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移动式太阳能LED交通信号灯PCB抄板项目研究

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  一、概述
  道路交通控制的智能化很好的解决了城市交通的现代化管理问题,但对于偏远道路交通管理问题是当前道路交通管理中最为突出的问题。究其主要原因一是道路交通信号系统需要架设专门的电力线;二是资金不足,不可能在所有的道路口架设道路交通信号灯,这不现实也没有必要;三是道路维修工程中的交通诱导是一个亟待解决的问题。本文围绕解决道路维修工程中的交通诱导问题,研究应用“移动式太阳能LED交通信号灯”可以使道路维修工程中的交通诱导问题得到很好的解决。在多车道路段工程维修时,应用“移动式太阳能LED交通信号灯”对维修路段进行封闭和诱导交通,一是保障了施工人员的安全,二是提高了道路的通行能力和减缓了堵塞现象,三是有效杜绝交通事故的发生。移动式太阳能LED交通信号灯的运行方案是:
  (1)A灯红灯亮,B灯绿灯亮(时间视车流量进行设置)。
  (2)A灯红灯亮,B灯红灯亮(时间视车流量进行设置)。
  (3)A灯绿灯亮,B灯红灯亮(时间视车流量进行设置)。
  (4)A灯红灯亮,B灯红灯亮(时间视车流量进行设置)。
  二、移动式太阳能交通信号灯研究的必要性
  1、项目的必要性
  我国城乡建设和城镇化进程日新月异,道路交通事业的飞速发展,道路交通管理的任务越来越大,要求也越来越高。原有的道路交通信号控制已很难适应现代化的道路交通管理的需要,尤其是对智能交通信号灯的需求更是如此。这就对道路交通信号控制系统提出了新的更高的智能化要求,以适应交通事业的快速发展;提出了充分利用太阳能达到节能减排的目标;提出了移动式道路交通信号的要求;提出了施工、安装、使用简便的要求。
  基于上述四大问题,在有关企业的大力支持和帮助下研发了一套系统产品,充分利用太阳能为系统提供足够的能源;解决了不架设电力电缆专线和不用市电问题,实现节能目标和资源再生利用,降低交通监管成本;实现了移动式太阳能道路交通信号控制系统的智能化、可视化操作,以最先进的设备和科技手段满足交通事业快速发展的需要。
  2、项目所处技术领域产业政策
  移动式太阳能道路交通信号控制系统所处的技术领域包括:新能源、新材料、电子信息等三个领域。项目应用新技术、新材料、新工艺、新设备研制的太阳能道路交通信号控制系统新产品符合国家技术与产业政策的要求。
  3、项目研究的主要内容、关键技术
  太阳能道路交通信号控制系统研究的主要内容有光电转换、电池充放电保护与温度补偿、电源管理、脉冲节能供电、太阳能信号机、LED技术与同屏灯、系统智能化软件、液晶显示操作等。
  项目研究的技术原理如图所示

