Введение

Интеллектуальное сетевое управление освещением

Система управления освещением обеспечивает связь между различными входами и выходами системы, связанными с управлением освещением, с использованием одного или нескольких центральных вычислительных устройств. Системы управления освещением широко применяются для освещения коммерческих, промышленных и жилых помещений как внутри зданий, так и снаружи. Системы управления освещением часто называют "умным освещением". Основная задача систем управления освещением – обеспечивать необходимое количество света в нужном месте и в нужное время. Системы управления освещением используются для максимальной экономии энергии, соответствия строительным нормам или соблюдения программ по экологичному строительству и энергосбережению. Системы управления освещением могут включать в себя технологии освещения, разработанные для повышения энергоэффективности, удобства и безопасности, такие как высокоэффективные светильники и автоматизированные системы управления, которые вносят корректировки в зависимости от условий, например, присутствия людей или уровня естественного освещения. Освещение – это целенаправленное использование света для достижения определенного эстетического или практического эффекта (например, освещение при нарушении безопасности). Оно включает в себя рабочее освещение, акцентное освещение и общее освещение.

Управление освещением

Термин "управление освещением" обычно используется для обозначения независимого управления освещением в помещении. Это может включать в себя датчики присутствия, таймеры и фотоэлементы, которые жёстко подключены для управления фиксированными группами светильников независимо друг от друга. Настройка осуществляется вручную в месте расположения каждого устройства. Консорциум по энергоэффективности охарактеризовал эффективность и рынок систем управления освещением для жилых помещений. Термин "система управления освещением" относится к интеллектуальной сетевой системе устройств, связанных с управлением освещением. Эти устройства могут включать в себя реле, датчики присутствия, фотоэлементы, выключатели управления освещением или сенсорные экраны, а также сигналы от других систем здания (например, пожарной сигнализации или системы ОВКВ). Настройка системы осуществляется как в местах расположения устройств, так и в центральных компьютерных пунктах с помощью программного обеспечения или других интерфейсных устройств.

Преимущества

Основным преимуществом системы управления освещением перед автономными устройствами управления освещением или традиционным ручным включением/выключением является возможность управления отдельными светильниками или группами светильников с одного устройства пользовательского интерфейса. Эта возможность управления несколькими источниками света с одного устройства позволяет создавать сложные световые сцены. В помещении может быть предустановлено несколько сцен, каждая из которых предназначена для различных видов деятельности. Значительным преимуществом систем управления освещением является снижение энергопотребления. Также увеличивается срок службы ламп благодаря диммированию и выключению света, когда он не используется. Беспроводные системы управления освещением предоставляют дополнительные преимущества, включая снижение затрат на монтаж и повышенную гибкость в размещении выключателей и датчиков.

Минимизация потребления энергии

На освещение приходится 19% мирового потребления энергии и 6% всех выбросов парниковых газов. В Соединенных Штатах 65% потребляемой энергии используется коммерческим и промышленным секторами, при этом 22% от этого объема приходится на освещение. Интеллектуальное управление позволяет домохозяйствам и пользователям удаленно контролировать охлаждение, отопление, освещение и бытовые приборы, минимизируя излишнее потребление света и энергии. Это позволяет экономить энергию и повышает уровень комфорта и удобства. Для будущего успеха в сфере освещения потребуется участие различных заинтересованных сторон и сообществ, выходящее за рамки традиционной индустрии освещения. Концепция интеллектуального освещения также включает в себя использование естественного солнечного света для снижения потребности в искусственном освещении, а также простую практику выключения света при выходе из помещения.

Удобство

Умная система освещения может обеспечить освещение темных участков при их использовании. Осветительные приборы активно реагируют на действия находящихся в помещении людей, используя датчики и интеллектуальную логику, предсказывающую их потребности в освещении.

Безопасность

Светом можно отпугнуть людей из мест, где им не следует находиться. Например, взлом или нарушение безопасности может привести к включению прожекторов в месте происшествия. Меры предосторожности включают в себя освещение ключевых точек доступа (таких как дорожки) ночью и автоматическую регулировку освещения в отсутствие хозяев, чтобы создать впечатление, что дом занят.

