АВТОМАТИЗОВАНІ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ВУЛИЧНИМ ОСВІТЛЕННЯМ

Деталі
Категорія: П'ятнадцята всеукраїнська практично-пiзнавальна iнтернет-конференцiя

Лук’янець Дмитро Вікторович

студент ІІ курсу магістратури

кафедра метрології та інформаційно-вимірювальної техніки

Житомирський державний технологічний університет

Україна, Житомир

 

  Анотація: У даній роботі розглянуто загальноприйняті способи та методи управління вуличним освітленням. Проведено аналіз сучасних систем управління та протоколів, які вони використовують. Наведено приклади сучасних системи, виявлено їхні основні переваги та недоліки.

  Ключові слова: мережа, освітлення, автоматизація, телеметрія, контроль, енергозбереження

 

  Мережі вуличного освітлення є суттєвою частиною структури комунального господарства міст, селищ і великих підприємств. Сучасні мережі вуличного освітлення - це енергоємні об'єкти, правильна побудова яких важливо для їх ефективної роботи, раціонального використання і мінімізації втрат енергоресурсів. Впровадження нових технологій автоматизації мереж освітлення дозволяють не тільки вирішувати ці завдання, але також полегшити їх обслуговування та моніторинг. В даний час значна частина обладнання районних і міських мереж освітлення морально і фізично старіє і постає питання про його оновленні. Крім того, сучасні системи автоматизації - це не просто данина моді, вони мають і економічні переваги:

  • у автоматичному режимі строго дотримується розклад, тому що виключається вплив людського фактора;
  • немає необхідності виїжджати на перевірку включення або відключення освітлення;
  • у разі не відключення освітлення не відбувається втрат електроенергії, так як диспетчер оперативно про це сповіщається і вживає відповідних заходів (раніше про невчасне відключення повідомляли через кілька годин громадяни);
  • для здійснення технічного обліку енергії немає необхідності виїжджати і знімати показання з лічильників візуально;
  • більш надійна система, побудована з сучасних компонентів, вимагає менше витрат на своє обслуговування.

  На даний час контроль за освітленням проводиться зонально. Метою дослідження є аналіз матеріалу та джерел інформації з метою подальшої розробки власної повноцінної ІСУВО (інтелектуальна система управління вуличним освітленням), яка дозволить здійснювати контроль та збір телеметричних даних з кожного освітлювального приладу в цій системі.

  Вуличне освітлення являє собою штучний спосіб оптичного збільшення видимості на вулиці в темний час доби, здійснюваний лампами, закріпленими на щоглах освітлення, шляхопроводах та інших опорах, які можуть включатися в темний час доби автоматично (або вручну) з диспетчерського пункту.

  Сьогодні найбільш розповсюджені застарілі газорозрядні лампи вуличного освітлення, заповнені парами ртуті або натрію. Проте, останнім часом, спостерігається тенденція переходу на світлодіодні випромінювачі.

  Сучасні системи освітлення оснащують засобами дистанційного управління та контролю. Як мережеві протоколи зазвичай використовуються LonWorks, DMX-512, DALI, DCI. Наприклад, широко поширений протокол LonWorks, розроблений Echelon Corporation, може використовувати в якості транспортного середовища силовий кабель, по якому подається живлення на лампу. У цьому протоколі визначені методи адресації, маршрутизації та управління. Таким чином також забезпечується енергозбереження, продовження ресурсу ламп і дистанційне керування.

  Для автоматизації включення і виключення ламп вуличного освітлення найчастіше використовують датчики рівня освітленості. Алгоритм роботи таких систем гранично простий: при зниженні рівня яскравості нижче заданого порогу лампи включаються, і вимикаються при перевищенні порога спрацьовування.

  До недоліків таких систем можна віднести труднощі калібрування датчиків, чутливість датчиків до забруднення, неможливість реалізації енергозберігаючих алгоритмів роботи (наприклад, затемнення або виключення частини ламп в глухе нічний час, коли повне освітлення не потрібне).

