Iluminatul stradal este o parte semnificativă a economiei comunale a așezărilor. Costurile pentru această acoperire reprezintă până la 30-40% din toate costurile de furnizare a energiei. Pentru a reduce costurile cu energia electrică și pentru a îmbunătăți confortul întreținerii sistemului de iluminat, sunt introduse noi metode, inclusiv controlul automat al iluminatului stradal.
Sarcini de automatizare
Sarcinile principale ale automatizării iluminatului stradal includ:
- iluminarea neîntreruptă a străzilor și a autostrăzilor de transport;
- asigurarea economiilor de energie cu menținerea calității luminii;
- reducerea costurilor de întreținere a sistemelor de iluminat.
Pentru implementarea acestor sarcini se folosesc atât echipamente autonome, cât și sisteme de automatizare.
Sisteme de iluminat și caracteristicile acestora
Cele mai recente elemente ale sistemelor de iluminat sunt lămpile cu LED, care sunt foarte economice și fiabile. Dar conversia iluminatului stradal la astfel de surse de lumină va necesita o mulțime de bani și timp. Între timp, majoritatea străzilor sunt iluminate de lămpi cu descărcare în gaz.
Balasturile sunt folosite pentru a controla astfel de lămpi. Există două tipuri de balasturi:
- inducţie;
- electronic.
Cu ajutorul unui balast de inducție se creează un salt de curent în circuit, datorită căruia în momentul pornirii apare o tensiune mare de 2-3 kV și se aprinde lampa cu descărcare în gaz. În timpul funcționării lămpii, un astfel de balast, care este o sufocare, limitează puterea.
Balastul cu inducție are următoarele dezavantaje:
- prezența unei clapete voluminoase și a unui demaror nesigur;
- pâlpâirea luminii cu frecvența rețelei (stroboscop);
- eficienta scazuta.
În același timp, acest tip de balast mărește defazajul (scade cos φ). Pentru a corecta acest efect, este necesar să se includă condensatori suplimentari și să se utilizeze circuite pentru aprinderea contra-aprinderii lămpilor.
Un balast electronic este un dispozitiv electronic care aprinde lampa și menține tensiunea necesară arderii la bornele acesteia.
Circuitul balastului electronic include următoarele blocuri:
- filtru;
- redresor cu filtru de netezire;
- invertor;
- regulator.
Filtrul este conceput pentru a filtra interferențele din rețea și interferențele care apar în circuitul de alimentare al lămpii. Redresorul este proiectat pentru a obține o tensiune constantă care alimentează invertorul.
Invertorul produce oscilații cu o frecvență de 10-20 kHz. Sarcina invertorului este un transformator, care generează tensiunea pentru aprinderea lămpii, precum și tensiunea pentru a menține arderea.
Când utilizați un balast electronic:
- pâlpâirea este eliminată;
- luminozitatea radiației lămpii crește;
- dimensiunile componentelor dispozitivului sunt reduse;
- ccd crește;
- atunci când utilizați modul de modulare a impulsului latitudinal, este posibil să reglați luminozitatea;
- durata de viață a lămpilor crește datorită pornirii programate a aprinderii. În același timp, catodul lămpii este mai întâi încălzit, apoi arcul este aprins.
Metode de management
Iluminatul stradal poate fi controlat în următoarele moduri:
- manual;
- senzor de lumina;
- temporizator;
- sisteme cu microprocesoare.
Controlul manual al iluminatului stradal este pornirea/oprirea energiei conform unui anumit program direct la substație de către operator. Dezavantajul este implicarea unui personal suplimentar și condițiile de muncă incomode.
Senzorul de lumină controlează aprinderea lămpilor în funcție de intensitatea luminii naturale a soarelui. dezavantaje:
- limitări în calibrarea senzorului;
- impact asupra senzorului de praf, murdărie și zăpadă;
- imposibilitatea utilizării metodelor de economisire a energiei.
Releul de timp este orientat către parametrii de timp setați. De aici principalul dezavantaj al unui astfel de control al iluminatului stradal:
- ajustarea constantă a setărilor releului, ținând cont de durata zilei și a nopții în anotimpuri.
Cele mai avansate sunt sistemele de control care folosesc procesoare și, în special, sistemele de control automat (ACS). Sistemele tipice de control automat includ:
- Server;
- locuri de muncă automatizate;
- modemuri și linii de comunicație cu obiecte de control;
- dulapuri și unități de control al surselor de lumină.
