- •Введение
- •Современные системы управления участком регулировки электро-светооборудования
- •2 Разработка структурной схемы работы системы
- •3 Разработка функциональной схемы работы системы
- •4 Выбор и обоснование технических и аппаратных средств
- •4.1 Выбор и обоснование микроконтроллера
- •4.2 Выбор и обоснование технической части
- •5.1.1 Выбор языка программирования для приложения
- •5 Выбор программных средств асу
- •5.1 Выбор языка программирования
- •Выбор и обоснование языка программирования микроконтроллера
- •Выбор среды разработки ide
- •5.2.1 Выбор среды разработки ide прошивки для микроконтроллера
- •5.2.2 Выбор среды разработки приложения для пк
- •5.3 Выбор среды моделирования работы устройства
- •Разработка базы данных и алгоритма работы системы
- •6.1 Разработка бд асу
- •6.2 Разработка алгоритмов работы системы
- •6.2.1 Алгоритм функционирования асу
- •6.2.2 Алгоритм установки яркости освещения оператором
- •6.2.3 Алгоритм построения графика
- •7 Описание функционирования системы
- •8.2 Структура работ по созданию программного продукта
- •8.3 Расчёт сметы затрат и цены асу
- •8.4 Расчёт экономического эффекта от применения программного средства
- •Заключение
- •Список использованных источников
Современные системы управления участком регулировки электро-светооборудования
Расход электроэнергии на цели освещения может быть заметно снижен достижением оптимальной работы осветительной установки в каждый момент времени.
Добиться наиболее полного и точного учета наличия дневного света, равно как и учета присутствия людей в помещении, можно, применяя средства автоматического управления освещением (СУО). Управление осветительной нагрузкой осуществляется при этом двумя основными способами: отключением всех или части светильников (дискретное управление) и плавным изменением мощности светильников (одинаковым для всех или индивидуальным).
К системам дискретного управления освещением в первую очередь относятся различные фотореле (фотоавтоматы) и таймеры. Принцип действия первых основан на включении и отключении нагрузки по сигналам датчика наружной естественной освещенности.
Вторые осуществляют коммутацию осветительной нагрузки в зависимости от времени суток по предварительно заложенной программе.
К системам дискретного управления освещением относятся также автоматы, оснащенные датчиками присутствия. Они отключают светильники в помещении спустя заданный промежуток времени после того, как из него удаляется последний человек. Это наиболее экономичный вид систем дискретного управления, однако к побочным эффектам их использования относится возможное сокращение срока службы ламп за счет частых включений и выключений [1].
Системы плавного регулирования мощности освещения по своему устройству несколько сложнее. Принцип их действия поясняет рисунок 1.1.
Рисунок 1.1 - Система плавного регулирования мощности освещения
Автоматизированные системы управления освещением, предназначенные для использования в общественных зданиях, выполняют следующие типичные для этого вида изделий функции:
1 Точное поддержание искусственной освещенности в помещении на заданном уровне. Достигается это введением в систему управления освещением фотоэлемента, находящегося внутри помещения и контролирующего создаваемую осветительной установкой освещенность. Уже только одна эта функция позволяет экономить энергию за счет отсечки так называемого "излишка освещенности";
2 Учет естественной освещенности в помещениии. Несмотря на наличие в в подавляющем большинстве помещений естественного освещения в светлое время суток, мощность осветительной установки рассчитывается без его учета;
3 Управления электроприборами, которые следует выключать при определенном уровне освещения.
Если поддерживать освещенность, создаваемую совместно осветительной установкой и естественным освещением, на заданном уровне, то можно еще сильнее снизить мощность осветительной установки в каждый момент времени.
В определенное время года и часы суток возможно даже использование одного естественного освещения. Эта функция может осуществляться тем же фотоэлементом, что и в предыдущем случае, при условии, что он отслеживает полную (естественную + искусственную) освещенность. При этом экономия энергии может составлять 20 - 40% [1].
Дополнительная экономия энергии в освещении может быть достигнута отключением осветительной установки в определенные часы суток, а также в выходные и праздничные дни. Эта мера позволяет эффективно бороться с забывчивостью людей, не отключающих освещение на рабочих местах перед своим уходом. Для ее реализации автоматизированная система управления освещением должна быть оборудована собственными часами реального времени.
