Интеллектуальные системы уличного освещения. Интеллектуальные системы уличного освещения
 Скачать 58 Kb.
|
|
Научно-исследовательская работа Тема: «Интеллектуальные системы уличного освещения» Направление: Альтернативные источники электроэнергии Выполнил: Михнев Александр Сергеевич группа Э-11 ОГАОУ СПО «Губкинский горный колледж» Научный руководитель: Проскурина Елена Анатольевна преподаватель ОГАОУ СПО «ГГК» Введение Актуальность: На уличное освещение расходуется около 40 % от общего энергопотребления города. Использование интеллектуальных систем управления уличным освещением позволяет сократить энергетические и эксплуатационные расходы. Поэтому тема данного реферата является весьма актуальной и достаточно новой. Системы освещения улиц и автомагистралей играют важную роль в обеспечении комфорта и безопасности граждан. Перед разработчиками современных интеллектуальных систем управления уличным освещением стоят следующие основные цели и задачи: обеспечить бесперебойным освещением жилые, общественные и промышленные территории, автотрассы и прочие объекты наземной транспортной инфраструктуры; обеспечить экономию электроэнергии, затрачиваемой на освещение; обеспечить минимизацию затрат на техническое обслуживание. Сегодня бесперебойное освещение часто обеспечивается с помощью экономических рычагов: организации, ответственные за уличное освещение, платят штрафы за превышение нормативного количества неисправных ламп на своей территории. Таким образом, противоречивые задачи минимизации расходов и оптимизации качества услуг приходят в равновесие. Уменьшение энергопотребления в размере 30–50 % важно не только в экономическом плане – это реальный вклад в решение проблемы изменения климата и эффективного использования ресурсов. Различные формы интеллектуальных систем уличного освещения Что такое интеллектуальная система уличного освещения? Это система, которая включает в себя комплекс уличных ламп, между которыми может осуществляться обмен данными для того, чтобы доставить информацию об освещении к локальному концентратору. Концентратор управляет и передает соответствующие данные, часто через цифровой модем сотового телефона, к защищенному серверу, который фиксирует данные и представляет их в веб-интерфейсе браузера. Но есть ещё один уровень управления – двусторонняя связь. Интеллектуальные системы уличного освещения позволяют руководителям предприятий дистанционно управлять уличным освещением, что даёт возможность снизить расход электроэнергии, потребляемой лампами и блоками управления. Современный мегаполис потребляет огромное количество энергии. В городе средних размеров около 40 % общего расхода энергии приходится на освещение, которое помимо функционального освещения улиц и автострад включает в себя также декоративное освещение архитектурных памятников. Растущие цены на энергию и экологические факторы вынуждают города искать инновационные решения для использования более энергоэффективного уличного освещения. В странах Европейского Союза такие проекты поддерживаются растущим числом экологических стандартов, требующих сокращения применения продуктов, приводящих к выбросам тяжелых металлов. Так, например, чтобы сократить расходы энергии и уменьшить, таким образом, вредное влияние на экологию, в Европе было разработано новое законодательство, предписывающее применение электронных дросселей в системах уличного освещения. Оптимальным решением проблемы, учитывающим и экологический, и экономический факторы, является применение интеллектуальных систем для управления уличным освещением: такие системы, как, например, системы управления на базе технологии LonWorks, позволяют одновременно измерять, анализировать и снижать потребление энергии. Сеть управления уличным освещением на базе таких технологий представляет собой открытую систему с возможностью расширения, обеспечивающую коммуникацию между составляющими ее приборами независимо от их производителя. Кроме того, благодаря таким технологиям возможны удаленные мониторинг и управление теперь уже «интеллектуальной» системой, что значительно снижает расходы на техническое обслуживание, а также сокращает время, требующееся для проведения ремонтных работ, что не менее важно, т. к. безупречно действующее уличное освещение повышает безопасность жителей города. Применение соответствующего программного обеспечения (ПО), например, Streetlight.Vision и эффективного сетевого оборудования, например, нового интеллектуального сервера i.LON SmartServer, еще больше расширяет возможности интеллектуальной системы управления освещением: специальное программное обеспечение позволяет собрать и обработать миллионы данных, поступающих с уличных