Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  
  

 

Статьи для электриков » Электрическое освещение

Интеллектуальные системы уличного освещения


 

К искусственному освещению на улицах все давно привыкли, и воспринимают его как нечто само собой разумеющееся. Лампы, размещенные на различных опорах освещают магистрали, дороги, автострады, дворы, площадки и другие территории и объекты. Они включаются автоматически или вручную, в определенное время суток по расписанию или по усмотрению диспетчера.

В разных местах, в зависимости от особенностей освещаемого объекта, применяют фонари с рефлекторами, рассеивающие фонари или фонари с плафонами разнообразной формы. Так крупные дороги освещаются фонарями с рефлекторами, второстепенные дороги могут освещаться и фонарями рассеянного света, оснащенными рассеивающими плафонами, а парки и пешеходные дорожки часто озарены мягким светом, исходящим из шарообразных или цилиндрических плафонов.

СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» регламентирует работу уличного освещения, и изменения, внесенные в данный стандарт в 2011 году предполагают теперь широкое внедрение светодиодной технологии. Регламент касается, помимо прочего, обеспечения безопасности дорожного и пешеходного движения, в связи с чем установлены значения мощности ламп и уровня освещенности для объектов различного назначения.

Безопасность на дорогах - прежде всего, и здесь важно учитывать и скорость движения транспорта, и особенности рельефа местности, и наличие элементов транспортной инфраструктуры: мостов, развязок, перекрестков и т. д.

Видимость для водителя должна быть такой, чтобы не способствовать его скорой утомляемости. Крайне важна горизонтальная освещенность на дорогах и улицах, которая определяется в документе категорией освещенности и интенсивностью движения.

Уличное освещение

Для уличного освещения традиционно применяют лампы следующих типов: лампы накаливания, дуговые ртутные лампы высокого давления, дуговые металлогалогенные лампы, а также натриевые лампы высокого и низкого давления. В последние же годы в этот ряд добавились еще и светодиодные лампы.

Что касается светодиодных ламп, то их световые свойства и технические характеристики опережают лампы других типов, традиционно применяемых для освещения улиц. Светодиоды весьма экономичны, потребляют минимум электроэнергии, способны напрямую, почти с 90% КПД, преобразовывать электрический ток в свет.

Справедливости ради отметим, что при значительных мощностях светодиоды уступают сегодня в плане КПД некоторым типам традиционных ламп. Но согласно прогнозам экспертов, в ближайшие годы светодиодная технология достигнет такой степени совершенства, что полностью вытеснит собой газоразрядные лампы из сферы уличного освещения.

Это все, что можно в принципе сказать об обычных системах уличного освещения. Упомянем, однако и некоторые недостатки. В первую очередь — неэкономичность. Электроэнергия расходуется независимо от вариаций в реальности, обычная система уличного освещения не является гибкой. Второе негативное качество — необходимость затрат на техническое обслуживание, и невозможность бесперебойной работы, как следствие — потребность в случае неполадок поступиться безопасностью на некоторое время.

Интеллектуальная система уличного освещения

Названных недостатков лишены интеллектуальные системы уличного освещения. Интеллектуальная система уличного освещения — это уже не просто фонари с лампами. Система включает в себя как совокупность уличных фонарей, так и сеть обмена информацией с локальным центром (концентратором), передающим ее на сервер для последующей обработки полученных данных.

Здесь предполагается двухсторонняя связь, позволяющая дистанционно регулировать яркость фонарей в зависимости от погодных условий и характера уличного движения в текущий момент. Например в туман яркость следует добавить, а при яркой Луне — убавить. Таким образом достигается экономия электроэнергии минимум в 2 раза, по сравнению с обычными системами уличного освещения.

Обслуживание интеллектуальных систем уличного освещения получается более оперативным и рентабельным. Непрерывный контроль состояния ламп из центра позволяет мгновенно реагировать на возникшую неисправность, и быстро ее исправлять. Уже не нужно бригадам регулярно объезжать подконтрольную территорию, чтобы выявить, не вышла ли из строя какая-нибудь лампа, достаточно выехать к заранее известному фонарю и именно его отремонтировать.

Ключевым элементом интеллектуальной системы оказывается сам фонарный столб, содержащий в себе несколько основных блоков: драйвер лампы, модуль коммуникации, набор датчиков. Благодаря драйверу лампа питается стабилизированным напряжением и ровным током. Цифровое управление и передачу данных осуществляет модуль коммуникационного интерфейса. Датчики отслеживают погоду, положение столба в пространстве, степень прозрачности воздуха. Так эффективность в управлении освещением городов и автострад выходит на качественно новый уровень.