При оборудовании системы управления освещением датчиком присутствия можно включать и отключать светильники в зависимости от того, есть ли люди в данном помещении. Эта функция позволяет расходовать энергию наиболее оптимально, однако ее применение оправдано далеко не во всех помещениях. В отдельных случаях она может даже сокращать срок службы осветительного оборудования и производить неприятное впечатление при работе.
Получаемая за счет отключения светильников по сигналам таймера и датчиков присутствия экономия электроэнергии составляет 10 - 25 %.
Системы автоматического управления освещением, условно можно разделить на два основных класса - так называемые локальные и централизованные.
Для локальных систем характерно управление только одной группой светильников, в то время как централизованные системы допускают подключение практически бесконечного числа раздельно управляемых групп светильников.
В свою очередь, по охватываемой сфере управления локальные системы могут быть подразделены на "системы управлении светильниками" и "системы управления освещением помещений", а централизованные - на специализированные (только для управления освещением) и общего назначения (для управления всеми инженерными системами здания - отоплением, кондиционированием, пожарной и охранной сигнализацией и т.д.) [1].
Локальные "системы управления светильниками" в большинстве случаев не требуют дополнительной проводки, а иногда даже сокращают необходимость в прокладке проводов. Конструктивна они выполняются в малогабаритных корпусах, закрепляемых непосредственно на светильнике или на колбе одной из ламп. Все датчики, как правило, составляют один электронный прибор, в свою очередь, встроенный в корпус самой системы.
Часто светильники, оборудованные датчиками, обмениваются между собой информацией по проходам электрической сети. За счет этого даже в случае, если в здании остался единственный человек, находящиеся на его пути светильники останутся включенными.
Централизованные системы управления освещением, наиболее полно отвечающие названию "интеллектуальных", строятся на основе микропроцессоров, обеспечивающих возможность практически одновременного многовариантного управления значительным (до нескольких сотен) числом светильников. Такие системы могут применяться либо только для управления освещением, либо также и для взаимодействия с другими системами зданий (например, с телефонной сетью, системами безопасности, вентиляции, отопления и солнцезащитных ограждений).
Централизованные системы выдают также управляющие сигналы на светильники по сигналам локальных датчиков. Однако преобразование сигналов происходит в едином (центральном) узле, что предоставляет дополнительные возможности вручную управлять освещением здания. Одновременно существенно упрощается ручное изменение алгоритма работы системы.
При системах централизованного дистанционного или автоматического управления освещением питание цепей управления разрешается от линии, питающей освещение.
Для помещений, имеющих зоны с разными условиями естественного освещения, управление рабочим освещением должно обеспечивать включение и отключение светильников группами или рядами по мере изменения естественной освещенности помещений.
Существующий ассортимент автоматизированных систем управления освещением (СУО) делится на три класса:
1 СУО светильника - простейшая малогабаритная система, конструктивно являющаяся частью светильника и управляющая только либо одной группой нескольких близлежащих светильников;
2 СУО помещения - самостоятельная система, управляющая одной или несколькими группами светильников в одном или нескольких помещениях;
3 СУО здания - централизованная компьютеризованная система управления, охватывающая освещение и другие системы целого здания или группы зданий.
Большинство компаний-производителей систем управления освещением (СУО) светильников изготовляют эти системы в виде отдельных блоков, которые могут быть встроены в светильники различных типов.
Безусловным преимуществом СУО светильников является простота их монтажа и эксплуатации, а также надежность. Особенно надежны СУО, не требующие электропитания, так как выходу из строя наиболее подвержены блоки питания СУО и энергопотребляющие микросхемы.
Однако если требуется управлять осветительными установками крупных помещений или, например, стоит задача индивидуального управления всеми светильниками в помещении, СУО светильников оказываются достаточно дорогим средством управления, так как требуют установки одной СУО на один светильник. В этом случае удобнее использовать СУО помещений, которые содержат меньше электронных компонентов, чем требуется в предыдущем случае, и поэтому более дешевы.
