Главная
/
Новости
/
Системы управления освещением города

Системы управления освещением города

22/03/2017

Все существующие системы управления освещением улиц и площадей принято делить на несколько типов. Во-первых, самым простым и в тоже время основным является местное ручное управление. Этот метод реализуют путем установки управляющего и коммутационного оборудования последовательно в линиях, по которым происходит «запитывание» осветительной аппаратуры (например, в магистральных щитах, на подстанциях и т. п.). Главным минусом этой несложной системы управления считается возможность её применения только в небольших осветительных сетях, имеющих один центр электропитания (например, освещение деревни).

В большинстве случаев системы уличного освещения города включают в себя разветвлённую многокилометровую развитую систему электромагистрали, запитанную от разных независимых источников питания. Управление сложной структурой электроснабжения уличных фонарей происходит удалённо с диспетчерского пункта, который является основой древовидной структуры освещения, имеющей в узловых точках пункты включения (магнитные пускатели – МП). Такой способ контролирования уличного освещения называют каскадным, сравнимым с эффектом домино: управляющий электроимпульс на катушке МП, включающий третью линию освещения, появляется после появления напряжения на второй линии, управление МП которой осуществляется за счет первой линии освещения и т. д. Существует и другой метод воздействия на катушку пускателя – телемеханический. Управляющий сигнал при этой схеме управления передается к каждой «ветке» освещения обособленно через телемеханические устройства.

При дистанционной системе уличного освещения населенного пункта используется принцип двух режимов работы – вечерний и ночной. При первом режиме включаются все осветительные приборы, а при втором, когда темп городской жизни снижается, происходит частичное отключение фонарных столбов. В большинстве случаев переход в ночной режим подразумевает отключение одной или двух фаз электросети, питающей осветительные приборы, что приводит к неравномерности освещения проезжей части и зачастую является причиной аварий на дороге.

В системах управления освещением улиц городов широкое применение нашло автоматическое управление, реагирующее на изменение естественной освещенности. Конструктивно это становится возможным благодаря фоторезистору (или другому датчику освещенности) и пороговому устройству, имеющему релейный выход. Большинство городов внедряют данную автоматическую систему, не задумываясь о её эффективности. На практике датчик освещенности, являющийся аналоговым прибором, оказался чувствительным не только к естественному свету, а и к температуре окружающей среды, электромагнитным помехам на входе/выходе устройства. Из-за влияния этих факторов на параметры датчика происходит смещение момента реагирования всей системы освещения на природные изменения, исчисляемые десятками минут, что ставит под сомнение экономичность внедрения управление уличными фонарями за счет фотореле. Существуют и другие факторы, воздействующие на датчик освещенности. Например, осенью листва, опадающая с деревьев, может закрыть «окно» фотореле и стать причиной ложного включения уличного освещения днем, а свет от разразившейся ночью грозы может потушить часть фонарей во всем городе.

Рассмотренные выше методы управления осветительными приборами нельзя назвать высокоэффективными в плане энергосбережения из-за множества причин. Во-первых, использование устаревших ручных систем отключения/включения освещения из-за человеческого фактора приводит к большому перерасходу электроэнергии. Во-вторых, они не позволяют диспетчеру или автоматической системе своевременно производить управление освещением дорог в зависимости от времени суток и активности жизни жителей города. В-третьих, перечисленные системы не оборудованы аппаратурой для оперативного контроля состояния осветительных сетей (например, удаленное определение места обрыва питающего кабеля или столба с вышедшей из строя лампой) и контроля за доступом к электрохозяйству уличного освещения для предотвращения хищения цветных металлов или оборудования.

