Управление наружным освещением: методы и системы автоматизации

Как создать современную систему управления освещением

Как вы понимаете, создать полный аналог современных систем самостоятельно достаточно сложно. Но приблизить и добиться максимальной энергоэффективности вполне возможно.

При этом мы можем значительно сократить наши расходы, установив умные приборы только в определенных местах, а в остальной квартире или доме оставить обычные электроустановочные аппараты.

Электроустановочные аппараты для автоматизации внутреннего освещения

Система управления освещением квартиры или дома начинается с четко предъявляемых требований. Например, в коридоре должен быть регулятор уровня свечения ламп (диммер), который будет включать освещение полностью при наличии в коридоре движения. А на кухне должна быть розетка, которая будет включаться только в строго указанное время и выключаться через столько-то минут. И так по каждой комнате.

Выключатель со встроенным датчиком движения

Итак:

Составив список требований, мы можем приступать непосредственно к реализации. Мы рассмотрим только наиболее распространенные варианты, но зная возможности современных электроустановочных устройств, вы вполне можете дополнить предложенные варианты своими требованиями.
Итак, если вам необходим выключатель со встроенным датчиком движения, то такие устройства достаточно широко представлены на рынке. Причем, вы можете найти модели как с четко обусловленной выдержкой времени отключения аппарата, так и с модулируемыми параметрами.
Кроме того, достаточно широко представлены выключатели со встроенным датчиком освещенности. Этот датчик может иметь регулировку, а может поставляться с уже обусловленными минимальными параметрами.

Виды диммеров

Также на рынке достаточно широко представлены различные диммеры. Причем, современные устройства выполнены на полупроводниковых схемах, которые дают значительную экономию электроэнергии в отличие от более ранних резисторных моделей. Некоторые модели имеют встроенный таймер и возможность постановки задач по плавному снижению уровня освещенности в зависимости от времени суток или от действия внешних датчиков.

Выключатели с таймерами также не являются проблемой. В зависимости от модели, это могут быть устройства программируемые как на одно действие, так и на длительный период времени. Обычно инструкция таких таймеров позволяет регулировать шаг до 1 минуты.
Отдельно хотелось бы отметить разнообразные электроустановочные аппараты для управления механизмами. Это могут быть жалюзи, ставни, роллеты и другое оборудование. Такие выключатели также могут иметь таймерное управление либо управление от внешних датчиков.
Используя только эти устройства, мы вполне можем выполнить большинство поставленных задач. Если же грамотно их комбинировать, то можно добиться выполнения и более сложных задач.

Электроустановочные аппараты для автоматизации наружного освещения

Автоматизация наружного освещения в большинстве случаев имеет ряд отличий. Прежде всего, они связаны с расположением оборудования.

Так ящик управления освещением обычно находится внутри помещения, а датчики для его управления непосредственно на месте установки самого освещения. Это несколько усложняет задачу при больших мощностях сети освещения.

Датчик движения со встроенным коммутационным аппаратом

Автоматизация наружного освещения в большинстве случаев выполняется при помощи датчиков движения (см. Подключение датчика движения для освещения своими руками) и освещенности. Большинство таковых устройств содержат встроенные таймеры. Если же их нет или требуется большая выдержка времени (обычно встроенный таймер имеет регулировку в пределах 5 – 1000сек), то необходима покупка дополнительного реле времени или таймера.
На данный момент на рынке представлены два вида устройств. Наиболее распространенным является датчик движения или освещенности, силовые контакты которого обеспечивают коммутацию токов до 25А. Но это максимальный допустимый ток таких датчиков. Обычно он не превышает 10А.
Такие устройства обычно применяют для управления освещением с небольшим количеством ламп. Если же речь идет об управление наружным освещением промышленных площадок (см. Промышленное освещение: проектирование) либо просто большой мощности, то здесь нам на выручку приходят выносные датчики, подключаемые к коммутационным аппаратам.
Главной особенностью таких датчиков является размещение отдельно датчика, отдельно коммутационного аппарата. Связь между ними осуществляется либо при помощи радиосигналов, либо кабеля. При срабатывании датчик подает команду на коммутационный аппарат и тот срабатывает.

Выносной датчик освещенности

Устройство автоматической системы

Аппаратная часть устройства состоит из следующих уровней.

Верхний уровень — панель управления. Управляется диспетчером. Пульты получают информацию с нижних уровней. систем . На верхнем уровне изменяются параметры программы или выполняются другие действия по управлению.
На самом нижнем уровне находятся таблицы данного раздела. освещения . Панель используется для переключения светильников и управления их работой без вмешательства человека.

Процесс управления Он выполняется ленточным контроллером или серверным устройством. Контроллер используется для создания сигналов, которые соединяют группы уличного освещения.

Существует несколько способов обмена между верхним и нижним уровнями.

Модемный канал. Связь происходит по телефонной линии. Это самый доступный метод обмена. Запуск выделенных линий — гораздо более дорогое удовольствие.
GSM-канал. Уличным освещением можно управлять при помощи системы Глобальная система отслеживания положения или устройство, которое может определить точное солнечное и западное время солнца. Контроллер включается за 20 минут до захода солнца и выключается за 15 минут до восхода. Оборудование недорогое, но сама связь стоит больших денег.
Подключение к локальной сети. Как устройство осуществляет связь. управления Затем диспетчерская связывается через сложную пару. Связь бесплатная, но требует прокладки кабелей в каждом шкафу. Это целесообразно только в том случае, если оборудование разных уровней находится в непосредственной близости друг от друга.
Беспроводная связь. Материалы дорогие, но связь бесплатная. Недостатком является то, что она не чувствительна к помехам.

