Система управления освещением
Система управления освещением включает в себя связь между различными входами и выходами системы, связанными с управлением освещением, с использованием одного или нескольких центральных вычислительных устройств. Системы управления освещением широко используются как для внутреннего, так и для наружного освещения коммерческих, промышленных и жилых помещений. Системы управления освещением иногда называют интеллектуальным освещением . Системы управления освещением служат для обеспечения нужного количества света там, где и когда это необходимо. [1]
Системы управления освещением используются для максимизации экономии энергии от системы освещения, соответствия строительным нормам или программам зеленого строительства и энергосбережения . Системы управления освещением могут включать в себя осветительную технологию, предназначенную для обеспечения энергоэффективности , удобства и безопасности. Сюда могут входить высокоэффективные светильники и автоматизированное управление , которое вносит коррективы в зависимости от таких условий, как занятость или наличие дневного света. Освещение – это целенаправленное применение света для достижения некоторого эстетического или практического эффекта (например, освещение бреши в системе безопасности). Оно включает в себя рабочее освещение , акцентное освещение и общее освещение.
Управление освещением
[ редактировать ]Термин «органы управления освещением» обычно используется для обозначения автономного управления освещением в помещении. Сюда могут входить датчики присутствия , таймеры и фотоэлементы , которые жестко подключены для независимого управления фиксированными группами источников света. Настройка происходит вручную на каждом месте расположения устройств. Эффективность и рынок систем управления освещением в жилых домах были охарактеризованы Консорциумом по энергоэффективности . [2]
Термин «система управления освещением» относится к интеллектуальной сетевой системе устройств, связанных с управлением освещением. Эти устройства могут включать в себя реле , датчики присутствия , фотоэлементы , переключатели управления освещением или сенсорные экраны , а также сигналы от других систем здания (таких как пожарная сигнализация или система отопления, вентиляции и кондиционирования ). Настройка системы происходит как на местах расположения устройств, так и на местах центрального компьютера посредством программного обеспечения или других интерфейсных устройств.
Преимущества
[ редактировать ]Основным преимуществом системы управления освещением по сравнению с автономными средствами управления освещением или обычным ручным переключением является возможность управлять отдельными источниками света или группами источников света с помощью одного устройства пользовательского интерфейса . Эта возможность управлять несколькими источниками света с пользовательского устройства позволяет создавать сложные сцены освещения. В комнате может быть предустановлено несколько сцен, каждая из которых создана для разных действий в комнате. Основным преимуществом систем управления освещением является снижение энергопотребления. Срок службы лампы также увеличивается при затемнении и выключении света, когда он не используется. Беспроводные системы управления освещением предоставляют дополнительные преимущества, включая снижение затрат на установку и повышенную гибкость в выборе места размещения выключателей и датчиков. [3]
Минимизация потребления энергии
[ редактировать ]На приложения освещения приходится 19% мирового потребления энергии и 6% всех выбросов парниковых газов . [4] В Соединенных Штатах 65 процентов потребляемой энергии используется коммерческим и промышленным секторами, а 22 процента из них используется для освещения.
Интеллектуальное управление позволяет домохозяйствам и пользователям удаленно управлять охлаждением, отоплением, освещением и бытовой техникой, сводя к минимуму ненужное потребление света и энергии. Эта способность экономит энергию и обеспечивает уровень комфорта и удобства. За пределами традиционной индустрии освещения будущий успех освещения потребует участия ряда заинтересованных сторон и сообществ заинтересованных сторон. Концепция умного освещения также предполагает использование естественного солнечного света для сокращения использования искусственного освещения, а также простую концепцию, согласно которой люди выключают освещение, когда выходят из комнаты. [5]
Удобство
[ редактировать ]Интеллектуальная система освещения может обеспечить освещение темных участков во время использования. Светильники активно реагируют на действия пассажиров на основе датчиков и интеллекта (логики), которые предугадывают потребности пассажира в освещении.
Безопасность
[ редактировать ]Свет можно использовать, чтобы отвадить тех, кто не должен находиться в тех местах. Например, нарушение безопасности — это событие, которое может привести к срабатыванию прожекторов в месте нарушения. Профилактические меры включают освещение ключевых точек доступа (например, пешеходных дорожек) в ночное время и автоматическую регулировку освещения, когда домохозяйство отсутствует, чтобы создать впечатление, будто в доме есть жильцы.
