Инфраструктура любого жилого, промышленного или административного объекта предполагает наличие наружного освещения. Система должна работать безопасно и бесперебойно. На выполнение этой задачи нацелено управление наружным освещением.
Особенности организации
Система управления наружным освещением существует для того, чтобы оптимизировать уличную подсветку инфраструктуры города в ночное время суток. При этом здесь все должно быть правильно организовано, чтобы полноценно выполнять свое предназначение.
Система управления для наружной подсветки представляет собой систематизированный набор средств, которые могут влиять на подконтрольный объект с целью достижения им определённых целей. В связи с этим подобное устройство может быть организовано двумя вариантами:
- автоматизированные системы управления подсветкой. Здесь предполагается участие человека в контуре подчинения;
- вариант системы автоматического подчинения. Здесь нет необходимости участия человека в контуре подчинения.
Использование автоматической системы управления для уличной подсветки позволяет:
- управлять режимами свечения осветительных приборов;
Работа уличных фонарей в ночное время
- осуществлять за состоянием сетей телекоммуникационный контроль;
- обеспечить дистанционный контроль подсветки улиц в ночное время по заранее установленному графику;
- повысить эффективность потребления электроэнергии наружной подсветкой.
Такие специализированные системы организации работы в ночное время имеют следующие преимущества:
- работают в автономном режиме;
- полностью исключается человеческий фактор;
- нет необходимости проверять отключения и включения света в положенное время;
- минимизация потерь электроэнергии, когда отключения света не происходит;
- возможность использовать современные приборы (например, фотореле и т.д.), при наличии которых схема работы подсветки станет более эффективной.
Это далеко не полный перечень всех достоинств, которые появятся при управлении наружной подсветкой улиц и города.
Задачи уличного освещения
Когда солнце уходит за горизонт, уличное освещение занимает его место
Проще было бы отказаться от регулирования вообще, просто оставить гореть уличные фонари постоянно, но это не рентабельно. Поэтому и монтируют системы управления освещением.
У них несколько задач:
При таком тумане уличные фонари тоже немного могут помочь
Еще пятьдесят лет назад, только эти функции и выполнялись, об экономии электроэнергии никто не заботился, а решение более сложных задач было трудно реализуемо и затратно. Современные системы управления освещением более функциональны, они дополнительно умеют многое.
Экономия электроэнергии — одна из главных задач систем электронного управления уличным освещением
Функции уличного освещения
Вне зависимости от масштаба объекта — будь это придомовая территория или автомагистраль — его нужно освещать в темное время суток. Свет нужен для безопасного передвижения жильцов дома, обеспечения движения автотранспорта, декоративной подсветки зданий или их отдельных элементов, освещения рекламы на билбордах и т. д.
Что касается частного жилья, помимо освещения подъезда к дому, подсветка выполняет следующие функции:
- общее освещение территории (важно с точки зрения безопасности);
- освещение ступенек в дом;
- подсветка пешеходных дорожек;
- освещение локальных участков (например, возле беседки);
- декоративная подсветка архитектурных и ландшафтных особенностей участка.
Особенно стоит отметить защитную роль уличного освещения. Благодаря хорошей видимости появляется возможность визуального контроля за территорией (в том числе техническими средствами). Яркий свет отпугивает людей с плохими намерениями. В освещенном дворе любой объект заметен: не каждый злоумышленник решится на несанкционированное проникновение.
Преимущества автоматизированной системы управления освещением
Самым оптимальным решением для эффективного управления освещением является использование полностью автоматизированных систем управления и диспетчеризации наружного освещения (АСУНО).
