Smart Streetlights inteligentne sterowanie oświetleniem

Inteligentne Systemy Sterowania Oświetleniem Ulicznym – Smart Streetlights

Rosnące koszty energii oraz konieczność redukcji emisji CO2 zmuszają wszystkich do szukania oszczędności. Znaczną część energii (i kosztów) gmin pochłania oświetlenie ulic. Nowoczesnym i efektywnym źródłem oszczędności są inteligentne systemy sterowania oświetleniem ulic. Pozwalają one na oszczędności sięgające 50% bez, budzącego kontrowersje społeczne i wątpliwości natury prawnej, wyłączania lamp.

Czym są inteligentne systemy sterowania oświetleniem ulic

Inteligencja systemów sterowania oświetleniem polega nadostosowywaniu poziomów natężenia oświetlenia do aktualnych potrzeb użytkowników i wymogów ustanowionych przez obowiązujące normy. Aktualne regulacje prawne dopuszczają ograniczenie poziomów oświetlenia w przypadku zmniejszenia natężenia ruchu na danej drodze. Możliwe również jest dostosowanie mocy lamp ulicznych do warunków pogodowych. W tym celu montowane są czujniki natężenia ruchu (najczęściej pętle indukcyjne) oraz czujniki pogodowe. Inteligentny system zbiera informacje z czujników i w zależności od aktualnej sytuacji automatycznie dobiera algorytm sterowania oświetleniem.

Bardzo ważną cechą tych systemów jest to, że algorytm sterowania może być różny w różnych punktach tej samej sieci – konieczne jest zapewnienie bardzo dobrego oświetlenie w miejscach niebezpiecznych np. przy przejściach dla pieszych czy niektórych skrzyżowaniach podczas gdy w pozostałych częściach tej sieci można zredukować moc.

Redukcja poszczególnych lamp realizowana jest przez sterowniki wbudowane w oprawę bądź zainstalowane w słupach oraz tzw. sterownik segmentowy, zamontowany w szafce zasilającej daną linię oświetleniową. Poszczególne sterowniki segmentowe podłączane są do sieci internetowej i współpracują z systemami nadrzędnymi (np. StreetLight.vision).
Architektura systemu umożliwia swobodny rozwój systemu od jednej ulicy do nawet całego miasta.

System inteligentny również zbiera informacje o stanie poszczególnych elementów sieci oświetleniowej – zlicza czas pracy poszczególnych lamp, zbiera informacje dotyczące ich aktualnej mocy, współczynnika mocy i innych parametrów elektrycznych. Pozwala to administratorowi na wgląd w stan całej sieci oświetleniowej; informacja które lampy uległy awarii docierają do systemu na kilka minut po jej wystąpieniu. Ma on dostępne również informacje dotyczące aktualnego zużycia energii oraz przewidywany czas wymiany poszczególnych opraw. Pozwala to na zaplanowanie z wyprzedzeniem konieczności serwisowania poszczególnych odcinków sieci oświetleniowej co również obniża koszty obsługi sieci. Można powiedzieć, że system inteligentny na bieżąco prowadzi audyt energetyczny całej sieci oświetleniowej.

Redukcja napięcia zasilania

Systemy sterowania oświetleniem ulicznym w zależności od zaawansowania technologicznego charakteryzują się różnymi funkcjami. Pierwszymi próbami mającymi na celu obniżenie zużycia energii elektrycznej w godzinach późno-nocnych były rozwiązania polegające na redukcji napięcia w sieci zasilającej lampy w oparciu o zegar sterujący. Takie
rozwiązania (produkowane np. przez firmę Rabbit) były popularne, kiedy technologia nie umożliwiała komunikacji dwukierunkowej i niedostępne były na rynku stateczniki elektroniczne. Wadami takich rozwiązań jest oprócz stosunkowo wysokich kosztów instalacji (transformatory na duże moce, specjalne dodatkowe szafy) i możliwość
współpracy jedynie z, wycofywanymi już z rynku, statecznikami elektromagnetycznymi.

Stateczniki elektromagnetyczne charakteryzują się stosunkowo dużymi stratami i zastępowane są, tańszymi w obsłudze i znacznie wydłużającymi żywotność lamp, statecznikami elektronicznymi. Stateczniki elektroniczne mają również tę zaletę, że dają możliwość regulacji strumienia świetlnego w bardzo szerokim zakresie. W przypadku rozwiązań klasycznych obniżanie napięcia w całej sieci skutkuje tym, że część bardziej zużytych lamp nie działa (mimo, że przy nominalnym napięciu zasilania działałyby jeszcze długo) a wymiana ich pochłania dodatkowe koszty co zmniejsza efektywność ekonomiczną takiego rozwiązania. Brak jest też informacji zwrotnej o stanie urządzeń
danej sieci oświetleniowej. W związku z powyższym trudno nazwać takie systemy sterowania inteligentnymi.

Technologia – oświetlenie uliczne

Jednym z problemów technicznych w spięciu rozległego systemu oświetlenia miejskiego w jeden system było znalezienie pewnego sposobu dwukierunkowego przesyłania danych. Problem ten rozwiązuje technologia komunikacji z użyciem istniejących przewodów zasilających – PLC (Power Line Communication), która zapewnia przesył danych i sygnałówsterujących bez konieczności drogich inwestycji w sieć. Najczęściej wykorzystywane w tego
typu systemach jest standard LonWorks (ok.95% instalacji na świecie). Wynika to z kilku powodów; otwarty system, z racji posiadania wielu dostawców analogicznych, wymiennych rozwiązań i działającej konkurencji na rynku, jest zdecydowanie tańszy od rozwiązań dedykowanych. Natomiast olbrzymia (dzilniard) ilość zainstalowanych tego typu urządzeń pozwala na uzyskanie wysokiej niezawodności systemów.