Хронологическое время

Хронологические расписания учитывают конкретное время суток, недели, месяца или года.

Солнечное время

Солнечные расписания учитывают время восхода и захода солнца, которое часто используется для управления наружным освещением. Для использования солнечного расписания необходимо указать местоположение здания. Это делается путем определения географических координат здания (широты и долготы) или выбора ближайшего города из базы данных, предоставляющей приблизительное местоположение и соответствующие данные о времени восхода и захода солнца.

Занимаемость

Заполняемость помещений определяется главным образом датчиками присутствия. Интеллектуальное освещение, использующее датчики присутствия, может работать совместно с другим освещением, подключенным к той же сети, для регулировки освещения в зависимости от различных условий. В таблице ниже представлены потенциальные сбережения электроэнергии при использовании датчиков присутствия для управления освещением в различных типах помещений.

Ультразвук

Преимущества ультразвуковых устройств заключаются в их чувствительности ко всем видам движения и, как правило, отсутствии слепых зон, поскольку они способны обнаруживать движение вне прямой видимости. Эти технологии полезны, но имеют и свои недостатки. Часто происходит быстрое и частое включение и выключение освещения, особенно при нестабильной погоде или при изменении уровня естественного освещения вблизи порога срабатывания. Это не только раздражает людей, но и может сократить срок службы ламп. Разновидностью этой технологии является фотоэлектрическое управление с "дифференциальным переключением" или "мертвой зоной", использующее несколько уровней освещенности для переключения, чтобы уменьшить частоту ложных срабатываний и дискомфорт для людей.

Условия тревоги

Условия тревоги обычно включают сигналы от других систем здания, таких как пожарная сигнализация или система ОВКВ, которые могут, например, инициировать аварийную команду на включение всего освещения или на мигание всего освещения.

Логика программы

Логика программы может объединить все вышеперечисленные элементы, используя конструкции, такие как операторы "if-then-else" и логические операторы. Цифровой управляемый интерфейс освещения (DALI) специфицирован в стандарте IEC 62386.

Автоматическое затемнение

Использование автоматического диммирования освещения – это аспект интеллектуального освещения, позволяющий снизить энергопотребление. Ручное диммирование также оказывает аналогичный эффект, снижая расход энергии.

Использование датчиков

В статье "Энергосбережение за счет датчиков присутствия и персональных элементов управления: пилотное полевое исследование" Галасиу, А. Д. и Ньюшем, Г. Р. подтвердили, что автоматические системы освещения, включающие датчики присутствия и индивидуальные (персональные) элементы управления, подходят для офисов открытой планировки и позволяют значительно экономить энергию (около 32,0%) по сравнению с традиционной системой освещения, даже если установленная мощность автоматической системы освещения примерно на 50% выше, чем у традиционной системы.

Компоненты

Полный датчик состоит из детектора движения, электронного блока управления и управляемого выключателя/реле. Детектор обнаруживает движение и определяет наличие людей в помещении. Он также оснащен таймером, который подает сигнал в электронный блок управления по истечении заданного периода бездействия. Блок управления использует этот сигнал для активации выключателя/реле, чтобы включить или выключить оборудование. Для освещения используются три основных типа датчиков: пассивные инфракрасные, ультразвуковые и гибридные.

Другие

Датчики движения (микроволновые), датчики температуры (инфракрасные) и звуковые; оптические камеры, инфракрасные датчики движения, оптические барьеры, датчики открытия дверей, тепловизоры, микрорадары, датчики освещенности.

Управление освещением Bluetooth

Новый тип управления осветительной системой использует Bluetooth-соединение напрямую с осветительным оборудованием. Недавно компания Philips HUE, а ныне Signify (ранее известная как Philips Lighting), представила эту технологию. Для работы с этой системой потребуется смартфон или планшет, на который пользователь может установить специальное приложение Philips Hue Bluetooth. Лампы Bluetooth не требуют использования моста Philips Hue для функционирования. Для управления освещением с помощью этой системы не требуется подключение к Wi-Fi или мобильному интернету.

Экосистема интеллектуального освещения

Системы умного освещения можно контролировать через интернет для регулировки яркости и настройки расписания.