светильников и других приборов, и предлагает конечному пользователю объемный сервисный пакет Интернет-программ для выполнения различных функций управления уличным освещением, включая анализ расхода энергии, автоматическое распознавание ошибок, предупреждающие меры по содержанию приборов в хорошем состоянии, а также дистанционные диагностику и контроль уличных светильников [2]. ПО способно также переправлять собранные данные, например, в городской операторский центр или геоинформационную систему (ГИС). Серверы выступают в качестве контроллеров сегментов сети. Они собирают данные с уличных светильников и передают их в городской центр мониторинга, применяющий ПО сбора и регистрации данных. Сервер, например, i.LON SmartServer отличается быстрой инсталляцией, простым управлением сетью и высокой эксплуатационной надежностью даже в зонах с повышенным уровнем помех, что обеспечивается новой функцией усиления линии электропередачи (Power Line Repeating). Кроме того, такие серверы снабжены астрономическими часами, позволяющими им определять степень естественного освещения солнечным или лунным светом и в соответствии с этим регулировать интенсивность света светильников. Это повышает срок службы устройств и снижает расходы, связанные с энергопотреблением. Высокий уровень эффективности и функциональности таких систем управления с применением интеллектуального сервера обеспечивает снижение энергопотребления на 50 % и сокращение эксплуатационных издержек на 40 %. При этом неисправности распознаются и устраняются автоматически, что, в свою очередь, сокращает время простоя светильников на 75 %. Возвращаясь к вопросу об экономии энергии, можно добавить, что одна лишь возможность «притушить» свет на улицах с неинтенсивным движением в ночное время позволяет значительно понизить энергопотребление и связанные с ним затраты. Это дает возможность городу перераспределить сэкономленные средства на другие программы и мероприятия, направленные на улучшение условий жизни граждан и внешнего вида города. Приведем несколько примеров использования систем интеллектуального управления уличным освещением. Подобное интеллектуальное решение было применено в столице Норвегии – г. Осло [4]. Для его реализации было заменено 55 тыс. уличных светильников: старые, неэффективные механические дроссели заменили электронными Lon-дросселями, применяющими технологию передачи данных по линям электросети (Power Line Communications – PLC). Технология PLC позволяет использовать уже имеющуюся в наличии электропроводку, снижая, таким образом, расходы на инсталляцию. Управление всеми сегментами системы и регулирование уличных светильников осуществляется через интеллектуальные серверы. Для коммуникации этих серверов была установлена обширная беспроводная сеть, контрольная станция которой расположена в г. Осло. Сервисы протоколируют энергопотребление, определяют срок службы светильников и оповещают об этом систему. К их задачам относится также сбор поступающей от датчиков информации о плотности дорожного движения и о погодных условиях. После оценки полученных серверами данных происходит автоматическое регулирование интенсивности освещения отдельных уличных светильников или всей системы освещения в целом. Такое регулирование освещения не только значительно снижает расход энергопотребления, но и продлевает срок службы светильников и сокращает издержки на их ремонт. Благодаря контрольному программному обеспечению возможны удаленные контроль и регулирование светильников через контрольную станцию, а также анализ режима освещения и быстрое выявление выходов светильников из строя. Благодаря новой технологии город сократил энергопотребление на 62 %, из которых две трети экономии энергии получено за счет изменений в инсталляции и одна треть – за счет сокращения времени использования ламп. Жители г. Осло постепенно привыкают к различным уровням освещения города. Ожидается, что варьирование уровня освещения позволит городу экономить еще дополнительно 10–15 % энергии. Интеллектуальная система уличного освещения на базе такой технологии освещает также улицы исторического квартала г. Квебека (Канада) [5]. Особенностью данного проекта является возможность обеспечивать сокращение энергопотребления в часы пиковой нагрузки по запросу энергетических компаний. Так, выключая декоративное освещение, диммируя уличные светильники и отключая на какой-то период времени освещение, можно снизить уровень энергопотребления в целом по городу. Кроме того, сэкономленная таким образом энергия предоставляется в распоряжение энергетических компаний. Такой метод оправдывает себя особенно в зимнее время при низких температурах и коротком световом