СУО помещений представляют собой блоки, размещаемые за подвесными потолками или конструктивно встраиваемые в электрические распределительные щиты. Системы этого типа, как правило, осуществляют одну функцию или фиксированный набор функций, выбор между которыми производится перестановкой переключателей на корпусе или выносном пульте управления системы [2].
Подобные СУО относительно просты в изготовлении и обычно построены на дискретных логических микросхемах. Датчики СУО помещений всегда являются выносными, они должны быть размещены в помещении с управляемыми осветительными установками и к ним необходима специальная проводка, что представляет собой определенное практическое неудобство.
Рассмотрим существующие системы анализа и контроля освещения в различных местах.
Офисная линия "ОФИС-ЛЮКС" – система, которая предназначена для создания современного, экономичного и комфортного светодиодного освещения в помещениях с большой долей естественного света (помещения с окнами и прочими световыми проемами):
Учебные классы и аудитории;
Офисы;
Производственные помещения;
Конструкторские отделы.
Состав системы:
1 Блок анализа уровня освещенности (БА АСУО) способен управлять (включать, выключать и формировать команду на изменение светового потока) работой до 50 светильников по двухпроводной линии;
2 Светильники с управляемыми БУС. Светильник содержит управляемый блок Управления Светодиодами (БУС-У), который регулирует световой поток светодиодных светильников в соответствии с командами блока. Регулировка светового потока светильников происходит в пределах от 0% (выключено) до 100 %.
Преимущества данной системы "ОФИС-ЛЮКС":
1 Экономия электроэнергии до 70%. Экономия происходит за счёт изменения светового потока светильников в зависимости от того, сколько света попадает в помещение. Взошло солнце - освещённость помещения увеличилась - блок управления отдал светильникам команду на снижение светового потока. Солнце зашло за облака - освещённость помещения упала - светодиодные светильники начали отдавать больше света. И больше не нужно бегать и включать - выключать свет сотрудникам. В начале рабочего дня включили, в конце выключили. А дальше система сама подстроится под необходимую освещённость помещения. К тому же, возможно управление системой "ОФИС-ЛЮКС" с пульта ДУ в ручном режиме (изменять световой поток светильников вручную). Блок управления может быть защищён паролем, во избежание случайного изменения настроек;
2 Увеличенный ресурс источников питания и светодиодных модулей. Увеличение ресурса источников питания и светодиодных модулей происходит за счёт более щадящего режима их работы. Чем меньше света отдаёт светодиодный светильник, тем меньшая мощность потребляется системой. Меньшее энергопотребление - меньший нагрев - медленнее деградируют электроника и светодиоды. А это увеличение реального срока службы светодиодов в 2-3 раза! И источники питания в таком режиме могут служить до 5-6 лет без обслуживания. Всё это приводит к экономии на обслуживании системы и замене оборудования.
3 Дистанционное программирование и управление работой до 50 светильников;
4 Автоматический и ручной режим работы;
5 Система совместима с любым бытовым пультом ДУ, поддерживающим протокол RC5.
Система автоматического управления освещением ЛЮКС-АЦ предназначена для освещения объектов, где необходимо автоматически управлять освещенностью помещения, включать и выключать свет по заданному графику.
Система автоматического управления освещением состоит из люминесцентных светильников со встроенным управляемым пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА-У, исполнение Э3) или светодиодных светильников с опцией управления и устройства управления освещением "ЛЮКС-АЦ", предназначенного для программного управления режимами работы светильников.
Система освещения позволяет выполнять следующие функции:
1 Включать и выключать освещение в заданное (программируемое) время;
2 Осуществлять плавное нарастание и уменьшение освещенности в моменты включения и выключения освещения;
3 Регулировать и программировать уровень освещенности.
Все эти возможности сочетаются с высокими параметрами по энергосбережению и надежности системы. Установка системы позволяет уменьшить потребление энергии более чем в 4 раза при увеличении максимальной освещенности в 1,5 раза.
Устройство "ЛЮКС-АЦ" является многофункциональным и может быть использовано для управления освещением жилых, производственных, сельскохозяйственных помещений, для управления освещением и звонками в учебных заведениях (модификация "школа"), кинозалах (модификация "”кинозал"), а также для автоматического включения и отключения уличного освещения.
