太陽能路口設(shè)計(jì)方案

HD205A太陽能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)是我公司為解決城郊道路交叉口在安裝交通信號(hào)燈過程中所遇到的接電困難，破路不方便等問題以及為了響應(yīng)國家節(jié)能運(yùn)動(dòng)和倡儀而開發(fā)的利用太陽能作為信號(hào)燈電源的高性能自適應(yīng)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)。

結(jié)構(gòu)與組成

利用HD205信號(hào)機(jī)構(gòu)成的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)十字太陽能信號(hào)燈路口示意圖如下所示，可以看出，一個(gè)路口可以分解成4個(gè)街角，采用HD205A信號(hào)機(jī)組成的信號(hào)燈路口完全避免了機(jī)動(dòng)車車道的路面開挖。

該系統(tǒng)主要由如下幾個(gè)部分組成。

1、 控制器。由4臺(tái)HD205A信號(hào)機(jī)組成，每臺(tái)信號(hào)機(jī)分別負(fù)責(zé)一個(gè)街角信號(hào)燈的輸出管理以及電源管理。其中一臺(tái)為主機(jī)、三臺(tái)為分機(jī)，由用戶根據(jù) 習(xí)慣現(xiàn)場設(shè)置。主機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的相位方案和時(shí)段方案控制整個(gè)路口信號(hào)燈的協(xié)調(diào)運(yùn)行，同時(shí)負(fù)責(zé)一個(gè)街角的信號(hào)燈輸出以及電源管理；從機(jī)信號(hào)機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)定 的地址，自動(dòng)提取主機(jī)通過無線形式下發(fā)的燈色信息并轉(zhuǎn)換為燈色輸出，同時(shí)向主機(jī)報(bào)告自身運(yùn)行狀態(tài)信息，如燈色輸出反饋信息、蓄電池電壓狀態(tài)、太陽能電壓狀 態(tài)等等。關(guān)于信號(hào)機(jī)的功能特點(diǎn)另章描述。由于采用太陽能供電，信號(hào)機(jī)必須時(shí)刻監(jiān)視自身供電系統(tǒng)，盡一切可能節(jié)約用電，延長在太陽光照不足情況下信號(hào)燈的正 常工作時(shí)間。信號(hào)機(jī)根據(jù)光－電轉(zhuǎn)換效能判斷白天和黑夜、晴天和陰雨天，并根據(jù)光線狀態(tài)通過PWM調(diào)整信號(hào)燈的供電電壓。

2、 信息交換系統(tǒng)，由配置在每個(gè)街角的無線電臺(tái)組成路口主機(jī)和分機(jī)之間的信息交換系統(tǒng)。每個(gè)方向的信息交流用高速無線電臺(tái)內(nèi)置高性能CPU，基于 FSK調(diào)制模式，并采用了前向糾錯(cuò)信道編碼技術(shù)，提高了抗突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾的能力，在信道誤碼率為10的－2次方時(shí)，可得到實(shí)際誤碼率10的－5到－6 次方。

3、 供電系統(tǒng)，采用直流低壓充放電模式。每個(gè)街角的供電電源主要由蓄電池和太陽能電池板承擔(dān)，太陽能電池板通過光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換成電能， 在信號(hào)機(jī)的控制下向蓄電池充電；信號(hào)機(jī)通過PWM（脈寬調(diào)制）方式將不斷變化的蓄電池電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的適合信號(hào)燈供電的電源。由于蓄電池本身的特性，電能 充足和不夠時(shí)其本身的電壓變化很大，如12V/100AH的蓄電池，其正常供電時(shí)的電壓范圍在11.5V－14.7V，顯然不能滿足LED信號(hào)燈穩(wěn)定顯示 的條件，容易造成LED發(fā)光管的損壞，加快LED亮度的衰減率。為此，HD205A信號(hào)機(jī)采用脈寬調(diào)制技術(shù)，將信號(hào)燈供電電壓穩(wěn)定在一個(gè)合適的水平，有效 地降低了蓄電池本身電壓變化對信號(hào)燈的影響程度。正式利用該技術(shù)，信號(hào)機(jī)還通過對日照光線的強(qiáng)度的判斷，調(diào)整信號(hào)燈供電電壓，使信號(hào)燈亮度時(shí)刻保持在合適 的水平，從而達(dá)到節(jié)能效果。

4、 信號(hào)燈系統(tǒng)，采用高效節(jié)能的LED信號(hào)燈，亮度高、功耗低，壽命長。用戶可以根據(jù)需要選擇多種形式的信號(hào)燈，如滿屏燈、箭頭燈、橫道燈、倒計(jì)時(shí)等等。

