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摘要：当前，随着我国经济发展速度的不断加快，使得传统能源在各个行业及领域中的应用程度不断加深。并由此产生出能源的枯竭与环境的污染。为进一步解决能源的过度损耗，及确保生态环境得以保护，越来越多的新型可再生能源或清洁能源等得以在生产及生活中应用。其中，太阳能光伏发电，即是近年来新型清洁能源应用领域中较为突出的能源之一，也可将其称之为光伏技术。针对现阶段交通指示与指挥系统中，信号灯的全天候作业现状，应用传统的电力能源对其进行控制，不仅会消耗过多的能源储备，更不利于节能环保理念的达成。对此，将光伏技术应用于交通信号灯之中，既能有效解决传统能源的过度损耗现象，又能在不间断应用光伏能源的同时，达到良好的环境保护效果。本文通过对光伏技术在交通信号灯中的应用方案设计与模块选择，为现阶段的交通信号灯系统，制定出全新的光伏技术体系，旨在为光伏技术在交通指挥系统中的完善应用，做出自己应有的贡献。
关键词：光伏技术；交通信号灯；环境保护
前言：
新时代背景下，社会的发展和科技的进步，促使越来越多的新型节能、环保、以及可再生性质能源，被应用于社会生产与经济发展的各个行业及领域之中。光伏技术，即是现阶段所应用到的新型太阳能光伏发电技术。其通过将取之不尽用之不竭的太阳辐射能，转化为电能，使之成为现阶段应用较为广泛的清洁能源之一。将其应用于24小时全天候运行作业的交通信号灯之中，不仅极大的降低了传统能源的消耗，更会对生态环境起到良好的保护作用。因此，对于“光伏技术在交通信号灯中的应用”研究，就具有极大的现实意义。
一、设计方案
（一）实际设计需求分析
首先，交通信号灯应用时间为7X24小时全天候开启，即持续性开启。对于持续用电量有较大考验。其次，由于对交通信号灯进行光伏技术应用，所涉及到的实际天气情况，将对光伏技术的性能要求较高（如面临阴雨天气等）。若特定区域处于特定季节时，可出现持续性阴雨天气，针对此时无光照情况，应确保交通信号等的供电系统持续进行电力的供应，以确保交通信号等的正常运转。再次，由于交通信号灯设置在交通道路各段，受环境影响程度较大，对此，应确保应用光伏技术的交通信号系统具备全天候室外作业能力，并使其具备防尘与防水等基本功能[1]。最后，报警功能的融入。使交通信号灯系统在欠压状态下，或出现信号异常情况下，进行黄闪警示。并确保应用光伏技术的交通信号灯系统，具有较强的抗干扰能力。
（二）具体方案设计
依照上述的实际设计需求，设定出应用光伏技术的交通信号灯系统，应具备多样化模块及功能。其中模块构成为：光伏组件、充电保护器、放电保护器、蓄电设备、以及信号灯控制系统。而信号灯控制系统中也涉及到多元化内容，如信号发射器、无线信号接收器、信号主机等[2]。
二、光伏技术应用于交通信号系统中的模块选定
（一）光伏组件
首先，是光伏组件的构成。现阶段，单晶硅电池与多晶硅电池，均是光伏组件中重要的构成部分。其中，单晶硅电池可达到17%左右的光电转换率，而多晶硅电池则仅能达到15%左右的光电转换率。且在相同面积条件下，从功率角度对比，单晶硅组件的功率＞多晶硅组件功率。同时，由于交通信号灯系统中所涉及到的光伏组件，而光伏组件中又包含单晶硅与多晶硅组件，这使得此种交通信号灯系统，在强光与弱光状态下，均能够进行发电。且在弱光状态下，单晶硅组件的发电能力较之多晶硅组件高[3]。针对两种光伏组件的单位功率价格相同，故在进行光伏组件选取时，尤其在气候条件较为恶劣的区域范围内，应尽量选取单晶硅组件应用于交通信号灯系统之中。
其次，光伏组件安装方向。为确保光伏电池的功率发挥到最大化，应在对光伏组件进行合理调配与安装时，设定出光伏组件的安装方向。受地球绕太阳运行轨迹影响，应将光伏组件以面朝赤道的方向进行倾斜式安装，此种安装方向与方式，不仅能够使光伏组件能够接收到冬季最大化的太阳辐照量，更能使夏季的太阳辐照量得以降低。
