜推广关闭半数光源的方式。
交错布置、对称布置时，采用这一方式，虽然均匀度稍差，但若选择配光合适的灯具，均匀度还是可以达到或略低于道路照明设计标准的要求。工程实践中，可根据车道宽度、道路交通量、周边人流量等，有选择性的使用这种方式。
在照度要求高、机动车道较宽的快速路、主干路上，常规灯杆布灯时，可考虑采用车道侧同杆双光源灯具方案，两个光源可等功率或不等功率。采用这种布灯方案时，上半夜两个光源全亮，后半夜关闭其中一个光源。这种方式，对照度均匀度基本没有影响，单侧布置、交错布置、对称布置时，均可采用这一方案。
5环形电感镇流器
采用气体放电灯的路灯照明系统中，除光源自身的功耗外，与气体放电灯配套的电感镇流器也要消耗一部分电能。电感镇流器的工作效率高低、节能与否，对路灯照明系统的电力消耗有一定的影响。相对于传统的电感镇流器而言，环形电感镇流器，由于其采用圆环形铁芯和线圈，使环形铁芯卷片的几何形状与磁力线回路和曲线更加适应，磁路分布更趋合理，进一步改善了磁通，降低了铁损，减少了总的电力消耗。可广泛适用于高压钠灯、汞灯和金属卤化物灯。需要注意的是，这种方式仅仅是减少了镇流器的损耗，对路灯系统电耗中占主要比例的光源的电耗并没有减少。钠灯用环形电感镇流器与传统型电感镇流器电能损耗比较详见(表4)。
表4
6智能光源降压—稳压—调光技术
智能光源降压—稳压—调光技术，是将装置安装在路灯配电回路的起端，在前半夜控制路灯回路为全压，接近午夜时分，开始降低回路电压，在后半夜车稀人少时，进一步降低电压。它的节电原理有二，其一是高压钠灯的亮灯维持电压低于220V，因此，降低回路电压光源不会熄灭；其二是由于后半夜电网用户少，负荷低，电网电压高于220V，而过压将额外消耗部分电能，采用该装置则避免了这部分的浪费。根据工程实践，它的节电效果在15％左右。采用这种装置，不仅节约了电能，不影响照度均匀度，而且能够避免光源过压运行，延长了路灯寿命。需要注意的是，这种方式是对配电回路降压，回路内所有灯具都将在低电压运行，对下述问题应予注意：①，随着使用时间的增加，光源端电压及电流等电气参数发生变化，同时光源本身质量上又具有离散性，降电压运行时就可能出现同一回路中一些灯具灭灯的现象；②路灯配电回路供电半径较大时，随灯具与供电端距离的增加，电压逐渐下降，若线路设计不当，有可能出现远端电压不能满足光源所需正常维持电压；③路灯系统中往往会外接公交站台广告灯箱、电话亭照明，而这些照明由于功率小，一般采用直管型荧光灯、紧凑型荧光灯，低于正常工频电压时，这些光源不能正常工作。④回路中接有电动升降式高杆灯时，由于电动装置为感性起动特性，起动电流大，与这种装置过载电气特性不匹配。
7可变功率镇流器
可变功率镇流器，利用气体放电灯在工作电流适当减少时，仍能正常运行的原理，通过后半夜增加镇流器电抗，从而降低光源电流，减少路灯系统电耗中占主要比例的光源的电耗，达到路灯系统整体节能的目的。
7.1降功率控制原理
可变功率镇流器工作原理见图。
图1可变功率镇流器原理框图
图右边的虚线框为标准的路灯设备电路图，左边虚线框为节能型单灯控制器框图。其中电子开关用来控制路灯降功率投入。其工作过程如下：1）正常情况下，LCU控制电路控制电子开关闭合（短路），外部电压直接通过电子开关加到路灯电路上，使路灯工作在额定功率状态。2）降功率控制情况下，控制电路控制电子开关打开（开路），控制外部电压只能通过降功率电感加到路灯电路上。此时，路灯电路感性负载增加，路灯工作电流降低，从而使路灯功率下降，耗能降低，达到节能的效果。3）当电网电压偏低或光源状况不佳，降功率运行将可能出线闪烁时，即使在降功率运行时间段，控制电路也将自动控制电子开关在闭合状态，避免路灯熄灭。
