Системы автоматического управления освещением зданий

Расход электроэнергии на цели освещения может быть заметно снижен достижением оптимальной работы осветительной установки в каждый момент времени.

Добиться наиболее полного и точного учета наличия дневного света, равно как и учета присутствия людей в помещении, можно, применяя средства автоматического управления освещением (СУО) . Управление осветительной нагрузкой осуществляется при этом двумя основными способами: отключением всех или части светильников (дискретное управление) и плавным изменением мощности светильников (одинаковым для всех или индивидуальным).

К системам дискретного управления освещением в первую очередь относятся различные фотореле (фотоавтоматы) и таймеры. Принцип действия первых основан на включении и отключении нагрузки по сигналам датчика наружной естественной освещенности .

Вторые осуществляют коммутацию осветительной нагрузки в зависимости от времени суток по предварительно заложенной программе.

К системам дискретного управления освещением относятся так­же автоматы, оснащенные датчиками присутствия . Они отключают светильники в помещении спустя заданный промежуток времени после того, как из него удаляется последний человек. Это наиболее экономичный вид систем дискретного управления, однако к побочным эффектам их использования относится возможное сокра­щение срока службы ламп за счет частых включений и выключений.

Системы плавного регулирования мощности освещения по своему устройству несколько сложнее. Принцип их действия поясняет рисунок.

Принцип действия системы плавного регулирования освещения

В последнее время многими зарубежными фирмами освоено производство оборудования для автоматизации управления внутренним освещением. Современные системы управления освещением сочетают в себе значительные возможности экономии электроэнергии с максимальным удобством для пользователей.

Основные функции автоматизированных систем управления освещением

Автоматизированные системы управления освещением , предназначенные для использования в общественных зданиях, выполняют следующие типичные для этого вида изделий функции:

Точное поддержание искусственной освещенности в помещении на заданном уровне . Достигается это введением в систему управления освещением фотоэлемента, находящегося внутри помещения и контролирующего создаваемую осветительной установкой освещенность. Уже только одна эта функция позволяет экономить энергию за счет отсечки так называемого «излишка освещенности».

Учет естественной освещенности в помещениии . Несмотря на наличие в в подавляющем большинстве помещений естественного освещения в светлое время суток, мощность осветительной установки рассчитывается без его учета.

Если поддерживать освещенность, создаваемую совместно осветительной установкой и естественным освещением, на заданном уровне, то можно еще сильнее снизить мощность осветительной установки в каждый момент времени.

В определенное время года и часы суток возможно даже использование одного естественного освещения. Эта функция может осуществляться тем же фотоэлементом, что и в предыдущем случае, при условии, что он отслеживает полную (естественную + искусственную) освещенность. При этом экономия энергии может составлять 20 — 40%.

Учет времени суток и дня недели. Дополнительная экономия энергии в освещении может быть достигнута отключением осветительной установки в определенные часы суток, а также в выходные и праздничные дни. Эта мера позволяет эффективно бороться с забывчивостью людей, не отключающих освещение на рабочих местах перед своим уходом. Для ее реализации автоматизированная система управления освещением должна быть оборудована собственными часами реального времени.

Учет присутствия людей в помещении. При оборудовании системы управления освещением датчиком присутствия можно включать и отключать светильники в зависимости от того, есть ли люди в данном помещении. Эта функция позволяет расходовать энергию наиболее оптимально, однако ее применение оправдано далеко не во всех помещениях. В отдельных случаях она может даже сокращать срок службы осветительного оборудования и производить неприятное впечатление при работе.

Получаемая за счет отключения светильников по сигналам таймера и датчиков присутствия экономия электроэнергии составляет 10 — 25 %.

Дистанционное беспроводное управление осветительной установкой . Хотя такая функция не является автоматизированной, она часто присутствует в автоматизированных системах управления освещением благодаря тому, что ее реализация на базе электроники системы управления освещением очень проста, а сама функция добавляет значительное удобство в управлении осветительной установкой.

