Система управления освещением включает в себя связь между различными входами и выходами системы, связанными с управлением освещением, с использованием одного или нескольких центральных вычислительных устройств. Системы управления освещением широко используются как для внутреннего, так и для наружного освещения коммерческих, промышленных и жилых помещений. Системы управления освещением иногда называют интеллектуальным освещением . Системы управления освещением служат для обеспечения нужного количества света там, где и когда это необходимо. [1]
Системы управления освещением используются для максимизации экономии энергии от системы освещения, соответствия строительным нормам или программам зеленого строительства и энергосбережения . Системы управления освещением могут включать в себя осветительную технологию, предназначенную для обеспечения энергоэффективности , удобства и безопасности. Сюда могут входить высокоэффективные светильники и автоматизированное управление , которое вносит коррективы в зависимости от таких условий, как занятость или наличие дневного света. Освещение – это целенаправленное применение света для достижения определенного эстетического или практического эффекта (например, освещение бреши в системе безопасности). Оно включает в себя рабочее освещение , акцентное освещение и общее освещение.
Термин « органы управления освещением» обычно используется для обозначения автономного управления освещением в помещении. Сюда могут входить датчики присутствия , таймеры и фотоэлементы , которые жестко подключены для независимого управления фиксированными группами источников света. Настройка происходит вручную на каждом месте расположения устройств. Эффективность и рынок систем управления освещением в жилых домах были охарактеризованы Консорциумом по энергоэффективности . [2]
Термин « система управления освещением» относится к интеллектуальной сетевой системе устройств, связанных с управлением освещением. Эти устройства могут включать в себя реле , датчики присутствия , фотоэлементы , переключатели управления освещением или сенсорные экраны , а также сигналы от других систем здания (таких как пожарная сигнализация или система отопления, вентиляции и кондиционирования ). Настройка системы происходит как на местах расположения устройств, так и на местах центрального компьютера посредством программного обеспечения или других интерфейсных устройств.
Основным преимуществом системы управления освещением по сравнению с автономными средствами управления освещением или обычным ручным переключением является возможность управлять отдельными источниками света или группами источников света с помощью одного устройства пользовательского интерфейса . Эта возможность управлять несколькими источниками света с пользовательского устройства позволяет создавать сложные сцены освещения. В комнате может быть предустановлено несколько сцен, каждая из которых создана для разных действий в комнате. Основным преимуществом систем управления освещением является снижение энергопотребления. Срок службы лампы также увеличивается за счет затемнения и выключения света, когда он не используется. Беспроводные системы управления освещением предоставляют дополнительные преимущества, включая снижение затрат на установку и повышенную гибкость в выборе места размещения выключателей и датчиков. [3]
На приложения освещения приходится 19% мирового потребления энергии и 6% всех выбросов парниковых газов . [4] В Соединенных Штатах 65 процентов потребляемой энергии используется коммерческим и промышленным секторами, а 22 процента из них используется для освещения.
Интеллектуальное управление позволяет домохозяйствам и пользователям удаленно управлять охлаждением, отоплением, освещением и бытовой техникой, сводя к минимуму ненужное потребление света и энергии. Эта способность экономит энергию и обеспечивает уровень комфорта и удобства. За пределами традиционной индустрии освещения будущий успех освещения потребует участия ряда заинтересованных сторон и сообществ заинтересованных сторон. Концепция умного освещения также предполагает использование естественного солнечного света для сокращения использования искусственного освещения, а также простую концепцию, согласно которой люди выключают освещение, когда выходят из комнаты. [5]
Интеллектуальная система освещения может обеспечить освещение темных участков во время использования. Светильники активно реагируют на действия пассажиров на основе датчиков и интеллекта (логики), которые предугадывают потребности пассажира в освещении.
Свет можно использовать, чтобы отвадить тех, кто не должен находиться в тех местах. Например, нарушение безопасности — это событие, которое может привести к срабатыванию прожекторов в месте нарушения. Профилактические меры включают освещение ключевых точек доступа (например, пешеходных дорожек) в ночное время и автоматическую регулировку освещения, когда домохозяйство отсутствует, чтобы создать впечатление, будто в доме есть жильцы.
Системы управления освещением обычно предоставляют возможность автоматически регулировать мощность осветительного устройства на основе:
Хронологические расписания включают определенное время дня, недели, месяца или года.
Графики солнечного времени включают время восхода и захода солнца , которое часто используется для переключения наружного освещения. Для планирования солнечного времени необходимо указать местоположение здания. Это достигается с использованием географического положения здания по широте и долготе или путем выбора ближайшего города в заданной базе данных с указанием приблизительного местоположения и соответствующего солнечного времени.
