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智慧路灯是如何实现节能的,让路灯聪明起来

2022.04.27

节能减排已经成了新的风尚与趋势。不少人都在用一些简单而有效的方式为可持续发展出力:例如随手关上厕所里的灯,换用更节能的灯管。



的确,中国照明用电占总发电量的20%左右。但在全部的照明用电里,有30%是被街上的路灯消耗掉的。


传统路灯的控制系统是在配电箱中加个定时设备,晚上的某个固定时段打开,到了早晨天亮了再关掉。面对季节更替导致的日出日落时间变化或异常天气,只能让工人逐个操作路灯。且这种路灯也不会管某些路面彻夜都没几辆车,自顾自明晃晃地亮到天亮,浪费一晚上的电。


 因此,城市规划人员和工程师们也在竭力让路灯变得更智能,避免不必要的电力浪费。


让我们来看看智能路灯可以多有用~



采用光敏电阻控制的路灯自动点熄路灯

图源:基于无线网络的智能路灯控制系统设计论文



要让路灯聪明起来,对自己“明暗自知”,总是和感应技术分不开的。


路灯的感应控制设计方向通常有两个:第一个是根据光照条件来感应调节第二个则是对车辆和行人进行感应调节

 

两种调节方式本身都不难理解,光控调节技术就是要让路灯能够识别周围的自然光变化。天要是暗了它就得亮起来,天亮了它就得自动“下班”。

 

这通常是通过光敏原件来实现的,例如光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。他们的工作原理细节上稍有不同,简单来讲都是受到一定强度的光照后,能够改变阻值、激发载流子以便接通或断开电路,让灯根据实际情况亮起来或熄掉。

 

其中光敏三极管除了能将光信号转化为电信号外,还能放大电信号,因而相对更灵敏。再借助PID等优秀的控制系统减少误差,路灯对光照的反应会更为精确。



除了按时按需上下班外,人们对光控路灯还衍生出一些实用的需求——它最好还要能顺便感知能见度,调整灯光的颜色。当遇见大雾天或者雨天,它要从普通白光变为能够透过雾气的黄光。



第二种对车辆和行人进行感知的路灯以服务对象为本——当感应器发现路面上空无一人,它便会调整到一个较低的亮度节省电力(大概是原本亮度的1/3-1/2),当检测到有车辆即将行使到这条道路上,它便将亮度提前调回正常水平,等车辆离开了再暗下来。




微信图片_20220427151801.gif


值得注意的是,感应路灯和家门口蹬一脚就会亮的感应灯不同,它必须设置一个提前量,而不是当车辆到它眼门前了才忽然亮起。那样的话过大的明暗对比会形成失能眩光(Disabilityglare),影响人的视力从而造成危险。


一个闪瞎狗眼的路灯,它就像对面车道不合时宜的远光灯一样令人目眩

(一个闪瞎狗眼的路灯,它就像对面车道不合时宜的远光灯一样令人目眩,图源:lrc.rpi.edu)


试想当你进入一条道路,沿街路灯按顺序逐渐点亮,是不是有种被夹道欢迎的自豪感?



不过在能源利用这件事情上既要节流也要开源,为路灯加装太阳能电池板就是个不错的选择。


尽管太阳能利用率会受当地气候条件的制约,但我国总体而言是太阳能资源相当丰富的国家,绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/m²・天以上,西藏地区更是最高达7kWh/m²・天。至少对于照明亮度要求较低的郊野道路,太阳能路灯的效率值得期待。



微信图片_20220427151859.jpg


除了硬件外,人们也在开发软件使得城市照明系统可视化、更便于控制。软件系统会配合物联网与GPS,精确定位每条街上的每个路灯,掌握它们的工作状况。



我国现有的路灯照明设施的管理工作主要采用人工巡查模式,随着路灯规模的増大,路灯管理需要投入大量的人力、物力和财力。不但低效且会对人们的出行和生活带来烦恼。

 

倘若能对路灯进行实时监控,可以大大减少人工巡查的庞大工作量,效率也更高——哪个灯坏了或者没有正常工作,不用等周围的居民投诉才知道,立马可以定点抢修。

 

例如荷兰阿姆斯特丹和美国洛杉矶的部分区域,都已经用上了类似的技术。德国的Dail4Light照明控制系统就更细致入微了:市民可以通过手机输入相应街道的代码来点亮街灯。



 

根据Navigant Research 的一份新报告显示,2017年全球智能路灯市场价值将达到6.1 亿美元,到2026 年将增长到69 亿美元,智慧路灯占城市路灯的市场份额预计将从2017 年的2%増长到2026 年的20%左右。

 

城市路灯作为城市重要基础设施,会遍布城市所有的交通网络。人们会将为了让路灯更智能而为它添加更多的电子元件:例如摄像头,温湿度计,分贝仪,或者安装能够检测空气质量的设备。更贪心一点还要让它承担wifi服务,辅助交通流量监控等重任。

 

