浅谈单灯控制的智慧照明系统在高速公路主线照明中的应用

2024年07月30日 09:54:18 人气: 627 来源: 安科瑞电子商务（上海）有限公司

摘要：本文探讨了单灯控制的智慧照明系统在高速公路主线照明中的应用。详细阐述了其系统构成、工作原理、优势以及面临的挑战，并通过实际案例分析展示了其应用效果。研究表明，该系统在提高照明质量、节能降耗、提升管理效率等方面具有显著优势，为高速公路的安全、高效运行提供了有力支持。

一、引言
随着我国高速公路建设的迅速发展，对其照明系统的要求也日益提高。传统的高速公路照明系统在管理和节能方面存在诸多局限性，难以满足现代交通的需求。单灯控制的智慧照明系统作为一种创新的解决方案，逐渐在高速公路主线照明中得到应用。

二、单灯控制的智慧照明系统构成

（一）单灯控制器

负责采集灯具的运行数据，如电流、电压、功率等，并根据控制指令实现对灯具的开关、调光等操作。

（二）通信网络

用于传输数据和指令，常见的有电力线载波通信、Zigbee、NB-IoT 等技术。

（三）监控管理平台

对整个照明系统进行集中监控和管理，包括灯具状态监测、数据分析、策略制定等功能。

三、单灯控制的智慧照明系统工作原理

系统通过单灯控制器实时采集灯具的运行参数，并将这些数据通过通信网络上传至监控管理平台。平台根据预设的策略和实际需求，向单灯控制器发送控制指令，实现对灯具的精确控制。例如，在夜间车流量较小时，可以降低灯具亮度以节约能源；在恶劣天气条件下，则提高亮度以保障行车安全。

四、单灯控制的智慧照明系统在高速公路主线照明中的优势

（一）节能

根据交通流量和环境光照条件实时调整灯具亮度，避免了过度照明，大大降低了能耗。

例如，某高速公路在采用单灯控制的智慧照明系统后，经测算，夜间平均节能率达到了 30%以上。

（二）提高照明质量

能够实现对每盏灯的单独控制，确保照明的均匀性和稳定性，减少照明盲区，提高行车舒适性和安全性。

在一些弯道、陡坡等特殊路段，通过针对性地调整灯具亮度和角度，可以有效改善照明效果。

（三）精准故障检测与定位

及时发现灯具故障，并准确定位故障位置，便于快速维修，减少因照明故障带来的安全隐患。

传统照明系统往往需要人工巡检来发现故障，效率低下且容易遗漏。而智慧照明系统可以实时监测灯具状态，一旦出现故障，立即发出警报并提供准确的故障信息。

（四）智能化管理

实现远程集中控制和管理，减少人工干预，提高管理效率，降低运维成本。

管理人员可以通过监控管理平台随时随地掌握照明系统的运行情况，进行远程操作和参数设置。

五、单灯控制的智慧照明系统在高速公路主线照明应用中面临的挑战

（一）通信可靠性

高速公路沿线环境复杂，通信信号可能受到干扰，影响数据传输的可靠性和稳定性。

例如，山区、隧道等路段的通信信号可能会受到山体遮挡、电磁干扰等因素的影响。

（二）设备兼容性

不同厂家生产的灯具、控制器和通信设备可能存在兼容性问题，增加了系统集成的难度。

在系统建设过程中，需要对各类设备进行严格的测试和筛选，以确保其兼容性和稳定性。

（三）初始投资成本较高

相比传统照明系统，单灯控制的智慧照明系统需要配备更多的智能设备和通信设施，导致初始投资较大。

然而，从长期运行和节能效益来看，其综合成本可能会低于传统照明系统。

六、实际案例分析

以某高速公路为例，该路段全长 100 公里，在引入单灯控制的智慧照明系统之前，照明能耗较高，故障维修响应时间长，照明质量也不尽人意。

在实施智慧照明系统改造后，通过实时监测和智能控制，根据车流量和天气情况动态调整照明亮度，年节约电量约 200 万千瓦时。同时，故障检测和定位时间从原来的平均 2 小时缩短至 15 分钟以内，大大提高了维修效率，保障了照明的可靠性。

此外，通过对照明数据的分析，还能够为高速公路的运营管理提供有价值的参考，如根据照明能耗数据优化交通流量控制策略等。

七、未来发展趋势

（一）与 5G 技术融合

利用 5G 网络的高速率、低延迟特性，进一步提高通信的可靠性和实时性，实现更精准的控制和更丰富的应用场景。

（二）人工智能与大数据应用

通过对大量照明数据的分析和挖掘，借助人工智能算法实现照明系统的预测性维护和智能优化控制。

（三）绿色能源整合

结合太阳能、风能等绿色能源，实现照明系统的自给自足，进一步降低能源消耗和碳排放。

八、安科瑞智能照明控制系统

（一）概述

ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术，技术成熟可靠，安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力，适用于一些中小型的项目；模块化设计，可以任意拼接扩展，同时预留I/O口以及Modbus接口，还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。

