Системы управления освещением: что нужно знать пользователям

И дело не только в цене вопроса — сегодня на рынке представлены решения самых разных ценовых категорий, а управляемые по протоколам DMX512 или DALI светильники это уже скорее базовый стандарт, чем дополнительная опция. Дело в том, что зачастую владельцы коммерческих или жилых объектов просто не видят реальных возможностей, которые автоматизация освещения предоставляет лично им, считая новые технологии лишь данью моде. Более того, даже если системы устанавливаются, они не всегда используются с максимальной эффективностью, а потому их рентабельность оказывается далекой от того, что заявляет производитель.

Чтобы система освещения работала с полной отдачей, собственники и арендаторы должны иметь четкие и полные ответы на несколько вопросов. Что можно сделать, обеспечив более эффективное управление освещением в моем здании? Как система работает для экономии энергии и получения других преимуществ, свойственных моему объекту? Какую пользу от автоматизации могут получить все заинтересованные стороны?

Чтобы ответить на эти вопросы, нужно хотя бы в общих чертах иметь представление о принципах работы различных систем управления, их особенностях и преимуществах, которые пользователи могут получить от использования сетевых средств управления светом, которые на самом деле выходят далеко за рамки экономии электроэнергии.

Сетевое управление освещением

Для начала определим, что подразумевается под централизованным сетевым управлением освещением. За последние 20 лет эти устройства претерпели серьезные изменения, становясь все более изощренными и приобретая все новые и новые функции. Фактически, путь развития технологий управления светом по масштабам вполне сопоставим с эволюцией освещения от ламп накаливания к светодиодам.

Аналоговое управление

Все начиналось с аналогового управления освещением, которое основано на регулировании силы света с помощью изменения напряжения. Наибольшее распространение получил протокол 0–10 В. Его главное преимущество — простота исполнения и низкая стоимость. Контроллеры в этой системе подключаются к каждому прибору по отдельным проводам, а сигнал постоянного напряжения варьируется от 0 до 10 вольт, где 0 — это отсутствие света, а 10 — максимальная яркость.

Диммирование 0-10 В не является адресным. Оно выключает, приглушает или делает ярче все светильники в цепочке одновременно и на одном уровне. Аналоговое управление часто применяется в установках, требующих единого действия для всех устройств, и снижает эксплуатационные сложности. Оно может использоваться на парковках, производственных и складских площадках с небольшим количеством светильников. Этот метод не подходит для сложных систем освещения, включающих несколько линий с сотнями осветительных приборов, так как на длинных линиях сигнал затухает, а эксплуатация и диагностика становятся слишком сложными.

Важно: даже при нулевой яркости светильник все равно работает, а для полного отключения требуется дополнительный размыкатель питания, который не всегда установлен по умолчанию.

Цифровые протоколы

На смену аналоговым решениям повсеместно приходят более умные и сложные цифровые системы управления освещением. Автоматизация и централизованное сетевое управление уже становится нормой для строящихся коммерческих и промышленных объектов, так как их внедрение снижает потребление энергии в среднем на 47 процентов. Однако, как уже говорилось, экономия электроэнергии — лишь часть возможностей.

Сетевые средства управления освещением представляют собой интеллектуальные (вычислительные) системы, в которых устройства взаимодействуют внутри сети для реализации различных стратегий управления. В сети каждая точка управления имеет свой уникальный адрес, который можно назначать стратегиям и сценариям управления световыми приборами по отдельности или группами. Этот тип решений может применяться для многоуровневых структур со сложным зонированием на основе проводного или беспроводного подключения.

Среди цифровых протоколов управления освещением наиболее распространены DMX512 и DALI.

Стандарт DMX512 был разработан еще в 1986 году для унификации театральных пультов управления многоканальным сценическим оборудованием, а позже получил распространение и в других отраслях, в частности, в архитектурном освещении, где соединительные линии могут быть очень длинными.