Схемы питания и управления

В схемах питания ламп в сочетании с реле традиционно применяются: магнитные или индукционные балласты. Реже — электронные балласты (поскольку искажают радиосигнал, дают неустойчивое срабатывание). Чаще всего — таймеры для управления по календарю и по времени суток (с учетом праздников и выходных). Так или иначе, можно выделить три типа приборов автоматизированного управления уличным освещением:

Включение и отключение осветительных приборов с опорой на уровень текущей освещенности — вот принцип работы устройств на основе только фотореле.

В теории данный подход позволяет идеально управлять освещенностью на улице в зависимости от погодных условий и от времени суток: в пасмурную погоду свет включится раньше чем в ясный день. Но на деле очень много внешних факторов оказывают влияние на такую систему, например попадание грязи на датчик или изменение температуры схемы, — так возникают погрешности в нормальной, как хотелось человеку, работе реле.

Дистанционное управление уличным освещением

Срабатывание в определенное время — это принцип устройств исключительно на таймере

Не важно, какая погода, идет ли дождь или снег — утром свет ночной иллюминации будет погашен, а вечером будет включен — в соответствии с заданными пользователем параметрами настраиваемого таймера. Но как быть с тем, что световой день летом пребывает, а к зиме — убывает? В этом недостаток схем просто на таймере, нужно будет время от времени проводить корректировку

Более гибкая система — астротаймер. Этот тип контроллера представляет собой таймер, сопряженный с программой слежения за теоретическим движением солнца по горизонту. База данных относительно динамики положения Солнца над местностью с вашими координатами загружается в контроллер, и чем более совершенна программа — тем точнее работа системы автоматизации. Пользователю останется раз в 3 года менять блок питания системы и подводить контроллеру часы.

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:

Устанавливать (кроме некоторых случаев) отдельные подстанции только для уличного освещения нерентабельно. Трансформаторы сейчас преобразуют напряжение для всех энергопотребителей на территории.
Кроме того, для централизованного управления включением и выключением уличных фонарей, пришлось бы тянуть к каждой отдельной подстанции питающей освещение отдельную линию, что еще более бы увеличило затраты.

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:

при неправильной калибровке они срабатывали нечетко;
из-за засветки фарами или даже полной луной фонари могли погаснуть ночью;
при закрытии датчика снегом, льдом, грязью или пылью свет включался днем;
в конце концов, датчик мог выйти из строя.

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

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:

Для того чтобы перепрограммировать систему на другое время срабатывания (например на время праздников) необходимо объехать обойти все подстанции. Это отнимает много времени (знаю по своему опыту).
Присутствие человека требуется и для определения неисправностей, снятия показаний с приборов учета расхода электроэнергии.

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.

АСУНО автоматизированная система управления наружным освещением

АСУНО система, призванная управлять освещением по определенному графику включенном в программу работы специализированного контроллера, может оперировать «вечерним» или «ночным» освещениям, а также любыми другими типами освещения в зависимости от пожеланий заказчика.

Система может управлять освещением в дистанционном, автоматическом или ручном режиме. Система выявляет неисправности осветительных приборов, производит контроль за напряжением и рабочим током по всем фазам, мощность, потребляемую светильниками, рабочее состояние предохранителей.

Кроме основной функции система осуществляет функцию охраны, и может выполнять действия характерные для АСТУЭ или АСКУЭ, то есть делет работу информационно-измерительной системы. Работа системы основана на модульном принципе, который разрешает адаптировать ее к конкретно поставленным задачам по телеуправлению, диагностике или охране объектов.

Применение системы несет ощутимый экономический эффект за счет снижения расходов на оплату электроэнергии и технического обслуживания осветительных линий.

Датчики и выключатели

Датчики управления специалистами подразделяются на два вида:

датчики движения;
устройства для определения уровня освещенности.

Аппаратура работает в автоматическом режиме. Сенсоры улавливают тепловое излучение, которое и запускает лампы. Датчики работают посредством инфракрасного излучения, которое не проходит через разного рода препятствия.

Часто домовладельцы покупают изделия, запускаемые от пультов, которые посылают инфракрасное излучение. Запускает лампы специальный пульт. Такие выключатели имеют сильные стороны:

управляют светом из любой точки жилья;
существует программное обеспечение, позволяющее контролировать устройства посредством смартфона;
возможность подключения переходников, переводящих инфракрасные лучи в радиочастотные.

https://youtube.com/watch?v=FIzm-uei_yo

Дистанционные выключатели могут поставляться в виде датчиков, реагирующих на движение, и изделий, реагирующих на звук. Первые запускают свет, как только человек входит в помещение, а вторые реагируют на отдельные звуки, например, на щелчки или голос. Можно забыть о поисках выключателя и походов к нему через всю комнату для отключения электричества.

Какие существуют способы управления уличным светом?

Технологии в настоящее время развиваются далеко не семимильными шагами. Теперь существует не только ручное управление, но и система управления уличным освещением с использованием датчиков, реле времени и микропроцессорные механизмы. Расскажем о каждом чуть подробнее.