Современные интеллектуальные системы освещения городов лишены указанных выше недостатков. Интеллектуальная система освещения помимо фонарей с лампами и коммутационной аппаратуры включает в себя многофункциональную сеть обмена информацией локальных центров (концентраторов) с центральным сервером для дальнейшей обработки полученных цифровых данных. Связь между осветительными приборами, датчиками и диспетчерским центром имеет двухсторонний характер работы, что позволяет оператору удаленно регулировать интенсивность работы фонарей в зависимости от активности жителей города на дороге и от погодных условий (например, при густом тумане увеличить яркость фонарей, а при яркой Луне – уменьшить). Возможность регулировать степень освещенности фонарей под изменяющиеся внешние факторы позволяет получить экономию минимум в два раза, по сравнению с обычными системами освещения. Затраты на модернизацию существующего хозяйства освещения города также компенсируются за счет оперативного и рентабельного обслуживания после внесенных изменений. Благодаря установленным модулям связи происходит непрерывный контроль за состоянием электросети осветительного оборудования, что позволяет рембригаде выезжать к заранее известному фонарю и производить ремонтные работы, а не обходить подконтрольную территорию в поисках неисправностей.

Базовый элемент интеллектуальной системы освещения – сам фонарный столб, на котором размещается следующее оборудование: модуль коммуникации, драйвер лампы и комплект датчиков. Модуль коммуникации отвечает за передачу данных, а благодаря драйверу лампа питается стабилизированным напряжением. Датчики позволяют получать всевозможную информацию, касающуюся положения столба в пространстве, погодных условий, степени прозрачности воздуха и т. п. Для тротуаров и парков устанавливают датчики присутствия, позволяющие отключать часть фонарей в ночное время при отсутствии людей. Степень освещенности предметов в непосредственной близости к фонарям контролирует в реальном времени концентратор, который может изменять не только яркость и направление света, но и даже его цвет. Применение микроконтроллеров и тщательно проработанных алгоритмов работы позволило производить перечисленные регулировки в автоматическом режиме.

В некоторых городах с успехом внедрены интеллектуальные системы освещения с автономным питанием, когда на столбах размещают персональные ветряки или солнечные батареи. Электроэнергия от альтернативных источников позволила поставить столбы освещения в отдаленных местах по трассе, куда не проложены линии электросети. Энергия солнца или ветра постоянно накапливается в установленных аккумуляторах большой емкости и расходуется фонарем при необходимости в соответствующем режиме, с учетом внешних условий. Преимущество такого решения очевидно: прожекторы практически не нуждаются в обслуживании, являются автономными, безопасными и экономичными. Сервер диспетчерского центра в автоматическом режиме по заранее продуманному алгоритму и согласно полученным по линии связи данным формирует управляющий сигнал на вход драйвера лампы. Для связи между устройствами системы освещения используются RS-485, Ethernet, GSM, радиоканал, витая пара или даже силовая ЛЭП (используется как проводник для высокочастотных сигналов, что позволяет не прокладывать отдельную линии связи). В современных схемах освещения города функцию включения фонарей в зависимости от времени суток используется GPS-датчик геопозиционирования, который лишен недостатков датчиков освещенности. Его принцип работы основан на географических координатах определенного фонаря, которые связываются с временем заката и восхода солнца (согласно вычислению программы). В конкретное астрономическое время сервер получит информацию, что в течение 15 минут будет происходить закат солнца, и произведет включение фонарей (по такому же алгоритму происходит и выключение).

После развития полупроводниковой технологии разработчикам стало понятно, что помочь в сокращении потребления электроэнергии осветительными сетями может не только частичное (или полное) отключение осветительных установок, но и повсеместное внедрение светильников с эффективным источником света и рациональным его распределением по дорожному полотну. Производители светодиодных фонарей за последние десять лет добились значительных успехов. Их преимуществом является продолжительный срок эксплуатации без снижения первоначальных световых характеристик (до 80 тысяч часов), низкое потребление мощности при сравнении с аналогами ламп со схожими остальными характеристиками. Световая отдача светодиодных ламп приблизилась к отметке 120 лм/Вт, позволяя ей конкурировать с такими источниками света как лампы типа ДНаТ.

Сотрудники фирмы ЭДС-ИНЖИНИРИНГ производят оптимизацию структур управления осветительными приборами города и достигают равномерной необходимой освещенности дорог, соблюдая порядок рационального включения фонарей. Монтажные бригады фирмы выполняют электромонтажные работы по установке оборудования (датчики, системы связи, диспетчерский пункт, счетчики электрической энергии и т. п.), позволяющие быстрому выявлению и устранению возникших неисправностей в электросетях.