Уличное освещение на солнечных батареях (стр. 4 из 8)

К недостаткам таких систем можно отнести трудности калибровки датчиков, чувствительность датчиков к загрязнению, невозможность реализации энергосберегающих алгоритмов работы (например, затемнения или выключения части ламп в глухое ночное время, когда полное освещение не требуется).

Альтернативным методом автоматического управления в системах уличного освещения является использование графика включений и выключений освещения. При таком подходе контроллер на основании даты, дня недели (будни или выходные) и времени суток включает или выключает освещение. Этот метод является простым и эффективным.

1.6 Системы автоматического управления уличным освещением

Системы автоматического управления уличным освещением обычно работают под управлением зонального контроллера или сервера. В зависимости от алгоритма управления, контроллер формирует сигнал, например, включения группы уличных фонарей. Для передачи этого сигнала на исполнительные устройства (обычно электронные балласты ламп уличных фонарей) используются следующие средства:

· слаботочные сигнальные линии (витые пары, RS-485, Ethernet и т.д.);

· радиоканал;

· GSM-канал;

· передача сигнала по силовому кабелю.

Таблица 1.2 - Сравнение способов передачи сигналов управления

Слаботочное управление	GSMканал		Силовые линии электропередачи	Радиоканал
1		2	3		4	5
Адресация (экономически целесообразно)		Возможно управления отдельными лампами	Только групповое управление		Только групповое управление	Только групповое управление
Способ управления		Цифровой протокол управления например на основе календарного графика	Телефонный звонок или SMS на контроллер в шкафу управления		Управление по силовому кабелю, подключенному к контроллеру в шкафу управления	Передача радиосигнала из диспетчерской на приемник в шкафу управления
Факторы, влияющие на надежность		Накопление ошибки отсчета времени	Зависимость от загруженности публичной сети оператора GSM.		При отказе требуется ручное переключение кабеля.	Радиопомехи могут вызвать невозможность приема сигнала управления
Трудозатраты	Высокие трудозатраты		Низкие трудозатраты за счет использования сети публичного использования	При индивидуальном управлении лампами прокладка кабелей трудозатратна		Высокие трудозатраты при установке приемопередатчиков
Охват территории	Привязка к городу/области		Зона действиясотовой сети	Длина контрольного силового кабеля не может превышать 1 км.		Управление возможно лишь в зоне уверенного приема радиосигнала.
Размер территории	Район города, небольшой населенный пункт		Город и ближайший пригород	Ограниченная территория		Город и пригород, территория вдоль автострад
Стоимостные факторы	Индивидуальный блок управления в каждом фонаре		Абонентская плата и плата за соединение, передачу сообщений	Стоимость прокладки индивидуальных силовых кабелей		Стоимость оборудования диспетчерской, релейных станций и приемников
Факторы, влияющие на стоимость техобслуживания	Постоянно необходима корректировка таймера		Высокие затраты на ремонт электрооборудования		Требуется квалифицированный диспетчер

1.6.1 Использование фотореле

Фотореле предназначено для включения и выключения освещения при изменении интенсивности дневного освещения. Широкий диапазон настройки чувствительности позволяет использовать фотореле для управления уличным освещением. Светочувствительное фотореле используется для экономии электроэнергии. Фотоэлектронный датчик реагирует на освещение окружающей среды с наступлением сумерек. Фотоблок начинает разогрев ламп с наступлением сумеречного времени, и при изменении освещенности напряжение на выходе прибора увеличивается. С наступлением рассвета напряжение на выходе падает, и прибор входит в режим ожидания сумеречного времени. Не требует регулировки освещенности. Микропроцессорное управление позволяет стабилизировать выходное напряжение, предотвращая скачки переменного тока.

