太阳能交通信号灯路口解决方案

太阳能路口设计方案

HD205A太阳能交通信号灯控制系统是我公司为解决城郊道路交叉口在安装交通信号灯过程中所遇到的接电困难，破路不方便等问题以及为了响应国家节能运动和倡仪而开发的利用太阳能作为信号灯电源的高性能自适应交通信号灯控制系统。

结构与组成

利用HD205信号机构成的一个标准十字太阳能信号灯路口示意图如下所示，可以看出，一个路口可以分解成4个街角，采用HD205A信号机组成的信号灯路口完全避免了机动车车道的路面开挖。

该系统主要由如下几个部分组成。

1、 控制器。由4台HD205A信号机组成，每台信号机分别负责一个街角信号灯的输出管理以及电源管理。其中一台为主机、三台为分机，由用户根据习惯现场设置。主机根据预先设定的相位方案和时段方案控制整个路口信号灯的协调运行，同时负责一个街角的信号灯输出以及电源管理；从机信号机根据预先设定的地址，自动提取主机通过无线形式下发的灯色信息并转换为灯色输出，同时向主机报告自身运行状态信息，如灯色输出反馈信息、蓄电池电压状态、太阳能电压状态等等。关于信号机的功能特点另章描述。由于采用太阳能供电，信号机必须时刻监视自身供电系统，尽一切可能节约用电，延长在太阳光照不足情况下信号灯的正常工作时间。信号机根据光－电转换效能判断白天和黑夜、晴天和阴雨天，并根据光线状态通过PWM调整信号灯的供电电压。

2、 信息交换系统，由配置在每个街角的无线电台组成路口主机和分机之间的信息交换系统。每个方向的信息交流用高速无线电台内置高性能CPU，基于FSK调制模式，并采用了前向纠错信道编码技术，提高了抗突发干扰和随机干扰的能力，在信道误码率为10的－2次方时，可得到实际误码率10的－5到－6次方。

3、 供电系统，采用直流低压充放电模式。每个街角的供电电源主要由蓄电池和太阳能电池板承担，太阳能电池板通过光电转换效应将太阳能转换成电能，在信号机的控制下向蓄电池充电；信号机通过PWM（脉宽调制）方式将不断变化的蓄电池电压转换成稳定的适合信号灯供电的电源。由于蓄电池本身的特性，电能充足和不够时其本身的电压变化很大，如12V/100AH的蓄电池，其正常供电时的电压范围在11.5V－14.7V，显然不能满足LED信号灯稳定显示的条件，容易造成LED发光管的损坏，加快LED亮度的衰减率。为此，HD205A信号机采用脉宽调制技术，将信号灯供电电压稳定在一个合适的水平，有效地降低了蓄电池本身电压变化对信号灯的影响程度。正式利用该技术，信号机还通过对日照光线的强度的判断，调整信号灯供电电压，使信号灯亮度时刻保持在合适的水平，从而达到节能效果。

4、 信号灯系统，采用高效节能的LED信号灯，亮度高、功耗低，寿命长。用户可以根据需要选择多种形式的信号灯，如满屏灯、箭头灯、横道灯、倒计时等等。

功能特点

1、 丰富的信号灯输出，整个系统多达16组独立的信号灯灯组输出，包括12组机动车信号灯和4组横道灯，可以满足绝大部分路口的需求。

2、 PWM技术，采用脉宽调制技术，消除了蓄电池电压波动对信号灯的影响。

3、 节能技术，自动判别白天和夜间，并通过PWM技术在夜间降低信号灯供电电压，使蓄电池的续流能力比常规供电方式延长1/3。

4、 可靠通讯，采用高速、低功耗的无线通讯模块，每个无线电台的平均功耗小于0.5W，通讯可靠性大于99.9％。

5、 平行分布技术，系统中四个街角控制系统完全独立，结构完全相同，每个街角控制器是主机或从机完全由用户根据喜好和要求决定，从而降低了建设难度。

6、 可靠运行技术，采用多重检测和保护技术，发现故障，自动降级运行。如若任何一个街角的出现输出故障、蓄电池电压不足、通讯故障等将在极短时间内将信号灯降级为黄闪运行。

7、 友好的人机界面，所有对信号机的设置均通过中文液晶画面进行，符合中国人的操作习惯。

供电系统配置

在本系统中，由蓄电池＋太阳能电池板组成系统的供电电源，每个街角采用两个12V蓄电池串联组成24V电池组。对蓄电池容量和太阳能电池板功率的选择主要由如下几个因素决定

1、 街角信号灯和信号机的负载功率，路口的大小和用户喜好决定了信号灯的配置选择，我公司目前所生产的信号灯和信号机的功率如下表所示，用户可以根据该表内的指标很容易地估算出路口功率。

2、 太阳能电池板峰值功率，以“瓦”表示，该参数只表示太阳能电池板在理想光照状态下的转换功率，在实际使用中还与当地纬度和最佳安装倾角等有关。当地年平均日照时间，据有关部门公布的数据，全国主要城市年平均日照时间如下表所示：

3、 蓄电池容量，以安时数（AH）表示，一般采用免维护铅酸电池，单节电压12V，本系统采用两节电池串联使用。蓄电池容量越大，连续阴雨天正常供电时间越长。

4、 连续阴雨天正常工作时间，指在连续太阳光照不足情况下系统由蓄电池供电供电正常运行的时间。

配置举例，安装城市：武汉；标准十字路口，每个街角配置3组φ400箭头灯，两组横道灯，一组730倒计时器，24小时多相位运行，平均每天14小时正常功率，10小时节能功率，连续阴雨天正常工作小时数7天，采用17V太阳能电池板串联使用。

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

2、 选用太阳能电池板峰值功率应大于250W（502÷3.8÷0.9）。考虑到城市空气污染影响日照时间，建议适当增加功率。

单个蓄电池容量应大于220AH（502×7天÷12÷2），即选用两节12V/220AH蓄电池。