дне, когда энергопотребление достигает своего максимума. Благодаря встроенным трансиверам (Power Line Transceiver) возможно управление системой через электросеть. Трансиверы сообщаются с Интернет-серверами, которые, в свою очередь, в качестве контроллеров сегментов сети сообщаются с ПО управления центрального компьютера в сервис-центре, где регистрируются все данные по энергопотреблению и состоянию каждого отдельного светильника, а также все выходы из строя и неисправности. В отличие от прежних систем, новая система позволила г. Квебеку сэкономить 30 % энергии. Кроме того, интеллектуальная система освещения позволила наиболее выгодно выделить архитектурные особенности старинных зданий в историческом квартале города. Благодаря этому, квартал, особенно в зимние месяцы, приобретает еще больше шарма и привлекательности как для туристов, так и для местных жителей. В июне 2007 года в г. Милтон Кейнс (Англия) было принято решение установить для дистанционного управления системами уличного освещения и их контроля систему на базе технологии LonWorks [1]. В качестве первого пробного запуска система была установлена на 400 уличных светильниках. Каждый уличный светильник снабжен современным электрическим дросселем, в который интегрирован PLC-трансивер. Трансивер сообщается с Интернет-серверами, которые, в свою очередь, управляют отдельными секторами системы и связаны с центром контроля, собирающим данные о каждом отдельном светильнике относительно энергопотребления, состояния и сообщений об ошибках. С помощью Интернет-портала можно управлять светильниками на расстоянии, неисправности и потребление энергии отображаются автоматически. Новая система уже сейчас позволила сократить энергопотребление на 40 %. Заметно повысился уровень общественной безопасности, и понизились расходы на техобслуживание. В Китае разработан проект несколько иного плана. Здесь планируется управляющие системы установить не в самом городе, а для освещения нескольких основных транспортных магистралей и мостов в дельте р. Янцзы. Это будет первое в мире применение открытой системы на базе IP для автомагистралей и мостов: для контроля сегментов системы более 1 500 контрольных точек оснащены интеллектуальными трансиверами. Интернет-сервер позволит через Интернет и сети IP расширить локальную сеть: удаленные контроль и управление возможны с обычного ПК без привлечения дополнительного персонала. Компания Philips Electronics представила довольно остроумное решение для городского освещения. Решением стала интеллектуальная система светодиодного освещения Light Blossom, самостоятельно активизирующаяся при обнаружении человека и понижающая уровень света, когда никого вокруг нет [3]. Данная технология относится к классу энергосберегающих, она не требует подключения к сети городского электропитания, запросто обходясь энергией солнца и ветра, аккумулируемой в течение дня и высвобождаемой в темное время суток. В течение светового дня Light Blossom раскрывается подобно цветку, подставляя свои «лепестки» солнцу, переориентируясь сообразно движению светила по небосводу. Пасмурные же дни больше славятся сильным ветром, на который этот фонарь также будет автоматически настраиваться и преобразовывать его энергию в электричество с помощью ротора. Разумеется, переключение между режимами генерации энергии предусмотрено автоматически. Перечисленные примеры далеко не единственные в мире. Многие города во Франции, Германии, Ирландии, Италии, Нидерландах, Норвегии, Испании уже используют подобные технологии в системах уличного освещения, способствуя, таким образом, сокращению энергопотребления своих городов. Экономия энергии в области городского уличного освещения за счет применения интеллектуальных энергоэффективных систем уже перестала быть мифом, позволяя городам «по-умному» сократить свои расходы. Заключение Из приведенного обзора видно, что наибольших успехов в построении современных ресурсосберегающих систем управления уличным освещением добились страны Северной Европы. Вероятно, причинами являются высокая цена электроэнергии и относительно короткий световой день (в зимний период). Россия находится в еще более жестких условиях по продолжительности светового дня. И хотя стоимость электроэнергии у нас ниже, чем в Европе, не следует пренебрегать возможностью экономии при модернизации дорожной инфраструктуры и жилищно-коммунального хозяйства. Перспективным является также освоение массового производства современных балластных блоков. Только в Европе, по оценкам, предстоит замена 120 млн. балластных блоков. Общемировой рынок оценивается в 500 млн. шт. Это неплохой шанс для отечественных разработчиков электронных компонентов! |