Освещение на базе технологий LonWorks.
Рассматривая современный город или здание с точки зрения инженерных систем, можно отметить повсеместное наступление их «интеллектуализации», которая распространяется уже не только на «умные» здания, но и выходит далеко за их пределы, в том числе и на городские улицы.
Здесь мы подразумеваем «интеллектуальные» системы наружного освещения, включающие в себя архитектурную подсветку зданий, ландшафтные светильники, обычные уличные фонари и светильника автотрасс.
Правильно организованное наружное освещение формирует облик города, создает необходимые условия для развития туризма и культурной деятельности, повышает деловую активность населения в вечерние часы и обеспечивает необходимый уровень безопасности жителей и дорожного движения.
Городское освещение в формате LonWorks
Так, в шведском городе Гетеборге, втором по количеству жителей после Стокгольма, недавно была реализована высокоэффективная транспортная концепция, на базе которой внедрена система «интеллектуального» наружного освещения.
Перед проектировщиками стояла задача повысить безопасность дорожного движения и обеспечить масштабируемость системы в соответствии с нуждами растущей транспортной сети.
После множества тестов, проведенных инженерами, для создания автоматизированного наружного освещения была выбрана технология LonWorks корпорации Echelon, где в качестве сетевой среды можно использовать обычную линию электропередачи.
Работа этой системы на практике осуществляется следующим образом: при изменении интенсивности движения автоматика Echelon изменяет яркость городских и уличных светильников с учетом времени суток, положения солнца и яркости других источников света.
Благодаря новой системе общая экономия электроэнергии составила 74%, а средняя продолжительность эксплуатации ламп освещения увеличилась вдвое.
Еще один город, где внедрено и успешно используется интеллектуальное наружное освещение, – Виль де Квебек (Канада), где данная система была установлена в октябре 2007 г.
Применение в этой системе серверов семейства i.LON компании Echelon позволило добиться сокращения энергопотребления в часы пик: в это время выключается декоративное освещение и приглушаются или отключаются уличные светильники, не связанные с обеспечением безопасности пешеходного и дорожного движения.
Такое решение наиболее эффективно в зимнее время, когда при низких температурах и коротком световом дне энергопотребление достигает своего максимума.
Правильное освещение – залог безопасности на дороге.
В качестве примера использования LON-технологий в системах освещения автомобильных дорог можно привести оснащение «умными светильниками» 23-километрового участка скоростной магистрали А16 в Нидерландах.
Этот проект отличается большим объемом управляемых светильников – 1500 шт. – и сочетанием оптоволоконной и проводной технологий для передачи данных с сетевого оборудования.
Другая особенность проекта – оснащение и автоматизация центра управления дорожным движением, который ведет постоянный контроль за соблюдением автомобилистами правил дорожного движения, отслеживает интенсивность естественного освещения, погодные условия и другие данные, на основании которых регулирует освещение и обеспечивает безопасность на дороге.
Девиз – экономическая эффективность.
Автоматизированная система управления освещением Echelon позволяет не только в два и более раз сократить затраты энергоресурсов на наружное освещение, но и на 40% снизить эксплуатационные расходы, поскольку большинство неисправностей распознается и устраняется автоматически.
Также благодаря автоматическому поступлению информации в диспетчерскую отпадает необходимость в услугах бригад рабочих для регулярного осмотра фонарей уличного освещения с целью поиска и замены вышедших из строя ламп.
В итоге время простоя светильников сокращается на 75%, и приблизительно на 50% продлевается срок эксплуатации электроламп благодаря их рациональному использованию.
Забота об экологии не на словах, а в цифрах.
Благодаря снижению энергозатрат автоматизированное наружное освещение позволяет также понизить и количество вредных выбросов в атмосферу, которые сопутствуют производству электроэнергии.
Так, например, в отчете американской ассоциации ACCE Ford Fellow для района Большого Вашингтона прогнозируется, что перевод региона на интеллектуальное уличное освещение сократит выброс углекислого газа в атмосферу на 77 746 т в год, что эквивалентно удалению с дорог 14 239 легковых автомобилей или сокращению сжигания бензина на 2 334 580 л.
При этом объем энергопотребления светильниками наружного освещения сократится на 50%, или 100 млн. кВт/ч ежегодно, что составит денежную экономию в размере 6 млн долларов США.
Три составные части системы «интеллектуального» наружного освещения.
