ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ В МНОГОКВАРТИРНЫХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ДОМАХ

УДК 69

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ В МНОГОКВАРТИРНЫХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ДОМАХ

Н. Йованович, А.К. Соловьев

Московский Государственный Строительный Университет

Аннотация.

В статье представлена интеллектуальная система управления светодиодным освещением, применимая к автономным электроосветительным установкам, светильникам наружного освещения в многоквартирных домах. Недавние исследования показали, что энергоэффективные интеллектуальные светодиодные системы освещения обеспечивают лучший визуальный комфорт среду при сниженном энергопотреблении по сравнению с существующими системами освещения. Современные системы дневного освещения способны регулировать интенсивность света с помощью коммуникационных технологий, использующих интеллектуальные датчики. Также автором на основе анализа литературных данных рассмотрена реализация интеллектуальной светодиодной системы освещения помещений и подземной парковки с использованием различных энергоэффективных технологий без ущерба для визуального комфорта жителей многоквартирного энергоэффективного дома.

Ключевые слова:

энергоэффективность, освещение, автоматическое управление, беспроводная сеть. История статьи: Дата поступления в редакцию 16.03.21

Дата принятия к печати 18.03.21

Введение. Основа развития мировой электроэнергетики — модернизация и переход на качественно новый уровень энергетических систем с последующим преобразованием их в интеллектуальные. Важнейшими составляющими энергетических систем, обеспечивающими комфортную жизнь человеку, являются системы освещение многоквартирных домов, в частности, мест общего пользования, таких, как территории подъездов, холлов, подземные парковочные территории и пр [2].

Автоматизация приборов и систем постепенно меняет жизнь людей. Умные устройства и системы набирают популярность благодаря внедрению Интернета вещей (IoT). Поскольку современные устройства и системы умнее своих предыдущих аналогов, в настоящее время при проектировании и строительстве энергоэффективных интеллектуальных зданий используют последние достижения современных технологий. В умном здании устройства управляются автоматически и разумно в соответствии с предпочтениями жильцов. Интеллектуальная система освещения является неотъемлемой частью интеллектуального здания. Интеллектуальная система освещения использует методы автоматического или полуавтоматического управления освещением и регулировки интенсивности света в зависимости от визуального комфорта жителей [1].

Цель работы — рассмотреть особенности применения интеллектуального светодиодного освещения в многоквартирных энергоэффективных домах.

Материалы и методы.

В процессе написания работы была изучена специальная литература в рамках темы исследования, также при написании были использованы сравнительно-сопоставительный, аналитический методы.

Результаты.

Технология интеллектуального освещения позволяет значительно снижать энергопотребление и, соответственно, затраты на электроэнергию. Главная задача светотехнического оборудования — поддерживать необходимые параметры освещения объектов на требуемом нормированном уровне. Интеллектуальные системы освещения позволяют оптимизировать режимы работы светотехнического оборудования, а именно: включение, отключение и регулирование светового потока осуществлять по заданному алгоритму в зависимости от естественного освещения, технологических процессов, наличия людей и т. д. Применение данных систем позволяет снизить энергопотребление к минимально возможному уровню, а также значительно продлить срок службы светотехнического оборудования [2].

На сегодняшний день специалистами предлагается множество вариантов различных систем освещения, имеющих интеллектуальную основу и способных повысить качество освещения и снизить уровень энергопотребления в здании. Один из вариантов таких систем — это интеллектуальная система освещения, разработанная специалистами из Сингапура.

Предлагаемая интеллектуальная система освещения включает в себя проектирование беспроводной сенсорной приводной сети (WSAN), включая беспроводную связь ZigBee между датчиками и исполнительными механизмами. Персональные агенты используются жильцами для изменения освещенности в зависимости от индивидуальных предпочтений и подключаются к сети через Wi-Fi [4].

Система имеет графический пользовательский интерфейс (GUI), приложение для Android. Предлагаемая система освещения представляет собой децентрализованную систему. Жители дома имеют индивидуальный контроль над окружающей средой, в то время как центральный сервер может переопределять команды пользователя, если какие-либо условия нарушаются, например, имеет место чрезмерное использование энергии в пиковое время.

Центральный сервер собирает значения датчиков через координатора и значения пользовательских предпочтений от личных агентов. Агент JAVA работает на центральном сервере для хранения собранной информации в структурированном виде в базе данных. Сбор данных осуществляется в течение определенного периода времени[4].

Интеллектуальный инструментарий системы используется для получения прогнозируемых значений привода для автоматического управления интенсивностью света для лучшего визуального комфорта. С использованием этих передовых технологий авторы разработали новую структуру управления освещением в интеллектуальном многоквартирном доме на основе индивидуальных предпочтений жильцов и естественного дневного света.

Традиционно системы освещения проектируются и эксплуатируются таким образом, чтобы обеспечить визуально комфортную среду для максимального количества людей. Представленная конструкция позволяет изменять яркость освещения для обеспечения удовлетворительного визуального комфорта потребителей с меньшими затратами энергии. Кроме того, фреймворк предоставляет методологию интеграции устройств визуального комфорта с WSAN в встроенную среду.

Для учета различных типов экспериментов (как с личным контролем, так и с централизованным управлением) фреймворк предназначен для работы в трех различных режимах; Ручной режим — пользователи могут взаимодействовать со светом в соответствии со своими предпочтениями. Автоматический режим — огни приводятся в действие в соответствии с модельным или управляемым данными управлением. на основе измерений датчиков.

Гибридный режим — свет может включаться автоматически, но пользователи могут взаимодействовать с устройством в случае, если они чувствуют дискомфорт.

