基于SCADA系统的路灯绿色照明控制应用分析

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摘要：在城市发展中，路灯绿色照明为促进城市经济发展、提升城市形象的途径和手段，在数量和规模上都呈现出快速增长的势头。而当照明设计和灯具平面布置图完成后，就可以进行路灯绿色照明控制系统的设计。本文首先概述了城市路灯绿色照明控制的要求，然后建立了SCADA系统在路灯绿色照明控制中的应用体系，最后提出了相关配套制度与管理措施。

关键词：数字电子技术；路灯绿色照明控制；SCADA系统

中图分类号： F407.63 文献标识码： A

随着我国城市建设的不断扩展，城市基础设施的不断完善，城市功能性设施的单位能耗也急剧增长；为积极响应政府节能减排号召，探索城市照明节能减排途径，根据城市路灯运行状况，建立路灯绿色照明控制体系意义重大【1】。数字电子技术在路灯绿色照明控制中的应用可以大大减少能量的消耗并缓解用电高峰时期的用电负荷【2】。数字电子路灯系统的控制方式有多种，从控制内容来说，通常包括时钟自动控制、照度自动调节控制、动静探测控制、区域场景控制、手动遥控控制等【3】。本文为此具体探讨了基于scada系统的路灯绿色照明控制应用情况，现报告如下。

1 城市路灯绿色照明控制的要求

城市照明是以光为媒介，在夜间实现对城市空间使用、塑造城市环境面貌的重要手段和方法，提高城市夜间的空间环境品质是城市照明的最终目标【4】。在城市照明中，路灯照明是其重要的组成部分。绿色路灯照明是人工照明与自然光照明的整合系统设计，计算机模拟软件为辅助设计工具，路灯绿色照明控制系统为实施手段，从而为建筑创造一个节能、舒适、安全、经济的道路环境【5】。路灯绿色照明控制系统就是将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理，不仅使路灯的管理者能将其高素质的管理意识运用于路灯控制系统中去，而且将大大减少路灯的运行维护费用，并带来极大的投资回报。实施绿色照明工程，不能简单地理解为提供高效节能照明器材，还应有正确合理的照明工程设计，包括路灯控制设备、路灯照明方式和路灯控制系统等。通过合理管理，实现路灯控制的自动化，以节约能耗和降低运行费用。路灯绿色照明控制系统的技术，随着现代科学技术的发展而不断更新，实现多样化的控制模式【6】。

2 基于SCADA系统的路灯绿色照明控制应用体系的建立

2.1 SCADA数字电子技术分析

SCADA系统又称监视控制及数据采集系统，其是以计算机为基础的生产过程控制与调度管理自动化系统。SCADA路灯智能控制系统是通过因特网实现远程监控、节能管理每一盏灯，实现单灯监控功能，达到单灯一体化，从管理和节能两个角度对用户照明系统进行全方位、精细化管理。在控制中，本数字技术提出将人工照明和自然光照明综合考虑，通过计算机软件模拟分析，对不同季节，不同天气情况，不同时间段等诸多影响因素综合考虑。在计算机中输出模拟结果，可以辅助、检验并优化项目的照明整合设计。将自然光与人工照明控制系统做系统整合分析，得出合理的照明控制策略，譬如当自然光提供的照度满足规范要求时，控制系统自动关闭或者调暗人工光源。因此，计算机软件模拟和控制系统设计是实现路灯绿色照明的关键。通过软件模拟，我们可以得出任何气象条件下可以得到自然光照射强度，根据自然光的强度和差别，就可以选择人工照明灯具和感应控制器的最佳布置方案。同时，路灯控制系统的调试也是保证绿色照明理念得以实现的前提条件。

