ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ЗАДАЧ И ПРОБЛЕМ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ
ПОМЕЩЕНИЯ ЗДАНИЙ 8
1.1 Общие положения 8
1.2 Гигиенические требования к освещению 9
1.3 Обзор литературы 13
2 ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ
ОСВЕЩЕНИЕМ В ПОМЕЩЕНИИ ЗДАНИЙ 37
2.1 Разработка концепции решения 37
2.2 Задача удовлетворения заданным интервалам изменения освещения в
точках расчета в помещениях здания 39
2.3 Решение задачи минимизации освещения при заданных ограничениях 46
3 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЙ ... 51
3.1 Осветительный прибор 51
3.2 Датчики освещенности 55
3.3 Логический уровень 56
3.4 Беспроводные технологии передачи данных 57
3.5 Структурная схема систем управления освещением 59
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСВЕЩЕННОСТИ РАБОЧИХ МЕСТ В ПОМЕЩЕНИИ ЗДАНИЯ 63
4.1 Программная среда DIALux EVO 63
4.2 Моделирование интерьера и обстановки 64
4.3 Моделирование освещения 68
4.4 Моделирование расчетной плоскости 75
4.5 Растры параметров 77
5 МОДЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ПО УПРАВЛЕНИЮ ОСВЕЩЕНИЕМ В ПОМЕЩЕНИИ ЗДАНИЯ 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 94
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97
ПРИЛОЖЕНИЯ 108
ПРИЛОЖЕНИЕ А 108
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 112
ПРИЛОЖЕНИЕ В 125
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 126
Энергосбережение представляется существенной задачей нашего времени. Связывается это с недостатком энергоресурсов, растущей стоимостью добычи, а также с глобальными экономическими проблемами.
На сферу энергопотребления приходится большая часть потерь в сфере производства, распределения и потребления электроэнергии. Работа посвящена усилиям, направленным на поиск способа экономии электропотребления с концентрацией в области потребления электрической энергии осветительными приборами. Для этого используется технология с применением сенсорных сетей.
Технология является технически реализуемой, экономически обоснованной за счет дешевизны компонентов, приемлемой с экологической и социальной точек зрения. Она не изменяет привычного образа жизни потребителей.
Кроме того, необходимым обстоятельством является соблюдение гигиенических требований к освещению для обеспечения комфортных и безопасных условий труда и отдыха, что обеспечивается применением рассматриваемой технологии.
Энергия, используемая для освещения, является одним из основных компонентов общего потребления энергии в зданиях.
В настоящее время здания имеют большой потенциал для снижения потребления энергии. Для достижения этой цели необходимы дополнительные усилия, в том числе проектирование и разработка систем интеллектуального освещения (СИО).
Энергоэффективные решения являются главным вектором направления в сторону решения задач экономии энергоресурсов. Как отмечается в [1], [2] энергопотребление для осветительных приборов в Российской Федерации составляет 109 млрд кВт-ч, значение равное 12 % от общего энергопотребления мировой общественности. Потенциал энергосбережения оценивается в 60 млрд кВт-ч/год.
Целью выполнения работы является повышение энергоэффективности систем управления освещением помещений зданий при обеспечении максимальной степени комфортности по освещенности рабочих мест с использованием систем распределенного управления на базе сенсорных сетей.
Задачи исследования для достижения цели работы:
1) анализ задач и проблем систем управления освещением помещения здания;
2) формализация постановки задачи управления освещением помещения здания;
3) разработка алгоритма управления освещением при несовместных условиях освещенности с минимизацией потребления электроэнергии;
4) разработка структурной схемы автоматизированной системы управления освещением здания;
5) моделирование освещенности рабочих мест помещения здания;
6) выполнение модельного эксперимента по управлению освещением в помещении здания с целью проверки предложенного подхода к управлению освещением.
1. Для анализа проблем и установки задач были рассмотрены гигиенические требования к освещению помещений зданий. Приведен обзор измерительных устройств, классификация осветительных приборов. В качестве измерительных устройств выбраны комбинированные датчики освещенности и присутствия, а также датчики освещенности в самостоятельном исполнении. В качестве осветительных приборов выбраны светодиодные светильники, с учетом габаритной яркости, цветовой коррелированной температуры светодиодов белого цвета и допустимой неравномерности яркости выходного отверстия . По результатам обзора подходов к управлению выявлена необходимость решения задачи нахождения совместного решения по уровню освещенности для автоматизированной системы управления освещением, задачи адаптивного управления и минимизации потребляемой энергии.
2. Формализована постановка задачи управления освещением в помещении здания и составлен общий алгоритм решения. Описано решение задачи удовлетворения заданным интервалам изменения освещения в точках расчета и решение задачи минимизации освещения при заданных ограничениях.
3. Разработан алгоритм управления освещением при несовместных условиях освещенности с минимизацией потребления электроэнергии.
4. Представлен обзор и выбраны технические средства для создания автоматизированной системы управления освещением. Разработана структурная схема автоматизированной системы управления освещением.
5. Проведен расчет системы освещения офисного помещения здания в программе DIALux EVO с учетом расстановки мебели и оборудования, на основании которого были установлены зависимости освещенности в точках измерения от мощности светильников.
6. Проведенный модельный эксперимент подтверждает корректность предложенного подхода и алгоритмов управления освещением, позволяя находить максимально совместную подсистему точек измерения освещенности, выявлять несовместные точки измерения и после устранения несовместности при соблюдении необходимых гигиенических требований достигать экономии энергии порядка 50%.