Одна линия DMX512 вмещает 512 каналов, то есть один провод DMX512 эквивалентен 512 проводам аналогового интерфейса 0-10 В, что само по себе уже много говорит о возможностях управления.

Важно: DMX передает сигнал только в одном направлении, что не предусматривает возможность мониторинга оборудования, отслеживания сбоев и исправления ошибок. Подключенные в линию светильники зависимы друг от друга, и выход из строя одного делает невозможным управление для всех последующих.

Digital Addressable Lighting Interface, или DALI, — протокол двустороннего обмена данными по двум линиям. Его преимущества:

– управление 64 устройствами по одной шине;

– на одном пространстве можно образовывать до 16 вариантов сцен;

– управляющие провода подключаются к балласту или схеме управления напрямую, что упрощает подключение, когда есть много зон или групп;

– нелинейное затемнение до 0,1% (теоретический предел).

К недостаткам можно отнести высокую стоимость контроллеров, однако они становятся все более доступными.

Важно: некоторые системы управления не имеют интерфейса DALI по умолчанию. Их можно настроить с помощью шлюзов DALI, но они будут иметь ограниченный функционал, а скорость передачи данных будет существенно ниже.

Требования к оборудованию для систем управления

Включение освещения в системы управления и автоматизации предполагает наличие определенных требований к светильникам. Об этом стоит помнить, даже если вы только планируете внедрять сетевое управление.

1. Надежность осветительного оборудования

Оборудование должно быть надежным. И в этом смысле важно отметить, что надежность системы освещения зависит не только от самих светодиодов, но и от конструкции светильника и отдельных элементов, включая вторичную оптику, блоки питания и другие компоненты, которые рассчитаны на работу в сложных условиях производства. Для компаний, стремящихся активизировать свои программы автоматизации, включив в них освещение, очень важно найти поставщика или производителя промышленного осветительного оборудования, который разрабатывает специальные решения и предлагает лучшую в отрасли долговечность и надежность, в противном случае нет смысла даже говорить об элементах управления.

2. Возможность управления отдельными осветительными приборами

Некоторые системы управления освещением предоставляют элементы для настройки функциональности в отдельных группах светильников. Это позволяет, например, включать и выключать одновременно несколько источников света по мере необходимости, сокращая время работы оборудования и исключая потери электроэнергии. Детекторы движения или датчики присутствия и уровня освещенности, которые регулируют интенсивность светового потока в зависимости от уровня естественного освещения, помогут существенно сократить ненужные расходы. Однако только возможность управления каждым отдельным светильником позволяет обеспечить детальный мониторинг и контроль для максимальной эффективности. Поэтому ищите оборудование, которое предлагает такой уровень возможностей детального управления на уровне отдельных осветительных приборов для оптимальной рентабельности инвестиций. Если говорить о светильниках, то это возможность управления по протоколу DALI.

3. Подключение к платформам промышленной автоматизации

Внедрение системы управления освещением, которая предоставляет собой интерфейс приборной панели для удаленного мониторинга и управления светильниками из пользовательского приложения или с панели управления, является обязательным условием для получения максимальной отдачи от инвестиций в освещение. Однако для еще более эффективно использовать разработки, предполагающие интеграцию с уже действующей на предприятии платформой промышленной автоматизации или обслуживания зданий. Это не только упрощает мониторинг, управление и техническое обслуживание, но и повышает окупаемость как систем автоматизации, так и систем освещения.

4. Многозадачность оборудования

Развитие систем управления освещением предполагает и дальнейшее совершенствование осветительного оборудования. Светильники должны быть многозадачными, чтобы максимизировать рентабельность инвестиций. Поскольку освещение охватывает все зоны любого промышленного предприятия, осветительное оборудование может и должно использоваться для решения задач, выходящих за рамки обеспечения светом. Современные светодиодные светильники могут иметь в конструкции встроенные беспроводные узлы, например, усилители сигнала Wi-Fi для улучшения связи в мертвых зонах. Интеграция источников света с различными датчиками позволяет собирать данные о работе отдельных участков производственной линии, условиях окружающей среды, отслеживать запасы сырья или расходных материалов, чтобы помочь в управлении цепочками поставок.

