Автомат управления уличным освещением

Ключом к обеспечению эффективной работы системы освещения является правильно подобранная система управления, позволяющая повысить автономность осветительной системы, ее потенциал экономии и вместе с тем обеспечить более высокую гибкость и удобство эксплуатации.

Понятие «общественное» означает «полезное обществу». А если к нему добавить слово «освещение», для нас это будет означать уже не просто освещение мест общего пользования, но и общее повышение качества наружного освещения в ночное время. К системам освещения улиц и дорог предъявляются различные требования. Правильно подобранная система освещения позволяет не только сэкономить средства, но и улучшить световой комфорт. Достаточное освещение автодорог повышает видимость, сокращает время реакции водителей, что способствует повышению безопасности дорожного движения.

Широкий выбор доступных элементов управления способен удовлетворить требования самых взыскательных клиентов. Подходящим способом управления системами наружного освещения является, например, система автоматического управления в зависимости от времени суток. Благодаря интеграции интеллектуальных систем управления освещением, позволяющих осуществлять электронный или бескабельный обмен информацией между светильниками, расширяются возможности мониторинга состояния системы на расстоянии. Благодаря системе обмена данными можно получать сообщения о неисправностях в реальном времени, что позволяет оперативно решать проблемы с освещением на критических участках.

Главной задачей управления освещением является обеспечение достаточного уровня освещенности в пространстве и во времени там, где это необходимо, что способствует повышению экономии электроэнергии, которое напрямую связано с экономией финансовых средств на эксплуатацию уличного освещения. Одна из возможностей — это снижение интенсивности освещения в ночное время, когда интенсивность движения людей и транспортных средств является минимальной. В современных динамичных условиях жизни и при непрерывно возрастающей потребности в экономии такой способ управления освещением, как, например, его включение на закате солнца и выключение при восходе или принудительное отключение освещения в ночное время, является давно устаревшим решением. Ведь именно снижение интенсивности освещения при сохранении условий его распределения на освещаемых пространствах или мониторинг освещенности повышают удобство управления и автономность системы уличного освещения.

Электронная система управления DALI

Название электронной системы управления — Digital Addressable Lighting Interface — подразумевает, что речь идет об электронном управлении системами освещения, позволяющем снижать интенсивность светового потока светильников в допустимом диапазоне.

Для установки этого стандартного цифрового протокола управления освещением используются двухжильные неполярные провода. Этот тип управления наружным освещением требует оснащения светильников электронными пускорегулирующими аппаратами с интерфейсом DALI. Двумя основными преимуществами такого способа управления являются возможность независимого диммирования и мониторинг осветительных установок. Диммирование может осуществляться в любом диапазоне, установленном для определенного типа ламп. Для газоразрядных ламп этот диапазон составляет 60—100 %, для светодиодов — 10—100 %, а для люминесцентных ламп — от 1 до 100 %. Мониторинг позволяет осуществлять оперативное управление светильниками, тем самым способствуя правильной работе всей осветительной системы. Кроме того, электронная система управления DALI позволяет объединять светильники в отдельные группы или осуществлять управление каждым из них по отдельности. Для управления системой DALI в зависимости от времени необходимо использовать регуляторы, обладающие этой функцией. Вызов световых сцен, перегруппировка и изменение функциональных характеристик не требуют никакого вмешательства в устройство светильников или проводки. Их, как правило, можно осуществлять из одного и того же места с помощью ПК. Для повышения зрительного комфорта и качества освещения используется плавное регулирование интенсивности освещения, практически незаметное для участников дорожного движения и пешеходов.of it.

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.

Управление посредством переключения фаз

В случае применения этого типа управления наружным освещением регулирование интенсивности светового потока, например, ее снижение со 100 % до 60 %, осуществляется посредством переключения фаз.

Балласты (ПРА) светильников имеют два входа для подключения питания. Если на один из них подается постоянная фаза, то светильники работают, например, со 100-процентной мощностью светового потока. Когда же питающая фаза подключается и ко второму входу, интенсивность свечения ламп снижается. При повторном отключении управляющей фазы светильники снова разгораются на полную мощность. Посредством подключения управляющей фазы можно осуществлять скачкообразное снижение интенсивности освещения отдельных участков в то время, когда интенсивность пешеходного и дорожного движения на них снижается, что позволяет экономить электроэнергию. При реконструкции уличного освещения, например, с использованием двухпроводной сети электропитания, этот способ управления требует прокладки дополнительного провода. Как правило, он используется для реконструкции старых систем наружного освещения, реализованных на базе четырехпроводной системы электропитания, когда старые светильники заменяются современными с более высокой эффективностью, т.е. со сниженным энергопотреблением при одинаковом уровне светимости. Именно использование одной из трех фаз питания в качестве управляющей (переключаемой фазы) позволит достичь требуемых характеристик. Переключение управляющей и питающей фаз можно осуществлять централизованно, регулируя таким образом интенсивность освещения с помощью двухканального астрономического таймера или реле времени с сумеречным датчиком (датчиком освещенности).

