Hаружное освещение является наиболее привлекательной областью для внедрения управления из-за наибольшего экономический эффекта от энергосбережения. В самом деле, светильники для наружного освещения в разы мощнее, чем для внутреннего, а время горения в условиях нашей страны велико.
Для управления наружным освещением используются следующие технологии.
Включение/выключение участков уличного освещения, подключенных к трансформаторному пункту (ТП), при этом команда в ТП поступает по каналам телеуправления в инфраструктуре управления освещением населенного пункта
Регулирование светового потока (диммирование) светильников по различным алгоритмам. В алгоритмах диммирования часто используется информация об обстановке: местное время, освещенность, внешние команды телеуправления и т.п. В свою очередь, диммирование может выполняться следующими способами.
Регулированием напряжения питания на линии, производится в ТП с помощью автотрансформаторов. Метод применяется для дуговых натриевых ламп (ДНаТ), которые на сегодня являются основными для наружного освещения. Физика ДНаТ такова, что снижая напряжение питания примерно до 180 В можно снижать световой поток наполовину. На этом принципе стоится подавляющее большинство систем управления наружным освещением (АСУНО), эксплуатируемых в России. Для обеспечения обратной совместимости светодиодные светильники оснащают ПРА или модулями управления, которые могут снижать световой поток светодиодов пропорционально снижению напряжения питания.
Значительно менее распространенным способом является управление диммированием светильника по сигналам, передаваемым по проводам питания (PLC технология).
Отдельные проекты по управлению уличным освещением реализованы на беспроводных сетях передачи данных в различных стандартах и частотных диапазонах. Но такие примеры являются экзотикой.
Для всех способов диммирования с обменом данными между светильниками и оборудованием верхнего уровня общей проблемой является недостаточная защищенность канала передачи информации. Кроме этого, есть проблема совместимости оборудования, так как протоколы передачи данных почти всегда проприетарны. Стоимость оборудования также довольно высока.
Еще один способ управления является особенным, так как не требует обмена данными со светильником, но позволяет диммировать светильники автономно в зависимости от длительности включенного состояния питающей линии. Такая технология, называемая нами «оффлайновой» (так как не требуется ни физических, ни логических каналов обмена информацией), была широко распространена за рубежом из-за простоты и относительной дешевизны модуля управления. Модуль управления встраивается в корпус светильника и подключается к ПРА. Обслуживания не требуется. Недостатком является отсутствие обратной связи со светильником и невозможность получать непосредственно информацию о его состоянии. Также невозможно диммировать светильник в произвольный момент времени, но для освещения улиц и не требуется управлять каждой светоточкой в отдельности. Так, например, нормами прямо запрещено снижать потребление энергии выключением уличных светильников «через один» из-за недопустимой и опасной неравномерности освещенности дороги.
Рассмотрим принцип работы оффлайнового модуля управления (ОМУ) подробнее.
ОМУ как правило предназначены для установки в корпус светильников. Объектом управления для ОМУ являются ПРА с аналоговым интерфейсом (см. рис. 1). Там же указано назначение линий.
1, 2 — питание переменного тока напряжением 220 В;
3 — общий линии управления;
4 — ШИМ сигнал управления;
5 — желтый (опционально), источник напряжения 10В от ПРА;
6,7 — опционально, выносной датчик температуры.
Рисунок 1. Схема включения оффлайнового МУ в светильнике
ОМУ не предназначены для подключения к полевым шинам или другим линиям или сетям передачи сигналов управления, а подключаются только к питающей сети переменного тока.
Принцип работы ОМУ заключается в возможности запоминания времени, в течение которого светильник был включен (параметр ОВ на суточном графике на рис. 2 ), а программа диммирования выбирается в соответствии со значением этого времени из энергонезависимой памяти. Так как время включенного состояния светильника связано со временем года — зимой дольше, летом короче, то ОМУ выбирает из памяти время работы в режиме утренних и вечерних сумерек. Период времени между утренними и вечерними сумерками светильник диммируется. Уровень диммирования может быть легко изменен при установке светильников без применения специальных программаторов и других сложных устройств, работающих по проприетраным протоколам отдельных производителей.
На суточном графике (рис. 2) показаны основные этапы работы ОМУ. Базовое время включения ночного режима неизменно и составляет 6 ч (360 мин). Оно может увеличиваться, за счет коррекции, суммируясь со значениями времени упреждения t1 и задержки t2. «Параметр Х» на графике соответствует вечерним сумеркам, отсчет которых начинается с момента, обозначенного на графике «1». Вечерние сумерки («Параметр Х») и утренние сумерки составляют равные промежутки времени.
Значения времени ОВ, меньшие 2 часов не приводят к изменению параметра Х на текущее включение и считаются сервисными.
Алгоритм формирования временных интервалов наглядно иллюстрирует пример.
ПРИМЕР. Общее время работы (параметр ОВ) составило 15 часов, что соответствует зимнему периоду, когда освещение может включаться с 17 часов и выключаться в 8 часов следующего дня. Без коррекции длительность ночного режима с диммированием до 40% составляет 6 часов. Продолжительность работы в режиме 100% в вечерние сумерки составляет (15-6)/2 = 4,5 часа, т.е. с 16 часов до 23.30 часов. Затем, в 3.30 следующих суток светильник вновь выйдет на режим 100% (утренние сумерки). При необходимости, моменты перехода на ночной режим могут корректироваться в зависимости от широты места и других особенностей региона.
Рисунок 2. Суточный график ОМУ