Почему же автоматизированная система эффективнее классических методов управления? Сердцем АСУНО является программируемый логический контроллер, который производит управление коммутацией отходящих линий по заранее заданной программе. В программе контроллера хранится годовое расписание, поэтому освещение включается всегда в нужное время. Данные об энергопотреблении и авариях передаются в диспетчерский центр, поэтому всегда доступна информация о состоянии питания на вводе в подстанцию и значение потребляемой мощности. По снижению текущего энергопотребления относительно нормы можно оценить количество перегоревших ламп. При превышении нормы энергопотребления идентифицируется нелегальное подключение к электросети. Вся диагностическая информация доступна в диспетчерском центре, участие объездной бригады не требуется. Таким образом, снижается аварийность за счет превентивного мониторинга и экономятся средства на обслуживание.
Рис. 1. Шкаф управления системой городского освещения во Владивостоке
Методы управления уличным освещением
Существует три метода управления освещением. Расскажем о них подробнее.
Ручное управление
Включение фонарей производится вручную, каждый фонарь или их группа контролируется оператором на месте.
По сути это самый старый способ. Когда фонарщик проходил по улице и зажигал каждый масляный или газовый фонарь, а потом гасил их — это и была первая и очевидная реализация метода. Во дворе своего дома освещением мы тоже управляем чаще ручным способом (про автоматизацию ниже).
Фонарщик реализует ручное управление газовой лампой (кстати, снимок современный на нем сотрудник Брестского ГорСвета)
На сегодня в коммунальном хозяйстве ручное управление используют только в экстренных ситуациях, или при выполнении ремонтных работ.
Дистанционное управление
Одно из первых устройств дистанционного управления уличным освещением
Когда все электроснабжение в населенном пункте или его части осуществлялось от отдельной электростанции, функции фонарщика перешли к их персоналу. Ответственное лицо, определив, что на улице достаточно стемнело или рассвело, включало или выключало рубильник, подающий напряжение на сети уличного освещения.
Автоматическое управление
Щит простейшей автоматики уличного освещения
Трансформаторная подстанция
В этом случае, отдельные участки уличного освещения, в зависимости от состояния датчиков и заложенного алгоритма, включаются и выключаются сами. Переход на автоматическую систему связан с тем, что напряжение потребителям стали подавать с помощью локальных трансформаторных подстанций преобразующих высоковольтное напряжение в стандартное.
Это создало два фактора предопределивших переход на автоматику:
Поэтому в 50-е — 60-е годы была внедрена система автоматического управления освещением. Она работала по простейшему доступному на то время принципу. На каждой подстанции устанавливалась автоматика, действующая от датчиков освещенности. Стало темно — подали напряжение на фонари, стало светло — отключили.
Однако датчики подводили в некоторых случаях:
Раритетный датчик освещенности
Потом нашли еще один существенный минус, который проявился во времена, когда стали задумываться об экономии — зачем в ночные часы, если движения людей и транспорта нет, напрасно жечь электроэнергию. Поэтому датчики освещенности стали блокировать с реле времени. Таймер выключал или все фонари полностью или часть их во дворах и малонаселенных улицах в промежуток, например с часу до четырех ночи.
Позже появились еще и так называемые астрономические реле (на фото ниже). В них программное обеспечение по введенным координатам рассчитывает время заката и рассвета в данном месте, и на основе расчета подает сигналы на переключение. В реле также реализуется и функция выключения и включения в заданные часы.
Астрономическое реле
Совет. Если вы пользуетесь астрономическим реле, то проще всего найти координаты своего места не с помощью обычных карт, а по навигатору. Он привяжет ваше расположение с точностью до доли секунды.
Датчики освещенности остались только для контроля непредвиденного уменьшения естественной освещенности, например из-за тумана. Кажется система на основе астрономического таймера идеальный вариант (на их основе работает большинство систем уличного освещения в небольших населенных пунктах).
Но у нее все равно есть минусы:
Поэтому на сегодня все больше используют автоматизированные системы управления на основе современных цифровых технологий. В них комбинируется автоматическое и ручное управление. Рассмотрим реализацию одной из типичных систем.