Cum funcționează ACS
Sistemul de control al iluminatului stradal îndeplinește următoarele sarcini:
- control automat si manual. Include comenzile dispecerului, și contabilizarea citirilor senzorului de lumină etc.
- controlul funcționării dispozitivelor de pornire;
- îndepărtarea și fixarea automată a citirilor de rețea. Datorită acestui fapt, este posibil să se analizeze funcționarea sistemului de iluminat, inclusiv determinarea lămpilor arse, direct la centrul de expediere, fără a merge la șantier.
Când controlați conform programului, lămpile sunt aprinse în funcție de data și ora din zi. După intrarea în program, sistemul de control automat poate controla iluminatul pe tot parcursul anului fără intervenția operatorului.
După formarea software-ului, comanda de control asupra liniei de comunicație este transferată la balast, care în acest caz reprezintă mecanismul executiv.
Ca linii de comunicare sunt folosite:
- linii de comunicare cu curent redus (pereche răsucite);
- comunicare radio;
- comunicare celulară;
- Transmiterea semnalului HF prin cablu.
În fiecare caz, se iau în considerare avantajele și dezavantajele liniei de comunicație. De exemplu, atunci când utilizați pereche răsucită, puteți trimite comenzi fiecărei lămpi, dar pentru aceasta, fiecare lampă trebuie să aibă instalată propria sa unitate. În același timp, o astfel de linie necesită reglarea obligatorie a temporizatorului.
O linie de comunicație care utilizează GSM nu necesită costuri mari pentru implementarea ei, dar pentru funcționarea ei sunt necesare carduri SIM și operatorul trebuie să fie plătit pentru utilizarea acesteia.
O astfel de linie de comunicație funcționează numai în zona de acoperire a operatorului de comunicații, iar fiabilitatea sa depinde de încărcarea sistemului GSM de către alți utilizatori.
Utilizarea cablurilor de alimentare pentru a transmite comenzi poate duce la erori atunci când cablul se rupe. Lungimea unei astfel de linii de comunicație nu trebuie să depășească 1 km.
Când utilizați un canal radio, aveți nevoie de echipamente de transmisie și recepție, a căror funcționare poate fi supusă influenței interferențelor radio sau influenței zonelor fără semnal.
În funcție de posibilitățile de serviciu, o linie de comunicație cu pereche răsucită poate fi utilizată într-un oraș mic sau într-o zonă mare de oraș, o linie de comunicație GSM – într-un oraș sau în cea mai apropiată suburbie, o linie de comunicație prin cablu de alimentare – într-un bloc și un radio linie – într-un oraș, suburbii și de-a lungul autostrăzilor.
Echipamente de automatizare a iluminatului
Împreună cu mijloacele de tip ACS, următoarele dispozitive sunt utilizate pentru a controla iluminatul unei străzi, case sau zone suburbane:
- senzor de lumina;
- senzor de mișcare;
- temporizator;
- releu astronomic;
- variator
Senzor de lumina
Senzorul de lumină (întrerupător de crepuscul) este proiectat să aprindă și să stingă automat iluminarea în funcție de iluminarea zonei.
Principiul de funcționare al acestui senzor este că fluxul luminos afectează elementul sensibil la lumină (fotorezistor, fototranzistor, fotodiodă), care este inclus în circuitul electronic. Ca urmare a modificării curentului care curge în circuit, releul inclus în acest circuit este activat. Contactele releului se deschid și lampa se stinge.
Principalele caracteristici ale senzorului de lumină:
- putere sau curent de sarcină;
- pragul de declanșare;
- întârziere de activare;
- Grad de protecție.
Cel mai important parametru al senzorului este puterea de sarcină. Atunci când alegeți un senzor, este necesar ca puterea lămpii să fie egală sau mai mică decât puterea admisă. Această putere pentru majoritatea senzorilor industriali este în intervalul 1,5-2 kW.
Pragul de declanșare al senzorului este determinat de iluminare. La majoritatea senzorilor de lumină, acest parametru poate fi ajustat. Valoarea sa variază de la 2 la 200 de lux.