总之,默默为大家服务的路灯除了自身的光亮外,会为城市增添更多的“色彩”。



人达科技智慧路灯解决方案提供商


人达科技智慧灯杆解决方案提供商



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智慧路灯是如何实现节能的,让路灯聪明起来

2022.04.27

节能减排已经成了新的风尚与趋势。不少人都在用一些简单而有效的方式为可持续发展出力:例如随手关上厕所里的灯,换用更节能的灯管。



的确,中国照明用电占总发电量的20%左右。但在全部的照明用电里,有30%是被街上的路灯消耗掉的。


传统路灯的控制系统是在配电箱中加个定时设备,晚上的某个固定时段打开,到了早晨天亮了再关掉。面对季节更替导致的日出日落时间变化或异常天气,只能让工人逐个操作路灯。且这种路灯也不会管某些路面彻夜都没几辆车,自顾自明晃晃地亮到天亮,浪费一晚上的电。


 因此,城市规划人员和工程师们也在竭力让路灯变得更智能,避免不必要的电力浪费。


让我们来看看智能路灯可以多有用~



采用光敏电阻控制的路灯自动点熄路灯

图源:基于无线网络的智能路灯控制系统设计论文



要让路灯聪明起来,对自己“明暗自知”,总是和感应技术分不开的。


路灯的感应控制设计方向通常有两个:第一个是根据光照条件来感应调节第二个则是对车辆和行人进行感应调节

 

两种调节方式本身都不难理解,光控调节技术就是要让路灯能够识别周围的自然光变化。天要是暗了它就得亮起来,天亮了它就得自动“下班”。

 

这通常是通过光敏原件来实现的,例如光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。他们的工作原理细节上稍有不同,简单来讲都是受到一定强度的光照后,能够改变阻值、激发载流子以便接通或断开电路,让灯根据实际情况亮起来或熄掉。

 

其中光敏三极管除了能将光信号转化为电信号外,还能放大电信号,因而相对更灵敏。再借助PID等优秀的控制系统减少误差,路灯对光照的反应会更为精确。



除了按时按需上下班外,人们对光控路灯还衍生出一些实用的需求——它最好还要能顺便感知能见度,调整灯光的颜色。当遇见大雾天或者雨天,它要从普通白光变为能够透过雾气的黄光。



第二种对车辆和行人进行感知的路灯以服务对象为本——当感应器发现路面上空无一人,它便会调整到一个较低的亮度节省电力(大概是原本亮度的1/3-1/2),当检测到有车辆即将行使到这条道路上,它便将亮度提前调回正常水平,等车辆离开了再暗下来。




微信图片_20220427151801.gif


值得注意的是,感应路灯和家门口蹬一脚就会亮的感应灯不同,它必须设置一个提前量,而不是当车辆到它眼门前了才忽然亮起。那样的话过大的明暗对比会形成失能眩光(Disabilityglare),影响人的视力从而造成危险。


一个闪瞎狗眼的路灯,它就像对面车道不合时宜的远光灯一样令人目眩

(一个闪瞎狗眼的路灯,它就像对面车道不合时宜的远光灯一样令人目眩,图源:lrc.rpi.edu)


试想当你进入一条道路,沿街路灯按顺序逐渐点亮,是不是有种被夹道欢迎的自豪感?



不过在能源利用这件事情上既要节流也要开源,为路灯加装太阳能电池板就是个不错的选择。


尽管太阳能利用率会受当地气候条件的制约,但我国总体而言是太阳能资源相当丰富的国家,绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/m²・天以上,西藏地区更是最高达7kWh/m²・天。至少对于照明亮度要求较低的郊野道路,太阳能路灯的效率值得期待。



微信图片_20220427151859.jpg


除了硬件外,人们也在开发软件使得城市照明系统可视化、更便于控制。软件系统会配合物联网与GPS,精确定位每条街上的每个路灯,掌握它们的工作状况。



我国现有的路灯照明设施的管理工作主要采用人工巡查模式,随着路灯规模的増大,路灯管理需要投入大量的人力、物力和财力。不但低效且会对人们的出行和生活带来烦恼。

 

倘若能对路灯进行实时监控,可以大大减少人工巡查的庞大工作量,效率也更高——哪个灯坏了或者没有正常工作,不用等周围的居民投诉才知道,立马可以定点抢修。

 

例如荷兰阿姆斯特丹和美国洛杉矶的部分区域,都已经用上了类似的技术。德国的Dail4Light照明控制系统就更细致入微了:市民可以通过手机输入相应街道的代码来点亮街灯。



 

根据Navigant Research 的一份新报告显示,2017年全球智能路灯市场价值将达到6.1 亿美元,到2026 年将增长到69 亿美元,智慧路灯占城市路灯的市场份额预计将从2017 年的2%増长到2026 年的20%左右。

 

城市路灯作为城市重要基础设施,会遍布城市所有的交通网络。人们会将为了让路灯更智能而为它添加更多的电子元件:例如摄像头,温湿度计,分贝仪,或者安装能够检测空气质量的设备。更贪心一点还要让它承担wifi服务,辅助交通流量监控等重任。

 

总之,默默为大家服务的路灯除了自身的光亮外,会为城市增添更多的“色彩”。



人达科技智慧路灯解决方案提供商


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