Бесплатно по Украине
0
Корзина пуста
Открыть корзину

Автоматизированное управление городским освещением

То, что раньше казалось плодом воображения писателей-фантастов, сегодня всё больше приближается к реальности. Концепция развития «Умных городов» как производных от Умного дома с каждым годом лишь наращивает популярность. При этом многое видится не в какой-то далёкой перспективе, а уже существует и продолжает развиваться. Сегодня мы поговорим о том, что собой представляют системы управления освещением в городах, построенные на современной автоматике.

Для начала следует понять, что существующие платформы мониторинга и управления освещением улиц в городах не ограничиваются одними лишь фонарными столбами. Они привязаны к обширной инфраструктуре, а потому охватывают гораздо больший спектр коммунально-хозяйственных вопросов. Просто включением-выключением света по графику или в соответствии с окружающей освещённостью уже никого не удивишь. Нынешние системы помогают отслеживать исправность различных электронных узлов, снижают расходы на обслуживание инфраструктуры, оптимизируют энергопотребление отдельных модулей или приборов.

 

 Освещение шоссе 

 

Сущность концепции автоматизированного освещения улиц

В современном мире освещение общественных пространств в тёмное время суток является одной из наиболее затратных статей местных бюджетов. Разумеется, промышленность в целом потребляет больше электроэнергии, но именно на осветительные цели у заводов и фабрик уходит не столь крупный процент от общего объёма. С появлением светодиодных светильников совокупные затраты на освещение существенно уменьшились, но это не означает, что предел оптимизации энергопотребления уже достигнут – нам ещё есть, к чему стремиться.

В городском хозяйстве сегодня доминируют LED-изделия и натриевые лампы второго или третьего поколения. У последних немалые мощности, но их не заменяют из-за того, что многие модели ещё не успели выработать паспортный срок. При этом, вне зависимости от конструктивного исполнения, задачи и проблемы у светоприборов разных типов одинаковы. С одной стороны, необходимо обеспечить хороший световой поток и долговечность службы, а с другой – повысить контроль за работой, снизить общие затраты на электроэнергию и обезопасить приборы от действий вандалов.

Очевидно, что яркость светильников и продолжительность их службы полностью определяются конструкционным типом и сырьевыми материалами. При примерно равном световом потоке светодиоды многократно превосходят все прочие типы по среднему времени работы, потому именно их называют наиболее перспективным средством освещения для городов. Как известно, и энергоэффективность такого решения выше всяких похвал, потому остаётся лишь решить вопросы автоматизации и защиты от физических воздействий.

Управление освещением сегодня решается при помощи широкого спектра электронных модулей. Они могут просто обеспечивать замыкание и размыкание цепи, контролировать работу светоприборов при помощи разных датчиков и реле, реализовать более сложные механизмы благодаря особым микроконтроллерам. Кроме того, существуют комплексные осветительные установки для применения на улицах, которые включают в себя и солнечные панели, и аккумуляторы для хранения энергии, и целые комплексы интеллектуального мониторинга. Основным недостатком существующих систем называют их разобщённость – избыточную автономность модулей. Хотя они исправно выполняют свои функции, такие приборы не являются частью одной системы с централизованным управлением, а потому не могут с достаточной эффективностью контролироваться ни человеком, ни системами высокого уровня. Специалисты видят первый шаг именно в том, чтобы сделать сети автоматизации уличного освещения всеобщими, поддерживающими управление из единого сервер-центра – хотя бы в виде кластеров (по районам, отдельным улицам, кварталам и пр.).

Всё взаимодействие с осветительными установками необходимо организовать таким образом, чтобы автоматическое и оперативное управление дополняли друг друга без противоречий. Автоматика может взять на себя наиболее рутинные задачи: отслеживание «ритма жизни города», сбор данных и ведение статистики, управление в предустановленных режимах. В тот же функционал войдёт включение по графику, с учётом погоды, времени суток, особенностей рельефа и специфики части города, в которой работают приборы освещения. В свою очередь, оперативное управление будет осуществляться персоналом, который подключается исключительно по мере необходимости для разрешения противоречивых ситуаций. Ручной режим всегда должен реализовываться так, чтобы в моменты аварий, нештатных ситуаций или при выходе модулей автоматики из строя, мог вмешаться человек.

Важно ещё раз упомянуть, что в термин «городское освещение» входят не только сами светильники – это целая сеть приборов и устройств, цельная инфраструктура, в которой значимо каждое звено. Потому помимо контроля за положением контакта, обеспечивающего подачу тока к осветительным модулям, надёжная система управления городским освещением (СУГО) должна также включать в себя:

  • мониторинг состояния питающей сети (в том числе, целостности кабелей и проводов на участках);
  • контроль исправности коммутационной аппаратуры;
  • контроль исправности защитного оборудования;
  • контроль исправности сигнализации в узловых точках сети;
  • средства фиксации показателей работы (счётчики потребления энергии, регистрации мгновенной мощности и пр.).

Вся информация, собранная приборами из приведённых выше групп категорий, собирается в единую базу данных, что позволяет формировать отчёты разной степени детализации.