Устройство "ЛЮКС-АЦ" может быть запрограммировано на длительный период, в течение которого оно управляет освещением по разным программам, автоматически переключая их.
В таблице 1.1 приведены основные параметры данной системы.
Таблица 1.1 - Основные параметры устройства управления освещением
«Люкс-АЦ»
|
|
Напряжение питания |
220 В |
Мощность потребления |
10 Вт |
Количество ЭПРА, подключаемых к выходам: |
до 200 |
1-10 В |
|
Максимальный ток для релейных выходов |
1 А |
Количество выходных каналов |
до 64 |
Количество сценариев |
64 |
Индикация уровня освещенности в % или люксах |
|
Встроенный календарь и часы |
|
8-строчный жидкокристаллический индикатор |
|
Сохранение параметров при отключении питания |
|
Степень защиты - IP55 |
|
Система автоматического дистанционного управления освещением «Лайт-Плюс» предназначена для организации управляемого освещения в отдельном помещении здания или сооружения.
В основу технического построения системы автоматического дистанционного управления освещением положен метод управления освещением по силовым сетям 220 В, 50 Гц с применением технологии PLC, а также передачи команд управления в ИК-диапазоне и по радиоканалу, организованному по протоколу MiWi.
Система автоматического дистанционного управления освещением решает следующие задачи [2]:
1 Автоматическое включение/выключение освещения по факту наличия/отсутствия людей в помещении; временные интервалы таймера задержки выключения освещения от датчика движения может задаваться пользователем в процессе эксплуатации или соответствовать конфигурации производителя;
2 Автоматическая регулировка уровня светового потока светильника в зависимости от уровня освещенности в помещении; зависимость уровня светового потока светильника от уровня освещенности помещения может задаваться пользователем в процессе эксплуатации или соответствовать конфигурации производителя;
3 Конфигурирование настроек системы и дистанционное управление уровнем светового потока, как всех светильников помещения, так и каждого из светильников в отдельности, с помощью инфракрасного пульта дистанционного управления;
4 Сохранение конфигурационных настроек интеллектуальной системы питания в энергонезависимой памяти;
5 Стабилизация тока питания светодиодных линеек с требуемым прямым падением напряжения на каждом из светодиодов светильника в рабочем диапазоне входных напряжений питающей сети 220 В 50 Гц.
Состав системы автоматического дистанционного управления освещением представлен в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Состав системы автоматического дистанционного управления
освещением
Составная часть системы автоматического управления освещением |
Назначение |
Количество |
|
||
Интеллектуальный источник питания (ИИП) |
Обеспечение стабилизированного питания светодиодных линеек с требуемым прямым падением напряжения на каждом из светодиодов светильника в рабочем |
По числу светильников в помещении |
|
||
|
|
|
|
||
Продолжение таблицы 1.2 |
|||||
Составная часть системы автоматического управления освещением |
Назначение |
Количество |
|||
|
диапазоне входных напряжений питающей сети 220 В, 50 Гц, а также прием команд управления уровнем светового потока светильника и команд конфигурации по проводам питающей сети 220 В, 50 Гц |
|
|||
Устройство преобразования инфракрасного сигнала пульта дистанционного управления в радиосигнал управления системы питания светильников (УПИР) |
Преобразование первичных сигналов управления пользователя (инфракрасный канал управления, локальная сеть TCP/IP) в радиосигналы УПРС, обеспечивает хранение настроек системы в энергонезависимой памяти |
Один на помещение |
|||
Устройство преобразования радиосигнала управления в сигнал интерфейса, обеспечивающего передачу данных по проводам питающей сети 220 В, 50 Гц к каждому из светильников помещения (УПРС) |
Преобразование радиосигнала управления от УПИР в сигнал интерфейса, обеспечивающего передачу команд управления по проводам питающей сети 220 В, 50 Гц к каждому из светильников помещения |
Соответствует числу фаз питающей сети 220 В, 50 Гц |
|||
Инфракрасный пульт дистанционного управления (ИПДУ) |
Пользовательское управление системой автоматического дистанционного управления освещением |
Один на помещение |
|||
Управление включением и выключением светильников, регулировка их яркости, а также выбор режима работы системы автоматического управления освещением осуществляется пользователем с ИПДУ [3].
