路燈節能監控防盜系統
一、系統概述
本系統充分利用現代化計算機技術、通訊技術對日益快速發展的城市路燈實現自動化監控和智能化的科學管理，是集節能、監控、防盜于一體的系統。下面將介紹本系統的構成及主要功能。
二、路燈照明節電系統
2.1路燈照明引入節電的意義
現代城市道路照明在整體城市的亮燈工程中占據著舉足輕重的地位，設計時，道路照明的數量和質量，良好的誘導性，投資低，耗電少，即既要經濟，又要節能，運行安全可靠，技術的先進性等等方面的高水準，一切都代表著現代城市的文明和文明城市的現代化。
由于城市化的進程日益加快，路燈照明的用電量也在不斷上升，國家二次能源---電力能源在能源終端的消費比例也在快速上升。隨著國民經濟的持續、快速增長，電力吃緊的局面并未得到根本的改變。同時，另一方面，又存在著大量電力浪費的現象，據“MICROENERGY（NZ）LTD”2001年對中國電力消費的調研年報指出：在對中國2000年各省的《統計年鑒》、中國統計網和中國能源協會等的耗電信息分析后得出結論----中國大陸節電市場份額每年高達3000億元人民幣，換句話說，即每年存在著3000億元人民幣的電力浪費。為此，國家政府自1995年來相繼頒布了《中華人民共和國電力法》、《中華人民共和國環境保護法》、1997年人大通過的《中華人民共和國節約能源法》、《重點單位用電管理辦法》及國家經貿委與國家發展計劃委員會頒發的《節約用電管理辦法》等等重要法律、法規和指導性政策，特別強調了節能的重大意義及必要措施。
2.2路燈照明節電的技術分析
根據國家經貿委和國家發展計劃委頒發的《節約用電管理辦法》第十七條的第（六）項推廣高頻可控硅調壓裝置和節能型變壓器。對于燈光照明系統的節電，它首先是屬于公共系統的用電，如果用可控硅控制的節能裝置，勢必會引來諧波問題；應用節能型變壓器，相對而言，它具有明顯的優勢，即本身不產生諧波，無諧波干擾的問題，且具有抗電磁波干擾的特點。目前，國際上比較通用的節電方法也是采用控制晶閘管導通角的移相調壓技術和電磁電壓技術進行節電的方法，其節電效果比較明顯，也已被廣泛證實為行之有效的節電手段。當然還有電容補償、瞬間濾波等技術的節電方法，但有功節電的效果并不十分顯著。
根據節能型變壓器延伸而研制的節電主機，其理論核心就是傳統的DVR（電網電壓調節技術），由70年以來開始流行。當時的電網電壓調節技術是針對供電線路系統級的調整方案。供電部門為緩解用電高峰的用電問題，往往采取整條線路進行調整電壓的方法，以降低電能整體消耗，滿足更多用電客戶的需求。但是這樣做往往又使線路末端用戶的電壓太低而不能滿足用戶的設備正常工作要求。隨著DVR技術的不斷研究以及現代微電子技術的快速發展，其節能型變壓器被賦于新的內容，其本身的材質和物理消耗得到大大的改進、同時借助現代電子技術，使其智能化運用水平得到不斷的提升，進而發展具有專業節電功能和性能的智能化節電管理系統，其DVR技術的運用也被賦予全新的含義，即實現用戶級的電壓智能化調節，且不必發更多的成本去改造原先設計的電力線路，同時還達到系統的擴容目的。這種節電技術原理簡單，既經濟，又安全可靠，無諧波，具有較好的節能效果。
2.3節電基本原理
本系統節電原理是將供電系統的輸入電壓予以優化，采用DVR（電網電壓調節）AC—AC直接變換技術調整剩余電壓，使饋送給燈光負載的電壓為最適宜值，達到既實現節電又保證照明要求雙重目的。它的主機是采用優質的電磁材料進行特殊設計的高效率單卷鐵磁繞組，實現用最小的主機容量控制比自身大10倍以上負載容量的目的，與常規變壓器比較，其體積和重量降低1/3—1/4。
根據電工基本原理P=V2/R，設燈光上施加的電壓為V，燈光的阻抗（為簡單比喻起見）設為阻性的電阻R，那么它在電壓V下所消耗的功率為P，若適當降低電壓到V1值，則這時消耗的功率P1將隨電壓的平方關系下降。而P1小于原有電壓V時所消耗的功率P，其有功節電率可表示為：
ε%=（1-V12/V2）×100%
只要電壓下降的幅度小于額定電壓的10%，則對絕大部分電器設備均可無妨礙地使用。