 

 Освещение городских улиц

 

Цели внедрения СУГО

Многие полагают, что системы подобного рода нужны только для улучшения контроля над ситуацией и какой-то эфемерной экономии. Однако на практике каждую из этих категорий можно детализировать в виде целого списка полезных функций. Всего же концепция СУГО предполагает полезные эффекты в виде:

  • снижения энергопотребления за счёт оптимизации циклов работы оборудования и времени начала/конца периода эксплуатации;
  • сокращения ремонтно-эксплуатационных расходов благодаря чёткой информированности о состоянии каждого модуля даже с удалённого диспетчерского пункта;
  • повышения безопасности пешеходов и водителей транспортных средств за счёт поддержания осветительных приборов в исправном состоянии;
  • улучшения экологической ситуации благодаря тому, что в новых типах ламп и фонарей применяются материалы, не вредящие окружающей среде, а контроль производится без выезда техники на место;
  • улучшения городской эстетики за счёт применения устройств, имеющих лаконичное исполнение.

Одни из самых новых систем управления уличными светильниками бывают оснащены GSM-модулями для поддержания связи на расстоянии. В первом приближении можно сказать, что они работают как мобильные телефоны, используя те же каналы связи. Таким образом, передача всех сигналов с управляющим воздействием производится посредством уже существующей инфраструктуры, и не требует отдельных вложений. В зависимости от типа и назначения осветительных установок, микроконтроллеры могут находиться в каждом устройстве или быть привязанными к небольшой их группе. Микросхемы имеют мизерную потребляемую мощность и могут обрабатывать информацию, поступающую сразу с нескольких датчиков от различных подсистем.

Ещё одним важным преимуществом современных СУГО такого типа является их готовность к расширению и масштабированию. Если со временем нужно будет расширить функционал или объединить несколько отдельных элементов в один, гибкость программного обеспечения и набор интерфейсов подключения позволят сделать это, как можно проще. Загрузка программ и их обновление также могут происходить дистанционно, без непосредственного присутствия персонала возле шкафов управления и мультимедийных щитов.

В единую систему имеет смысл включить не только средства освещения и сбора технической информации, но и оборудование, взаимодействующее с человеком. Прежде всего, сюда относятся комплексы диспетчеризации и сети управления транспортными потоками – светофоры, видеофиксация дорожного потока, проверка работоспособности узлов передачи данных. Тесная связь между этими элементами обеспечивает наилучшие показатели эффективности работы дорожных служб.

Финансово-экономические результаты внедрения СУГО анализируются отдельно. К ним можно отнести:

  • исключение человеческого фактора при управлении освещением проезжих частей, светофоров и пешеходных тротуаров (а, значит, и отсутствием необходимости в найме персонала с определённой зарплатой);
  • чёткость соблюдения режима включения и выключения света в соответствии с астрономическим временем или освещённостью (приборы никогда не будут работать вхолостую, зря используя энергию);
  • исключение регулярных проверок и профилактики оборудования с выездом бригады (из-за наличия обратной связи);
  • быстрая реакция на происшествия и аварии, что позволяет снизить потенциальный финансовый ущерб;
  • возможность задания разных графиков работы оборудования по районам (центр города, периферия, второстепенные дороги);
  • возможность дистанционного снятия показаний с приборов учёта;
  • возможность автоматически выявлять несанкционированные подключения к городской электросети.

 

 Умное освещение города

 

Будущее уже наступило?

Наверняка многих читателей интересует, много ли городов в мире уже успели внедрить подобные комплексы. Ответ будет простым: в глобальных масштабах – их ещё не очень много, но с точки зрения скорости перехода на СУГО современного типа – темпы очень высоки. Особенно динамично в этом показывают себя скандинавские страны, Западная Европа, Канада и некоторые штаты США. Примечательно, что системы проще внедрять не в мегаполисах, а в городах со сравнительно небольшой численностью населения – от 25-50 до 300-400 тысяч человек. При должном финансировании у них банально меньше территория, которую нужно модернизировать, а потому и выше шансы как можно скорее перейти на новую модель управления.

Для многих прозвучит неожиданно, однако автоматизация городского освещения тяготеет к так называемому «Интернету вещей» (Internet of Things, IoT), а не к промышленной автоматике. Алгоритмы нашего времени гораздо сложнее, они способны поддерживать интеграцию с разнородными сервисами и могут предложить пользователям даже тот функционал, который изначально не заложен в их программы. Люди с носимыми гаджетами сами влияют на систему, развивают и усложняют её, воздействуют на то, по какому пути идёт развитие интеллектуальных технологий. Специалисты прогнозируют, что в скором времени в СУГО будут входить также способы взаимодействия с городским электротранспортом, с интерактивной рекламой, со способами оплаты проезда, средствами информирования населения и другими видами мультимедийных активностей.

Интернет вещей за срок менее, чем в 10 лет, сумел пройти путь от управления люстрами в собственном доме при помощи пульта ДУ до полноценного голосового ассистента. На сегодняшний день остаётся сравнительно небольшой технологический пробел между тем, что уже придумано, но ещё не реализовано. Точно так же, как умные розетки в домах изначально нуждались в правильном монтаже и подключении, сегодня того же требуют приборы наружного освещения и сопряжённая инфраструктура. Часть программного обеспечения, которое сможет связать всё воедино, уже разработана, потому основной задачей будет его адаптация под конкретные задачи, а также обеспечение устойчивости проводного и беспроводного соединения с серверами управления в командных центрах.

Современные градостроительные идеи направлены на то, чтобы с самого начала создавать населённые пункты, придерживаясь концепций Умного города. Это никоим образом не будет удорожать работы, однако позволит уже в недалёком будущем пожинать плоды рационального планирования.