Прибор может эксплуатироваться круглосуточно в закрытых отапливаемых и неотапливаемых помещениях, исключающих прямое воздействие на него атмосферных осадков.
Основные технические характеристики системы автоматического дистанционного управления освещением приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3 – Технические характеристики системы автоматического
управления освещением
Наименование характеристики единицы измерения |
Значение характеристики |
Допустимый диапазон напряжений питания сети 50 Гц, В |
160…250 |
Диапазон рабочих температур, ºС |
0…50 |
Количество поддерживаемых команд ИПДУ |
11 |
Количество фаз силовой сети – линий управления светильниками, шт. |
3 |
Максимальное количество светильников, подключаемых к одной фазе, шт. |
60 |
Максимальное количество поддерживаемых датчиков движения, шт. |
2 (встроенный и внешний) |
Диапазон регулировки яркости светильников, % |
0…100 |
Шаг регулировки яркости светильников в ручном режиме: при управлении с ИПДУ, % при управлении через WEB-интерфейс, % |
20 1 |
Диапазон значений таймаута работы светильников после срабатывания датчика движения, с |
10…2550 |
Тип IP-адрес для WEB-интерфейса |
cтатический, IPv4 |
Номер TCP-порта для подключения к WEB-интерфейсу |
80 (станд. для http) |
Максимальное количество пользователей, подключаемых к WEB-интерфейсу |
2 |
Период обновления информации через WEB-интерфейс, с |
0,5 |
Период опроса датчика освещенности, с |
5 |
Время доведения команды управления с ИПДУ на светильники, с |
0,7…1 |
Максимальная дальность радиосвязи между УПИР и УПРС: для железобетонных зданий, м для кирпичных зданий, м для условий прямой видимости, м |
10…15 15…25 200 |
Максимальная дальность обнаружения человека встроенным датчиком движения, м |
6 |
|
|
Продолжение таблицы 1.3 |
|
Наименование характеристики единицы измерения |
Значение характеристики |
Диапазон регулировки выходных токов ИИП (светодиодов каждого из светильников), мА |
100…500 |
Нестабильность выходного тока ИИП во всем диапазоне рабочих температур и напряжения питания не более, % |
5 |
Максимальный световой поток светодиода, лм |
101,8 |
Прямое падение напряжения на каждом светодиоде светильника, В |
3,6…4,2 |
Коэффициент пульсаций выходного тока ИИП (тока питания светодиодов), не более, % |
5 |
Коэффициент полезного действия ИИП, % |
92 |
Мощность, потребляемая ИИП, Вт |
не более 40 |
Мощность, потребляемая УПИР, Вт |
не более 10 |
Мощность, потребляемая УПРС, Вт |
не более 10 |
Средняя наработка на отказ, час |
не менее 40000 |
Срок службы, лет |
не менее 6 |
Аппаратная часть системы автоматического управления освещением включает 4 функциональных элемента:
Интеллектуальный источник питания;
2 Устройство преобразования инфракрасного сигнала пульта дистанционного управления в радиосигнал управления системы питания светильников;
3 Устройство преобразования радиосигнала управления в сигнал интерфейса, обеспечивающего передачу данных по проводам питающей сети 220 В, 50 Гц к каждому из светильников помещения;
4 Инфракрасный пульт дистанционного управления.
Принцип работы системы управления освещением в отдельно взятом помещении показан на рисунке 1.2.
Локальные СУО, как правило, строятся на основе центрального модуля, к которому непосредственно подключаются светильники и другие устройства. Такие системы просты и удобны как с точки зрения технической реализации, так и использования, и не требуют значительных затрат на установку и обслуживание. С помощью пультов и небольших панелей управления можно включать и выключать светильники, увеличивать или уменьшать (диммировать) яркость отдельных групп светильников. Энергосбережение в данном случае достигается за счет использования датчиков освещенности и движения [3].
