节能道路照明系统的无线智能控制设计
摘要：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。具体介绍和分析了有关的设计原理和方案选择，智能照明控制策略的选择和确定，控制系统网络结构，主控单元/现场节点的硬件/硬件构成和设计思想。分析表明，基于短距离无线通信实现节能道路智能照明策略控制是可行的。
1 引言
已经颁布实施的国家城市道路照明设计行业标准规定，城市道路照明应该为各种车辆的驾驶人员以及行人创造良好的视觉环境，达到保障交通安全，降低犯罪率和美化城市环境的目的。这就要求城市道路照明( 特别是机动车交通道路) 达到一定的亮度标准，另一方面，近年来，随着国内城市化进程的迅速发展，相关道路照明设施的规模及数量越来越大，道路照明耗电也在迅速上升。如何在保证道路照明的亮度/ 照度和安全性的前提下，不增加维护成本而降低城市道路照明的耗电量，具有重大意义，也成为当前节能降耗研究中的重要内容。
2 城市路灯照明系统
机动车交通道路照明按快速路与主干路、次干路、支路分级，各级道路的照明标准值( 路面平均亮度或照度、亮度或照度均匀度、眩光限制和诱导性) 已作出了区分。常规照明灯具的布置常采用间隔一定距离的道路双侧交错布置、双侧对称布置、或其他布置方式; 一般采用寿命长、光效高的高压钠灯作为光源。
城市各级交通道路根据不同时段的照明需求，提供相应的照明水平是很好的控制方式和节能手段。
目前部分地区为节能普遍实行“半夜灯”制度，采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的权宜措施，关闭部分光源。然而此法不仅减小路面亮度( 照度) ，同时路面亮度( 照度) 均匀度也有不同程度、甚至是严重的下降( 与灯具布置方式也有关) ，不利于维护公共交通安全和社会治安。
目前，城市各级交通道路照明一般由专用的回路箱变专供，由于我国城市电网技术落后，电网电压受负荷的影响较大，线路的电压波动大大超过国际标准，有时甚至会超过额定电压的15% 以上。
在用电高峰期，电压偏低; 用电低谷期，电压偏高。
午夜用电低谷时，城市电负荷急剧减少，电网电压较高，下半夜电压普遍超过230V，甚至接近250V。
这样将增加高达22% 的耗电量，不仅浪费能量，降低路灯使用寿命，而且路面照度太强不利于行车安全。
道路照明节电有很大的潜力，除了选择高效照明器材之外，在深夜若适当降低回路电压，调整光源的光通量，降低路面亮度/ 照度( 需保证正常的道路照明) 是节能效果最为明显的一项有效措施。
3 智能照明控制策略
3. 1 节能调光原理
根据人体视觉对光线适应的理论，人眼对光线的感觉和光线成对数关系，即光照降低10% ，而人的视觉仅降低1% ， 因此适当降低光源的光通量( 从而可以节能) 而并不影响人的视觉。高压钠灯在正常工作条件下，进入正常工作状态前的整个启动过程约需4 ～ 8 分钟; 工作在弧光放电状态时，为负斜率的伏—安特性曲线，电源电压的波动将引起灯具电参数的变化。电源电压上升将引起灯管工作电流增大，工作电压、灯管功率随着增高，造成灯泡寿命下降; 反之，电源电压降低，灯的发光效率下降，还可能造成灯具不能启动或自行熄灭。
