Управление уличным освещением — принципы и устройство

Сегодня этой красотой управляет автоматика
Сегодня этой красотой управляет автоматика

Фонари на улице и шкаф управления уличным освещением видели все. О том, что это оборудование предназначено для комфортного и безопасного перемещения по улицам все знают. Но как работает система управления им — понятно далеко не каждому.

По таким улицам ходить не только страшно, но и опасно
По таким улицам ходить не только страшно, но и опасно

Расскажем подробно о системе и оборудовании, которое в нем применяется. Кроме того, дадим практические советы, как реализовать управление уличным освещением на вашем предприятии или участке возле дома, садоводческом кооперативе или предприятии на котором вы работаете.

В помощь видео, которое раскрывает возможности подобных систем:

Задачи уличного освещения

Когда солнце уходит за горизонт, уличное освещение занимает его место
Когда солнце уходит за горизонт, уличное освещение занимает его место

Проще было бы отказаться от регулирования вообще, просто оставить гореть уличные фонари постоянно, но это не рентабельно. Поэтому и монтируют системы управления освещением.

У них несколько задач:

  1. По окончании светового дня включить фонари, по наступлению рассвета выключить.
  2. Выполнить эти же операции при ухудшении естественной освещенности улиц в силу различных природных факторов.
При таком тумане уличные фонари тоже немного могут помочь
При таком тумане уличные фонари тоже немного могут помочь

Еще пятьдесят лет назад, только эти функции и выполнялись, об экономии электроэнергии никто не заботился, а решение более сложных задач было трудно реализуемо и затратно. Современные системы управления освещением более функциональны, они дополнительно умеют многое.

Экономия электроэнергии — одна из главных задач систем электронного управления уличным освещением
Экономия электроэнергии — одна из главных задач систем электронного управления уличным освещением
  1. Производить отключение всего осветительного оборудования или части его с целью экономия электроэнергии.
  2. Определять исправность системы.
  3. Контролировать расход электроэнергии.
  4. Дистанционно передавать данные о системе на панели диспетчерского управления уличным освещением.

Методы управления уличным освещением

Существует три метода управления освещением. Расскажем о них подробнее.

Ручное управление

Включение фонарей производится вручную, каждый фонарь или их группа контролируется оператором на месте.

По сути это самый старый способ. Когда фонарщик проходил по улице и зажигал каждый масляный или газовый фонарь, а потом гасил их — это и была первая и очевидная реализация метода. Во дворе своего дома освещением мы тоже управляем чаще ручным способом (про автоматизацию ниже).

Фонарщик реализует ручное управление газовой лампой (кстати,  снимок современный на нем сотрудник Брестского ГорСвета)
Фонарщик реализует ручное управление газовой лампой (кстати,  снимок современный на нем сотрудник Брестского ГорСвета)

На сегодня в коммунальном хозяйстве ручное управление используют только в экстренных ситуациях, или при выполнении ремонтных работ.

Дистанционное управление

Одно из первых устройств дистанционного управления уличным освещением
Одно из первых устройств дистанционного управления уличным освещением

Когда все электроснабжение в населенном пункте или его части осуществлялось от отдельной электростанции, функции фонарщика перешли к их персоналу. Ответственное лицо, определив, что на улице достаточно стемнело или рассвело, включало или выключало рубильник, подающий напряжение на сети уличного освещения.

Автоматическое управление

Щит простейшей автоматики уличного освещения
Щит простейшей автоматики уличного освещения
Трансформаторная подстанция
Трансформаторная подстанция

В этом случае, отдельные участки уличного освещения, в зависимости от состояния датчиков и заложенного алгоритма, включаются и выключаются сами. Переход на автоматическую систему связан с тем, что напряжение потребителям стали подавать с помощью локальных трансформаторных подстанций преобразующих высоковольтное напряжение в стандартное.

Это создало два фактора предопределивших переход на автоматику:

  1. Устанавливать (кроме некоторых случаев) отдельные подстанции только для уличного освещения нерентабельно. Трансформаторы сейчас преобразуют напряжение для всех энергопотребителей на территории.
  2. Кроме того, для централизованного управления включением и выключением уличных фонарей, пришлось бы тянуть к каждой отдельной подстанции питающей освещение отдельную линию, что еще более бы увеличило затраты.

Поэтому в 50-е — 60-е годы была внедрена система автоматического управления освещением. Она работала по простейшему доступному на то время принципу. На каждой подстанции устанавливалась автоматика, действующая от датчиков освещенности. Стало темно — подали напряжение на фонари, стало светло — отключили.