Рисунок 1.2 – Функциональная схема системы управления освещением в помещении
В то же время у локальных систем есть целый ряд недостатков, в числе которых: ограниченное количество подключаемых светильников, управляющих устройств и необходимость прокладки отдельного кабеля управления к каждой группе светильников; практическое отсутствие функции управления освещением по времени; невозможность расширения и масштабирования системы в случае необходимости.
Централизованные СУО. Обязательным компонентом систем данного типа является центральный контроллер. Управление освещением осуществляется посредством различных устройств — кнопок, пультов, сенсорных панелей, причем в разных помещениях независимо. Предусмотрены решения «все в одном», а именно — создание и сохранение световых сцен, реализация динамических сценариев, возможность управления освещением по времени. Экономия электроэнергии происходит за счет более тонких настроек датчиков освещенности и движения, а также управления по времени.
Как правило, централизованные системы поддерживают цифровой адресный протокол управления DALI (Digital Addressable Lighting Interface), что позволяет управлять каждым отдельным светильником, объединять светильники в логические группы, проложив при этом только один кабель управления. В качестве такового может использоваться стандартный силовой двухжильный кабель [4].
Главным недостатком централизованных систем управления освещением является то, что вся информация и все настройки хранятся в центральном контроллере. В случае выхода его из строя или плановой замене потребуется перенастройка всей системы. Возможностей для расширения и масштабирования системы в данном случае, конечно, больше, чем при локальной системе управления, но, так или иначе, они ограничены параметрами центрального контроллера.
Комплексные системы управления освещением лишены практически всех недостатков первых двух вариантов. Это многоуровневые системы, благодаря которым можно управлять освещением в целом здании или даже в комплексе зданий. Данные системы состоят из отдельных модулей, связанных между собой управляющей шиной данных. Вся информация о настройках и параметрах работы хранится в каждом отдельном модуле. Таким образом, при выходе из строя или плановой замене модуля не будет функционировать только та область системы, к которой относился данный модуль. Остальная часть системы будет функционировать в полном объеме. Для различных функций используются отдельные управляющие модули. Одни управляют освещением, другие жалюзи, третьи экранами и т. д.
Проектирование и внедрение комплексных СУО в зданиях с учетом приобретения светотехнического оборудования требует значительных финансовых затрат, но окупается в течение нескольких лет, поскольку позволяет экономить электроэнергию, потребление которой существенно снижается по сравнению с аналогичными объектами, не имеющими такой системы.
Из практического опыта можно сказать, что максимальная экономия электроэнергии, порядка 70%, достигается, при использовании на объекте, как датчиков освещенности, так и датчиков движения, а также возможности управления освещением по времени. Также немаловажным фактором является предоставление возможности сотрудникам индивидуально выбирать параметры освещения рабочего пространства при помощи световых сценариев. Все эти критерии должны быть учтены при проектировании систем управления освещением [4].
Например, в отеле «Radisson Роза Хутор» компания «Тринова» реализовала системы управления освещением позволяющие выбирать световые сценарии в зависимости от времени суток и требуемой обстановки. В некоторых зонах применяется цветодинамическое управление освещением, которое создает уникальную атмосферу на объекте.
Обширная группа мероприятий по экономии электроэнергии связана с правильной эксплуатацией и ремонтом осветительных установок: осмотр, чистка, замена ламп, планово-предупредительный ремонт установок и т.д.
Сокращение продолжительности горения ламп дает прямую экономию электроэнергии, к этому направлены мероприятия по максимальному использованию естественного освещения, правильному устройству управления освещением, применению автоматического и программного управления освещением. Во всех светильниках должен предусматриваться легкий съем всех загрязняющихся частей – защитных стекол, отражателей, рассеивателей, патронов, т.к. потери светового потока резко возрастают в результате загрязнения светильников. В эксплуатации должен иметься обменный фонд не менее 5–10% съемных деталей, находящихся в осветительных установках [4].
Правила технической эксплуатации электроустановок требуют производить не менее 2 чисток стекол в год при минимальной запыленности и не менее 4 – при значительных выделениях пыли, дыма и копоти. Методы очистки зависят от стойкости загрязнений: для легко удаляемой пыли и грязи достаточно промывки стекол мыльным раствором и водой с последующей протиркой, при стойких маслянистых загрязнениях, масляной копоти для очистки необходимы специальные составы.