Методами непосредственного управления осветительной установкой является дискретное включение/отключение всех или части светильников по командам управляющих сигналов, а также ступенчатое или плавное снижение мощности освещения в зависимости от этих же сигналов.

Ввиду того, что современные регулируемые электронные ПРА имеют ненулевой нижний порог регулирования, в современных автоматизированных системах управления освещением применяется комбинация плавного регулирования вплоть до нижнего порога с полным отключением ламп в светильниках при его достижении.

Классификация систем автоматического управления освещением

Системы автоматического управления освещением, условно можно разделить на два основных класса — так называемые локальные и централизованные .

Для локальных систем характерно управление только одной группой светильников, в то время как централизованные системы допускают подключение практически бесконечного числа раздельно управляемых групп светильников.

В свою очередь, по охватываемой сфере управления локальные системы могут быть подразделены на «системы управлении светильниками» и «системы управления освещением помещений» , а централизованные — на специализированные (только для управления освещением) и общего назначения (для управления всеми инженерными системами здания — отоплением, кондиционированием, пожарной и охранной сигнализацией и т.д.).

Локальные системы управления освещением

Локальные «системы управления светильниками» в большинстве случаев не требуют дополнительной проводки, а ино­гда даже сокращают необходимость в прокладке проводов. Конструктивна они выполняются в малогабаритных корпусах, закрепляемых непосредственно на светильнике или на колбе одной из ламп. Все датчики, как правило, составляют один электронный прибор, в свою очередь, встроенный в корпус самой системы.

Часто светильники, оборудованные датчиками, обмениваются между собой информацией по проходам электрической сети. За счет этого даже в случае, если в здании остался единственный человек, находящиеся на его пути светильники останутся включенными.

Централизованные системы управления освещением

Централизованные системы управления освещением, наиболее полно отвечающие названию «интеллектуальных», строятся на основе микропроцессоров, обеспечивающих возможность практически одновременного многовариантного управления значительным (до нескольких сотен) числом светильников. Такие системы могут применяться либо только для управления освещением, либо также и для взаимодействия с другими системами зданий (например, с телефонной сетью, системами безопасности, вентиляции, отопления и солнцезащитных ограждений).

Централизованные системы выдают также управляющие сигналы на светильники по сигналам ло­кальных датчиков. Однако преобразование сигналов происходит в едином (центральном) узле, что предоставляет дополнительные возможности вручную управлять освещением здания. Одновременно существенно упрощается ручное изменение алгоритма работы системы.

При системах централизованного дистанционного или автоматического управления освещением питание цепей управления разрешается от линии, питающей освещение.

Для помещений, имеющих зоны с разными условиями естественного освещения, управление рабочим освещением должно обеспечивать включение и отключение светильников группами или рядами по мере изменения естественной освещенности помещений.

Существующий ассортимент автоматизированных систем управления освещением (СУО) делится на три класса:

1) СУО светильника — простейшая малогабаритная система, конструктивно являющаяся частью светильника и управляющая только либо одной группой нескольких близлежащих светильников.

2) СУО помещения — самостоятельная система, управляющая одной или несколькими группами светильников в одном или нескольких помещениях.

3) СУО здания — централизованная компьютеризованная система управления, охватывающая освещение и другие системы целого здания или группы зданий.

Большинство компаний-производителей систем управления освещением (СУО) светильников изготовляют эти системы в виде отдельных блоков, которые могут быть встроены в светильники различных типов.

Безусловным преимуществом СУО светильников является простота их монтажа и эксплуатации, а также надежность. Особенно надежны СУО, не требующие электропитания, так как выходу из строя наиболее подвержены блоки питания СУО и энергопотребляющие микросхемы.