Автоматизированное управление
[ редактировать ]Системы управления освещением обычно предоставляют возможность автоматически регулировать мощность осветительного устройства на основе:
- Хронологическое время (время суток)
- Солнечное время ( восход / закат )
- Присутствие с помощью датчиков присутствия
- дневного света Наличие с помощью фотоэлементов
- тревоги Условия
- Логика программы (сочетание событий)
Хронологическое время
[ редактировать ]Хронологические расписания включают определенное время дня, недели, месяца или года.
Солнечное время
[ редактировать ]Графики солнечного времени включают время восхода и захода солнца , которое часто используется для переключения наружного освещения. Для планирования солнечного времени необходимо указать местоположение здания. Это достигается с использованием географического положения здания по широте и долготе или путем выбора ближайшего города в заданной базе данных с указанием приблизительного местоположения и соответствующего солнечного времени.
Размещение
[ редактировать ]Занятость помещения в первую очередь определяется датчиками присутствия . Интеллектуальное освещение, использующее датчики присутствия, может работать в унисон с другим освещением, подключенным к той же сети, чтобы регулировать освещение в зависимости от различных условий. [6] В таблице ниже показана потенциальная экономия электроэнергии за счет использования датчиков присутствия для управления освещением в различных типах помещений. [7]
Ультразвуковой
[ редактировать ]Преимущества ультразвуковых устройств заключаются в том, что они чувствительны ко всем типам движения и, как правило, не имеют пробелов в охвате, поскольку могут обнаруживать движения за пределами прямой видимости. [8] [7]
Доступность дневного света
[ редактировать ]Использование энергии электрического освещения можно регулировать путем автоматического затемнения и/или переключения электрического освещения в зависимости от уровня доступного дневного света . Уменьшение количества используемого электрического освещения при наличии дневного света известно как сбор дневного света .
Датчик дневного света
[ редактировать ]В ответ на технологию дневного освещения были разработаны автоматизированные системы реагирования, связанные с дневным светом, для дальнейшего снижения энергопотребления. [9] [10] Эти технологии полезны, но у них есть свои недостатки. Часто может происходить быстрое и частое включение и выключение освещения, особенно в нестабильных погодных условиях или когда уровень дневного света изменяется в пределах переключаемой освещенности. Это не только беспокоит пассажиров, но и может сократить срок службы ламп. Разновидностью этой технологии является фотоэлектрическое управление с «дифференциальным переключением» или «мертвой зоной», которое включает несколько источников освещения, от которых оно переключается, чтобы уменьшить беспокойство пассажиров. [11] [12]
Условия тревоги
[ редактировать ]Условия тревоги обычно включают входные сигналы от других систем здания, таких как пожарная сигнализация или система HVAC , которые могут, например, вызвать аварийную команду «все огни включены» или «все огни мигают».
Логика программы
[ редактировать ]Логика программы может связать все вышеперечисленные элементы вместе с помощью таких конструкций, как операторы if-then-else и логические операторы . Цифровой адресный интерфейс освещения (DALI) указан в стандарте IEC 62386.
Автоматическое затемнение
[ редактировать ]Использование автоматического затемнения — это аспект интеллектуального освещения, который служит для снижения потребления энергии. [13] Ручное затемнение света также имеет такой же эффект снижения энергопотребления.
Использование датчиков
[ редактировать ]В статье «Экономия энергии благодаря датчикам присутствия и средствам индивидуального контроля: пилотное полевое исследование» Галасиу, А.Д. и Ньюшам, GR подтвердили, что автоматические системы освещения, включающие датчики присутствия и индивидуальное (персональное) управление, подходят для офисных помещений открытой планировки. и может сэкономить значительное количество энергии (около 32,0%) по сравнению с обычной системой освещения, даже если установленная плотность мощности освещения автоматической системы освещения примерно на 50% выше, чем у обычной системы освещения. [14]
Компоненты
[ редактировать ]Полный датчик состоит из детектора движения , электронного блока управления и управляемого переключателя/реле. Детектор улавливает движение и определяет, есть ли в помещении люди. [9] Он также имеет таймер, который сигнализирует электронному блоку управления после заданного периода бездействия. Блок управления использует этот сигнал для активации переключателя/реле для включения или выключения оборудования. Для освещения существует три основных типа датчиков: пассивный инфракрасный , ультразвуковой , [8] и гибрид.
Другие
[ редактировать ]Обнаружение движения (микроволновое излучение), распознавание тепла (инфракрасное излучение) и распознавание звука; оптические камеры, инфракрасное движение, оптические расцепители, датчики дверного контакта, тепловизионные камеры, микрорадары, датчики дневного света. [15]
Стандарты и протоколы
[ редактировать ]В 1980-х годах возникла острая потребность сделать коммерческое освещение более управляемым, чтобы оно могло стать более энергоэффективным. Первоначально это было сделано с помощью аналогового управления, позволяющего люминесцентными балластами и диммерами управлять из центрального источника. Это был шаг в правильном направлении, но прокладка кабелей была сложной и, следовательно, нерентабельной.