Obecne na rynku polskim są też rozwiązania oparte na innych sposobach przesyłania danych między lampami i sterownikami segmentowymi np. na komunikacji radiowej – mają one jednak krótszy zasięg i transmisję bardzo uzależnioną od usytuowania anten inawet warunków atmosferycznych. Wymagają również niestandardowych opraw
wyposażonych w specjalne anteny co również wpływa niekorzystnie na cenę takiego rozwiązania.

Inteligentne sterowanie oświetleniem

Na rynku polskim dostępne są inteligentne systemy sterowania oświetleniem ulicznym. Pożądane parametry takich systemów ujęte zostały w unijnych wytycznych zawartych w projekcie e-streetlight (http://www.e-streetlight.com/). Warto zaznaczyć, że brak zgodności z przyjętymi jako standard wytycznymi stanowi dla użytkownika takich
systemów zagrożenie. Nie jest bowiem możliwa rozbudowa systemu o urządzenia innych producentów, a w przypadku wycofania urządzeń z oferty, nie ma możliwości zastąpienia ich innymi analogicznymi i konieczna jest bardzo kosztowna wymiana całego systemu. Problemem może być również oprogramowanie zarządzające gdyż w przypadku
stosowania rozwiązań zamkniętych (np. Thorn, Micromex, Schreder) użytkownik jest skazany zawsze na jedynego dostawcę, który w praktyce dyktuje ceny. W przypadku rozwiązań otwartych dostawców jest zawsze kilku, pozostawiając inwestorowi wybór podyktowany lepszymi dla niego parametrami technicznymi i cenowymi.
Przykładem standardowych i w pełni zgodnych z wytycznymi e-streetlight rozwiązań są systemy wykorzystujące standard LonWorks, dostępne w Polsce w ofercie firm APANET Green System, Osram i Philips i (system firmy Philips Lighting jest w Polsce praktycznie nieinstalowany). Zgodność ze standardem LonMark pozwala łączyć i zamiennie stosować produkty różnych firm.

Podstawowe funkcje inteligentnego systemu sterowania oświetleniem ulic, placów i
parków, to:

  • sterowanie poszczególnymi latarniami ulicznymi (HPS, LED lub MH); włączanie lub
    wyłączanie lamp oraz ograniczanie ich mocy, możliwość automatycznej modyfikacji
    oczekiwanego poziomu oświetlenia w zależności od warunków na drodze; możliwość
    niezależnego sterowania przez system różnymi lampami tej samej sieci np. w
    okolicy przejść dla pieszych nie redukowanie mocy;
  • zliczanie zużycia energii elektrycznej i czasu pracy poszczególnych lamp i grup lamp
    oraz dodatkowych urządzeń zasilanych z tej samej instalacji np. oświetlenie
    świąteczne;
  • kontrola parametrów elektrycznych każdej lampy osobno (napięcie, natężenie
    prądu, współczynnik mocy, moc czynna, moc bierna itp.);
  • kontrola prawidłowego działania latarni, w przypadku awarii system może
    powiadomić operatora i ekipy serwisowe o konieczności interwencji np. przesyłając
    wiadomość SMS;
  • detekcja nieuprawnionego otwarcia obudowy lampy z powiadamianiem
    odpowiednich służb;
  • możliwość pomiaru temperatury urządzeń elektronicznych w lampie;

Oszczędności – Smart Streetlights

Zastosowanie komunikacji wykorzystującej istniejące przewody zasilające oraz standaryzowane urządzenia (otwarte protokoły, interfejsy, standard LonMark) pozwalają na minimalizację kosztów inwestycji przy zachowaniu maksymalnej elastyczności i efektywności. W rezultacie możliwe jest osiągnięcie bardzo krótkiego czasu zwrotu
inwestycji (2-4 lata). Z doświadczeń naszych realizacji (np. w mieście Jelenia Góra) wynika, że możliwe są do osiągnięcia oszczędności rzędu 45%.

Dodatkowe oszczędności uzyskać można poprzez zastosowanie, oprócz inteligentnego sterowania oświetleniem, nowych, wysokowydajnych źródeł światła (HPS – lampy sodowe wysokoprężne, nowoczesna elektroniczne stateczniki oraz lampy LED). W przypadku miasta Oslo przy kompleksowej modernizacji sieci osiągnięto oszczędności sięgające 70% bez niedopuszczalnego przez normy wyłączania oświetlenia. Ta instalacja jest niejako referencyjną w Europie i stanowi wzór nie tylko dlatego, ze jest to pierwszą i największą instalacją tego typu, ale pokazuje też, że warto wybierać rozwiązania otwarte gdzie w jednej instalacji współpracują z powodzeniem rozwiązania kilku firm.

Rozwiązania

Rozwiązania inteligentne oświetlenie drogowe

LonWorks

LonWorks

inteligentne oświetlenie hal

LonWorks jest to ogólnoświatowy standard dla rozproszonych systemów automatyki i sterowania stworzony przez amerykańską firmę Echelon. Do komunikacji wykorzystywany jest standardowy protokół LonTalk, dzięki czemu urządzenia LonWorks różnych producentów bez przeszkód mogą ze sobą współpracować.

Aktualności

Aktualności oświetlenie hal

Apanet na IoT Fest Warszawa

29.06.2017 | IoT Fest jest cyklem jednodniowych bezpłatnych wydarzeń, które odbywają się [...]

Nasz film! W prostych słowach o zaawansowanej technologii

22.04.2017 | O tym, czym jest, w jaki sposób działa i jakie [...]