Использование фотореле позволяет организовать дешёвую систему управления уличным освещением. Однако датчики, используемые в фотореле, чувствительны к загрязнению. Также они требуют очень точной настройки. Если неправильно расположить датчик, то с заходом солнца его может закрыть тень от стоящих рядом деревьев, домов, рекламных щитов и так далее. В связи с этим освещение включится преждевременно. Важно помнить использовать фотореле, с внешним датчиком, можно на достаточно открытой местности. На рисунке 1.4 показано фотореле отечественного производства.

Достоинства: небольшие размеры и масса прибора, низкая потребляемая от сети мощность, герметичный сенсор с проводом 2 метра.

Недостатки: невысокий уровень защищённости прибора.

Рисунок 1.4 Фотореле ФР-16А

Технические характеристики:

· номинальное напряжение сети - 220 Вольт (В);

· номинальная частота - 50 Герц (Гц);

· коммутируемый ток не более – 15 Ампер (А), на размыкание не более - 5А;

· задержка включения/выключения 5/15 секунд;

· мощность, потребляемая от сети не более - 0,4 Вт;

· габаритные размеры - 18/65/90 миллиметров (мм);

· степень защиты - IP 20;

· масса - 90 грамм (г);

· интервал рабочих температур от -40 0С до +40 0С.

1.6.2 Использование GSM – модема

Современные системы автоматического управления уличным освещением с использованием GSM - модема строят по трехуровневой архитектуре:

· Блок непосредственного управления лампой или группой ламп в фонаре уличного освещения

· Шкаф зонального уровня управления (улица или квартал)

· Центральный сервер территории

В такой системе любую лампу можно включить или выключить сигналом с центрального сервера. Это достигается применением блоков непосредственного управления лампой. Расплата за подобные удобства – высокая стоимостью аппаратной части.

Система индивидуального управления каждой лампой по GSM-каналу на практике не применяется из-за высокой стоимости GSM-модемов и необходимости установки индивидуальных SIM-карт в каждый блок и последующего учета расходов. Поэтому GSM-канал используют только на уровне зонального шкафа управления.

Трехуровневый принцип построения систем управления освещением распространяется не только на методы дистанционного управления включением или выключением отдельных ламп, но и на функциональные возможности системы.

Рисунок 1.5 Схема расположения светильников под управлением фотореле

· Индивидуальное управление с помощью интеллектуальных ЭБ;

· Зональное управление освещением с дистанционным регулированием мощности;

· Зональное управление освещением с телеметрией.

1.6.3 Использование GPS приёмников

Интересный метод управления уличным освещением в соответствии с наружным уровнем освещенности предложила корейская фирма Stwol. Вместо фотодатчика применили встроенный GPS-приемник и вычислительное устройство. Зная координаты географического местоположения контроллера уличного освещения и астрономическое время, получаемое со спутников системы глобального позиционирования, вычислитель определяет точное время захода и восхода солнца. Контроллер включает освещение за 15 минут до наступления сумерек (момента, когда центр солнца находится под 6° над горизонтом) и выключает освещение через 10 минут после восхода солнца в данной точке земного шара. Очевидно, что данная система нечувствительна к оптическому загрязнению и неточной калибровке фотодатчиков.

Рисунок 1.6 Схема управления уличным освещением с помощью GSM-канала

2 ОБОРУДОВАНИЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

2.1 Светодиодные светильники

Разнообразные светодиодные светильники являются радикально новым типом осветительных приборов, представляющих собой фактически переориентацию от лампы как источника света к транзистору. Полупроводниковый светодиод в светодиодных светильниках преобразует энергию электрического тока в световую. Технологией будущего светодиодные светильники называются благодаря экономичному расходу электроэнергии. Один мощный светодиодный светильник потребляет 12-15 Вт.

Благодаря высокому КПД и отсутствию инфракрасного излучения любые светодиодные светильники во время работы практически не нагреваются. Существующие ныне светодиодные светильники состоят из десятков, а иногда из сотен светодиодов. Качество цветного света – пока ещё непревзойденное достижение светодиодных технологий. Принципиальным отличием светодиодных светильников от всех остальных является их беспрецедентно большой срок службы (до 100 000 часов).