HD205A太陽能交通信號燈控制系統(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國家節(jié)能運動和倡儀而開發(fā)的利用太陽能作為信號燈電源的高性能自適應交通信號燈控制系統(tǒng)。
結構與組成
利用HD205信號機構成的一個標準十字太陽能信號燈路口示意圖如下所示，可以看出，一個路口可以分解成4個街角，采用HD205A信號機組成的信號燈路口完全避免了機動車車道的路面開挖。
該系統(tǒng)主要由如下幾個部分組成。
控制器。由4臺HD205A信號機組成，每臺信號機分別負責一個街角信號燈的輸出管理以及電源管理。其中一臺為主機、三臺為分機，由用戶根據(jù)習慣現(xiàn)場設置。主機根據(jù)預先設定的相位方案和時段方案控制整個路口信號燈的協(xié)調運行，同時負責一個街角的信號燈輸出以及電源管理；從機信號機根據(jù)預先設定的地址，自動提取主機通過無線形式下發(fā)的燈色信息并轉換為燈色輸出，同時向主機報告自身運行狀態(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。關于信號機的功能特點另章描述。由于采用太陽能供電，信號機必須時刻監(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燈的正常工作時間。信號機根據(jù)光－電轉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調整信號燈的供電電壓。
信息交換系統(tǒng)，由配置在每個街角的無線電臺組成路口主機和分機之間的信息交換系統(tǒng)。每個方向的信息交流用高速無線電臺內置高性能CPU，基于FSK調制模式，并采用了前向糾錯信道編碼技術，提高了抗突發(fā)干擾和隨機干擾的能力，在信道誤碼率為10的－2次方時，可得到實際誤碼率10的－5到－6次方。
供電系統(tǒng)，采用直流低壓充放電模式。每個街角的供電電源主要由蓄電池和太陽能電池板承擔，太陽能電池板通過光電轉換效應將太陽能轉換成電能，在信號機的控制下向蓄電池充電；信號機通過PWM（脈寬調制）方式將不斷變化的蓄電池電壓轉換成穩(wěn)定的適合信號燈供電的電源。由于蓄電池本身的特性，電能充足和不夠時其本身的電壓變化很大，如12V/100AH的蓄電池，其正常供電時的電壓范圍在11.5V－14.7V，顯然不能滿足LED信號燈穩(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信號機采用脈寬調制技術，將信號燈供電電壓穩(wěn)定在一個合適的水平，有效地降低了蓄電池本身電壓變化對信號燈的影響程度。正式利用該技術，信號機還通過對日照光線的強度的判斷，調整信號燈供電電壓，使信號燈亮度時刻保持在合適的水平，從而達到節(jié)能效果。
信號燈系統(tǒng)，采用高效節(jié)能的LED信號燈，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燈，如滿屏燈、箭頭燈、橫道燈、倒計時等等。
功能特點
豐富的信號燈輸出，整個系統(tǒng)多達16組獨立的信號燈燈組輸出，包括12組機動車信號燈和4組橫道燈，可以滿足絕大部分路口的需求。
PWM技術，采用脈寬調制技術，消除了蓄電池電壓波動對信號燈的影響。
節(jié)能技術，自動判別白天和夜間，并通過PWM技術在夜間降低信號燈供電電壓，使蓄電池的續(xù)流能力比常規(guī)供電方式延長1/3。
可靠通訊，采用高速、低功耗的無線通訊模塊，每個無線電臺的平均功耗小于0.5W，通訊可靠性大于99.9％。
平行分布技術，系統(tǒng)中四個街角控制系統(tǒng)完全獨立，結構完全相同，每個街角控制器是主機或從機完全由用戶根據(jù)喜好和要求決定，從而降低了建設難度。
可靠運行技術，采用多重檢測和保護技術，發(fā)現(xiàn)故障，自動降級運行。如若任何一個街角的出現(xiàn)輸出故障、蓄電池電壓不足、通訊故障等將在極短時間內將信號燈降級為黃閃運行。
友好的人機界面，所有對信號機的設置均通過中文液晶畫面進行，符合中國人的操作習慣。
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，每個街角采用兩個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因素決定
