摘要：本文分析了基于测定人流量的路灯系统的构成和应用，该系统对LED路灯的亮灭进行智能化控制，从而不仅能够起到节约电能的作用，避免能源浪费，同时也能有效确保道路行人的交通安全，对于保障交通出行安全具有重要的意义。
关键词：人流量；路灯系统；构成；应用
一、基于测定人流量路灯系统的优势分析
基于测定人流量的路灯系统具有明显的应用优势，具体可以体现在以下方面：其结构设计巧妙，拆卸组装维修更换方便，可扩展性好，成本较低，可有效实现LED路灯照明的智能化、人性化和低能耗控制；在系统中对LED灯头的亮灭与调光控制上采用灯与人流量的联动方式，并且根据亮灯时间段内的人流量信号频率，智能控制器中的PIC主控芯片控制LED灯头在包含调光模式、开关模式和渐变模式的多种亮灯模式之间进行切换，可做到深夜时段有人灯亮、无人灯灭的亮灯照明功能，从而有效节约电能并在一定程度上延长路灯的使用寿命，并能使得人们始终 能感受到明亮的道路环境，充分满足了人们的照明需求。由于系统中的人流检测器几乎是等间隔设置，并且在人流检测器中采用双光路的主动式红外探测器，抗干扰及防误报能力 强且检测灵敏度及精度高，可有效准确检测人流量信号，并将人流量信号采用ZigBee无线 网络进行实时传送至各子LED路灯系统中，具有信号传输时效好、功耗低、成本低、易于实 现、抗干扰能力强以及传输可靠性高等特点。另外在LED照明驱动模块的亮灯开关电路中设 定了开关的延迟时间，从而对LED灯头实现延迟关断的功能，可在一定程度上延长LED灯头 的使用寿命。
二、基于测定人流量路灯系统的基本构成和应用
基于测定人流量的路灯系中有若干组LED路灯照明系统和设置在每组LED路灯照明系统上人流量检测器，其中LED路灯照明系统的组数由道路的总长度 决定，相邻两组的LED路灯照明系统进行通信连接，从而进行人流量信号的传递。每组LED路灯照明系统包括多个子LED路灯系统，每个子LED路灯系统包括路灯杆、LED灯头、太阳能电 池板、供电锂电池组件、智能控制器。LED灯头可拆卸安装在路灯杆上部，太阳能电池板倾斜安装在路灯杆的顶部，供电锂电池组件和智能控制器均设置在太阳能电池板的背面。人流量检测器设置在任一个子LED路灯系统的灯杆上，人流量检测器包括红外探测器和人流量处理器，红外探测器与人流量处理器通过导线相连，人流量处理器通过ZigBee无线网络连接位于同一组LED路灯照明系统中的所有智能控制 器。LED灯头、太阳能电池板和供电锂电池组件均与智能控制器相连，其中，LED灯组也通过电源线缆和控制线缆连接智能控制器，智能控制器包括控制主板、电池板管 理模块、锂电池管理模块、LED照明驱动模块和ZigBee通信模块，电池板管理模块、锂电池管理模块和LED照明驱动模块均与控制主板相连，LED照明驱动模块与ZigBee通信模块相连。
供电锂电池组件包括封装壳体和设置在封装壳体内部的电池保护板和保温锂电池组，另外，为了安装及管理方便，将智能控制器也设置在供电 锂电池组件的封装壳体内部，智能控制器、电池保护板和保温锂电池组依次电连接，并在智能控制器、电池保护板和保温锂电池组之间还设有保险丝。导热铝板与锂电池的多个侧面贴附接触，用于对锂电池组实现大面积接触传热，保证锂电池 组在设定的某一温度及以上工作。
封装壳体采用PC+ABS工程塑料合金制成，具有优良的耐热耐候性、尺寸稳定性、耐酸碱性、防水防潮性、防腐性和耐冲击性能。盒体采用铝材制成，从而对智能控制器起到散热保护的作用，并且在智能控制器与盒体内腔的空隙中填充灌封胶，以防静电。保温层采用聚四氟乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料制成，保温隔热效果好，可有效减缓低温环境下锂电池组的热量散失。