  Альтернативним методом автоматичного управління в системах вуличного освітлення є використання графіка включень і виключень освітлення. При такому підході контролер на підставі дати, дня тижня і часу доби включає або вимикає освітлення. Цей метод є простим і ефективним. [1, с.57, 59]

  Системи автоматичного керування вуличним освітленням зазвичай працюють під управлінням зонального контролера або сервера. Залежно від алгоритму управління, контролер формує сигнал, наприклад, включення групи вуличних ліхтарів. Для передачі цього сигналу на виконавчі пристрої (зазвичай електронні баласти ламп вуличних ліхтарів) використовуються такі засоби:

  • слабкострумові сигнальні лінії (звита пари, RS-485 і т.д.);
  • радіоканал;
  • GSM-канал;
  • передача сигналу по силовому кабелю. [2]

  Сучасні системи автоматичного керування вуличним освітленням з використанням GSM - модему будують за трирівневою архітектурою:

  • блок безпосереднього управління лампою чи групою ламп в ліхтарі вуличного освітлення;
  • шафа зонального рівня управління (вулиця або квартал);
  • центральний сервер території. 

  У такій системі будь-яку лампу можна включити або виключити сигналом з центрального сервера. Це досягається застосуванням блоків безпосереднього управління лампою. Розплата за ці зручності - висока вартість апаратної частини.

  Система індивідуального управління кожної лампою по GSM-каналу на практиці не застосовується через високу вартість GSM-модемів і необхідності встановлення індивідуальних SIM-карт в кожен блок і подальшого обліку витрат. Тому GSM-канал використовують тільки на рівні зонального шафи управління. [3]

  Цікавий метод управління вуличним освітленням відповідно до зовнішнім рівнем освітленості запропонувала корейська фірма Stwol. Замість фотодатчика застосували вбудований GPS-приймач і обчислювальний пристрій. Знаючи координати географічного місця розташування контролера вуличного освітлення і астрономічний час, що отримується із супутників системи глобального позиціонування, обчислювач визначає точний час заходу і сходу сонця. Контролер включає висвітлення за 15 хвилин до настання сутінків (моменту, коли центр сонця знаходиться під 6° над горизонтом) і вимикає освітлення через 10 хвилин після сходу сонця в даній точці земної кулі. Очевидно, що дана система нечутлива до оптичного забруднення і неточного калібрування фотодатчиків.

  Ще одним яскравим прикладом є автоматизована система керування вуличним (зовнішнім) освітленням «Геліос» - апаратно-програмний комплекс, що дозволяє організувати облік електроенергії, контролювати стан мереж вуличного освітлення, здійснювати діагностику обладнання.

  Автоматизована система керування вуличним освітленням «Геліос» розроблена на базі технічних рішень Інституту високих технологій Білгородського державного університету. При створенні «Геліоса» фахівці інституту успішно реалізували технології дистанційного керування вуличним освітленням по каналах GSM в режимах SMS / GPRS або з використанням технології Ehternet.

  Комплекс «Геліос» забезпечує:

  • автоматичне включення і виключення вуличного освітлення відповідно до заданого річним сезонним графіком;
  • централізоване оперативне телеуправління включенням і вимиканням освітлення;
  • ручне управління режимами освітлення обслуговуючим персоналом;
  • автоматичний контроль і діагностику шаф управління вуличним освітленням і програмного забезпечення;
  • хронологію надходження команд управління;
  • фіксацію стану шаф управління, в тому числі активізацію їх пожежних і дверних датчиків;
  • прийом, обробка і зберігання даних інформаційно-вимірювальних приладів. [4]

  Як бачимо, дані системи здійснюють контроль за освітленням зонально. Використання приведених аналогів не дає змоги слідкувати з станом кожної окремої лампи. У результаті проведеного аналізу було досліджено існуючі системи управління вуличним освітленням та виявлено їхні основні переваги та недоліки. За мету поставлено розробити власну автоматизовану систему управління вуличним освітленням, яка дасть змогу керувати та отримувати телеметричні дані з кожного світильника окремо. 

 

Література:

1. Ободинская С.К. Автоматизация электрооборудования и систем электроснабжения; Гомельский государственный политехнический коледж - Гомель, 2007. – 53-57 с.

2. Автоматизация инженерных сетей. Способы дистанционного управления уличным освещением [Virtual Resource] // Режим доступу: URL : http://antrel.ru/node/90 – Дата звернення: 04.12.2017.

3. Построение систем управления сложными комплексами наружного освещения / Вставская Е.В., Барбасова Т.А. // Вестник Южно-Уральского государственного университета / Компьютерные технологии, управление, радиоелектроника. – 2011. - №23 (240). – С. 98-101

4. АСУНО Гелиос. О системе [Virtual Resource] // Режим доступу: URL: http://helios.su/index.php/2013-02-28-13-27-24/o-sisteme – Дата звернення: 04.12.2017.