街角信號燈和信號機的負載功率，路口的大小和用戶喜好決定了信號燈的配置選擇，我公司目前所生產的信號燈和信號機的功率如下表所示，用戶可以根據(jù)該表內的指標很容易地估算出路口功率。
序號 | 設備名稱 | 正常功耗 | 節(jié)能功耗 | 備注 |
1 | HD205信號機 | 1.8W | 1.8W | 一個街角配置一臺 |
2 | 無線電臺 | 0.5W | 0.5W | 一個街角配置一臺 |
3 | φ300滿屏燈 | 5.8W | 4.6W | |
4 | φ300箭頭燈 | 3.2W | 2.4W | |
5 | φ400滿屏燈 | 13W | 9.8W | |
6 | φ400箭頭燈 | 4.2W | 3.2W | |
7 | 橫道燈(綠人靜態(tài)) | 4.2W | 3.2W | |
8 | 730型機動車倒計時器 | 12W | 8W |
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)下的轉換功率，在實際使用中還與當?shù)鼐暥群妥罴寻惭b傾角等有關。當?shù)啬昶骄照諘r間，據(jù)有關部門公布的數(shù)據(jù)，全國主要城市年平均日照時間如下表所示：
蓄電池容量，以安時數(shù)（AH）表示，一般采用免維護鉛酸電池，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)陰雨天正常供電時間越長。
連續(xù)陰雨天正常工作時間，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行的時間。
城市 | 緯度 Φ | 最佳傾角 | 年平均日照時間 | 城市 | 緯度 Φ | 最佳傾角 | 年平均日照時間 |
哈爾濱 | 45.68 | Φ+3 | 4.4h | 杭州 | 30.23 | Φ+3 | 3.42h |
長春 | 43.90 | Φ+1 | 4.8h | 南昌 | 28.67 | Φ+2 | 3.81h |
沈陽 | 41.77 | Φ+1 | 4.6h | 福州 | 26.08 | Φ+4 | 3.46h |
北京 | 39.8 | Φ+4 | 5h | 濟南 | 36.68 | Φ+6 | 4.44h |
天津 | 39.10 | Φ+5 | 4.65h | 鄭州 | 34.72 | Φ+7 | 4.04h |
呼和浩特 | 40.78 | Φ+3 | 5.6h | 武漢 | 30.63 | Φ+7 | 3.80h |
太原 | 37.78 | Φ+5 | 4.8h | 長沙 | 28.20 | Φ+6 | 3.22h |
烏魯木齊 | 43.78 | Φ+12 | 4.6h | 廣州 | 23.13 | Φ-7 | 3.52h |
西寧 | 36.75 | Φ+1 | 5.5h | 海口 | 20.03 | Φ+12 | 3.75h |
蘭州 | 36.05 | Φ+8 | 4.4h | 南寧 | 22.82 | Φ+5 | 3.54h |
銀川 | 38.48 | Φ+2 | 5.5h | 成都 | 30.67 | Φ+2 | 2.87h |
西安 | 34.30 | Φ+14 | 3.6h | 貴陽 | 26.58 | Φ+8 | 2.84h |
上海 | 31.17 | Φ+3 | 3.8h | 昆明 | 25.02 | Φ-8 | 4.26h |
南京 | 32.00 | Φ+5 | 3.94h | 拉薩 | 29.70 | Φ-8 | 6.7h |
合肥 | 31.85 | Φ+9 | 3.69h |
配置舉例，安裝城市：武漢；標準十字路口，每個街角配置3組φ400箭頭燈，兩組橫道燈，一組730倒計時器，24小時多相位運行，平均每天14小時正常功率，10小時節(jié)能功率，連續(xù)陰雨天正常工作小時數(shù)7天，采用17V太陽能電池板串聯(lián)使用。
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
選用太陽能電池板峰值功率應大于250W（502÷3.8÷0.9）。考慮到城市空氣污染影響日照時間，建議適當增加功率。
單個蓄電池容量應大于220AH（502×7天÷12÷2），即選用兩節(jié)12V/220AH蓄電池。
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