Современные двунаправленные сети связи могут контролировать деятельность датчиков и переводить их в спящий режим после получения данных. Поэтому интеллектуальная система освещения спроектирована с использованием WSAN. WSAN широко используется во многих приложе-

Z м

О

-I

м

D CD

I

(U i

? : S к a s с I

?!

Р i °

х о

^

8 S о 5

м 0 СО s

-0 о

я Б

Он

- и

^ и О о  о

* I

J -о < ц

ё

(U

ц

(U н I S

(К S I

со

о

X

<

со

о

ниях для анализа физических и экологических параметров. Структура WSAN включает в себя систему узлов, где каждый узел представляет собой автономную сущность в сети. Сенсорная сеть в этой системе включает сенсорные узлы, которые передают измеренные значения датчиков координатору [3].

Узел шлюза облегчает соединение WSAN с другими узлами, вовлеченными в него. Исполнительные узлы работают по указанию координатора. Система освещения реализует предложенные действия. Персональный агент позволяет внешним предпочтениям отдельных пользователей управлять системой.

В системе предусмотрена возможность включения или выключения ламп, а также регулирование их яркости. Пользователь может обеспечить реализую собственных предпочтений относительно интенсивности света непосредственно через мобильное приложение. В этом случае используются датчик покрытия и датчик освещенности.

Обсуждение.

Система управления зданием (BMS) собирает большое количество данных из окружающей среды. Эти данные связаны с температурой окружающей среды, влажностью, освещенностью, уровнем углекислого газа. Система BMS периодически собирает эти данные с помощью датчиков и сохраняет их в хранилище данных. Для систематического хранения и извлечения собранных данных используется база данных. Построение системы BMS осуществляется на основе базы данных MySQL.

Рассматриваемая система BMS хранит данные об окружающей среде в базе данных в течение определенного периода времени и выполняет статистический анализ хранимых данных для формирования интеллекта с целью прогнозирования будущих действий системы. Координатор является основным агентом для сбора данных со всех датчиков, исполнительных механизмов и персональных агентов через сеть ZigBee и Wi-Fi и отправки собранных данных на сервер [5].

Предлагаемая система BMS имеет два режима:

- автоматический режим;

- режим пользовательского управления.

В автоматическом режиме датчики собирают данные об окружающем освещении и передают его координатору. В режиме пользовательского управления пользователь выбирает уровень освещенности на основе своего личного визуального удовлетворения от своего личного мобильного агента. Выбранное значение освещенности передается координатору. В обоих случаях, исходя из полученного значения освещенности, координатор вычисляет значения исполнительных механизмов и отправляет на соответствующие исполнительные механизмы для регулировки интенсивности освещения помещения. Значение освещенности и соответствующие значения привода сохраняются в базе данных MySQL в структурированном формате. Сохраненные данные будут использоваться в дальнейшем для расчета энергопотребления данной системой.

Таким образом, интеллектуальная система освещения позволяет пользователям не только регулировать необходимый уровень освещения, но и учитывать объем потребленной энергии с целью последующего анализа и принятия решений относительно необходимости разработки энергосберегающих мероприятий.

Выводы.

Таким образом, был рассмотрен один из вариантов реализации интеллектуальной системы светодиодного освещения и эффективной системы управления данными для энергоэффективных зданий, которая используется для обеспечения визуального комфорта жильцов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Киричок, А. И. Автоматизация наружного освещения как инструмент энергосбережения / А. И. Киричок // Мир дорог. 2012. № 63. С. 38-40.

2. Чебан А.Н. Система интеллектуального управления освещением в учебных зданиях // Наука, образование и экспериментальное проектирование. 2020. №1.

3. M.R. Alam, M.B.I. Reaz, M.A.M. Ali A Review of Smart Homes—Past Present, and Future IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C (Applications and Reviews), 42 (6) (2012), pp. 1190-1203

4. C. Kaiwen, et al. An Intelligent Home Appliance Control-based on WSN for Smart Buildings. in IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies (ICSET). Hanoi, Vietnam, 14-16 November 2016, pp. 282-287.

5. K. Gill, et al. A Zigbee-based Home Automation System IEEE Transactions on Consumer Electronics, 55 (2) (May, 2009), pp. 422-430

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Н. Йованович, А.К. Соловьев. Особенности применения интеллектуального светодиодного освещения в многоквартирных энергоэффективных домах. — Системные технологии. — 2021. — № 38. — С. 94—97.

FEATURES OF THE APPLICATION OF INTELLIGENT LED LIGHTING IN MULTI-APARTMENT ENERGY-EFFICIENT BUILDINGS

N. Jovanovic, А.К Soloviev

Moscow State University of Civil Engineering

Abstract.

The article presents an intelligent LED lighting control system applicable to autonomous electric lighting installations, outdoor lighting fixtures in apartment buildings. Recent studies have shown that energy-efficient intelligent LED lighting systems provide a better visual comfort environment with reduced energy consumption compared to existing lighting systems. Modern day lighting systems are able to adjust the light intensity using communication technologies that use intelligent sensors.

Also, based on the analysis of literature data, the author considers the implementation of an intelligent LED lighting system for premises and underground parking using various energy-efficient technologies without compromising the visual comfort of residents of an energy-efficient apartment building.

Key words.

energy efficiency, lighting, automatic

control, wireless network.

Date of receipt in edition:16.03.21

Date o f acceptance for printing:

18.03.21

О

z

H Û -I H

D CD

I

<U I

? : S IK

a s с I

?!

P ï u x о

Î* 8 S о 5

M 0

CÛ s

^ ч

-û о

ОЩ - u

^ и О о  о

* I

J -о < ц

ё

(U

(U H I

s К

s

I

m

о

X

<

m

о