2.2 应用体系的建立过程

⑴确定用户的需求、光源种类和现场情况。首先，要取得与城市的沟通，了解城市的需求，确定场所的功能和场景要求，对于其中需要特殊控制的区域应按不同的回路设计。其次，SCADA系统会了解灯具的平面布置和光源种类。灯具的布置是与景观设计相关联的，回路的设计应遵循同样的概念。对于不同的灯具，其光源种类不同，需要确定光源的种类和控制开关、调光等要求。现场的情况对于控制柜的选址、控制系统的设置、控制的距离等都有关系。⑵确定照明回路的配置和数量。对于不同类型的路灯绿色照明控制系统，其控制模块的各回路性能和容量都是不同的，应根据产品来选择回路，必要时可以添加继电器、接触器等附件，以降低成本。⑶选择照明控制单元。回路归纳完毕，就可以选择相应的控制器和各种必须的传感器、控制面板及系统的检测运行设备等。⑷绘制相应的图表。随路灯绿色照明控制系统的设计方案提供的图表包括：总配置表、回路表、照明控制系统图、照明控制系统平面图等。⑸安装和调试路灯绿色照明控制系统。SCADA系统在实际路灯绿色照明控制系统工程设计时，充分根据工程要求和特点，综合考虑采用多个控制策略。优秀的路灯绿色照明控制系统的设计常常使用一种全面的方法，即结合几种不同类型的控制器和控制策略，做到系统以最高效率利用能源，最低限度地影响道路周边环境。SCADA系统采用绿色照明设计理念，遵循可持续发展的原则，通过科学的整体设计，集成绿色配置、自然采光、低能耗光源，智能控制等高新技术，充分显示人与道路交通、环境与科技的和谐统一。

3.3 应用体系的效益分析

城市路灯SCADA系统采用先进技术的全新控制方式，将使路灯管理行业带来大的经济效益和社会效益，现根据已实施运行和将来开发推广的效益作初步分析。为了城市的有效照明，每个城市大约每晚要出动4-5部维修专用车，约20人参与夜间巡逻维修。而利用本系统，值班人员在监控中心就可概览路灯现场运行情况。路灯照明设备采用计算机监控运行后，在运行中，计算机通过检测功率因数，指导路灯运行部门更换相关区域的电容补偿器，提高功率因数，减少电力能源浪费，从而达到节省电能的目的。

3.4 应用体系的配套措施

从管理入手，制定路灯运行系统监管制度，确保各个环节的有效链接。制定分管领导负责制、分片包干责任制，定人定岗、层层负责、杜绝无效能耗现象发生。采取多种模式，加强对路灯安全运行的监管。首先保证路灯总控制室24小时实时监控，这其中还包括主要路段采取视频监控手段，随时掌握路灯运行状况；其次是夜晚的巡查检修制度，及时处置发现的问题【7】；最后是加强对路灯设施的维护和保养工作，确保路灯设施的安全运行。采取合理的调配手段，统筹科学的控制路灯的开闭时间，从而达到节能减排的效果。其主要措施包括：调整路灯开闭时间，根据季节变化、时段适时调整路灯的开闭时间；根据环境、路段、区位的不同，在不影响安全的情况下，合理利用半夜灯的照明模式；采用交错隔盏亮灯的模式等。同时注重新光源、新材料的推广和利用，积极应用高效照明节能产品及技术，加快城市绿色照明节能改造步伐；严格控制光污染，加强对照明产品的回收利用，降低有毒有害物质对环境的影响；全面淘汰城市照明低效、高耗产品【8】。

总之，有效的照明控制能够节约能源，降低操作成本，并且给行人和过往车辆提供一个安全和高效的通行条件。SCADA系统的应用既能满足城市和灯光设计师的要求，还能提供经济和节能的配置方案。

参考文献：

[1] 郝洛两，林怡，胡国剑，等．杭州市主城区城市照明规划[J]．城市规划，2005，10(2)：89-92.

[2] 李奇峰，杨公侠，俞丽华，章海骢．上海市《城市环境(装饰)照明规范》的制订[J]．照明工程学报，2005，16(2)：18-21.

[3] 赵宏伟，易良廷，张晓清．重庆城市照明控制系统设计[J]．灯与照明，2004，28(4)：37-38.

[4] 郝洛西，李勋栋．高效节能与城市照明[J]．照明工程学报，2006，17(2)：18-22.

[5] 徐凤芹，赵英新.我国城市公共照明系统的可持续发展浅析[J]．艺术与设计(理论)，2010年06期.

[6] 全利，郭文铭.城市照明开发中的管理及生态学研究[J]．灯与照明，2007年2期.

[7] 郭汝齐.贯彻落实科学发展观 积极推进我市城市照明节能降耗[J]．灯与照明，2009年1期.

[8] 顾文选，黄跃辉，李迅.加强城市照明管理，推进城市照明节能[J]．科技导报，2008年23期.