有关路灯安装方案优化设计探析

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1、有关路灯安装方案优化设计探析【摘要】随着国家的发展，能源问题成了一个不可忽视的现实。本文从路灯安装中出现的能源浪费现象出发，考虑了单路灯、双路灯等情况下路灯的安装高度和间距等问题，从而实现能源的最大节约。比如，首先运用光学、物理学等知识求出单个路灯的照明范围，然后再以此为基础，计算出安装路灯时的最大间距和对应的路灯高度。然后，对一侧有多个路灯的情况进行研究，对两路灯之间的距离和安装高度之间的关系进行模拟，从而计算出安装路灯的最优方案。最后以某段路灯的安装为例，根据具体情况，得出两个路灯之间的最优距离和安装高度。【关键词】发光强

2、度；光通量；照度定律1、路灯安装的现状简介现阶段，国家经济发展迅速，因此，能源的紧缺也越来越明显。为了保证经济的发展，国家应当节约能源。现在，很多路灯的安装都是以经验为主，不能按照具体的情况确定一个合理的方案来应对路灯安装工程。路登天安装后，极大的浪费了能源资源。调查表明，很多路段的路灯安装的数量过多，一些路段的路灯则是进行间隔亮灯，这些现象都给能源和资源造成很大的浪费。为了解决这些问题，本文根据实际情况，在满足基本照明的情况下，通过合理的计算与设计,通过尽可能少的安装路灯的数量，来解决能源浪费的问题。2、模型设计的准备工作2

3、.1模型的假设在进行路灯安装的优化设计时，首先应建立一个合理的模型。考虑实际情况，所见模型有以下特点：以交通繁忙程度决定路段所需的亮度；不考虑路灯照明时的反射作用；把灯具的发光功率和效率这些因素不考虑在内；在照明强度在临界值以上时，才认为可以看见物体；在相同的路段内，安装的路灯都是相同品牌和规格的；把路灯的发光源看待成点光源。2.2符号的表达意义表示路灯的发光点到地面的垂直距离；表示同一侧两路灯之间的距离；表示某个路段的路面的宽度；表示该路段路面的照明强度。2.3设计模型时用到的定义和定律光强度：是衡量光源在某个范围内发出的可

4、见光的强度的物理量，一般情况下，是用光源在某一个特定方向上单位立体角内发射出的总能量来衡量，其单位为坎德拉。立体角是由一个锥面围成的空间部分，它以锥顶为心的单位球面被锥面所截的面积来度量。通量是指人眼能够感受到的光辐射的功率；具体表述为相对视见率与单位时间光辐射的能量之积，通量的单位是流明。照度是在单位面积上的光通量的大小，其单位为勒克司。照度定律：当点光源距离预备照明平面高度时，照明平面上某点的照度为：。公式中的表示光源的发光强度的大小，为预备照明平面和光线的法线的夹角，为点到光源的距离。夜晚时，应当根据路面的具体状况而决定

5、路面所需的光照强度。比如在车流量大的路段，路面所需光照强度就应当较大，而普通的校园路段等，则所需光照强度就小。3、建立模型根据假设的内容可以知道，可见度受照明强度很大的影响，在照明强度不低于时，认为物体可见。3.1单路灯照明范围的数学模型当点光源垂直照射时，被照面上的光照强度与光源的发光强度成正比例关系，光源和被照面之间的距离成反比例关系，跟光线与表面法线的夹角的余弦成正比。被照面上任一点的照度为：表达式里的表示的是灯的功率，表示点光源到路面之间的距离，表示点光源到路面某一点的水平距离。为了使地面的物体处于可见的视线，那么，路

6、面的光照强度应当与光照强度有如下关系：那么在路面上，可以计算出和路灯之间的水平距离的最大值是:那么，就可以计算出一盏路灯的照明范围为：即其范围是以为半径，以路灯与地面的接触点为圆心的圆的范围。3.2双路灯最优间距的数学模型首先，先建立一个坐标系模型。把两盏灯之间的连线当作x轴，而过其中一盏灯并且垂直x轴的作为轴。那么久可以计算出高为的两路灯的发光点和地面某点的距离：两盏路灯照射的情况如下图：那么可以计算出两盏灯之间的地面区域内的某点的照度为：可以知道，点的光照强度是一个连续二元函数，那么二元函数的极值点就是最低光照度点，可用如

7、下二元函数极值求法确定的极值点。3.3多路灯同侧安装数学模型3.3.1模型的建立多路灯同侧的照明情况如下图：假设路面上的某一点的照度只与离其最近的两盏路灯的照射有关系，而与其他更远的路灯无关，可以建立直角坐标系如图2o分别把路灯标记为那么四盏灯到路面上任意点的距离分别为：那么，点光照度为：点光照度同样是一个连续的二元函数，可以计算出的稳定点.那么点的光照度最小，只要越小，越大，则要满足：（1）3.3.2模型求解在路段测得的相关数据如下表：为路段的长度此路段上安装的是高压钠灯，光通量为48000流明•假设光照强度在1.45985

8、-14.59854之间，为了保证路段能够正常活动，那么需要保证此路段的最低照明强度为。然后根据光通量与发光强度的关系：（其中是点光原的立体角）可以计算出路段路灯的发光强度：（坎德拉）可以得出：取定一组值，;求得对应的一组值如下：,用软件求出关于的二次多项式：-0.10189+