К вопросу об эффективности внедрения интеллектуальной системы управления городским освещением «Unilight»

Сети наружного освещения – одна из главных составляющих современной структуры коммунального хозяйства города, они выделяются в особую техническую систему, без которой невозможно представить эксплуатацию современных объектов городской инфраструктуры. Цель исследования – провести анализ энергосберегающих инновационных технологий для наружного освещения городской среды, оценить преимущества внедрения современного автоматизированного программного комплекса для повышения энергоэффективности системы наружного освещения.

Современная городская система освещения – это достаточно энергоёмкая автоматизированная система распределенного доступа, рациональное построение которой в значительной мере влияет на уровень качества жизни населения. При этом нужно рассчитать оптимальное расположение объектов и рациональный расход энергетических ресурсов на обеспечение работы систем освещения, а также затраты на ремонт и обслуживание таких систем.

Эксперты отмечают, что в городах Российской Федерации не выдержаны нормы освещенности дорог (ниже нормы в 2-3 раза). Кроме того, конструкции светильников морально устарели, используемые в них лампы накаливания (светоотдача 12 лм/Вт) и ртутные лампы (светоотдача 55 лм/Вт) низкоэффективны, используемые схемы электроснабжения не обеспечивают необходимый уровень надежности установок наружного городского освещения [1].

Среднее потребление электроэнергии одной лампой уличного освещения составляет 250 ватт, таким образом, за восемь часов работы каждый источник света расходует 2 кВт электроэнергии, обладая низкой светоотдачей и небольшим сроком службы [2]. Учитывая энергопотребление используемого оборудования, необходимо внедрять более эффективные городские осветительные системы.

На сегодняшний день можно выделить ряд проблем, которые нуждаются в проработке и системном решении:

отсутствует централизованный мониторинг оборудования и управления режимами работы;

отсутствуют режимы энергосбережения;

производится эксплуатация морально устаревшего и изношенного оборудования;

неэффективный учет электроэнергии (однотарифный учёт или расчётные схемы оплаты);

высокий уровень эксплуатационных затрат;

возможность несанкционированного вмешательства в процесс управления;

экологические проблемы (утилизация ртутных ламп).

Сети наружного освещения являются одним из крупных потребителей электроэнергии. Поэтому модернизация сетей наружного освещения является эффективным энергосберегающим мероприятием. Существует телемеханическое и дистанционное управление сетями наружного освещения. Современная интеллектуальная система освещения должна удовлетворять следующим требованиям:

обеспечение ручного, фазового и адресного управления светильниками;

работа с различными типами ламп, применяемых в осветительных приборах;

удобство встраивания в существующую систему наружного освещения;

способность определять объект движения в зоне контроля и контроль уровня освещенности в зависимости от объекта движения и характеристик движения – скорости и направления движения и др.

В современных условиях цифровизации процессов для повышения эффективности уличных осветительных систем можно использовать специальные вебприложения. К таким приложениям относится и система «Unilight», предложенная компанией «АйТи Умный город» . Общая архитектура системы «Uniligth» представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Общая архитектура системы “Unilight”

Система «Unilight» состоит из оборудования удаленных объектов (шкафы управления освещением, светильники, диммирующее устройство), оборудования центрального пункта управления (сервер, модем) и специализированного программного обеспечения (ПО). Количество пользователей данной системой не ограничено, что существенно повышает ее эффективность. Систематизированная информация отображается в виде таблиц, графиков, геолокаций на карте, кроме того, доступны функции архивирования, выгрузки данных и т.д. Основные функциональные возможности системы «Unilight» заключаются в следующем:

• 1)    функция телеметрии – удалённые измерения и сбор информации по каждому пункту освещения для предоставления диспетчеру полученных данных с возможностью группировки по районам, улицам, трансформаторным подстанциям, возможность конфигурирования контроллера управления удаленно по каналам связи RS-232/485,GSM;

• 2)    автоматический режим работы – автоматическое включение и отключение

наружного освещения в соответствии с утвержденным годовым сезонным графиком, переключение расписания по солнечному календарю со смещением, контроль и диагностика объекта управления наружным освещением и программного обеспечения (синхронизация времени, аппаратное диагностирование;

• 3)    централизованное оперативное управление – включение и отключение освещения по команде диспетчера с возможностью передачи команд как на один объект, так и на группу объектов, изменение расписания годового и по солнечному календарю;

• 4)    функция автономной работы – пункт освещения может работать автономно при отсутствии напряжения (в течение часа), при отсутствии связи с сервером (сохранение всех событий в базе данных контроллера и автоматическая отсылка сохраненных событий при восстановлении связи с сервером);