Управление наружным освещением по астропрограмме

При отсутствии возможности прокладки дополнительных проводов в существующую систему освещения или использования технологии PowerLine можно воспользоваться способом управления, при котором каждый светильник регулируется по отдельности.

В этом случае осветительные приборы оснащаются пускорегулирующим оборудованием, включающим в себя функцию пересчета астрономического времени, на основании которого осуществляется переключение системы в другой световой режим и последующее снижение интенсивности излучаемого светильником светового потока в ночное время. Настройка функциональных характеристик светильников, т.е. снижение интенсивности свечения в ночное время, производится еще при их сборке. Основным преимуществом подобного решения является отсутствие необходимости в прокладке дополнительных управляющих проводов в случае реконструкции наружного освещения. Автоматическое включение освещения осуществляется посредством подключения питающей фазы к осветительным приборам, например, с помощью астрономических реле времени (таймеров) или сумеречных датчиков (датчиков освещенности).

Управление уличным освещением: фото реализованных проектов

‘>

Автоматизированная система управления наружным освещением — АСУНО «Unilight» — программно-аппаратный комплекс, позволяющий контролировать состояние сетей наружного освещения, организовывать учет электроэнергии и осуществлять диагностику оборудования. Применение современной АСУНО позволяет сделать освещение города легко управляемым, экономичным и оперативным.

• Гибкое управление режимами освещения
• Пофазное управление линиями
• Адресное управление каждым светильником
• Индивидуальное или групповое диммирование
• Автоматический контроль и диагностика состояния оборудования и светильников
• Повышение уровня оперативно диспетчерского управления
• Дистанционный учет энергопотребления
• Сигнализация о неисправностях сети освещения
• Сигнализация о несанкционированных подключениях к сети питания освещения
• Формирование базы данных и отчётов об энергопотреблении

Получить консультацию

ШУНО предназначен для автоматического контроля и учета электроэнергии и передачи данных в диспетчерский пункт, а также автоматического, ручного или дистанционного управления сетями уличного освещения и осветительными установками.

• Степень защиты: IP 54; IP 65
• Различные варианты шкафов: 50А, 100А, 160А, 250А
• Габариты: от 600х600х250
• Сигнализация об аварийных ситуациях
• Диапазон рабочих температур: от -45°С до +60 °С
• Комплект поставки: Контроллер управления UNILIGHT, Счетчик электрической энергии, Силовое оборудование и GSM-антенна

Подробнее

• 6 выходов для управления линиями освещения
• 27 входов для контроля напряжения, состояния линий, датчика двери и задымления
• Два интерфейса RS-485 для взаимодействия с внешними устройствами
• Встроенный GSM-модем. Поддержка 3G. Две сим-карты
• Дистанционное обновление программного обеспечения

Подробнее

Устройство предназначено для управления световым потоком светильников с помощью беспроводной сети с использованием «облачной» инфраструктуры по каналам: GSM(3G), LoRa, NB-IoT. Управление реализуется в автоматическом режиме (по расписанию/датчику) или в ручном по команде диспетчера, а так же есть возможность отслеживания состояния светильников на наличие аварий по обратной связи. Система позволяет использовать любые виды светильников, оборудованные драйверами с протоколами управления 0/1-10 или DALI.

• Поддержка до 16 независимо управляемых светильников
• Температурный режим от -40 до +70
• Встроенные датчики: влажности, температуры, освещенности

Подробнее

Программное обеспечение способно управлять различными коммуникационными технологиями (NB-IoT/ LoRa /GSM), и в состоянии интегрировать аппаратные решения для управления уличным освещением от разных поставщиков. Кроме того, система может подключать и контролировать другие датчики и исполнительные механизмы с открытым протоколом, тем самым преобразуя инфраструктуру АСУНО «Unilight» в платформу «SMART CITY».

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.

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.

Методы управления уличным освещением

На практике используется три способа управления светом: ручное, дистанционное и автоматическое.

Ручное управление

Включение и выключение уличных светильников осуществляется в ручном режиме. Каждый источник света или их группа управляется оператором непосредственно на месте.