Однако датчики подводили в некоторых случаях:

  1. при неправильной калибровке они срабатывали нечетко;
  2. из-за засветки фарами или даже полной луной фонари могли погаснуть ночью;
  3. при закрытии датчика снегом, льдом, грязью или пылью свет включался днем;
  4. в конце концов, датчик мог выйти из строя.
Раритетный датчик освещенности
Раритетный датчик освещенности

Потом нашли еще один существенный минус, который проявился во времена, когда стали задумываться об экономии — зачем в ночные часы, если движения людей и транспорта нет, напрасно жечь электроэнергию. Поэтому датчики освещенности стали блокировать с реле времени. Таймер выключал или все фонари полностью или часть их во дворах и малонаселенных улицах в промежуток, например с часу до четырех ночи.

Позже появились еще и так называемые астрономические реле (на фото ниже). В них программное обеспечение по введенным координатам рассчитывает время заката и рассвета в данном месте, и на основе расчета подает сигналы на переключение. В реле также реализуется и функция выключения и включения в заданные часы.

Астрономическое реле
Астрономическое реле

Совет. Если вы пользуетесь астрономическим реле, то проще всего найти координаты своего места не с помощью обычных карт, а по навигатору. Он привяжет ваше расположение с точностью до доли секунды.

Датчики освещенности остались только для контроля непредвиденного уменьшения естественной освещенности, например из-за тумана. Кажется система на основе астрономического таймера идеальный вариант (на их основе работает большинство систем уличного освещения в небольших населенных пунктах).

Но у нее все равно есть минусы:

  1. Для того чтобы перепрограммировать систему на другое время срабатывания (например на время праздников) необходимо объехать обойти все подстанции. Это отнимает много времени (знаю по своему опыту).
  2. Присутствие человека требуется и для определения неисправностей, снятия показаний с приборов учета расхода электроэнергии.

Поэтому на сегодня все больше используют автоматизированные системы управления на основе современных цифровых технологий. В них комбинируется автоматическое и ручное управление. Рассмотрим реализацию одной из типичных систем.

Автоматическая система управления

Структурная схема одного из вариантов автоматизации управления уличным освещением
Структурная схема одного из вариантов автоматизации управления уличным освещением

Аппаратно она состоит из двух уровней:

  • Верхний — панель диспетчерского управления уличным освещением, находится на предприятии, в ответственности которого находятся осветительные сети (Горсвет или коммунальщики). Контролируется дежурным или диспетчером. На него стекается вся информация с нижнего уровня, и осуществляется изменение параметров или программ его работы.
Диспетчерский центр управления уличным освещением
Диспетчерский центр управления уличным освещением
  • Нижний — щит управления уличным освещением находятся на участках сетей освещения. Щиты коммутируют работу осветительных приборов и контролируют их состояние без присутствия работников.
Щит управления освещением системы АСУНО
Щит управления освещением системы АСУНО

Связь между верхним и нижним уровнями может осуществляться несколькими способами. Как правило, оборудование, поставляемое производителями поддерживает все функции. Поэтому предприятие выбирает вариант, наиболее выгодный для конкретной ситуации. Иногда в системе одновременно используют несколько каналов.

Поэтому перечислим все способы коммутации:

  1. Модемный канал — через линии обычной телефонной сети. Один наиболее дешевых способов. Недостатки только в том, что не всегда телефонная сеть находится рядом, а прокладка отдельной линии может быть затратной. Также за телефонную связь нужно вносить хоть небольшую, но все-таки плату.
  2. GSM канал — с помощью сотовой сети. Оборудование недорого, подключиться можно быстро и практически в любом месте. Недостаток — значительная оплата за пользование сетью.
  3. LAN линии — блок управления уличным освещением и аппаратура диспетчера соединяются витой парой. Этот канал не требует оплаты за связь сторонним организациям, но требует прокладки линий к каждому шкафу. Выгодно только при небольшой отдаленности оборудования верхнего и нижнего уровня.
  4. Радиоканал — как и понятно с помощью радиосвязи. Оборудование дороже, чем в других случаях, зато не требуется оплата за канал. Минус один — плохая помехозащищенность.

Возможности автоматической системы управления

Перечислим основные возможности системы, причем обратите внимание — все операции и передача данных осуществляется в режиме реального времени и с возможностью работать не с каждым щитом управления отдельно а и группировать их.

Функции управления:

  1. включение и выключение каждого источника освещения по команде;
  2. программирование включения осветительных по времени или от состояния датчиков (освещенности и других), возможно введение почасового, календарного и сезонного графика работы;
  3. переключение фаз на линиях питания осветительных приборов, в том числе и  программно — по времени, или в зависимости от параметров питания на вводе в шкаф;
  4. принудительная перезагрузка микропроцессорной системы шкафа управления.

Функции контроля:

  1. контроль состояния линий подключения освещения (есть или нет напряжение его параметры, ток, наличие короткого замыкания, перекос фаз, косинус фи);
  2. контроль состояния линий ввода (есть или нет напряжение его параметры, ток, перекос фаз, косинус фи);
  3. контроль состояния контакторов и автоматических выключателей на выходах (включен/выключен);
  4. контроль прибора учета расхода электроэнергии (показания, пики, тарифы);
  5. контроль несанкционированного доступа в шкаф (при открытии без разрешения, или взломе отправляется информация диспетчеру);
  6. состояние линий связи (уровень сигнала и т. п.);
  7. диагностика неисправностей системы;
  8. контроль возгораний, датчики сигнализируют о резком повышении температуры.