Однако если требуется управлять осветительными установками крупных помещений или, например, стоит задача индивидуального управления всеми светильниками в помещении, СУО светильников оказываются достаточно дорогим средством управления, так как требуют установки одной СУО на один светильник. В этом случае удобнее использовать СУО помещений , которые содержат меньше электронных компонентов, чем требуется в предыдущем случае, и поэтому более дешевы.

СУО помещений представляют собой блоки, размещаемые за подвесными потолками или конструктивно встраиваемые в электрические распределительные щиты. Системы этого типа, как правило, осуществляют одну функцию или фиксированный набор функций, выбор между которыми производится перестановкой переключателей на корпусе или выносном пульте управления системы.

Подобные СУО относительно просты в изготовлении и обычно построены на дискретных логических микросхемах. Датчики СУО помещений всегда являются выносными, они должны быть размещены в помещении с управляемыми осветительными установками и к ним необходима специальная проводка, что представляет собой определенное практическое неудобство.

Автор статьи: Sun Cheek

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Умный дом

Одна из основных и самых востребованных систем в рамках системы «умный дом» — автоматизация освещения. Первое, что приходит на ум — это включение и выключение света по хлопку. Однако при ближайшем рассмотрении эта опция является чуть ли не самой бесполезной среди огромных возможностей управлением освещения в «умном доме». Итак, что же собой представляет современное «умное» освещение?

Система «умный свет»

Освещение в системе «умный дом» включает в себя не только осветительные приборы, но и электронные системы, отвечающие за их контроль и управление. В качестве источников света обычно используют различные флуоресцентные, светодиодные и ксеноновые лампы нового поколения. В роли управляющего оборудования выступают датчики, микроконтроллеры, реле включения и выключения, а также другие элементы, ответственные за регулирование света в помещениях.

Стоит отметить, что все функции для «умного» освещения не работают сами по себе, а объединяются в определенные световые сценарии.
Такие компоновки могут прописываться в настройках центрального приложения «умный дом». Это достигается посредством объединения нескольких групп ламп, каждая из которых обладает индивидуальной мощностью.
Так, например, режим «Отдых» предполагает замену яркого освещения на приглушенный мягкий свет. При интеграции «умного» света с другими смарт-системами, появляются дополнительные опции для релакса: задвинуть шторы, включить любимую музыку и многое другое.

Эти режимы можно переключать с помощью всего одной кнопки в приложении, установленном на мобильное устройство или компьютер домовладельца. Осуществлять управление можно удаленно из любой точки планеты за счет беспроводной технологии. Примечательно, что с помощью автоматического анализа системы ежедневного графика домочадцев, можно обеспечить абсолютно автономную работу освещения без какого-либо участия со стороны оператора «умного дома».

Функционал «умного» освещения

Функции системы освещения, подключенной к «умному дому» могут варьироваться в зависимости от комплектации. Чаще всего в перечень наиболее распространенных функций входят:

• регулирование яркости и мощности ламп;
  • самостоятельное включение света при вхождении пользователя в помещение;
  • отключение света в отсутствие пользователя;
  • сообщение о входящем звонке или звонке в дверь;
  • использование освещения в роли будильника;
  • энергосберегающий режим.

Установка системы умного освещения

Безусловно, идеальный вариант, когда установка всей системы освещения для «умного дома» проектируется и производится еще на этапе ремонта или строительства здания. Такое развитие сценария позволяет избежать лишних проводов и качественно произвести монтаж для smart-оборудования.

Не стоит забывать, что установить систему «умного» освещения можно и без прокладки кабелей в помещениях. Смарт-лампы, настольные лампы и потолочные осветители чаще всего работают по беспроводной технологии с помощью Bluetooth и wi-fi.

Интеллектуальная система освещения представлена в двух вариантах: централизованный или децентрализованный типы управления системой «умный дом». Первая из них предполагает управление с помощью генерального контролёра, который принимает данные от датчиков и отдает команды. Во втором случае, каждый осветительный прибор обладает своим микроконтроллером и памятью.