Основными компонентами системы наружного освещения, базирующейся на технологии LonWorks, являются интеллектуальные балластные сопротивления с передачей данных по проводам линий электропередачи на интернет-серверы семейства i.LON и специализированное ПО для обработки и хранения данных.
В дополнение к этому специалисты Echelon рекомендуют применять в фонарях уличного освещения натриевые разрядные лампы высокого давления, которые являются более экономичными по сравнению с используемыми ранее и сейчас ртутными лампами.
Часть 1. «Интеллект», встроенный в светильники.
Таким образом, для модернизации существующих систем городского освещения необходимо все светильники оснастить современными электронными балластами, которые обеспечивают необходимый пусковой и рабочий режим питания газоразрядных ламп и ведут обмен данными с сегментными контроллерами сети.
Здесь можно отметить следующие преимущества электронных балластных сопротивлений перед традиционными ПРА:
— моментальный запуск ламп;
— отсутствие мерцания лампы при включении и в процессе работы;
— отсутствие шума, присущего электромагнитным балластам;
— более экономное энергопотребление;
— увеличение светоотдачи лампы;
— более длительный срок службы лампы;
— малый вес;
— электронные балласты могут управлять яркостью свечения ламп (диммировать освещение).
В качестве примера можно привести электронные балласты ирландской компании Selc, которые стабилизируют колебания сетевого напряжения в пределах от 180 до 260 В, увеличивая при этом входной коэффициент мощности до 0,995 и обеспечивая возможность диммирования лампы до уровня 35% от стандартной мощности.
Кроме того, при использовании этих балластов в светильниках пропадает стробоскопический эффект, а наличие сетевой карты LonWorks обеспечивает удаленный контроль и оповещение службы эксплуатации о текущем состоянии лампы и времени ее наработки.
Часть 2. Серверы i.LON с обменом данными по линии электропитания.
Как уже упоминалось, в роли сегментных контроллеров в данном решении выступают интернет-серверы семейства i.LON (производство Echelon), например, i.LON SmartServer.
В качестве сетевой среды для связи с LON-устройствами этот интернет-сервер может использовать линию электропитания PL-20, а его совместное использование с электронными балластами Selc позволяет на 30% снизить расходы на электроэнергию для освещения улиц.
Поскольку сетевая среда на базе линии электропитания отличается высоким уровнем помех, в i.LON SmartServer реализована специальная функция повтора команд.
Как и остальные серверы семейства i.LON, SmartServer оснащен астрономическими часами, что позволяет определять уровень естественного освещения улиц солнечным или лунным светом и, соответственно, корректировать интенсивность искусственного освещения.
Кроме того, в решении Echelon наружное освещение регулируется с учетом поступающей от i.LON информации о плотности дорожного движения и погодных условиях (измеряются соответствующими датчиками).
При этом возможна автоматическая подача управляющих сигналов через серверы как на отдельные уличные светильники, так и на всю систему в целом.
Часть 3. Программное обеспечение для управления системой и сбора данных.
Следующая составная часть рассматриваемого решения для систем наружного освещения – специализированное ПО для сбора и обработки данных, в частности, программа Streetlight.Vision, созданная одноименной французской компанией.
Это ПО включает в себя комплект из 6 Web-приложений (Web Portal) и модуль для сбора информации и наполнения базы данных (Data Collect).
При этом обмен информацией с i.LON SmartServer выполняется по сети Интернет через защищенные каналы GPRS/ADSL.
Используя данное ПО, оператор системы уличного освещения может не только выполнять анализ потребления и выявлять текущие неисправности, но и дистанционно управлять каждым светильником или их группами.
Преимущества и возможности «умного» освещения.
Резюмируя вышесказанное, можно выделить следующие преимущества, которые дает интеллектуальная система управления освещением по сравнению с традиционными решениями:
— существенное снижение энергопотребления;
— повышение уровня безопасности пешеходов и водителей;
— снижение вредных выбросов и улучшение экологической обстановки;
— увеличение срока службы ламп;
— сокращение расходов на обслуживание и эксплуатацию системы уличного освещения;
— повышение качества обслуживания системы;
— предоставление потребителям более широкого и гибкого спектра услуг;
— придание улицам города более привлекательного внешнего вида.
Внедрение «интеллектуальных» технологий в городские системы освещения, а также участие в создании этих систем профессиональных архитекторов и светотехников позволит не только эффективно организовать наружное освещение, но и сохранить целостный образ зданий в темное время суток, подчеркнуть с помощью подсветки архитектурные элементы и выгодно оттенить художественные особенности и индивидуальность старинных и современных построек.