石刚

【摘 要】随着车辆的增多，对交通信号灯提出了更高的要求，利用清洁能源制造新的产业，作为风光互补无线交通信号系统，是一个新技术应用的范例，也是一个不断完善的科技方向，我们应该挖掘它的内在潜力，提升它的应用价值。

【关键词】风光互补；无线控制；交通信号灯

Abstract： With the increase of vehicles, traffic lights need higher requirements, for the use of clean energy to create new industries, wind and solar wireless traffic signal system is an example of the application of new technologies, it is also a continuous improvement technology direction , we should tap the inherent potential to enhance its value.Key words: wind and solar; wireless control; traffic lights

中图分类号：U491.2 文献标识码：A 文章编号：

一、风光互补系统简介：

风光互补无线控制交通信号灯系统指的是电力由新型的风力发电机和太阳能电池板来提供的系统，而不是由传统的电力线来供电的系统。系统主要由风力发电机、太阳能电池板、风光互补控制器、阀控式铅酸电池、微电脑时控开关、带控制柜的单臂路灯灯杆和LED灯组成。

二、 系统原理：

本系统通过太阳能电池板和风力发电机产生电能。该电能的电压带有脉动成分，经过风光互补控制器变换后，变成稳定的直流，给蓄电池充电，然后通过控制器输出稳定的直流电，经过微电脑时控开关控制，再给LED交通信号灯供电。无线交通信号灯是通过单片机把控制机的信号加载到一个几百MHC的高频信号源（称为调制）再用天线发送，在空中形成电场-磁场的电磁波。接收端通过天线接收下来，经过单片机解调、放大出原来的信号去点亮信号灯，完成无线接收发送过程。

三．风光互补系统的主要设备；

1、信号灯：

风光互补系统中，宜采用环保高光率，低能耗的光源，在此要求下，LED光源最佳的选择。具备发光效率高、显示指数高、寿命长 、低功耗的特点。信号灯应采用稳压恒流驅动设计，稳定性高。电气配件可维护保养更换性强。采用直流供电，信号灯安全性能高。符合GB14887-2003标准规定的安全要求。

2、蓄电池；

考虑到风光互补系统基本应用在户外，多采用阀控式密封蓄电池。其性能特点如下；

1）使用寿命比一般电池（吸附式）高30%以上。

2）使用寿命超过10年。

3）固体凝胶电解质，无内部短路，热容量大，热消耗能力强，无一般电池（吸附式）易产生的热失控现象。

4）固体凝胶电解质浓度均匀，不存在酸分层现象。

5）电解液固定在胶质中，不会发生分层现象。

6）极板采用无锑合金，电池自放电率极低，20℃温度环境下存入两年，仍有50%以上容量。

7）耐低温、高温能力强，可在-25℃-60℃温度范围内使用。

3、风力发电机选型；

风力发电机的输出功率与当地的气象条件、安装位置、周边环境关系密切，风力资源充足，位置风力强劲或周围环境比较空旷的环境条件下，则发电机输出功率大，反之则输出功率小。

系统每天能够给负载提供足够的电量，而且能使蓄电池大部分时间内保持在充满或接近充满状态。即使连续三天阴雨情况下，也能使负载正常运行。

4、太阳能板；

太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。

太阳能电池板是风光互补系统中重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳能电池是否具有使用价值的重要因素。

硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。。为了获得良好的转换效率，应选用单晶硅太阳能电池。将单体太阳能电池进行串联并联并封装后，作为太阳能组件使用。

5、风光互补智能控制器

采用MPP最大功率跟踪方式，能充分利用太阳能和风能；具有运行状态指示灯，充放电控制精确、显示直观易为理解；具有稳压、稳流精度高、纹波小、效率高、输入电压范围宽等特点；具有防反充电、过充、过放和过压保护、过载和短路保护、充电接反保护、风机失速刹车保护等；

四、技术线路以及工艺流程；

风电互补无线交通信号灯区别于市电（交流电）的信号灯，市电信号灯通过电缆线路把信号控制器的控制信号传输到信号灯上面直接点亮。

无线交通信号灯是通过单片机把控制机的信号加载到一个几百MHC的高频信号源（称为调制）再用天线发送，在空中形成电场-磁场的电磁波。接收端通过天线接收下来，经过单片机解调、放大出原来的信号去点亮信号灯，完成无线接收发送过程。

选择太阳能电池板、风机、蓄电瓶以及用电负荷之间的合理匹配。设计一个智能化的电源管理软件，能精确的控制充放电的电压值，有效保护蓄电池，另外，还能根据环境亮度改变信号灯驱动电流如在白天太阳光很强的情况下电源管理器会以最大的亮度以适应白天环境的需要，阴天会自动降低亮度至适应环境到了晚上会进一步降低亮度，耗电会减少到原来的一半亮度。这样基本达到电量的匹配，在无风无光情况下，连续正常工作12天以上。

五、延展的研究方向

作为风光互补无线交通信号系统，是一个新技术应用的范例，也是一个不断完善的研究成果，我们应该挖掘它的内在潜力，提升它的应用价值。

1、加强通信能力，使风光互补无线交通信号灯系统，使用的每一个路口建立三G通信网络与道路指挥中心联网，是指挥中心可以通过特制的电脑界面调看每个路口的工作状态设置，修改各项参数。

2、逐步达到协调机功能配合视频检测功能块，做到线协调，或面协调，切实有效的控制指挥车辆运行。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。