Передача информации с помощью умного света

Шуберт предсказывает, что революционные системы освещения обеспечат принципиально новые способы восприятия и передачи информации. Мигая с такой скоростью, что это незаметно для человеческого глаза, свет будет собирать данные с датчиков и передавать их из комнаты в комнату, сообщая, например, о местоположении каждого человека в здании с повышенными требованиями к безопасности. Ключевым направлением работы Future Chips Constellation является интеллектуальное освещение – революционная новая область фотоники, основанная на эффективных источниках света с полной регулировкой таких параметров, как спектральный состав, диаграмма направленности, поляризация, цветовая температура и интенсивность. Шуберт, возглавляющий эту группу, утверждает, что интеллектуальное освещение предложит не только более качественное и энергоэффективное освещение, но и "совершенно новые возможности".

Управление театральным освещением

Архитектурные системы управления освещением могут интегрироваться с системами включения, выключения и диммирования театра и часто используются для освещения зрительного зала и сцены, а также могут включать в себя рабочее освещение, освещение для репетиций и освещение вестибюля. Контрольные станции могут быть размещены в различных местах здания и различаются по сложности – от простых кнопок, вызывающих предустановленные настройки и сцены, до настенных или настольных консолей с ЖК-сенсорными экранами. Многие технологии, используемые в этих системах, схожи с технологиями, применяемыми в системах управления освещением жилых и коммерческих помещений. Преимущество архитектурных систем управления освещением в театре заключается в том, что персонал театра может включать и выключать рабочее и освещение зрительного зала, не используя консоль управления светом. В то же время, художник по свету может управлять этими же источниками света с помощью световых команд с консоли управления светом, обеспечивая, например, плавный переход от включенного освещения зрительного зала перед началом спектакля к первому световому рисунку спектакля, управляемого единой системой.

Аварийный балласт для флуоресцентных ламп

Функция традиционной системы аварийного освещения заключается в обеспечении минимального уровня освещенности при пропадании сетевого напряжения. Поэтому системы аварийного освещения должны накапливать энергию в аккумуляторном модуле для питания светильников в случае отказа электропитания. В таких системах освещения внутренние неисправности, например, перезаряд аккумулятора, повреждение ламп и отказ пусковой схемы, должны выявляться и устраняться квалифицированным персоналом. В связи с этим, прототип интеллектуального освещения может проверять свое рабочее состояние каждые четырнадцать дней и выводить результаты на светодиодный дисплей. Благодаря этим функциям он может самостоятельно тестировать свое рабочее состояние и отображать информацию о внутренних неисправностях. Это также позволяет снизить затраты на техническое обслуживание.

Обзор

Основная идея заключается в замене простого блока контроля напряжения сети, используемого в традиционных системах, на более сложный, основанный на микроконтроллере. Эта новая схема будет выполнять функции контроля напряжения сети и активации инвертора, с одной стороны, и осуществлять надзор за всей системой: состоянием лампы и аккумулятора, процессом зарядки аккумулятора, внешними коммуникациями, корректной работой силовой части и т.д., с другой стороны. Система отличается высокой гибкостью, например, возможна связь нескольких устройств с главным компьютером, который будет постоянно отслеживать состояние каждого из них. Разработана новая система аварийного освещения, основанная на интеллектуальном модуле. Использование микроконтроллера в качестве устройства управления и надзора гарантирует повышение безопасности установки и снижение затрат на техническое обслуживание. Еще одним важным преимуществом является снижение себестоимости при массовом производстве, особенно при использовании микроконтроллера с программой, хранящейся в памяти ROM.

Достижения в фотонике

Достижения в области фотоники уже преобразуют общество, подобно тому, как электроника совершила революцию в мире в последние десятилетия, и в будущем их вклад будет только возрастать. По данным статистики, рынок оптоэлектроники в Северной Америке вырос до более чем 20 миллиардов долларов в 2003 году. Ожидается, что рынок светодиодов (светоизлучающих диодов) достигнет 5 миллиардов долларов в 2007 году, а рынок твердотельного освещения, по прогнозам, составит 50 миллиардов долларов в течение 15–20 лет, как заявил Э. Фред Шуберт, выдающийся старший профессор Wellfleet в констелляции Future Chips при Ренсселерском политехническом институте.