7．2节能控制方案设计及节能效果分析
不同的节能控制程序会产生不同的节能控制效果，按每天照明11小时，前5小时处于正常照明状态，后6小时处于节能照明状态。各功率光源节电效果如（表5）。
（表5）
这种方式由于是在灯具处安装，因此，适用于各种路灯布置方式和光源组合方式。
对于原有道路照明工程，可采用附加型变功率镇流器进行改造，其特点是，对原灯具配套的镇流器不予更换，既方便改造施工，又降低系统改造造价。
可变功率镇流器方式，具有智能光源降压一稳压一调光技术的优点，也避免了智能光源降压一稳压一调光技术的缺点，值得推广。
关键词：多智能体技术节能路灯控制系统
中图分类号：TE08文献标识码：A
目前我国城市照明的年用电量约占全国总发电量的7%～8%，随着“十二五”规划及节能减排综合性30自动化与仪表2012(12)工作方案等国家政策的出台，照明节电已成为除动力节电外的另一重大节电项目[1]。实际上道路的照明水平一般是由外部因素决定的，如道路交通流量、周围环境亮度和天气状况。在不同季节或不同的夜晚时间，这些因素都可能有很大变化，如在行人和车辆都较少的后半夜，如照明还维持在交通高峰时的水平，将造成能源浪费。此外，由于道路照明设计都会考虑到维护系数的影响，故新安装上路灯的道路的照度水平会超过实际需要的20%，随着照明系统的光衰减才逐步接近实际所需的照度，这种过度照明不仅造成能源浪费，还会产生光污染[2]。因此，对路灯照明节能系统的研究对实现国家节能减排目标、推动城市现代化建设具有重要意义。围绕上述问题，基于多智能体系统架构，本文提出一种新的分布式智能路灯节能控制系统，将路灯的监控和节能结合起来，实现对路灯的遥测、遥信、遥调、遥视功能；通过多智能体间的协同通信，依据路灯周边环境亮度的统计数据对路灯进行开/关灯控制及照度调节，从而达到良好的节能效果。
1总体设计方案
智能体（Agent）是指能够思想的，作用于自身和环境的物理的或抽象的实体[3]。多智能体系统MAS（multi-agentsystem）就是由多个可计算的智能体组成的一个松散的多智能体群，群内成员的活动是自治和独立的[4]。本文提出的路灯控制系统是建立在多智能体系统组织架构基础上的。系统的组织结构可以是完全自治的平等式结构，也可是具有主从关系的层次式结构[5]。不同的组织结构行为方式不同，对应的系统性能也不相同。在层次式结构中，系统成员只需保存下一级成员的相关信息，适合紧密协调的工作方式，而且在这种结构下，可减少智能体间的非必要通信，从而降低系统的复杂性。依据道路照明的需求特点，本系统采用层次式结构，由路灯节点控制器、区域控制终端以及城市路灯监控中心三层结构组成，如图1所示。基于多智能体技术的智能路灯节能控制系统以单个路灯节点控制器为基础，根据道路分布特点划分不同控制片区，每个片区设立区域路灯控制终端。在同一片区域下，即同一区域路灯控制终端下，所有节点控制器都是平等关系，各路灯节点控制器的活动都是自治独立的，对路灯具有实时控制能力，可根据现场环境照度实现灵活、有效的单灯控制，保证每盏灯电压稳定，同时能跟同一片区域内的路灯节点彼此通信、协作，将自身的数据信息发送给区域控制终端。区域路灯控制终端作为一个区域路灯的控制和管理单元，通过无线、有线或电力线载波等多种方式与区域内每一节点控制器通信，负责整片区
域的统筹控制，同时与其他区域路灯控制终端通过GPRS网络互相通信，以协调区域间的道路照明。监控中心作为整个路灯节能控制系统的控制和管理中心，通过GPRS网络或有线通信方式与各地的区域路灯控制终端通信，监督和管理多智能体间的通讯调度，实时反映各区域路灯运作情况，按需进行手动远程控制，并提供异常检测及自动报警等功能。
2各级智能体模块设计
