XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Установка автоматизированной системы освещения «Умный свет» может благоприятно подействовать на город не только с экономической точки зрения, но и с экологической. Уменьшив пассивные затраты на электроэнергию, мы снизим негативное воздействие на окружающую среду, что особенно важно в условиях всевозможных экологических проблем. Так же освещение играет важную роль в ландшафтном дизайне любого города, так как от него зависит впечатление людей, как живущих, так и приезжающих в него, а также настроение и самочувствие человека при нахождении в нем; с другой стороны существует необходимость в рациональном использовании средств, идущих на освещение и создании умной системы, которая могла бы помочь работе всех городских служб быстрого реагирования.

Мы поставили перед собой следующие задачи:

Разработка принципа работы автоматизированной системы городского освещения

Разработка принципа комплексного взаимодействия системы со службами экстренного реагирования города

Адаптация уровня освещенности под тип местности с учетом построек, находящихся на том или ином участке проектирования освещения города.

Разработка принципа городского зонирования.

Нашу модель освещения мы разрабатывали на примере города Тобольска.

Интенсивность освещения - это интенсивность света, падающего на определенную плоскость, измеряется в единице «люкс». Летом в солнечный полдень интенсивность света в наших широтах достигает 100 000 люкс. Во второй половине дня яркость света снижается до 25 000 люкс. В это же время в тени, в зависимости от ее густоты, она составит только десятую часть этого значения или даже меньше. Ночью же этот показатель зависит только параметров городского освещения.

Для более удобного и подробного изучения необходимости и рациональности использования освещения в разных районах города мы решили применить принцип городского зонирования.

Этот принцип заключается в том, чтобы разбить весь город на участки, примерно равного размера, при этом учитывая наличие тех или иных специальных построек.

Под специальными постройками будем понимать следующие:

Постройки первого уровня – это здания и учреждения первой необходимости: больницы, отделения полиции, пожарные части.

Постройки второго уровня – это здания и учреждения мест культурно-массового и большого скопления людей, а также административные здания: парки, торгово-развлекательные и иные центры, а также здания и учреждения, украшающие внешний облик города.

Постройки третьего уровня – это здания и учреждения входящие в спальные районы города.

Постройки четвертого уровня – это места городской инфраструктуры, освещение которых требуется в исключительных случаях.

Система «Умный свет» построена по модульному принципу, который представляет возможность ее изменения и дополнения без потерь установленных настроек и программного обеспечения. В качестве составляющих подсистем могут быть модули, управляющие освещением, модуль системы безопасности, модуль датчиков движения и т.д. Все модули могут иметь разный уровень организации, но это не влияет на возможность объединения их в общую систему. При этом главной чертой этого принципа является централизованное управление всей системой модулей, которое основано на использовании современных технологий автоматизации и специфической электропроводкой. Так же хотелось добавить, что вся система освещения способна работать как в полной автономии, так и в пользовательском режиме, который может быть использован, к примеру, для проведения свето-пиротехнических шоу с участие городского освещения.

С экономической точки зрения система «умного» освещения в городе чрезвычайно важна и необходима для более выгодного использования электрической энергии в разное время суток. Мы нашли статистические данные по городу Тобольску за последний год связанные с освещением.

На содержание и обслуживание городских фонарей из бюджетных средств в этом году было выделено 4 миллиона рублей. Протяженность воздушных сетей Тобольска составляет 155 километров, кабельных (подземных) – почти 32 километра. В городе 7143 светильника, 2390 железобетонных и 1807 стальных опор освещения.

Очень часто мы можем наблюдать ситуацию, когда, в связи с предписаниями и нормативами, еще в светлое время включаются фонари уличного освещения. Это очень не экономично. При наличии фонаря мощностью от 250-400 Вт, который каждый день в течение месяца тратит на пассивное освещение около получаса мы получаем энергозатраты за один месяц: от 3,7 до 6,0 кВт*ч, учитывая среднюю стоимость электроэнергии и число уличных фонарей в городе, получим огромные потери как в денежном, так и в энергетическом плане. Используя данные о тарифах на электроснабжение и информацию о количестве фонарей в городе, мы провели расчеты, и выяснили примерную сумму этих потерь в год.

Используя автоматическую систему городского освещения «Умный свет», можно не только снизить эксплуатационные затраты, оптимизировать потребление электроэнергии, но и выполнять программы энергосбережения и оценивать их эффективность, при этом мы будем улучшать экологическую ситуацию, снижая затраты на пассивное освещение.

Постройки первого уровня – красный

Постройки второго уровня – желтый

Постройки третьего уровня - зеленый

Постройки четвертого уровня – фиолетовый

Постройки первого уровня – более яркое освещение, горящее статично в течении ночного времени.

Второй уровень – приглушенное освещение, приближенное к дневному, для создания благоприятного психологического влияния. Имеет более низкий порог интенсивности света для включения фонарей, следовательно фонари в этой области загораются позже нежели с областями первого уровня.

Третий уровень – низкий уровень освещения, фонари выключаются после 24:00, переходя в пассивный режим, основанный на работе датчиков движения

На постройках третьего уровня нет необходимости в постоянном ночном освещении, фонари на данном участке полностью работают на основе работы датчиков движения.

Взаимодействие системы со службами быстрого реагирования. При возникновении чрезвычайной ситуации система умный свет способен интегрироваться со службами быстрого реагирования, извещая население об опасности и помогая спецслужбам по средством усиления интенсивности освещения на участке возникновения чрезвычайной ситуации или иным возможным методом сигнализации.

Выводы:

Автоматизированная система городского освещения «Умный свет» - это современная система, способная в совершенно автономном режиме решать несколько задач, возникающий в городской среде в сфере энергетики, экологии, экономике, эстетике городского ландшафта и в сфере безопасности города и граждан.

В каждой сфере наша система не только упрощает управление городским освещением и экономит средства городского бюджета, которые могли бы быть направлены в другую область, но и создает возможности для дальнейшего развития данной сферы освещения городов.

Так же мы получаем автономное дополнение к системе безопасности, способное помогать службам экстренного реагирования и службам оповещения граждан. В месте со всеми остальными плюсами в городе с помощью данной системы могут создаваться различные зоны со своим уровнем освещенности в зависимости от объектов, входящих в ту или иную зону.

Огромным плюсом этой системы является ее возможность внедрения в уже имеющую систему освещения любого города или населенного пункта, что снижает стоимость ее установки, по отношению к другим аналогам.

Автоматическая система городского освещения «Умный свет» может занять важное место в области городского устройства.

Библиографический список

1. Справочная книга для проектирования электрического освещения / Г.М.Кнорринг, И.М.Фадин, В.Н.Сидоров — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Энергоатомиздат. 2012. —448 с: ил.

2. Справочная книга по светотехнике / Под общ. ред. проф. Ю.Б.Айзенберга. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Знак, 2007. 174 с.