Занятость помещения в первую очередь определяется датчиками присутствия . Интеллектуальное освещение, использующее датчики присутствия, может работать в унисон с другим освещением, подключенным к той же сети, чтобы регулировать освещение в зависимости от различных условий. [6] В таблице ниже показана потенциальная экономия электроэнергии за счет использования датчиков присутствия для управления освещением в различных типах помещений. [7]
Преимущества ультразвуковых устройств заключаются в том, что они чувствительны ко всем типам движения и, как правило, не имеют пробелов в охвате, поскольку могут обнаруживать движения за пределами прямой видимости. [8] [7]
Использование энергии электрического освещения можно регулировать путем автоматического затемнения и/или переключения электрического освещения в зависимости от уровня доступного дневного света . Уменьшение количества используемого электрического освещения при наличии дневного света известно как сбор дневного света .
В ответ на технологию дневного освещения были разработаны автоматизированные системы реагирования, связанные с дневным светом, для дальнейшего снижения энергопотребления. [9] [10] Эти технологии полезны, но у них есть свои недостатки. Часто может происходить быстрое и частое включение и выключение освещения, особенно в нестабильных погодных условиях или когда уровень дневного света изменяется в пределах переключаемой освещенности. Это не только беспокоит пассажиров, но и может сократить срок службы ламп. Разновидностью этой технологии является фотоэлектрическое управление с «дифференциальным переключением» или «мертвой зоной», которое включает несколько источников освещения, от которых оно переключается, чтобы уменьшить беспокойство пассажиров. [11] [12]
Условия тревоги обычно включают входные сигналы от других систем здания, таких как пожарная сигнализация или система HVAC , которые могут, например, вызвать аварийную команду «все огни включены» или «все огни мигают».
Логика программы может связать все вышеперечисленные элементы вместе с помощью таких конструкций, как операторы if-then-else и логические операторы . Цифровой адресный интерфейс освещения (DALI) указан в стандарте IEC 62386.
Использование автоматического затемнения — это аспект интеллектуального освещения, который служит для снижения потребления энергии. [13] Ручное затемнение света также имеет такой же эффект снижения энергопотребления.
В статье «Экономия энергии благодаря датчикам присутствия и средствам индивидуального контроля: пилотное полевое исследование» Галасиу, А.Д. и Ньюшам, GR подтвердили, что автоматические системы освещения, включающие датчики присутствия и индивидуальное (персональное) управление, подходят для офисных помещений открытой планировки. и может сэкономить значительное количество энергии (около 32,0%) по сравнению с обычной системой освещения, даже если установленная плотность мощности освещения автоматической системы освещения примерно на 50% выше, чем у обычной системы. [14]
Полный датчик состоит из детектора движения , электронного блока управления и управляемого переключателя/реле. Детектор улавливает движение и определяет, есть ли в помещении люди. [9] Он также имеет таймер, который сигнализирует электронному блоку управления после заданного периода бездействия. Блок управления использует этот сигнал для активации переключателя/реле для включения или выключения оборудования. Для освещения существует три основных типа датчиков: пассивный инфракрасный , ультразвуковой [ 8] и гибридный.
Обнаружение движения (микроволновое излучение), распознавание тепла (инфракрасное излучение) и распознавание звука; оптические камеры, инфракрасное движение, оптические расцепители, датчики дверного контакта, тепловизоры, микрорадары, датчики дневного света. [15]
В 1980-х годах возникла острая потребность сделать коммерческое освещение более управляемым, чтобы оно могло стать более энергоэффективным. Первоначально это было сделано с помощью аналогового управления, позволяющего управлять люминесцентными балластами и диммерами из центрального источника. Это был шаг в правильном направлении, но прокладка кабелей была сложной и, следовательно, нерентабельной.
Tridonic была одной из первых компаний, перешедших на цифровое вещание со своими протоколами вещания DSI в 1991 году. DSI был базовым протоколом, поскольку он передавал одно управляющее значение для изменения яркости всех приборов, подключенных к линии. Что сделало этот протокол более привлекательным и способным конкурировать с устоявшимся аналоговым вариантом, так это простота подключения.
Существует два типа систем управления освещением:
Примеры аналоговых систем управления освещением:
В производстве системы освещения 0-10В были заменены аналоговыми мультиплексными системами типа D54 и AMX192, которые сами по себе были практически полностью заменены на DMX512 . Для люминесцентных ламп с регулируемой яркостью (где они работают при напряжении 1–10 В, где 1 В соответствует минимуму, а 0 В выключено) система заменяется на DSI, которая сама находится в процессе замены на DALI.
Примеры цифровых систем управления освещением:
Это все проводные системы управления освещением.
Существуют также системы беспроводного управления освещением, основанные на некоторых стандартных протоколах, таких как MIDI , Zigbee , Bluetooth Mesh и других. Стандартом цифрового адресуемого интерфейса освещения, в основном для профессионального и коммерческого применения, является IEC 62386-104. Этот стандарт определяет базовые технологии, к которым в беспроводной связи относятся VEmesh, работающая в промышленном диапазоне частот ниже 1 ГГц, и Bluetooth Mesh , работающая в диапазоне частот 2,4 ГГц.
