直流供电智能照明系统在室外照明中的运用分析

直流供电智能照明系统在室外照明中的运用分析

杨天贵

昆明兴海景观设计有限公司    650228

摘要：随着社会经济水平不断提高，传统照明系统早已无法满足现代化城市建设目标。因此，必须利用现代智能技术构建新型智能直流供电照明系统，从而满足城市建设发展需求。基于此，本文简单分析直流供电智能照明系统供电模式，并深入探讨直流供电智能照明系统的组成和应用，以供参考。

关键词：直流供电；室外照明；智能照明系统

引言：目前很多室外照明设施监管工作，比如居住区或学校室外照明、城市道路照明等仍旧以相关人员按期检测与定时监控两种传统管理模式。由于室外照明系统普遍涉及区域较大，其监控与维修时通常需要耗费大量物力和人力。因此，必须构建新型智能照明系统从而节省维护运营成本促进智能照明城市环境、人群的共同发展。

1. 直流供电智能照明系统供电模式

智能照明系统可采用集中直流供电方式，调光方式可选择低频宽带信号，从而实现调光与供电一体化控制。将传统灯具（LED）内整流模块（AC/DC）集中放置于相关电控柜当中，并将交流电通过系统控制转换为直流高压电源，通过直流形式实施LED灯具电气传输，再将DC/DC通过系统操作变换为照明系统可用的电流电压，并最大限度降低谐波电流延长灯具使用寿命，从而提升整体照明系统的安全性和稳定性，并将绝缘检测装置、智能控制器以及电源模组整合到一起，从而保障整体照明系统高效、经济、安全稳定的运行，不但能够有效提升数据信息收集性能还能将整体配电系统灵活控制，从而更加有利于节能照明设备的监控与管理。如图1所示。

图 1 直流供电智能照明系统结构图

2. 直流供电智能照明系统的组成应用

2.1智能控制器

智能控制器作为整体智能照明系统的主控部分，主要分为移动终端控制以及网页终端控制两方面，包括实时监控相关元件工作状态与整体直流供电工作模式的系统管理，具体包含线路漏电时的预警系统、相关设备故障监测、设备性能分析、因素功率以及电流电压的监控，同时也是取代传统触摸显示屏的一种照明系统控制设备，从根本上解决传统照明系统维护成本更高、温度调控不到位、触摸屏不稳以及使用寿命短等弊端。除此之外，可将通信口预留使其便于设备脱机时对计算机终端的控制与管理。

其中移动终端主要通过在平板电脑或智能手机安装相关APP，实现对自动整体智能照明系统的远程控制与管理等相关操作，可按照不同使用区域环境对室外照明系统灯光组合的灵活配置，并可通过参数设置实现不同灯光场景配置，从而最大限度节省二次用电量，提升室外照明系统检修与维护的便捷性。网页服务控制终端是利用相关系统操作界面，采用WLAN或GPRS等通信与智能控制器形成有效连接，从而实现照明系统在计算机网页端的控制与操作，使控制系统中的警报功能、参数设置、灯光调光与开关等功能实现远程操作和监控，并最大限度扩展存储空间与功能优化，同时具备优质的数据信息分析能力与扩展性。

2.2自适应阻抗匹配耦合器

当前电力系统中发信机与收线机的输出、输入抗阻各不相同且传输信号质量相对较差，不同输入阻抗与网络之间的位置会因各种原因而产生变化，也会导致输出、输入阻抗与发信机、收信息机之间出现信号不匹配的现象。因此，耦合器应按照不同阻抗值的直流电力线信道情况，选择耦合变压器运行最佳匝数比，从而提升阻抗成功匹配效率，在频率匹配过程中将传输功率最大化从而有效增强功率增益，提升整体通信系统的稳定性与安全性。抗阻匹配耦合器性能分析如表1所示[1]。

表 1 抗阻匹配耦合器性能分析表

2.3直流双极性供电系统

直流供电主要分为单极与双极两种主接线型，针对其系统的灵活性、经济性、供电能力、以及稳定性与安全性考虑，通常采用双极作为主要系统形式，如图2所示。

图 2 双极性接线原理图

应考虑到区域性停电现象的发生，应在其两极位置交错分布负载可使其中一极始终保持正常运行状态，从而充分提高整体供电系统的稳定性和流畅性。从而最大限度降低因照明突然失灵对道路造成的影响，保障夜间道路的安全运行。为更好实现现代化智能照明系统建设，合理运用双极供电系统实现两种不同电压等级的灵活切换从而避免变换器接入。在最大限度建设运行成本的前提下，充分增强整体供电系统的灵活性。单级与双极性能对比如表2所示。

表 2 主接线类型性能对比分析表

2.4 室外LED照明系统配电结构

LED照明10KV交流电源变压器通常采用的交流电源功率为0.4KV，设定220V为交流配电标准相电压，再通过380V三相电压交流电输送至相关恒压模块。恒压源模块（AC/DC）中所输出的直流电源会有相关电缆传送至LED灯具。因驱动电源中并不包含功率因数与整流滤波校正单元，且直流恒压电源波动相对较小从而最大限度提升驱动电源与灯具本身使用寿命。恒压模块（AC/DC）可以选择目前市面技术相对成熟的智能高频开关。目前来看，智能高频开关整体工艺与技术相对稳定，可实现93％以上的模块效率及10万小时以上的无故障使用寿命。除此之外，因恒压模块装换与传统结构不同其并不是分散在各个灯具上，而是有序集中在一处，从而大部分减少维护成本同时避免登高施工作业。LED灯直流配电简化结构如图3所示。

图 3 LED灯直流配电简化结构图

2.5直流供电智能照明系统调光方案

在智能直流供电系统建设中可将现有电力线作为信息与数据的传输通道，并通过相关系统控制程序引导直流母线将相关信号指令准确传输。并利用DC/DC电源模块对信号实施全面解析，整体过程无需进行二次网络架设，从而减少大量财力、人力以及物力的方面的投入。不仅如此，还具有稳定性从而提升整体运行效率并可实现同步电网建设。合理运用宽带电力载波通信形式，可以实现对单光的整体调光与控制，提升通信系统工作效率。还能及时响应系统信号，从而达到最佳照明使用效果[2]。

目前照明系统通常采用高压直流载波、RS-485通信、模拟调光以及ZigBee通信等调光方案，几种方案分别具有不同的优势和缺陷，因此，在具体使用过程中必须根据实际情况合理设计与选择。其中ZigBee通信在实施调光距离较长的照明工程时，其整体稳定性、安全性以及防雷效果一般，且具有复杂的安装工序性价比相对较低。RS-485通信在实施调光距离较长的照明工程时与ZigBee通信类似，其整体稳定性、安全性以及防雷效果一般且具有复杂的安装程序，整体性价比不高。高压直流载波在实施调光距离较长的照明工程时，其稳定性、安全性相对较高，灯具相对可靠信号传输可以满足多种照明工程需求，防雷效果极好且安装便捷，整体性价比较高。

结论：综上所述，室外照明作为我国现代化城市建设中的重要组成部分，在国家不断致力于物联网与智慧城市共同建设发展的背景下，应将现代电子技术、通信控制技术完美融合，真正实现网络化、规范化、智能化的照明控制系统，从而提升智慧照明管理水平，降低照明成本。

参考文献：

[1]李家旭,李小亚,刘海浪. 地铁直流智能照明系统的调光应用分析[J]. 照明工程学报,2022,33(02):76-83.

[2]孙星亮. 浅谈隧道照明直流供电技术[J]. 中国交通信息化,2021,(12):124-126.