移动式太阳能LED交通信号灯PCB抄板项目研究
  关键技术是系统智能化软件控制、低功耗与脉冲供电、光电转换、外型结构。
  本项目通过研制,已生产出样机。新产品经测试和试用,性能指标达到设计要求,工作稳定,效果比较理想、用户比较满意。但项目还必须扩大试制,进一步优化工艺技术和对产品进行工艺定型。
  三、主要功能
  (1)主机使用液晶显示器,方便操作设置
  (2)主机与分机采用无线通讯模块传送数据
  (3)多相位信号灯控制方式,每个方向的信号机有12路独立输出
  (4)使用IAP技术实现EEPROM,掉电不掉数据
  (5)模拟面板显示
  (6)手动控制功能
  (7)蓄电池保护功能,对蓄电池电压过低或过高有相应保护
  (8)信号灯采用节能技术增加工作时间
  四、主要技术指示
  (1)输出:每个方向12路
  (2)控制精度:±50ms
  (3)控制方式:多时段多相位自动控制、手动相序控制
  (4)工作时段:10个时段方案,每个时段包含8个相位
  (5)输出相位:20个固定相位,10个自定义相位
  (6)绿灯时间:根据实际需要设定。
  (7)红灯时间:根据实际需要设定。
  (8)黄灯时间:0~9秒可调。
  (9)工作电压:DC11 ~14V。
  连续工作时间:≥170小时
  五、产品研制的主要依据
  (1)GB14887-2003《道路交通信号灯》
  (2)GA47-2002《道路交通信号控制机》
  太阳能道路交通信号控制系统尚无国家标准。
  六、技术方案
  (一)项目技术关键、创新点,项目完成时达到的技术水平
  1、项目技术关键
  采用模块化嵌入式软件设计使系统的输入、输出、运行管理完全实现了智能化。该软件通过反复测试和各种环境下的运行具有可靠性强、抗干挠性强、抗病毒能力强。程序功能较强,具有保护、自疹断和自恢复能力;具有电源监控、配电管理能力;具有多达8个运行方案、64个相位的预置。采用脉冲供电与CPU控制相结合,使整机功耗≤3W。采用优质的硅光电池和先进的封装技术使光电转换性能达到国内最好水平。外形结构的优化设计与城市美化相匹配。
  2、项目完成达到的技术水平
  (1)项目达到的目标
  ·确定产业化的工艺技术与工艺条件。
  ·进一步试产、实验、测试,并改进产品的设计,提高产品的系统技术性能与指标,制定产品质量标准。
  ·系统的技术性能指标在全国处于领先地位。
  (2)考核主要的技术指标。
  ·提供太阳能道路交通信号控制系统中试产品。
  ·提供产品应用实例的性能检测报告。
  (二)项目技术方案论述:生产技术、工艺流程、主要技术指标
  1、技术路线
  本项目的理论技术路线是:生产装备太阳能电池半成品、电源管理电路板半成品、太阳能信号机半成品、太阳能LED同屏灯半成品、液晶显示操作部分半成品、CPU加载软件、外结构加工。进行总装、调试、老化、总装检验等。
  2、工艺流程
  产品生产的工艺流程如下图所示:

移动式太阳能LED交通信号灯PCB抄板项目研究
  七、市场预测
  随着全国高速公路网的建设、省会中心城市经济圈的建设、城市道路的拓展、国家城乡公路建设和改造政策的实施、西部建设的加快、新农村建设政策的贯彻执行、各地中小城市框架的拉大、大中城市交通监管设备的更新、市县交通规范化管理的越来越多等产品有着巨大的市场空间。由于产品不需要架设电力线,不需要市电保障,不需要开挖道路敷设电缆,不需要电费就能长时间自动工作,产品安装方便、系统兼容性好,成为交通监管的主要首选设备,只要加快科技成果转化步伐就能占据主市场。
  八、项目对环境的影响
  生产过程中无需用水,无污水排放。生产过程中无燃料燃烧,没有有害气体和粉尘污染。
  九、项目预期的社会效益
  本项目的社会效益可以归纳为:
  1、为政府管理部门提供及时准确的数据,为交通诱导、控制、管理、规划和组织提供了有效的技术支撑。
  2、为道路交通维修提供智能化的可移动式太阳能信号灯,确保道路维修工程的安全,有效缓解交通拥挤、减少交通事故。
  3、节能、环保。
  4、可新增就业人员20人

    十、结语
  通过对移动式太阳能道路交通信号控制系统的研究与试制,产品在研发阶段的工作比较是成功的。新产品经过实验、检测和样品的内部鉴定完全达到了设计要求,其技术水平尚处国内领先。在研发阶段形成了比较完整的技术参数文件、工艺技术流程可用于下一步的试验和扩大再试产指导。产品的用户反映良好,希望尽快装备到道路交通信号控制系统。项目无污染、风险小、经济效益和社会效益都比较好,希望政府给予大力支持,使该科技项目早日实现产业化,早日装备到道路交通管理部门。