• 5)    информационная безопасность – возможность получения через программные интерфейсы защищенной информации о параметрах информационно-

• измерительных приборов и регистрируемых ими данных (суммарное потребление электроэнергии по одному или группе объектов управления уличным освещением за прошедшие сутки, общее потребление электроэнергии и потребление по тарифам на пункте освещения, информация о максимальных и минимальных значениях по пунктам освещения за выбранные сутки (минимальное и максимальное напряжение, минимальное и максимальное значение тока для каждой фазы по объекту, с отображением названия объекта и даты) и т.д.);

• 6)    приём, обработка и хранение данных информационно-измерительных приборов, которыми оборудованы пункты управления наружным освещением; отображение текущего состояния объектов управления освещением с индикацией всех необходимых данных (состояния реле, напряжения, тока, режим работы; режим переключений, состояние защиты входных и выходных автоматов, режим управления, показания защиты шкафа управления, уровень GSM сигнала на пункте освещения).

Проанализировав функционал системы управления уличным освещением «Unilight» можно выделить следующие конкурентные преимущества:

оптимизация графика включения и выключения наружного освещения на каждом конкретном объекте с возможностью перевода в сумеречный режим работы, что позволит сократить энергопотребление до 40%;

возможность организации многоуровневой распределенной сети диспетчерских пунктов для контроля и управления большим количеством объектов;

поэтапное внедрение системы, что экономически выгодно, кроме того монтаж, пуско-наладка и эксплуатация си- стемы может быть осуществлена техническими специалистами обслуживающей организации;

автономный режим работы (по запрограммированному графику) вне зависимости от наличия каналов связи с диспетчерским пунктом;

полное адресное управление, диагностирование состояния и контроль работы осветительных приборов.

Функционал «Unilight» базируется на электронной системе хранения данных о работе удалённых объектов и о действиях пользователей, которая позволяет генерировать различные отчёты за определенный период по установленным параметрам. Таким образом, система позволяет получить информацию об энергопотреблении линий наружного освещения и зарегистрированных ошибках на объектах. Программное обеспечение для управления объектами освещения предлагаемой системы может быть установлено как на сервере заказчика, так и предоставлено в виде готового веб-сервиса с доступом через Интернет. Техническое оборудование системы сконструировано с учётом российских климатических условий и параметров электрических сетей.

Основные факторы, обуславливающие экономическую эффективность системы «Unilight»:

• 1)    ведение годового графика включения и отключения освещения ежедневным сдвигом с точностью до минуты;

• 2)    использование экономичного режима освещения во «внутренние» часы ночного времени за счёт пофазного отключения части осветительных приборов (когда это возможно) или за счёт регулирования напряжения для каждой;

• 3)    экономия на ресурсе ламп за счёт плавного пуска ламп, стабилизации напряжения и общего уменьшения сум-

• марного времени горения ламп;

• 4)    экономия на организационнотехнических мероприятиях – техническом обслуживании, транспортных расходах, увеличении срока эксплуатации оборудования;

• 5)    возможность дистанционно снимать показания электросчетчика для технического учёта.

• 6)    фиксация и пресечение несанкционированного подключения к электрооборудованию.

Из вышеперечисленного следует, что целесообразность внедрения интеллектуальной системы управления обусловлена удаленным обнаружением и оперативным устранением различных неисправностей в электросети, индивидуальным управлением светоприборами и регулировкой светового потока, управлением общей городской инфраструктурой освещения через единый диспетчерский пункт управления.

Экспертная оценка окупаемости системы «Unilight» базируется на увеличение срока службы осветительных приборов (ламп), сокращение количества выездов рабочих бригад и составляет не более 3-х лет без учёта дополнительных положительных эффектов от внедрения [3].

Удаленное управление системой и мониторинг ее состояния обеспечивают оптимизацию энергопотребления и способствует безопасности на дороге. При отсутствии автотранспорт на дороге уличные светильники могут гореть с минимальной мощностью электроэнергии, а при появлении автотранспорта или пешеходов интенсивность горения увеличивается.

Основная сфера применения системы удалённого управления – это организация автоматического централизованного управления наружным освещением го- родской среды и сельских муниципальных образований, дорог и автомагистралей, предприятий сферы жилищнокоммунального хозяйства, электрических сетей промышленных предприятий, прилегающих территорий и т.п.

Таким образом, в результате применения интеллектуальной системы управления уличным освещением «Unilight» экономическая эффективность достигается за счёт снижения затрат на электроэнергию и обслуживание автодорог, получение дополнительного коммерческого дохода. Повышение надёжности сетей наружного освещения позволит обеспечить энергосбережение, бесперебойность питания, и, как следствие, обеспечить безопасность на дорогах.