這類節電主機的最大特點是不產生諧波，無諧波干擾，對各種燈光均適用，只是不同的燈光，其節電效果略有差異，但對延長燈具壽命和減少維護工作量上更具有重要意義。
這種利用電磁調壓的節電主機，附有智能控制電路，以保證用電設備在任何供電情況及設備出現異常狀態下的自動處理能力，如：延時起動、突然欠壓、、缺相和空載自動旁通、大電流分斷保護能力等，特別是針對路燈照明的特點，進行分時斷控制調壓，如前半夜人流車流多的需要，調壓幅度按設定的小幅度進行調整，以保證較高的亮度要求，后半夜人流車流量稀少，對光照度的要求不高，這時調壓的幅度可按需要進行較大范圍的調整，同時又能使燈具維持必要的亮度。于此同時，由于節電主機采取了對燈光負載的實時檢測，即當檢測到負載達到額定負載的15%時，節電主機自動投入到節電運行狀態；當檢測到的燈光負載不到額定電流的15%時，節電主機自動退出節電狀態，以確保節電主機本身不消耗或盡可能不消耗電能，特別是白天路燈未開啟時，節電主機處于旁通工作狀態（既使節電主機接在路燈控制開關前面的情況下），這樣既可以控制主機電磁調壓器的溫升（白天變壓器不工作，無溫升），延長主機使用壽命，又可節約電能。以此，保證設備高效率運行，達到更佳節電的目的。
本系統的設計是采用特殊的電磁調節加上先進的控制與保護裝置，實現智能地優化供電，使原有燈光電路的電壓與電流在啟動和完成預熱后，由電子控制方式在滿足照度的前提下自動降壓，調壓運行，除達到節電目的外，更有效地延長燈具的使用壽命。根據燈具的性能和電氣特性，我們知道，氣體放電燈的工作電壓：高壓汞燈的工作電壓允許偏差最大值為±15.7%；高壓鈉燈的工作電壓允許偏差最大值為±20%，如果將燈具兩端的電壓提升10%，燈具的壽命將減少一半，反之，如果將燈具兩端的電壓降低10%，則燈具的電氣壽命將有3-4倍的延長。所以，結合道路設計流明值（相對于標準值）具有絕對富余量的設計特點以及有超標準電壓（額定電壓單相220V）工作、以及燈具起動電壓的下限值的特點，采用用戶級調壓手段實現節電后，對燈具的使用壽命將大大延長，同時也減少燈具維護成本和人工維護工作量。
2.4本系統節電主機的主要性能和技術指標
① 性能特點
● 可靠性好，電磁主機采用優質進口材料，高效低耗
● 降低線路損耗，提高功率因素，促進三相供電線路的平衡
● 優化燈具的電網供電電壓，消除燈具過剩功率消耗
● 較高的節電率（節電率10％－25％）
● 延長燈具使用壽命，減少維修成本和工作量
● 不產生諧波干擾，增加用戶供電容量
● 具有狀態數字顯示，延時起動、欠壓自動旁通，電網電壓恢復后自動進入節電狀態、過流保護、故障自動旁通等多項功能
● 分時段換檔控制節電，空載旁通，加載節電，本機功耗小
● 安裝便捷，安裝后無需人工值守
● 適用范圍廣泛，可適用于各種不同類型的燈光負載
● 良好的性價比，投資少，回收期短，用戶安裝后可長期受益
② 主要技術指標
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項 目 |
技術指標 |
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輸入電源 |
額定工作電壓 |
三相：380VAC±10% （三相四線） 單相：220VAC±10% |
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額定頻率 |
50Hz |
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輸出電源 |
電壓波形 |
不產生波形畸變 |
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諧波污染 |
無污染 |
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環境參數 |
環境溫度 |