Tridonic была одной из первых компаний, перешедших на цифровое вещание со своими протоколами вещания DSI DSI в 1991 году. был базовым протоколом, поскольку он передавал одно управляющее значение для изменения яркости всех приборов, подключенных к линии. Что сделало этот протокол более привлекательным и способным конкурировать с устоявшимся аналоговым вариантом, так это простота подключения.
Существует два типа систем управления освещением:
- Аналоговое управление освещением
- Цифровое управление освещением
Примеры аналоговых систем управления освещением:
- 0-10 В. Система на основе
- Системы на базе AMX192 (часто называемые AMX) ( стандарт США ).
- Системы на базе D54 (европейский стандарт).
В производстве системы освещения 0-10В были заменены аналоговыми мультиплексными системами типа D54 и AMX192, которые сами по себе были практически полностью заменены на DMX512 . Для люминесцентных ламп с регулируемой яркостью (где они работают при напряжении 1–10 В, где 1 В соответствует минимуму, а 0 В выключено) система заменяется на DSI, которая сама находится в процессе замены на DALI.
Примеры цифровых систем управления освещением:
Это все проводные системы управления освещением.
Существуют также системы беспроводного управления освещением, основанные на некоторых стандартных протоколах, таких как MIDI , Zigbee , Bluetooth Mesh и других. Стандартом цифрового адресуемого интерфейса освещения, в основном для профессионального и коммерческого применения, является IEC 62386-104 . Этот стандарт определяет базовые технологии, к которым в беспроводной связи относятся VEmesh , работающая в промышленном диапазоне частот ниже 1 ГГц, и Bluetooth Mesh , работающий в диапазоне частот 2,4 ГГц.
Другие известные протоколы, стандарты и системы включают:
Bluetooth-управление освещением
[ редактировать ]Новый тип управления системой освещения использует соединение Bluetooth непосредственно с системой освещения. Недавно он был представлен компанией Philips HUE и новым названием компании Signify, ранее известной как Philips Lighting . Для этой системы потребуется смартфон или планшет, на который пользователь сможет установить специальное Bluetooth-приложение Philips Hue. Для работы лампочек Bluetooth не требуется мост Philips Hue. не требуется подключение к Wi-Fi Для управления освещением с помощью этой системы или подключение для передачи данных.
Экосистема умного освещения
[ редактировать ]Умными системами освещения можно управлять через Интернет, регулируя яркость освещения и графики. [6] Одна из технологий включает в себя интеллектуальную сеть освещения, которая назначает лампочкам IP-адреса. [16]
Передача информации с помощью умного света
[ редактировать ]Шуберт предсказывает, что революционные системы освещения предоставят совершенно новые средства восприятия и передачи информации. Мигая слишком быстро, чтобы любой человек мог это заметить, свет будет собирать данные с датчиков и передавать их из комнаты в комнату, сообщая такую информацию, как местоположение каждого человека в здании с высоким уровнем безопасности. Основное внимание в Future Chips Constellation уделяется интеллектуальному освещению, новой революционной области фотоники, основанной на эффективных источниках света, которые полностью настраиваемы с точки зрения таких факторов, как спектральный состав, характер излучения, поляризация, цветовая температура и интенсивность. Шуберт, возглавляющий группу, говорит, что интеллектуальное освещение не только обеспечит лучшее и более эффективное освещение; он предоставит «совершенно новые функциональные возможности».
Управление театральным освещением
[ редактировать ]Системы управления архитектурным освещением могут интегрироваться с театра элементами управления включением и регулированием яркости и часто используются для освещения домов и сцен , а также могут включать в себя рабочее освещение , освещение для репетиций и освещение вестибюля . Станции управления могут быть размещены в нескольких местах здания и различаются по сложности: от отдельных кнопок, вызывающих предустановленные параметры внешнего вида, до настенных или настольных ЖК-экраном консолей с сенсорным . Большая часть технологий связана с системами управления освещением жилых и коммерческих помещений.
Преимущество систем управления архитектурным освещением в театре заключается в том, что персонал театра может включать и выключать рабочее освещение и освещение в доме без использования пульта управления освещением . В качестве альтернативы, дизайнер по свету может управлять этими же источниками света с помощью световых сигналов с консоли управления освещением, так что, например, переход от включения света в доме перед началом шоу и первый световой сигнал шоу контролируется одной системой.