Этот способ самый древний. Издавна фонарщики подходили к каждому фонарю (газовому или масляному) и зажигали столб, а позднее — гасили. Даже сегодня во дворах частных домов используется ручное управление наружным светом. Однако в коммунальных службах управлять светом в ручном режиме невозможно из-за масштабов работы, поэтому такой способ используется только в экстренных случаях (например, при выполнении ремонта).

Удаленный контроль

С течением времени технологии развивались — вместо фонарщиков управлять освещением стали служащие энергораспределительных сетей. Делали работники служб это дистанционно, включая или выключая рубильник. В результате действий напряжение подается в сеть или, наоборот, прекращается.

Автоматическое управление

Управление с помощью автоматики — наиболее продвинутый способ управления светом. Включение и выключение света осуществляется за счет использования датчиков, действующих по определенному алгоритму. В результате система освещения работает без непосредственного участия человека.

Переход на автоматическое управление вызван изменением технологического процесса. Напряжение к потребителям поступает при участии локально расположенных трансформаторных станций. На этих объектах происходит преобразование высоковольтного напряжения в напряжение нужной величины.

Существует два обстоятельства, диктующих переход на автоматическое управление:

1. Чаще всего строить отдельные подстанции для уличного освещения экономические невыгодно. Нынешние трансформаторы преобразуют напряжение для всех потребителей электричества на заданной территории.
2. Для централизованного контроля за включением и отключением светильников понадобилось бы подтягивать к каждой подстанции отдельный кабель, что только повысит и без того большие расходы.

В связи с этим начался массовый переход на автоматические системы. В самом начале развития технологии принцип управления был прост: на подстанциях монтировались приборы, контактирующие с датчиками освещенности.

Со временем стали видны изъяны такого подхода:

• некорректное срабатывание при неверной калибровке;
• фонари часто гасли в темное время из-за света фар от проезжающих машин или даже от лунного света;
• если датчик покрывался снегом, грязью или льдом, происходило ложное срабатывание светильника;
• датчики нередко выходили из строя.

Еще один недостаток датчиков освещенности — линейность технологии. Свет не обязательно нужен даже в темное время суток, если на территории отсутствуют движущиеся объекты.

Чтобы как-то оптимизировать технологию, датчики стали объединять с временными реле. В результате таймер включал и выключал светильники в определенное время. Например, освещение работало с 10 часов вечера до четырех часов утра.

Позднее появились астрономические реле. В таких устройствах программа по определенному алгоритму рассчитывает время заката и рассвета. На основании расчета происходит управление освещением.

Датчики освещенности по-прежнему используются. Приборы актуальны для управления светом при неожиданном снижении естественной освещенности (например, туман).

На сегодняшний день наиболее популярны автоматические системы на основе цифровых технологий, где сочетаются автоматика и ручное управление.

Устройство автоматической системы

Аппаратная часть оборудования состоит из таких уровней:

1. Верхний уровень представляет собой панель диспетчерского пункта. Управляется диспетчером. На панель приходит информация с нижестоящих систем. На верхнем уровне производится коррекция параметров программы или предпринимаются иные управленческие действия.
2. К нижнему уровню относится электрощит, расположенный на участке освещения. Щиты предназначены для коммутации работы светильников и контролируют их функционирование без участия человека.

Процесс управления осуществляется с участием зонального контроллера или серверного оборудования. Контроллер служит для образования сигнала на подключение группы уличных светильников.

Существует несколько способов коммутации между верхними и нижними уровнями:

1. Модемный канал. Связь выполняется по телефонной линии. Это самый финансово доступный способ коммутации. Прокладка выделенной линии — достаточно затратное мероприятие.
2. GSM-канал. Уличным освещением можно управлять при помощи системы глобального позиционирования или устройства, позволяющего точно определять время восхода и заката. Контроллер включается за 20 минут до заката и отключается за 15 минут до рассвета. Оборудование стоит недорого, однако сама связь будет стоить немалых денег.
3. LAN-канал. Способ связи, где блок управления и диспетчерский пункт контактируют через витую пару. Связь бесплатна, однако придется прокладывать кабель к каждому шкафу. Технология актуальна только при близком расположении оборудования разных уровней.
4. Радиоканал. Оборудование стоит дорого, связь бесплатна. Недостаток — неустойчивость к помехам.

Возможности автоматики

Автоматизированная система управления наружным светом позволяет решать целый ряд задач. Условно их можно разделить на две группы — управленческие функции и контрольные.