PowerLine
Электронное управление освещением, а также мониторинг, осуществляемый посредством обмена данными с помощью электрических проводов без необходимости установки дополнительных кабелей для передачи данных и с сохранением всех функциональных характеристик системы освещения.
Для использования технологии PowerLine первичную сторону осветительной системы необходимо оснастить передатчиком PowerLine, а ее вторичную сторону, т.е. сами светильники — соответствующими приемниками. Как правило, светильники оснащаются традиционными диммируемыми пускорегулирующими аппаратами с интерфейсом DALI или 1—10 В. PowerLine позволяет устанавливать связь между элементом управления и обычным диммируемым светильником без необходимости создания дополнительной сети обмена данными. Точно так же, как и в случае использования протокола DALI, осветительная система полностью сохраняет свою функциональность, и при этом диспетчер со своего пульта может, например, регулировать интенсивность освещения на менее оживленных улицах в соответствующих интервалах, достигая таким образом существенной экономии электроэнергии. Или наоборот, с помощью ПК обеспечить дополнительное локальное освещение в случае проведения культурных мероприятий в освещенной части города или населенного пункта в вечернее время.
Автоматический контроль
Системы управления, как правило, предоставляют возможность автоматической регулировки освещения в зависимости от внешних условий, например автоматическое включение света по движению или по расписанию.
Во многих случаях пользователь может сам настроить алгоритмы срабатывания света: условия включения и выключения, изменения цвета и мощности, скорость изменения параметров и так далее. В таких алгоритмах можно использовать сразу несколько условий, например поддерживать вечером приглушенное освещение в гостиной, если в ней кто-то есть и если естественного света мало (расписание + датчик света + датчик присутствия).
Чаще всего используются следующие механизмы:
| механизм | примеры использования | пусковое устройство |
|---|---|---|
| расписание | включить свет в 7 утра, приглушить свет в 8 вечера, выключить в полночь весь свет, кроме ночника | |
| астрографик (рассвет / закат) | выключить свет через час после рассвета включить свет за час до заката | |
| таймер | выключить свет через 3 минуты после включения | |
| количество естественного света | включить свет, когда слишком темно, чтобы читать поддерживать постоянный уровень освещенности | датчик света |
| присутствие / отсутствие людей | включить свет, когда в комнату кто-то вошел, выключить свет, когда в комнате никого нет | датчик движения, датчик присутствия |
| открывание / закрывание двери | включить свет, когда открылась входная дверь | датчик открытия |
| сигналы от внешней системы (пожарной, охранной и так далее) | включить весь верхний свет при пожаре, заставить лампы мигать при взломе | датчик дыма, пожарная сигнализация, охранная сигнализация |
Системы автоматизированного управления освещением на базе решений от Phoenix Contact
Ядром системы управления является программируемый контроллер ILC 130 ETH. Контроллер имеет встроенные часы реального времени с возможностью синхронизации, что позволяет управлять контакторами линий освещения по заранее заданному расписанию. Разработанная программа управления освещением контролирует от одного до 26 контакторов. Причем переключение каждого контактора настраивается как по собственному отдельному расписанию, так и с возможностью объединения нескольких контакторов в групповое расписание. Расписание имеет возможность корректировки из диспетчерского центра. Каждый контактор может быть дистанционно включен, отключен или же временно переведен на альтернативное расписание.
Если вводить альтернативное расписание нецелесообразно, то произвести включение и выключение можно принудительной командой. Также заранее можно настроить возможность автоматического возврата на работу по расписанию, если при принудительном включении в течение заданного времени отсутствует связь с диспетчерским центром.