Другие известные протоколы, стандарты и системы включают:
Новый тип управления системой освещения использует соединение Bluetooth непосредственно с системой освещения. Недавно он был представлен компанией Philips HUE и новым названием компании Signify, ранее известной как Philips Lighting . Для этой системы потребуется смартфон или планшет, на который пользователь сможет установить специальное Bluetooth-приложение Philips Hue. Для работы лампочек Bluetooth не требуется мост Philips Hue. Для управления освещением с помощью этой системы не требуется подключение к Wi-Fi или подключение для передачи данных.
Умными системами освещения можно управлять через Интернет, регулируя яркость освещения и графики. [6] Одна из технологий включает в себя интеллектуальную сеть освещения, которая присваивает лампочкам IP-адреса. [16]
Шуберт предсказывает, что революционные системы освещения предоставят совершенно новые средства восприятия и передачи информации. Мигая слишком быстро, чтобы любой человек мог это заметить, свет будет собирать данные с датчиков и передавать их из комнаты в комнату, сообщая такую информацию, как местоположение каждого человека в здании с высоким уровнем безопасности. Основное внимание в Future Chips Constellation уделяется интеллектуальному освещению, новой революционной области фотоники, основанной на эффективных источниках света, которые полностью настраиваемы с точки зрения таких факторов, как спектральный состав, характер излучения, поляризация, цветовая температура и интенсивность. Шуберт, возглавляющий группу, говорит, что интеллектуальное освещение не только обеспечит лучшее и более эффективное освещение; он предоставит «совершенно новые функциональные возможности».
Системы управления архитектурным освещением могут интегрироваться с элементами управления включением и регулированием яркости в театре и часто используются для домашнего освещения и освещения сцены , а также могут включать в себя рабочее освещение , освещение для репетиций и освещение вестибюля . Станции управления могут быть размещены в нескольких местах здания и различаются по сложности: от отдельных кнопок, вызывающих предустановленные параметры внешнего вида, до настенных или настольных консолей с сенсорным ЖК- экраном . Большая часть технологий связана с системами управления освещением жилых и коммерческих помещений.
Преимущество систем управления архитектурным освещением в театре заключается в том, что персонал театра может включать и выключать рабочее освещение и освещение в доме без использования пульта управления освещением . В качестве альтернативы, дизайнер по свету может управлять этими же источниками света с помощью световых сигналов с консоли управления освещением, так что, например, переход от включения света в доме перед началом шоу и первый световой сигнал шоу контролируется одной системой.
Функция традиционной системы аварийного освещения – обеспечение минимального уровня освещенности при возникновении сбоя сетевого напряжения. Поэтому системы аварийного освещения должны хранить энергию в аккумуляторном модуле для питания ламп в случае отказа. В системах освещения такого типа внутренние повреждения, например, перезарядка аккумулятора, повреждение ламп и выход из строя пусковой цепи, должны быть обнаружены и устранены специалистами.
По этой причине прототип умного освещения может проверять свое функциональное состояние каждые четырнадцать дней и выводить результат на светодиодный дисплей. С помощью этих функций они могут проверить себя, проверяя свое функциональное состояние и отображая внутренние повреждения. Также можно снизить затраты на техническое обслуживание.
Основная идея заключается в замене простого блока измерения сетевого напряжения, который присутствует в традиционных системах, более сложным на базе микроконтроллера. Эта новая схема возьмет на себя функции измерения сетевого напряжения и активации инвертора с одной стороны, а также контроль всей системы: состояние лампы и аккумулятора, зарядку аккумулятора, внешнюю связь, правильную работу силового каскада и т. д. со стороны Другая сторона.
Система обладает большой гибкостью, например, можно будет обмениваться данными между несколькими устройствами с главным компьютером, который будет постоянно знать состояние каждого устройства.
Разработана новая система аварийного освещения на базе интеллектуального модуля. Микроконтроллер как устройство управления и контроля гарантирует повышение безопасности установки и экономию затрат на техническое обслуживание.
Еще одним важным преимуществом является экономия средств при массовом производстве, особенно при использовании микроконтроллера с программой в ПЗУ.
Достижения, достигнутые в фотонике, уже трансформируют общество, точно так же, как электроника произвела революцию в мире в последние десятилетия, и она будет продолжать вносить еще больший вклад в будущем. Согласно статистическим данным, рынок оптоэлектроники Северной Америки в 2003 году вырос до более чем 20 миллиардов долларов. Ожидается, что рынок светодиодов ( светоизлучающих диодов ) достигнет 5 миллиардов долларов в 2007 году, а рынок полупроводникового освещения, по прогнозам, в 15 году достигнет 50 миллиардов долларов. –20 лет, как заявил Э. Фред Шуберт, [18] Старший заслуженный профессор Wellfleet в области будущих чипов Constellation в Rensselaer.