功能特點(diǎn)

1、 豐富的信號(hào)燈輸出，整個(gè)系統(tǒng)多達(dá)16組獨(dú)立的信號(hào)燈燈組輸出，包括12組機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈和4組橫道燈，可以滿足絕大部分路口的需求。

2、 PWM技術(shù)，采用脈寬調(diào)制技術(shù)，消除了蓄電池電壓波動(dòng)對信號(hào)燈的影響。

3、 節(jié)能技術(shù)，自動(dòng)判別白天和夜間，并通過PWM技術(shù)在夜間降低信號(hào)燈供電電壓，使蓄電池的續(xù)流能力比常規(guī)供電方式延長1/3。

4、 可靠通訊，采用高速、低功耗的無線通訊模塊，每個(gè)無線電臺(tái)的平均功耗小于0.5W，通訊可靠性大于99.9％。

5、 平行分布技術(shù)，系統(tǒng)中四個(gè)街角控制系統(tǒng)完全獨(dú)立，結(jié)構(gòu)完全相同，每個(gè)街角控制器是主機(jī)或從機(jī)完全由用戶根據(jù)喜好和要求決定，從而降低了建設(shè)難度。

6、 可靠運(yùn)行技術(shù)，采用多重檢測和保護(hù)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)故障，自動(dòng)降級(jí)運(yùn)行。如若任何一個(gè)街角的出現(xiàn)輸出故障、蓄電池電壓不足、通訊故障等將在極短時(shí)間內(nèi)將信號(hào)燈降級(jí)為黃閃運(yùn)行。

7、 友好的人機(jī)界面，所有對信號(hào)機(jī)的設(shè)置均通過中文液晶畫面進(jìn)行，符合中國人的操作習(xí)慣。

供電系統(tǒng)配置

在本系統(tǒng)中，由蓄電池＋太陽能電池板組成系統(tǒng)的供電電源，每個(gè)街角采用兩個(gè)12V蓄電池串聯(lián)組成24V電池組。對蓄電池容量和太陽能電池板功率的選擇主要由如下幾個(gè)因素決定

1、 街角信號(hào)燈和信號(hào)機(jī)的負(fù)載功率，路口的大小和用戶喜好決定了信號(hào)燈的配置選擇，我公司目前所生產(chǎn)的信號(hào)燈和信號(hào)機(jī)的功率如下表所示，用戶可以根據(jù)該表內(nèi)的指標(biāo)很容易地估算出路口功率。

2、 太陽能電池板峰值功率，以“瓦”表示，該參數(shù)只表示太陽能電池板在理想光照狀態(tài)下的轉(zhuǎn)換功率，在實(shí)際使用中還與當(dāng)?shù)鼐暥群妥罴寻惭b傾角等有關(guān)。當(dāng)?shù)啬昶骄照諘r(shí)間，據(jù)有關(guān)部門公布的數(shù)據(jù)，全國主要城市年平均日照時(shí)間如下表所示：

3、 蓄電池容量，以安時(shí)數(shù)（AH）表示，一般采用免維護(hù)鉛酸電池，單節(jié)電壓12V，本系統(tǒng)采用兩節(jié)電池串聯(lián)使用。蓄電池容量越大，連續(xù)陰雨天正常供電時(shí)間越長。

4、 連續(xù)陰雨天正常工作時(shí)間，指在連續(xù)太陽光照不足情況下系統(tǒng)由蓄電池供電供電正常運(yùn)行的時(shí)間。

配置舉例，安裝城市：武漢；標(biāo)準(zhǔn)十字路口，每個(gè)街角配置3組φ400箭頭燈，兩組橫道燈，一組730倒計(jì)時(shí)器，24小時(shí)多相位運(yùn)行，平均每天14小時(shí)正常功率，10小時(shí)節(jié)能功率，連續(xù)陰雨天正常工作小時(shí)數(shù)7天，采用17V太陽能電池板串聯(lián)使用。

1、 單街角平均每天功耗=(1.8＋0.5＋4.2×5＋10)×14+(1.8＋0.5＋3.2×5＋8)×10＝729瓦時(shí)

2、 選用太陽能電池板峰值功率應(yīng)大于250W（502÷3.8÷0.9）。考慮到城市空氣污染影響日照時(shí)間，建議適當(dāng)增加功率。

單個(gè)蓄電池容量應(yīng)大于220AH（502×7天÷12÷2），即選用兩節(jié)12V/220AH蓄電池。