Оптимальный выбор для стандартной квартиры — децентрализованная система управления. Таким образом, для «умного» освещения потребуется только закупить смарт-лампы, необходимые датчики, скачать и активировать приложение на телефон.

Контроль за уровнем освещенности

На современном рынке смарт оборудования для дома представлены осветительные приборы, в которых уже заложены необходимые для работы автоматического режима датчики и сенсоры. В системе «умного» освещения как умные лампы, так и потолочные светильники. При всем богатстве выбора, в интересующем нас сегменте наилучшее соотношение цены и качества предлагают такие компании как Xiaomi, RedMond, Philips.

Так, например, потолочный светильник Philips Smart LED Ceiling Lamp от компании Xaiomi поддерживает опцию авторегулирования температуры. Пользователь может вручную запрограммировать параметры степени яркости и даже температуры свечения, а также настроить таймер на график включения и выключения «умной» потолочной лампы. Синхронизация происходит с мобильным устройством домовладельца и пультом дистанционного управления с помощью модуля, встроенного в устройство, для беспроводной передачи пакета данных по протоколу 802.11 (wi-fi).

Умный светильник подразумевает контроль освещения при помощи пульта дистанционного управления. В специальном приложение на телефоне или планшете — Mi Home пользователь может осуществлять управление и контроль прибором с помощью своего смартфона.

Качественную работу обеспечивают 64 светодиода, которые предлагают широкий диапазон регулировки яркости свечения от 0.1 до 3000 люмен. Кроме того, существует возможность регулировать и цветовое наполнение светильника, которое предоставлено в диапазоне от 2700K до 5700K. Подключение прибора происходит напрямую к электросети.
Отлично справляется с контролем яркости освещения в Умном Доме — Wi-Fi Лампочка от Meizu X-Light Plus. Она, как и все смарт-лампы, управляется с помощью приложения, установленного на телефон, или посредством пульта дистанционного управления. Лампа позволяет не только изменять яркость и цвет освещения, но и предусматривает различные сценарии для автоматического изменения цвета свечения.

Такие смарт-лампы, как Xiaomi Yeelight Smart LED RGB Ceiling Lamp или Philips zhirui bulb ligh t, способны также обеспечить диммирование света в соответствии с потребностями пользователя. Оба этих осветительных прибора работают при помощи стандарта Wi-Fi и специальных приложений, которые устанавливаются на смартфон домовладельца. Нажатием кнопки на телефоне можно менять не только яркость, но и цвет свечения. Подходящие для работы с данными лампами приложения — это Xiaomi Mi Home и Apple Home kit, которые работают на платформах Android (не ранее версии 4.4) или iOS (8.0 и выше), соответственно. В приложениях предусмотрены различные сценарии для «умного» света, позволяющие регулировать мощность освещения в доме в зависимости от ситуации.

Xiaomi и Philips дружелюбны и открыты для практически всех производителей смарт-систем и умных гаджетов. Управление таким прибором и их установка не составит труда даже для потребителя, далекого от мира мультимедиа. Все вышеперечисленные лампочки поставляются вместе с самым распространенным цоколем – E27.

Контроль за работой освещения

Контроль за освещением в помещениях можно осуществлять удаленно с помощью телефона или планшета.
В роли активаторов, используемых для включения и выключения света в квартире или дома выступают так называемые «умные» выключатели и смарт-лампы. Установить такие приборы можно вместо обычных ламп и стандартных панельных выключателей. При этом традиционные выключатели можно оставить на своих местах в качестве дублятора.

При подключении осветительного оборудования в единую систему Smart Home со встроенными датчиками движения, освещение будет включаться только при присутствии людей в помещении и автоматически выключаться после их ухода.