2.1路灯节点控制器路灯节点控制器是智能路灯节能控制系统的基本单元。传统路灯控制主要依靠经纬仪来对同一区域或多个区域的路灯开关时间进行统一调整，这种集中式的、功能单一的控制并不能满足不同路况和环境的照度需求。应用多智能体技术的路灯节点控制器具备自主性和智能性，可实现实时单灯监控和环境信息采集。与传统路灯控制器比较，
本文提出的路灯节点控制器具有以下功能：
（1）感应当前环境亮度信息；
（2）与同级节点控制器、上级区域路灯控制终端之间进行通信；
（3）结合上级指令和节点自身状态调节路灯；
（4）自动稳压、调压，克服线路压降造成灯具供电电压不均的现象；
（5）单灯故障检测，坏灯自动报警，可主动为相邻失效设备提供照度补偿。根据上述特点，设计路灯节点控制器模块结构。测量模块包括环境亮度检测和电压电流测量两部分。环境亮度检测部分主要由光感元件构成，负责感应路灯周围的环境亮度信息，控制路灯照度的主要依据，并为群体决策提供相应的依据；电压电流测量部分负责实时监测路灯供电电源的
电流电压数据，为稳压调压提供依据。控制模块是路灯节点控制的核心，依据测量模块反馈的数据信息，结合上级区域控制终端指令形成控制决策，实现单灯照度控制、调压稳压、故障报警等功能。通讯模块负责与同级节点控制器、上级区域路灯控制终端之间进行通信，根据区域路灯分布特点选择无线、有线或电力线载波等通讯方式。规则库为控制模块形成决策提供相应的控制规则。电源模块为整个路灯节点控制器供电。2.2区域路灯控制终端区域路灯控制终端在系统中起到桥梁的作用，是连接路灯监控中心和各区域路灯节电控制器的必要设备。控制终端主要由电量采集控制模块、通讯模块、电源模块和户外安装机箱组成。一般是在每个路灯变压器段配置一个区域路灯控制终端，负责监控和管理所属区域的路灯专用变压器及路灯节点控制器。通过区域控制终端，可了解到其管理区域内的所有路灯运作状态和路灯节点控制器的工作状态。相邻区域路灯控制终端之间还可进行无线网络通讯，以协调区域间的路灯照明，有效避免道路照度不均匀的情况。同时，区域路灯控
制终端可实时将其区域路灯运作状况传至路灯监控中心，也可跟手提电脑、智能手机等移动终端通过无线网络联网，方便工作人员进行设备维护维修。
3节能工作原理
本系统的节能工作原理主要是通过系统的实时通信网络，协调各级智能体以路面的实际照度管理为目标，控制流过路灯的电流或路灯两端的电压，调节灯泡的输出功率，实现灯光照度的按需供给，以减少不必要的电能浪费。本系统的节能技术主要包括：统计式环境亮度控制技术通过路灯节点控制器的环境亮度检测信息，统计得出当前路面实际照度，依据实际照明需要调节路灯照度，在交通和人流高峰期，路灯保持高照度；在夜深人静、车流量
较小时段适当降低路灯照度，以减少电能损耗。自动稳压技术一般来说，路灯配电系统属于长线配电，电缆末端会出现电压偏低现象；而在深夜，电网电压普遍升高，电压一般可达245V～250V，如此高的路灯电压将增加路灯电能损耗。本系统具有自动稳压功能，通过单灯节电控制器、区域路灯控制终端对单灯电压及区域电压进行有效地控制调节，单灯节点控制器可对远端及近端的路灯进行电压调节，防止线路末端低压现象；区域路灯控制
终端对区域路灯供电进行稳压调节，有效降低电压波动带来的电能损耗。
4结语
本文介绍了基于多智能体技术的智能路灯节能控制系统，引入人工智能技术对路灯进行有效的分布式单灯控制，使其可依据周围实际环境亮度自动调节照度，解决了道路照度不均的问题，在阴雨天气等突发状况也能自动提供充足照度，还可有效避免道路过度照明的情况，达到了良好的节能效果。
参考文献：
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