Аварийный балласт умного освещения для люминесцентных ламп [17]
[ редактировать ]Функция традиционной системы аварийного освещения – обеспечение минимального уровня освещенности при возникновении сбоя сетевого напряжения. Поэтому системы аварийного освещения должны хранить энергию в аккумуляторном модуле для питания ламп в случае отказа. В системах освещения такого типа внутренние повреждения, например, перезарядка аккумулятора, повреждение ламп и выход из строя пусковой цепи, должны быть обнаружены и устранены специалистами.
По этой причине прототип умного освещения может проверять свое функциональное состояние каждые четырнадцать дней и выводить результат на светодиодный дисплей. С помощью этих функций они могут проверить себя, проверив свое функциональное состояние и отобразив внутренние повреждения. Также можно снизить затраты на техническое обслуживание.
Обзор
[ редактировать ]Основная идея заключается в замене простого блока измерения сетевого напряжения, который присутствует в традиционных системах, более сложным на базе микроконтроллера. Эта новая схема возьмет на себя функции измерения сетевого напряжения и активации инвертора с одной стороны, а также контроль всей системы: состояние лампы и аккумулятора, зарядку аккумулятора, внешнюю связь, правильную работу силового каскада и т. д. со стороны Другая сторона.
Система обладает большой гибкостью, например, можно будет обмениваться данными между несколькими устройствами с главным компьютером, который будет постоянно знать состояние каждого устройства.
Разработана новая система аварийного освещения на базе интеллектуального модуля. Микроконтроллер как устройство управления и контроля гарантирует повышение безопасности установки и экономию затрат на техническое обслуживание.
Еще одним важным преимуществом является экономия средств при массовом производстве, особенно при использовании микроконтроллера с программой в ПЗУ.
Достижения в фотонике
[ редактировать ]Достижения, достигнутые в фотонике, уже трансформируют общество, точно так же, как электроника произвела революцию в мире в последние десятилетия, и она будет продолжать вносить еще больший вклад в будущем. Согласно статистическим данным, рынок оптоэлектроники Северной Америки в 2003 году вырос до более чем 20 миллиардов долларов. Ожидается, что рынок светодиодов ( светоизлучающих диодов ) достигнет 5 миллиардов долларов в 2007 году, а рынок полупроводникового освещения, по прогнозам, в 15 году достигнет 50 миллиардов долларов. –20 лет, как заявил Э. Фред Шуберт, [18] Старший заслуженный профессор Wellfleet в области будущих чипов Rensselaer.
Известные изобретатели
[ редактировать ]- Александр Николаевич Лодыгин – лампа накаливания с угольным стержнем (1874 г.) [19]
- Джозеф Свон с карбонизированной нитью - лампа накаливания (1878 г.) [20]
- Томас Эдисон - долговечная лампа накаливания с нитью накаливания высокого сопротивления (1880 г.) [20]
- Джон Ричардсон Вигэм - освещение электрического маяка (1885 г.) [21]
- Ник Холоньяк – светодиод (1962) [22]
- Ховард Борден, Джеральд Пигини , Мохамед Аталла , Монсанто – светодиодная лампа (1968) [23] [24]
- Сюдзи Накамура , Исаму Акасаки , Хироши Амано — синий светодиод (1992) [25]
См. также
[ редактировать ]- Запрет ламп накаливания
- Диммер
- Домашняя автоматизация
- Лутрон
- Светильник
- Свет в школьных зданиях
- Световое загрязнение
- Освещение для пожилых людей
- Пульт управления освещением
- Световая отдача
- Чрезмерное освещение
- Пассивный инфракрасный датчик
- Сезонное аффективное расстройство
- Освещение сцены
- Уличное освещение
- Устойчивое освещение
- Трехточечное освещение - техника, используемая как в фотосъемке, так и в кино.
- Ультразвуковые датчики
- Списки
Ссылки
[ редактировать ]- ^ ДиЛуи, Крейг (2008). Руководство по управлению освещением . Лилберн, Джорджия [ua]: Fairmont Press [ua] с. 239. ИСБН 978-1-4200-6921-1 .
- ^ «Характеристика рынка средств управления освещением для жилых помещений в Центральной и Восточной Европе» . Консорциум по энергоэффективности . Проверено 11 августа 2014 г.
- ^ «Управление освещением экономит деньги и имеет смысл» (PDF) . Дейнтри Сети . Проверено 19 июня 2009 г.