Связь с диспетчерским центром осуществляется по сети Ethernet. Для этого применяются любые доступные технологии, такие как оптоволоконные линии, сотовые сети 3G или ADSL. Для обеспечения защиты информации система управления может оснащаться межсетевым экраном с технологией VPN по протоколам IPSec или OpenVPN. Так как выделенные линии связи не всегда доступны, то наиболее часто связь осуществляется через Интернет, и шифрование данных с ограничением доступа необходимо для обеспечения безопасности объектов освещения. Связь по сети Ethernet имеет ряд преимуществ. Контроллеры доступны для программирования из сети, и для обслуживания или изменения программы под новое ТЗ нет необходимости выезжать на объект. Для синхронизации времени используется стандартный протокол NTP. Контроллер может подключаться к серверу точного времени в Интернете, к серверу времени диспетчерской или же к серверу времени своего локального маршрутизатора. Для наиболее эффективной синхронизации времени используются маршрутизаторы со встроенным приемником GPS/ГЛОНАСС TC MGUARD. Они получают координаты и точное время со спутников и передают эти данные на контроллер. Таким образом, кроме синхронизации времени, возможна точная привязка объекта к местности в модуле ГИС диспетчерского ПО в автоматическом режиме.
Рис. 2. Структура системы управления
Контроллер имеет возможность подключения собственного модуля измерения параметров электросети или счетчиков электроэнергии по интерфейсу RS485, таких как «Меркурий» или ПСЧ. Как уже говорилось, по измеренным значениям энергопотребления можно судить о количестве сгоревших ламп или нелегальном подключении к электросети. При первом запуске системы контроллер запоминает номинальные значения при полной нагрузке и при полном отключении различных каскадов. В процессе эксплуатации контроллеру можно выдать команду на перезапись данных параметров. На каждую линию освещения опционально устанавливается реле контроля, обеспечивающее диагностику неисправности на всем каскаде.
Рис. 3. Структура системы связи
Для обеспечения непрерывного функционирования системы в шкаф управления установлен блок бесперебойного питания, обеспечивающий автономную работу контроллера до 48 часов или более, в зависимости от батареи/аккумулятора. При наличии резервного ввода система управления может также выполнять функции АВР. При отсутствии напряжения на основном вводе система переключится на резервный.
Рис. 4. Архитектура системы диспетчеризации
Выводы
Современные методы уличного освещения позволяют эффективно организовать работу подсветки. При желании с установкой систем можно справиться и собственными силами.
Каким образом можно управлять уличным светом
На сегодняшний день существует несколько способов управления системой наружного светового обеспечения:
- неавтоматическое или ручное. В таком случае используют коммутационный аппарат или шкаф управления наружным освещением. Такой щит может быть размещен в наиболее оптимальном месте для управления. Здесь все включения и выключения света в ночное время осуществляются обслуживающим персоналом;
Ручное управление светом (щиток)
- с помощью фотореле. Сегодня фотореле представляет собой специальное устройство, которое может осуществлять включения и выключения подсветки при определенном уровне освещенности. По сути фотореле — светочувствительный автомат. Схема подключения фотореле мало чем отличается установки других установок в систему подсветке (датчиков движения и т.д.). Его контактор нужно установить в щит, а само фотореле выносят на улицу. Контактор всегда нужно помещать в этот ящик для защиты от влаги. В щит, для соединения двух элементов устройства вставляют катушку;
Обратите внимание! Фотореле наиболее эффективно используется в системе наружного освещения.
Схема подключения фотореле
- датчики движения. Они часто выступают элементов охранной наружной системы. Здесь принцип управления светом (включения и выключения) будет практически аналогичен предыдущему. Различия кроятся лишь в управляемом устройстве, роль которого здесь выполняет датчик движения (инфракрасный, микроволновый и т.д.). Передача сигнала о движении здесь может осуществляться по радиоканалу. При этом блок управления наружным освещением не выносится в щит. Схема подключения здесь имеет следующий вид;
Датчик движения (схема подключения)
- управление подсветкой с помощью таймера. На сегодняшний день применяются достаточно доступные по ценовой политике качественные таймеры, которые можно запрограммировать на включение света в определенное время. Очень часто такие устройства используются в наружной системе, освещая улицы и парки в ночное время суток.