-20℃～40℃ |
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儲藏溫度 |
-40℃～+70℃ |
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相對濕度 |
0至90% |
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海拔高度 |
不超過2000米 |
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工作參數 |
過載電流能力 |
大于1.3倍額定電流 |
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過載沖擊能力 |
能承受瞬時過載沖擊 |
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預熱時間 |
0～99h99min可調 |
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分時段時間 |
0～99h99min可調 |
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工作時間 |
可長期連續工作 |
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絕緣 |
電源和外殼之間 |
2.5kV絕緣 |
③ 系統容量的評估方案
根據現行路燈布線和燈具的分布，在路燈配電變壓器的后端接入節電主機，節電主機的容量以燈具總功率最大值評估并實測各相電流，從而確定節電系統的容量。
三、路燈監控管理系統
隨著城市建設的發展，城市照明建設越來越注重于城市的形象，道路照明和景觀照明的需求和數量不斷增加，今后城市照明管理部門除了管理城市道路的照明外，還將參與城市景觀燈的管理。因此各級政府和市民對城市的建設、道路照明和景觀照明提出了更高的要求，希望實現城市照明管理的現代化，使城市管理水平達到國內領先水平。
城市路燈的耗電量是非常驚人的，巨大的電能消耗不僅增加了當地的財政負擔，同時由于發電而消耗的煤、石油的能源，對環境造成污染，同時由于照明帶來的光污染導致生態不平衡等諸多問題。因此中央發出了建設“節約型社會”的號召，建設部也在2005年8月下發了“關于進一步加強城市照明節電工作的通知”（建城[2005]234號）。
絕大多數城市現在多采用分散時控方式對路燈進行控制，也就是在路燈配電箱中安裝定時器，按預定的時間自行開、關燈，有些景觀燈通常是采用人工手動控制的方法。這種控制方法不能及時根據需要調整開關燈時間，也無法及時反應照明設施的運行情況，故障率高，維修困難。隨著城市的不斷發展，控制范圍也越來越大，現行的方案無法及時反應照明設施的運行情況，使得維修工作十分被動。
建設城市路燈監控管理系統，目的是利用現代化計算機技術、通訊技術對日益快速發展的城市路燈實現自動化監控和智能化的科學管理，做到集中管理，智能控制。部門內部及時掌握系統運行狀況，代替傳統的人工巡檢，提高工作效率。合理利用電能資源，杜絕浪費。具有對路燈實現遙測、遙控、遙信、GPS校時和路燈地理信息功能、故障分析報警等功能。除具備上述功能外，還應具備設施被盜報警功能。建立路燈系統的長效管理機制，進一步提高道路照明質量，提高服務質量，從而提高系統的整體社會效益、管理效益、經濟效益和環保效益。
完成路燈集中控制系統預定的功能要求，同時建立中心控制室（包括路燈集中控制系統中心設備、投影顯示系統、基礎網絡及電源等設備）。在對路燈照明進行整體自動化控制管理的同時，中控室的建設要為將來納入其它市政管理子系統打好基礎，既保證目前項目的需求，又兼顧考慮長遠的發展目標。充分考慮各項關鍵指標，建成目前國內先進、功能齊全，同時又具有高度的可靠性、經濟實用性的項目，處于國內領先水平。