La setarea sensibilității senzorului, trebuie luat în considerare faptul că o iluminare de 5 lux corespunde întunericului la care pot fi distinse obiectele individuale, iar la o iluminare de 2 lux apare întuneric total.
Întârzierea declanșării este concepută pentru a proteja declanșatorul senzorului de semnalele false care apar, de exemplu, atunci când o umbră dintr-un copac sau lumina de la faruri cade în zona de lucru a senzorului. Această întârziere este egală cu 15-60 de secunde.
Când senzorul este plasat în exterior, acesta poate fi afectat de praf sau umiditate. Prin urmare, senzorii de lumină ar trebui să aibă un grad de protecție mai mare (nu mai rău decât IP44).
Senzori de miscare
Alături de senzorii de lumină, senzorii de mișcare sunt utilizați pentru a automatiza controlul luminii pe stradă. Senzorii pot fi atât încorporați, cât și la distanță.
Principiul de funcționare a unor astfel de senzori este de a răspunde la aspectul unui obiect în mișcare. Pentru cei mai obișnuiți senzori cu infraroșu, sunt utilizate informații despre modificarea emisiei de lumină în domeniul IR. Principalii parametri ai unor astfel de senzori:
- puterea de sarcină;
- raza de actiune;
- unghi de vedere;
- timpul de întârziere a activării.
După instalarea unui astfel de senzor, parametrii acestuia sunt ajustați. În majoritatea modelelor de senzori de mișcare, sunt reglementate următoarele:
- sensibilitate (SENS);
- iluminare (LUX);
- timpul de întârziere (TIME).
Cu ajutorul primei ajustări se stabilește intervalul de activare a senzorului, cu ajutorul celui de-al doilea – pragul de activare în funcție de iluminare, cu ajutorul celui de-al treilea – durata timpului de activare a senzorului.
Temporizator
Cronometrul include oprirea luminii în funcție de anumite ore ale zilei. Dezavantajul este necesitatea de a regla dispozitivul din cauza schimbarii zilnice a orei rasaritului si apusului soarelui.
O opțiune mai precisă este un ceas astronomic digital, care are un program pentru determinarea orei apusului și a răsăritului soarelui în funcție de latitudinea și longitudinea locului de lucru al sursei de lumină. În conformitate cu aceste informații, iluminatul este pornit și oprit.
Un astfel de temporizator poate comuta o sarcină pur activă cu un curent de 16 A (pentru comutarea unei sarcini inductive, acest curent este egal cu 4 A). Pentru a conecta lămpi de iluminat mai puternice, este necesar să conectați un starter magnetic. În tablou pot fi instalate cronometre astronomice, iar gradul lor de protecție nu depășește IP20.
Dimmer-uri
Dimmerele autonome sunt utilizate pentru sistemele de iluminat mici pentru care este neprofitabilă din punct de vedere economic să se utilizeze controlul centralizat al luminozității lămpilor de iluminat.
De exemplu, un dimmer de tip K2303 poate comuta iluminatul într-un mod de consum redus de energie pe timp de noapte (până la 75-50% din valoarea nominală). Acest lucru vă permite să economisiți consumul de energie.
Dimmer-ul poate funcționa atât cu lămpi cu descărcare în gaz, cât și cu LED-uri. Dispozitivul este instalat în fiecare corp de iluminat stradal. Cu ajutorul comutatoarelor speciale de pe variatoare, se setează modul de funcționare, precum și orarul de trecere la putere redusă. Acest tip de dimmer poate funcționa și cu un senzor de mișcare. În același timp, dacă în zona senzorului nu există nicio persoană în mișcare sau mașină, lămpile de iluminat vor arde slab, iar când apare un obiect în mișcare, vor arde la putere maximă.
Concluzii
- Pentru controlul iluminatului stradal, în care se folosesc lămpi cu descărcare în gaz cu inducție sau balast electronic, pot fi utilizate atât mijloace autonome separate de automatizare, cât și sisteme complexe de control automat.
- Lumina, senzorii de mișcare, releele de timp și variatoarele sunt utilizate ca mijloace autonome de automatizare a iluminatului.
- Liniile de comunicație cu curent scăzut, liniile de comunicație celulară, liniile de comunicație care utilizează cabluri de alimentare și linii radio pot fi utilizate pentru a asigura comunicarea între punctul de control al iluminatului și lămpi.