最后，光伏组件功率。通常情况下，将交通信号灯系统的组满功率设定在50W—70W之间，且将故障或异常状态下的黄闪工作功率设定在30W左右。同时，针对交通信号灯的主要工作时间，将早6：00——晚22：00，作为满功率作业时间，则黄闪作业时间即为22：00——6：00。此时间可依据季节与所在区域的经纬度、日照时常等因素，做综合性的调节[4]。
（二）蓄电设备
通常情况下，交通信号灯系统中所应用到的蓄电设备为蓄电池，而蓄电池的容量，应依据所在区域的气候、日照时常等因素做中和性的设定，尤其对于阴雨天气较多的省市及地区，对于蓄电池的容量要求也要明显加强。现阶段，我国应用光伏技术的交通信号灯系统中，对于蓄电池的选取，多为12V，200Ah的铅酸蓄电池5—8块。
（三）充电保护器
作为光伏发电系统中最为重要的核心成分，充电保护器能够对蓄电池的过度充电与放电现象做有效的制约。其原理图如下图1所示。
图1 充电保护器原理图
其中，开关1为充电开关，而开关2则为放电开关。当充电保护器中的充电开关（即开关1）闭合后，光伏组件便将转换后的电力能源储存在蓄电池中。而蓄电池内电量达到负荷标准后，充电回路则会断开，蓄电作业结束。同时，还可对充电开关进行模式设定，使其在保护模式状态下，达成蓄电池的充电目的。当放电开关（即开关2）闭合后，蓄电池便开始负载供电作业。而蓄电池内的电量超出放电负荷时，放电开关也能够进行放电回路的切断，使负载供电停止[5]。若蓄电池通过充电，再次恢复到所设定的充电蹼后，放电开关将进行恢复供电作业。
（四）信号灯控制系统
在应用光伏技术的交通信号灯系统中，还涉及到信号灯控制系统模块。而此模块的构成部分多样，不仅涉及到无线信号的发射装置、无线信号的接收装置，更包含信号主机等系统信号配时设备。通过无线信号的发射装置，将交通信号灯的控制程序，以无线传输方式，发送至无线信号的接收装置中。无线信号接收装置再通过对信号信息进行转化后，对信号灯进行准确的运行控制。且同一套无线信号控制系统，需要通过两种信号频率进行发送与接收的间歇性传输。由东西向、南北向等进行特定时间间隔的信号传输，并通过对无线信号的准确接收，促使信号灯依照制定的程序及方案，做出相应的颜色变化。
此外，无线信号的传输与控制，可通过公共频道予以完成，既不必提出无线电传输申请，又会因秘钥的设置，而消除对附近无线电用户的信号传输干扰。
结语：
综上所述，新形势下，将光伏技术应用于交通信号灯之中，不仅能够确保交通信号灯系统运行的持续性，更能有效降低有线配电传输所涉及到的电缆与管线等投入成本。同时，由于光伏技术的应用，能够在保护生态环境的基础上，对可再生的清洁型能源发展，做出必要的推动作用。
参考文献：
[1]王可近.浅析电子信息技术在智能交通信号灯控制中的应用方法[J].信息化建设，2015，12：280.
[2]刘秋山，李亮，袁祥，宋月.利用电子信息技术实现智能交通信号灯的控制[J].河南科技，2015，23：38+40.
[3]梁家华.plc控制的交通信号灯控制系统设计[J].信息通信，2015，08：52-53.
[4]周文奇，韩晓玉.电子信息技术在智能交通信号灯控制中的运用研究[J].电子测试，2015，21：91-92.
[5]王士元.光伏技术在交通安全产品中的应用发展[J].交通节能与环保，2010，02：35-36+39.
论文作者:黄绍熙
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：信号灯论文; 光伏论文; 交通论文; 组件论文; 信号论文; 技术论文; 蓄电池论文; 《基层建设》2017年第12期论文;