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锂电池管理模块包括电池组智能充放电单元、电池组电压均衡单元、电池组 状态监测单元和电流检测单元，电池保护板包括过压保护单元、欠压保护单元、充电涓流保护单元、防反接保护单元、过温保护单元、低温保护单元、过放保护单元和过充保护单元，电池组电压均衡单元中设有多个电压均衡芯片、分流放电支路电阻和与分流放电 支路电阻串联的分流放电支路控制开关器件，电池组智能充放电单元中设有具有PWM 控制端口的PIC芯片、充电控制开关器件和放电控制开关器件，过压保护单元采用TI 的二级过压保护芯片，电流检测单元中设有电流传感器芯片，过温保护单元中设有温度传感器，。电池组状态监测单元可读取每节锂电池的电压，并将该电压参数传送给控 制主板进行处理，电流检测单元既能检测充放电电流，也能够实现累计电量的功能，从而记录流入锂电池组或流出锂电池组的电量。
电池板管理模块包括电池板电压检测单元、温度补偿单元、电池板汇流电流 检测单元、实时转换效率检测单元、防雷击保护单元和防反充保护单元，电池板电压检 测单元采用MOS场效应管和取样电阻构成的电压检测电路，用于判断外部环境的亮度，以确定白天与黑夜，从而为锂电池组的充放电控制以及LED灯头的亮灭控制提供辅助依据。LED照明驱动模块包括PWM调光控制单元、升压恒流驱动单元和亮灯开关电路，亮灯开关电路与ZigBee通信模块相连。
每组LED路灯照明系统包括3-5个子LED路灯系统，相邻的两个子LED路灯系统中路灯杆的距离为25-30m，路灯杆上在距离地面一定部位开设有U形凹槽，人流量检测器固定安装在U形凹槽中，并且保证红外探测器所发射的红外线与路灯杆的中轴线相垂直。以能够实现对道路的人流量进行精准检测和捕捉，从而为LED灯头的亮灭控制提 供必要的控制信号。
太阳能电池板在路灯杆上的安装平面与水平地面间有一定的倾斜夹角 该倾斜夹角可根据路灯杆所处的当地纬度进行微调，以实现太阳能电池板的全年发电量最大化，并保证在光照微弱的冬季太阳能电池板具有较好的充 电量，确保太阳能路灯仍能正常工作，从而有效改善太阳能路灯全年工作的可靠性。
红外探测器采用具有双光路的主动式红外探测器，从而具有较高的抗干扰和 防误报的能力，位于双光路中的红外光源采用红外半导体激光器，具有亮灯高、单色性好、方向性好、穿透力强、有效探测距离远等优点，从而确保红外探测器 在恶劣的气候条件下仍能正常工作并具有良好的测量精度。人流量处理器包括AD转换单元、滤波处理单元、信号放大单元、ZigBee信号生成单元、ZigBee信号发射单元和供电单元，这些单元均采用现有的电路模块实现。
控制主板采用PIC主控芯片，PIC主控芯片上设置有多种亮灯模式，亮灯模式至少包括调光模式、开关模式和渐变模式，根据亮灯时间段内的人流量信号频率，PIC主控芯片控制LED灯头在多种亮灯模式之间进行切换。由于不同地区人们生活的习惯不同，不同时段即人流量也不同，因此，将整夜的时间按照人们活动的频率高低进行分段，在人流量大时为LED灯头提供开关模式，而人流量小时为LED灯头提供调光模式或渐变模式，其中在调光模式或渐变模式中，按照预先设置的亮灯曲线进行亮灯，这样不仅能够满足人们的照明需求，也有效节约了电能。另外，在渐变模式中，为了避免瞬间开关对LED灯头使用寿命的影响，在亮灯开关电路中设定了开关的延迟时间，从而对LED灯头实现延迟关断的功能。
三、总结
如今大部分的路灯都采用统一开关的控制方式，这样在夜间无论是否有人车通过，路灯都一直保持常亮状态，必然造成了能源的严重浪费，其不合理性明显凸现。而基于测定人流量的路灯系统可做到深夜时段有人灯亮、无人灯灭的亮灯照明功能，从而有效节约电能并在一定程度上延长路灯的使用寿命。
参考文献：
[1]苏航,肖雪. LED路灯的智能控制技术模式及应用前景研究[J]. 中国管理信息化. 2018(18)
论文作者:赵欣泰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/25
标签：路灯论文; 人流量论文; 单元论文; 锂电池论文; 灯头论文; 电池板论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第35期论文;