Эффективность регулярной протирки остекления очень высока: продолжительность горения ламп при двухсменной работе цехов сокращается в зимнее время не менее чем на 15%, а в летнее время – на 90% (см. рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 – График управления освещением
Строительные нормы предусматривают также рекомендации по рациональной цветовой отделке стен, потолков, полов, ферм, балок, а также технологического оборудования цехов в целях улучшения освещения производственных помещений и условий труда. При проектировании естественного и искусственного освещения помещений производственных зданий должно учитываться повышение освещенности рабочих мест за счет отраженного света от поверхностей интерьеров, отделка которых осуществляется в соответствии с рекомендациями строительных норм.
Расход электроэнергии на электрическое освещение зависит от числа и мощности ламп, потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре и в осветительной сети и от количества часов использования мощности осветительных установок за данный период (например, год). Рациональное устройство естественного освещения производственного помещения и создание достаточной освещенности рабочих поверхностей, требующейся в соответствии с технологическим процессом производства, должны быть предусмотрены при проектировании здания. Иногда об этом забывают, применяя проекты зданий, предназначенных для производств с меньшими требованиями к уровню освещенности. Недостаточная естественная освещенность в подобных зданиях в таких случаях, особенно в облачные зимние дни, приводит к необходимости использования электрического освещения в дневное время.
Системы управления освещением должны закладываться на стадии строительства или ремонта, т.к. потребуется применить специальную разводку проводов – создать управляющую шину. При невозможности переделать проводку можно использовать систему управления по радиошине, которая была специально разработана для модернизации уже существующих зданий.
Механизм действия системы достаточно прост. Команда с пульта (дистанционного или расположенного на стене) поступает на центральный контроллер в систему. Тот в свою очередь, действуя согласно заранее заложенной программе, подает команду нужному фрагменту системы освещения, и соответствующий элемент реагирует на нее также согласно выбранной программе. В случае традиционной системы сигнал идет по проводам, а в случае радиошинной – по радиоканалу.
Как может показаться на первый взгляд, стоимость оборудования для установки системы «умный свет» достаточно высока. Но если принять, например, стоимость системы управления светом с использованием шины за 100%, то стоимость традиционной электроразводки может доходить до 70%! Между тем использование АСУО действительно позволяет сократить затраты на электроэнергию до 30% [5].
Данный факт стал убедительным аргументом для широкого использования систем за границей – на Западе вложенные в нее средства окупаются за 3 года. В Беларуси оборудование «умный свет» пока чаще применяется владельцами больших домов или просто прагматично мыслящими людьми. Это дает уверенность в том, что все еще впереди.
Рассматриваемым объектом автоматизации является офисное помещение, которое имеет площадь 50 м² и будет выступать в роле участка регулировки электро-светооборудования для АСУ.
Единицей измерения освещения является люкс, который равен освещённости поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 лм. К примеру, освещенность под прямыми солнечными лучами составляет 32-130 тысяч люмен. В яркую солнечную погоду, в тени, освещенность может составлять 10-25 тысяч [6]. В таблице 1.4 приведены показатели уровня освещения для различных типов помещений.
Таблица 1.4 –Параметры уровня освещения
Освещенность, лк |
Где |
50 |
Жилая комната |
80 |
Подъезд/туалет |
100 |
Очень пасмурный день |
320-500 |
Рабочий кабинет/офис |
4000-5000 |
Полдень в декабре-январе |
10000-25000 |
Яркий солнечный день |
32000-130000 |
Под прямым солнцем |
Вывод:
Таким образом, допустимым в офисном помещении является 320-500 люкс.
Из практического опыта можно сказать, что максимальная экономия электроэнергии, порядка 70%, достигается, при использовании на объекте, как датчиков освещенности, так и датчиков движения, а также возможности управления освещением по времени. Также немаловажным фактором является предоставление возможности сотрудникам индивидуально выбирать параметры освещения рабочего пространства при помощи световых сценариев. Все эти критерии должны быть учтены при проектировании систем управления освещением.