Обратите внимание! Подсветка, имеющая таймер, позволит осветить конкретное место в любое время дня и ночи (например, исключительно с 18-00 до 23-00 и только в будние дни). Для этого только нужна правильная схема подключения прибора к осветительным приборам. Также здесь нужна схема настройки таймера на определённый режим работы.
Схема подключения таймера к светильникам
Как видим, на сегодняшний день существует значительное разнообразие способов управления наружной подсветкой.
Комбинация всегда лучше
Выше мы описали различные варианты того, каким образом может быть организовано наружное освещение управляемого типа. В каждом отдельно случае устройство управления нужно помещать либо в ящик управления (электрический щит), либо подключать к осветительной установке.
Обратите внимание! Всегда можно использовать сразу несколько вариантом управления. К примеру, наиболее часто встречается одновременное использование автоматических, дистанционных и ручных вариантов управления светом в ночное время.
Такой вариант организации управления уличной подсветкой имеет очевидные преимущества:
- возможность использовать наиболее эффективные методы управления сразу (датчики движения, таймер и т.д.);
- минимизировать риск сбоя системы. При наличии взаимодополняющих элементов риск отсутствия света на конкретном участке равняется нулю;
- исключение человеческого фактора и т. д.
Но, чтобы организовать комбинированный тип освещения улиц и городской инфраструктуры, необходимо знать следящие нюансы:
- где расположен электрический щит или ящик управления системой освещения. Это необходимо знать в тех ситуациях, когда элементы управляемых устройств, как при использовании фотореле, нужно поместить в щит;
Выключатели в щитке
- каким образом осуществляется подключение управляющего устройства к той или иной осветительной установке или ящику управления;
- условия эксплуатации управляющих освещением приборов. Это очень важно, так как для каждого устройства (датчик движения, фотореле и т.д.) производители указывают конкретные условия работы, при которых они могут гарантировать качественную и продолжительную работу приборов в меняющихся условиях улицы.
Эти нюансы характерны не только для комбинированного типа управлением освещения, но и для конкретных одиночных ситуаций. Их обязательно следует учитывать, при организации управляемой системы наружной подсветки своими руками и у себя на приусадебной территории. Такой вариант организации освещения можно легко совместить с охранной системой.
Классификация систем управления освещением
В 1980-х техническое освещение стало модернизироваться. Оно должно было стать более управляемым и энергоэффективным. Изначально, был создан аналог современной системы, который позволял контролировать флуоресцентный баланс и интенсивность освещения. Это был первый шаг к созданию полноценной системы управления освещением, однако аналог требовал большое количество кабельной проводки, что было экономически неэффективно. Tridonic стала первой компанией, которая сделала цифровой протокол передачи данных в 1991 году (DSI). DSI стал основным интерфейсом для передачи команд по изменению освещения всех подключенных световых приборов. В отличие от его аналогового, данный интерфейс предполагал упрощенную систему использования кабеля. Таким образом, существует два типа систем:
- аналоговая система управления освещением
- цифровая система управления освещением
Заключение
Управляемая система обеспечения включения и отключения наружного освещения обладает массой преимуществ, которые позволят наиболее эффективно организовать подсветку любого участка улицы в ночное время. При этом для ее создания можно использовать различные устройства и, при желании, справиться собственными силами.
Применение системы управления освещением в театре
Архитектурные системы управления освещением включают в себя двухпозиционный переключатель, контроль над интенсивностью освещения, и используются в основном для регулировки света на сцене. Системы управления могут быть расположены в различных частях одного здания и представляют собой как простую систему из нескольких переключателей, так и сложный интерфейс с сенсорным экраном.
Основное преимущество такой системы освещения для работников театра заключается в возможности управлять и регулировать свет на сцене, не прибегая к использованию пульта управления освещением. Таким образом, световые сигналы меняются и контролируются с помощью всего одной системы.