（二）应用场所

适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明控制需求。

（三）系统结构

浅谈单灯控制的智慧照明系统在高速公路主线照明中的应用

（四）系统功能

1）实时检测并显示各个模块的在线状态，反馈现场受控回路的开关状态，监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。

2）当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警，并将故障报警信息记录并显示在界面中。

3）可以对单个照明回路实现开关控制；每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关，也可以一个模块或者整个楼层实现开关控制。

4）开关驱动器支持过零触发功能，负载（灯具）的分合操作仅在交流电过零时进行；可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击，延长灯具与控制装置的寿命。

5）对每个照明回路可以预设掉电状态，当照明电源掉电时，开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态；确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。

6）拖动调光控件，照明设备从0%到100%进行调光，可以对单个照明回路实现调光控制，调光总控可以对一个模块的照明回路实现调光控制，也可以对多个照明回路实现调光控制，通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。

7）点击场景控件，打开或者关闭对应场景设置，软件界面上显示不同的场景模式和场景功能，通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。

8）设置定时时间，确认时间点后，对该事件点执行的动作进行设置，设置灯在设定的时间点亮或者灭。

9）系统可以通过预设的当地经纬度信息，自动计算每天的日升日落时间；根据天文时钟控制照明开关，实现日落开灯、日出关灯的功能。

10）所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块；当上位机系统故障或模块离线时，驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行，不影响日常的照明控制效果。

11）系统结构是分布式总线结构；系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作；系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。

12）预留BA或三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。

（五）设备选型

名称	型号	功能			备注
安科瑞智能照明控制系统	ALIBUS	可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能化控制
名称	型号	上行	下行	外形尺寸	备注
智能通信管理机	Anet-1E1S1	1路以太网	1路RS485	1409050
智能通信管理机	Anet-1E2S1	1路以太网	1路RS485	1409050
智能通信管理机	Anet-2E4S1	2路以太网	4路RS485	16811354
智能通信管理机	Anet-2E8S1	2路以太网	8路RS485	16811354

名称	型号	负载电流	安装方式	外形尺寸	备注
4路开关驱动器	ASL220Z-S4/16	16A	导轨式	1449070	1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制
8路开关驱动器	AS220Z-S8/16	16A	导轨式	2169070	1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制
12路开关驱动器	ASL220Z-S12/16	16A	导轨式	2889070	1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制
16路开关驱动器	ASL220Z-S16/16	16A	导轨式	3609070	1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制
8路调光驱动器	ASL220Z-SD8/16	16A	导轨式	3609070	1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.0-10V调光

名称	型号	性能	安装方式	外形尺寸	备注
红外感应传感器	ASL220-PM/T	3-5m 120°	嵌入式吸顶	φ80	开孔55mm
微波感应传感器	ASL220-RM/T	5-7m 120°	嵌入式吸顶	φ80	开孔55mm
微动感应传感器	ASL220-PR/T	5-7m 120°	嵌入式吸顶	φ80	开孔55mm
IP网关	ASL200-485-IP	ALIBUSnet/IP	导轨式	142839	系统组网元件监控软件接口设备
1联2键智能面板	ASL220-F1/2	2组控制指令	86盒	862486	开关调光场景
2联4键智能面板	ASL220-F2/4	4组控制指令	86盒	862486
3联6键智能面板	ASL220-F3/6	6组控制指令	86盒	862486
4联8键智能面板	ASL220-F4/8	8组控制指令	86盒	862486

基于单灯控制的智慧照明系统发挥了物联网和路灯的双重优势,在提高高速公路照明管理智慧化、精细化、绿色化的同时,可作为建设智慧高速公路的重点切入方向。基于单灯控制的智慧照明系统在佛山市高速公路照明工程中的应用案例,表明了智慧照明系统的建设在减少资源浪费、优化管理机制和实现运维一体化上是可行的。相信随着未来对照明方案不断优化拓展与技术进步,智慧照明系统的应用将进一步有利于推动智慧高速公路的建设。

参考文献:

[1].唐晓栋.降低路灯照明用电量[J].科技展望,2016,26(19):301.

[2].周蓓蓓.探讨单灯控制系统在EMC模式LED道路照明节能改造中的应用[J].低碳世界,2019,9(3):159-160.

[3].肖晓鹏.基于单灯控制的智慧照明系统在高速公路主线照明中的应用与展望.广东华路交通科技有限公司

[4].安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版

关键词：高速公路单灯控制,智慧照明,节能管理,远程通信

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