Система управления уличным освещением почти всегда имеет встроенный источник питания. При отключении электроснабжения, она в течении не менее чем часа остается на связи, и сообщает об изменениях параметров.

Также стоит отметить, что почти всегда дублируется сохранение данных. Информация о ситуации записывается и хранится не только у диспетчерской аппаратуры, но и в оборудовании шкафов (щитов управления на местах). Если отсутствовала связь, то можно восстановить ход событий считать через память щита управления (как говорилось выше, он энергонезависим).

Самостоятельное управление освещением

Если говорить о небольшой территории, например, такой как участок возле дома или производственная площадка небольших размеров (не более 100 х 100 метров), то там не нужны сложные системы управления уличным освещением.

Дистанционное управление тоже не обязательно (даже с помощью смартфона). Пока вы будете включать нужное приложение, то можно подойти и включить механический выключатель. На такую территорию редко устанавливается более десятка фонарей. Исключение, когда управление уличными фонарями взаимосвязано с домом или системой охраны.

Поэтому разберем, как устроить своими руками систему управления уличного освещения небольшой территории. Она, как показывает практика, может значительно уменьшить затраты на энергоснабжение.

Что нам нужно осветить

Наиболее распространено разделение на следующие группы светильников:

  1. Светильники, которые горят все темное время суток (все зависит от желания хозяев) обычно их располагают перед парадным входом.
  2. Дороги внутри территории желательно освещать только при появлении людей или техники (см. Освещение сада и дорожек своими руками). Это правило касается и участков, где возможно появления незваных гостей (с целью охраны).
  3. Подсветку фасада, декоративное освещение или праздничную иллюминацию — она должна гореть только вечером.
  4. Площадка перед въездными воротами и гаражом. Можно освещать только при приближении техники, а не людей.

Что нам для этого понадобится

Кроме проводов и арматуры, надо будет приобрести еще некоторые детали. Все не дорогостояще и не дефицитно, приведем примерные цены на них.

  • Реле времени — цена от 300 рублей.
Реле времени
Реле времени
  • Астрономическое реле — от 500 рублей.
  • Световое реле (сумеречный датчик) — от 500 рублей.
Световое (сумерочное) реле с выносным датчиком
Световое (сумерочное) реле с выносным датчиком
  • Емкостное реле (датчик присутствия или приближения) — от 500 рублей.
Емкостное реле
Емкостное реле

Замечу, это российские цены, приобрести все можно и дешевле в интернете (не учитывая качества).

Как подключать

Все эти детали (современного исполнения) питаются от стандартной сети 220 вольт и могут коммутировать приличную нагрузку. То есть, промежуточных реле и контакторов, понижающих трансформаторов не надо, стоит только продумать защиту от перегрузок.

Схема подключения почти всегда указана на корпусе, в том числе и выводы для подачи сигнал на блокировку/деблокировку. Дополнительно назначения клемм прописывает  инструкция. Даже с минимальными (но уверенными знаниями электротехники) проблем не возникнет.

Собираем схемы

Расскажем, что и как применить для каждого освещаемого объекта (территории):

  1. Перед входом — просто подключаем через астрономическое реле или реле освещения. Сбои из-за различных обстоятельств не критичны, что впрочем, справедливо и для всех остальных случаев.
  2. Пути перемещения внутри территории — тут задача сложнее. Решаем ее так: возле всех входов и выходов устанавливаем датчики присутствия, они дают сигнал на реле времени, которое должно включить освещение, на промежуток которого с запасом хватит на дорогу. Для того чтобы система не включалась днем предусматриваем ее блокировку датчиком освещения или астрономическим реле.
  3. Подсветку и иллюминацию — через астрономическое реле, включаем после заката, тушим, когда все спят. Если речь идет только об освещении на праздники, можно использовать обычный таймер (за несколько дней время заката не сильно измениться).
  4. Въезд для автомобиля — если у вас автоматические ворота, то контроллер управления ими чаще всего имеет выход для управления освещения. Если нет — лучший выход применить датчик освещенности.

Но нужно сделать, так чтобы он реагировал только на фары подъезжающего автомобиля. Для этого — на глазок крепим бленду (трубку небольшой длины и подходящего диаметра), она исключит постороннюю засветку.

Устанавливаем датчик не на щитке, а в месте, где он будет попадать под створ ваших фар при подъезде. Дополнительно можно блокировать включение освещения днем с помощью реле времени.

Вот и все что мы хотели рассказать о том, что такое система управления уличным освещением. Будем рады, если наша статья помогла вам. Живите в безопасности, но не переплачивайте за электроэнергию.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Яндекс.Метрика