ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 27
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
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.