1. Включение и выключение светильников.
2. Программирование работы приборов по времени или реакции датчиков.
3. Фазовые переключения на электролиниях.
4. Принудительная перезагрузка микропроцессоров в шкафе управления.

1. Проверка состояния линий подключения.
2. Контроль линий ввода.
3. Контроль работы контакторов и выходных автоматов-выключателей.
4. Наблюдение за приборами учета расхода электричества.
5. Мониторинг несанкционированного доступа в шкаф.
6. Проверка состояния линии.
7. Изучение неисправностей системы.
8. Слежение за наличием возгораний.

Системы управления уличным светом оснащаются встроенными источниками электропитания. Если отключается напряжение, система может работать еще не меньше часа. Во многих системах предусмотрена не только передача данных об изменениях параметров, но и дублированное сохранение информации.

Шкаф управления

Шкаф управления наружным освещением (ШУНО) — центральное звено системы, где сосредоточены все схемы, распределяющие нагрузки и контролирующие процесс освещения. Через шкаф осуществляется защита фотореле от замыкания и перепадов напряжения.

На схеме показана работа ящика управления, где 1 — электросчетчик, 2 — замок, 3 — защитный барьер, 4 — шкаф.

Главная задача шкафа — контроль за срабатыванием реле исходя из времени суток, управление с помощью пульта и регулировка яркости свечения после подключения реле.

Шкафы функционируют в таких управленческих режимах:

1. Местное управление (обычный таймер, астротаймер или иное определяющее устройство).
2. Каскадная система управления напряжением 220 В/50 Гц. Управление осуществляется по особому сигнальному проводнику от другого шкафа или пульта.
3. Местное управление.

Подбор режимов производится при участии имеющихся органов управления. В шкафах есть раздельный контроль ночного освещения (три однофазных линии) и дополнительное ночное освещение (три однофазных линии в электрощитах на 100 А и шесть в щитах на 250 А). Шкафы оснащаются внутренней подсветкой при помощи лампочки накаливания на 40 – 60 Вт.

Если позволяют финансовые возможности проложить кабель к каждому уличному светильнику с реле, один из шкафов размещают внутри здания, а второй — на въезде в участок. Однако щиты будут работать одновременно, в результате чего каждый блок станет потреблять электроэнергию как полноценный кабельный канал.

Рекомендуется такая схема: первый шкаф размещают у ворот, подключив к его контроллеру светильники с датчиками движения и фотореле. Второй шкаф устанавливается внутри дома. С него будет осуществляться дистанционный контроль (с помощью пульта).

Оптимальной будет следующая система: первый шкаф устанавливают у ворот, и подключают на его контроллер фонари с датчиками движения с фотореле, стоящие вдоль дорожки. Второй шкаф ставится непосредственно внутри помещения — отсюда будет вестись дистанционное управление. Схема простая: к каналу, который идет в блок контроля, подключены определенные светильники, а с пульта подается сигнал. Щит позволяет передавать команды для автоматического отключения тока по периметру участка.

Системы управления

Светильники с газоразрядными лампочками управляются традиционным образом. Для этого применяются балласт и балластное сопротивление. Технология основана на установлении предела мощности светотехнического оборудования. Ограничение — номинал.

Магнитный или индукционный балласт

Магнитные балласты (индукционные) работают по следующему принципу: ток выступает в качестве разжигающего элемента для газоразрядной лампочки. Индукционный балласт необходим для ограничения мощности источника света за счет сопротивления индуктивности.

Минус магнитных балластов: смещение фазы между напряжением и электрическим током, из-за чего меняется световой поток.

Для запуска реакции иногда используется так называемое импульсное зажигающее устройство. На картинке внизу показана схема с использованием ИЗУ.

Электронный балласт

Низкочастотные или высокочастотные электронные балласты квалифицируются как традиционный тип управления. В них отсутствует стартер. Благодаря электронному балласту улучшается эффективность светильника, так как уменьшается вес прибора и снижается расход электричества. Такие устройства отличаются низкой шумностью. Минус электронных балластов — искаженность гармоник, что ухудшает качество радиоволн. На рисунке внизу показана схема подключения электромагнитного ПРА.

За счет использования электронных балластов удается достичь качественного розжига лампочки и поддержания заданного уровня напряжения. Устройство обычно оснащается средствами дистанционного управления.

Недостаток электронных балластов в том, что лампы и фотоэлементы подвержены загрязнению, из-за чего отзывчивость устройства снижается. Возможны сложности с калибровкой датчика.