- ^ Бахга, Аршдип; Мадисетти, Виджай (9 августа 2014 г.). Интернет вещей: практический подход . ВПТ. п. 50. ISBN 978-0-9960255-1-5 .
- ^ Ханна 2014, стр. 475-476.
- ^ Jump up to: а б Бахга, А.; Мадисетти, В. (2014). Интернет вещей: практический подход . Впт. п. 50. ISBN 978-0-9960255-1-5 . Проверено 10 февраля 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Обозреватель энергопотребления, Информация об энергоэффективности для управляющего объектом, ежеквартальный выпуск – декабрь 2007 г., Датчики присутствия для управления освещением
- ^ Jump up to: а б Ханна 2014, с. 480.
- ^ Jump up to: а б Ханна 2014, с. 476.
- ^ Ханна 2014, стр. 482-484.
- ^ <gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-1" id="gwmw-15801506950855754188711">a</gwmw> до н.э. Ли Д., Ченг К., Вонг С., Лам Т. Анализ энергоэффективных осветительных приборов и средств управления освещением. Прикладная энергетика [сериал онлайн]. Февраль 2010 г.;87<gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-3" id="gwmw-15801506962150683328579">(</gwmw>2)<gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type -3" id="gwmw-15801506962153003663714">:</gwmw>558-567, Premier Academic Search, Ипсвич, Массачусетс.
- ^ Хунг-Лян С., Юнг-Синь Х. Разработка и реализация регулируемого электронного балласта для люминесцентных ламп на основе модели лампы, зависящей от мощности. Транзакции IEEE по науке о плазме. Июль 2010 г.; 38 <gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-3" id="gwmw-15801506981991481711741">(</gwmw>7)<gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type -3" id="gwmw-15801506981996481485225">:</gwmw>1644-1650, Премьер академического поиска, Ипсвич, М
- ^ Ханна 2014, с. 478.
- ^ Галасиу, AD; Ньюшам, Г. Р., Экономия энергии за счет датчиков присутствия и средств индивидуального контроля: пилотное полевое исследование, Lux Europa 2009, 11-я Европейская конференция по освещению, Стамбул, Турция, 9–11 сентября 2009 г., стр. 745-752.
- ^ «Светодиодные фонари уже эффективны, но становятся умнее» . Мартин ЛаМоника . Проверено 24 января 2015 г.
- ^ «Интернет-адрес для каждой лампочки :: NXP Semiconductors» . Дом . 16 мая 2011 г. Проверено 23 января 2015 г.
- ^ Дж. М. Алонсо, Дж. Диас, <gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-3" id="gwmw-15801507001962464127838">C.</gwmw>Бланко, М. Рико, A Smart-<gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-3" id="gwmw-15801507007446826677411">Аварийное освещение</gwmw> Балласт для люминесцентных ламп на базе микроконтроллера
- ^ «Журнал Rensselaer: зима 2004 г.: взгляд в свет (стр. 2)» . rpi.edu . Проверено 23 января 2015 г.
- ^ Edison Electric Light Co. <gwmw class="ginger-module-highlighter-mistake-type-1" id="gwmw-15801507026460266671638">vs.</gwmw> United States Electric Lighting Co. , Federal Reporter, F1, Vol. . 47, 1891, с. 457.
- ^ Jump up to: а б Гварниери, М. (2015). «Переключение света: от химического к электрическому» (PDF) . Журнал промышленной электроники IEEE . 9 (3): 44–47. дои : 10.1109/МИЭ.2015.2454038 . hdl : 11577/3164116 . S2CID 2986686 .
- ^ «Джон Ричардсон Уигэм 1829–1906» (PDF) . ЛУЧ . 35 . Комиссары Irish Lights: 21–22. 2006. Архивировано из оригинала (PDF) 12 марта 2012 года.
- ^ «Изобретатель долговечного низкотемпературного источника света получил премию Лемельсона-MIT в размере 500 000 долларов за изобретение» . Вашингтон, Массачусетский технологический институт. 21 апреля 2004 года. Архивировано из оригинала 9 октября 2011 года . Проверено 21 декабря 2011 г.
- ^ Эндрюс, Дэвид Л. (2015). Фотоника, Том 3: Фотонные технологии и приборы . Джон Уайли и сыновья . п. 2. ISBN 9781118225547 .
- ^ Борден, Ховард К.; Пигини, Джеральд П. (февраль 1969 г.). «Твердотельные дисплеи» (PDF) . Журнал Hewlett-Packard : 2–12.
- ^ «Нобелевская премия по физике 2014» . NobelPrize.org . Нобелевская премия . Проверено 12 октября 2019 г.