Уровень освещенности объектов на определенной территории контролируется в реальном времени благодаря локальному концентратору, который точно управляет яркостью, направлением света и даже его цветом. В зависимости от погодных условий, от интенсивности движения транспорта, от наличия осадков, уровень искусственной освещенности может изменяться автоматически.

Усиление света или наоборот — затемнение, - этим процессом может управлять умная электроника. Своевременное затемнение, кстати, благотворно влияет на продолжительность службы светодиодных ламп и помогает экономить электроэнергию без ущерба для окружающих.

Уличное освещение с автономным питанием

В некоторых странах уже сегодня можно встретить интеллектуальные системы с автономным питанием, когда на каждом столбе имеется индивидуальная солнечная батарея или ветряк.

Энергия ветра или солнца (днем) непрерывно накапливается в аккумуляторе, но расходуется лампой по мере надобности, с учетом внешних условий, в соответствующем режиме. Достоинства таких решений очевидны. Фонарям практически не требуется обслуживание, они автономны, экономичны, безопасны. Разве что протирать плафоны от пыли и грязи, особенно на автострадах, периодически все же нужно.

Удаленный сервер или зональный контроллер автоматически управляют системой интеллектуального уличного освещения. Изначально задаются настройки, алгоритм управления, в соответствии с которыми затем и формируются сигналы для дистанционного включения, выключения и регулировки яркости фонарей. Сигналы подаются на сигнальные входы драйверов.

Так достигаются энергосбережение, продление срока службы ламп и экономичность системы освещения в целом. Для передачи сигналов используются RS-485, радиоканал, Ethernet, GSM, витая пара или даже силовая ЛЭП в качестве проводника для сигнального ВЧ-тока.

Умный светильник

Применение серверов позволяет адресно обратиться к конкретному фонарю, включить или выключить его, послав соответствующий сигнал на его блок управления. В частности, если используется радиочастотный канал, то фонарю присваивается IP-адрес по протоколу TCP/IP.

Каждому фонарю, а точнее — блоку управления фонарем, изначально присваивается один из многих тысяч доступных IP-адресов, и оператор видит каждый фонарь с его адресом и текущим состоянием на карте на мониторе компьютера.

Среди функций сервера и регулярный опрос фонарей, и фонарь с определенным заводским адресом оказывается просто привязанным к месту на территории. GSM-управление используется в исключительных случаях из-за своей дороговизны.

Интеллектуальные системы уличного освещения имеют три уровня управления отдельными лампами, и хотя способы управления у различных разработчиков различны, принцип остается неизменным. Например, компания DotVision (Франция) предлагает следующие варианты управления:

  • Индивидуальное;

  • Зональное с регулировкой мощности;

  • Зональное с регулировкой и телеметрией.

При индивидуальном управлении предоставляется максимум возможностей для экономии, а также высокая точность обслуживания для комфорта и безопасности людей. Состояние каждой из ламп отслеживается и регулируется индивидуально благодаря интеллектуальным балластам, приемопередатчикам и контроллерам.

Зональное управление с дистанционной регулировкой мощности является компромиссным вариантом в плане баланса экономии и возможностей. Здесь есть регулятор мощности, установленный в зональном шкафу управления, и система телеметрии на базе LonWorks или Modbus, позволяющая двухсторонний обмен данными между зональным контроллером и территориальным сервером.

При зональном управлении с телеметрией экономичность мала, но зональный контроллер четко отслеживает неисправности, ведет телеметрию и дистанционно управляет лампами (включение и выключение). Двухсторонний обмен данными между сервером и контроллером для передачи телеметрической информации и управляющих сигналов доступен.

Конечно, кроме датчиков освещенности, отвечающих за включение вечером и выключение фонарей утром, есть и иные методы автоматизированного управления. Например компания Stwol (Корея) предоставляет возможность управлять освещением непосредственно в соответствии с текущим уровнем освещенности. Но не при помощи фотодатчика, а при помощи GPS.

Географические координаты связываются со временем восхода и заката солнца, - вычисления делает программа, - и в определенное астрономическое время устройство уже знает, что через 15 минут будет темно, и включает заранее фонари. Или через 10 минут после восхода, ориентируясь аналогичным образом, фонари гасит. Более простой метод — включение и выключение ламп по расписанию, в определенное время суток, в зависимости от дня недели.




Статьи близкие по теме:
  • Светодиодные светильники уличного освещения
  • Выбор источников света для промышленных помещений
  • Уличные светодиодные прожекторы
  • Современные устройства управления освещением
  • Наружное освещение городов






  • Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования


    Кабельные муфты IEK