Выключатель Aqara Smart Light Control от Xaiomi позволяет управлять освещением в доме дистанционно. Прибор работает по беспроводной технологии с помощью интерфейса Ziq Bee.
Для того, чтобы установить данное смарт-оборудованием, необходимо заменить обычные старые выключатели на Aqara Smart. После этих манипуляций потребуется установить фирменное приложение на телефон — Xiaomi Mi Home. Благодаря этому софту и датчикам, подключенных к «умному» дом, можно настроить различные режимы работы системы освещения.

Потолочный миниатюрный светильник Yeelight Meteorite Induction LED Ceiling Light Mini способен успешно контролировать освещение в жилище любого типа. Это миниатюрное (диаметром в 5 см) и, одновременно с этим, чрезвычайно мощное осветительное устройство. Яркость для этого потолочного светильника равна 670 люмен, а цветопередача составляет 5700 К, в то время как световая передача — Ра 90. Модель уже имеет встроенный датчик движения, поэтому можно обойтись без покупки дополнительных «умных» выключателей.

Такой датчик способен немедленно обнаружить человека в помещение и отдать команду генеральному компьютеру включить свет. При отсутствии каких-либо движений в помещении в течение одной минуты, происходит выключение света. Светильник отлично подойдет для проходных или технических помещений. Так, например, для коридоров или кладовой, в которых нет необходимости оставлять освещение постоянно включенным.

В качестве аналога предыдущего светильника неплохо зарекомендовал себя, выполненный в лаконичном дизайне, универсальный компактный светильник Xiaomi Mi Night Lamp . Данное устройство предусматривает возможность регулирования яркости освещения в огромном диапазоне. Mi Night Lamp способен выступать в роли ночного светильника с мягким рассеянным светом, но при том подходит и для полноценного освещения в жилых помещениях. Благодаря встроенному датчику движения, функциональность светильника возрастает в разы. Охват действия этого датчика может достигать в радиусе семи метров. Устройство автоматически отключает свет, если в течение 15 секунд в зоне его действия не было зафиксировано никакой активности.

Дополнительные функции

«Умное» освещение — это не только регулирование яркости и контроль включения и выключения осветительных приборов. В это емкое понятие входит широкий диапазон возможностей, направленных на создание максимально комфортных условия проживания.

Как мы уже отмечали в начале статьи, «умное» освещение можно использовать и в качестве будильника. Модели ламп, поддерживающие функцию таймера и плавного включения света, могут будить хозяев дома постепенным наполнением освещения в спальне.

Если объединить несколько разнофункциональных гаджетов в рамках системы «умный дом», можно добиться действительно ошеломляющих результатов. Например, ваша лампа сможет распознавать голосовые команды или оповещать о звонке или сообщении на телефон с помощью мигания или изменения цвета освещения.

Некоторые модели «умных» ламп могут быть использованы и для охраны жилья, создавая имитацию активности хозяина в его длительное отсутствие. Так можно значительно сократить риск от проникновения в дом злоумышленников. Ведь не секрет, что большинство взломов происходит именно во время отсутствия хозяев.

Для того, чтобы реализовать вышеприведенные схемы, необходимо обзавестись датчиками и актуаторами. В основных приложениях для смарт-жилища уже существуют разработанные е световые сценарии. Пользователями остается лишь их активировать.

В завершении

Владельцам небольшой квартиры можно ограничиться покупкой смарт-ламп в необходимом количестве или потолочными «умными» светильниками, со встроенным датчиком движения. Такая система для стандартной двухкомнатной квартиры может стоить относительно недорого – от 15 тысяч рублей. Примечательно, что ее окупаемость рассчитана всего за пару лет, ведь «умный» свет позволяет сократить потребление электроэнергии в среднем в 1,5-2 раза. Такой эффект достигается благодаря использованию датчиков освещения и движения, которые заботятся о рациональном использовании ресурсов.

Автоматическое управление и контроль включения и выключения света в зависимости от присутствия в помещении человека гарантированно снижает потребление энергии электричества до 13%. А при возможности регулирования освещения показатели экономии вырастают до 20%.

Источник