Возможности систем управления освещением

Вполне закономерно, что распространение систем управления светом началось с жилых пространств, так как они позволяют обеспечить максимум комфорта. Настройка сценариев освещения, автоматическое включение/выключение, диммирование и изменение цветовой температуры в зависимости от времени суток и уровня естественного света, возможности установки индивидуальных параметров для каждого пользователя — удобство и создание комфортной световой среды являются важнейшими преимуществами систем типа «умный дом».

Для коммерческих, производственных и общественных объектов на первое место выходит вопрос экономии электроэнергии. Как правило, системы автоматизации настраиваются производителем на определенные сценарии работы, соответствующие нормам энергопотребления, и внедряются на уровне одного пространства или зоны. Цель состоит в том, чтобы фактически установить и забыть. На средних и небольших объектах, коммерческих, муниципальных и частных, такой децентрализованный подход довольно распространен и даже оправдан. Например, включение/выключение по данным датчиков движения и уровня освещенности ламп в подъездах, уличного освещения, светильников на парковках, складах.

На более крупных объектах большую эффективность имеет централизация системы на уровне всего здания и прилегающих территорий, когда с помощью программного обеспечения оператор управляет всеми линиями и каналами подключения светильников внутреннего и наружного освещения, осуществляет настройку, мониторинг, передает данные другим службам.

В таких системах самым ценным является сбор и передача данных. Благодаря централизации информация с датчиков, контроллеров и других устройств с помощью программного обеспечения передается на единый сервер или в облачное хранилище. Анализ этих данных очень много может рассказать об уровне освещенности, энергопотреблении, выявить участки неэкономного расходования ресурсов. Однако освещением все не ограничивается.

Один из последних трендов в повышении рентабельности бизнеса и производства — внедрение технологий Industrial Internet of Things, или Промышленного интернета вещей. Для нашей страны IIoT — относительно новое понятие, а за рубежом до 70 % компаний заявляют о готовности вкладываться в это направление.

Под Industrial Internet of Things, сокращено IIoT, понимается вся система передачи и анализа данных на объекте. В нее входят всевозможные датчики, контроллеры, регистрирующие, принимающие и передающие устройства, инструменты обработки, интерпретации, анализа полученной информации, системы контроля и удаленного доступа, программное обеспечение и другие компоненты. Полученные со всех стратегически важных узлов предприятия отчеты позволяют получить объективную картину состояния компании, анализировать и оптимизировать расходы, осуществлять планирование, налаживать взаимодействие между отдельными подразделениями и прочее.

Особенностью технологии является разработка универсальных, стандартизированных протоколов для всех устройств, что дает возможность взаимодействовать и обмениваться информацией различным системам как на одном предприятии, так и в масштабах нескольких компаний, целой отрасли, города, страны.

Преимущества внедрения технологий Промышленного интернета вещей огромны. Он позволяет получить максимально возможную эффективность на промышленном предприятии за счет детального анализа каждого этапа производственного процесса. Создание цифровой копии продукции помогает выявить и устранить причины брака, оптимизировать работу как отдельных участков, так и всей линии.

Данные, поступающие в режиме реального времени, обеспечивают своевременный мониторинг всех систем, включая освещение, и входящего в них оборудования, что позволяет предотвращать поломки и оперативно проводить ремонт или заменять вышедшие из строя элементы.

IIoT-программы анализируют данные не только о самом производственном комплексе, но и его воздействие на состояние окружающей среды — уровень вредных выбросов в атмосферу, показатели влажности, загрязненность близлежащих водных источников.

Но и это не предел. Следующий шаг в развитии систем управления и освещения в целом — внедрение Li-Fi — беспроводной технологии, которая использует спектр видимого света для передачи данных. Это недалекое будущее, в котором все сети, требующие дополнительных систем и компонентов, — Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth — окажутся устаревшими и неэффективными. В устройствах Li-Fi скорость передачи данных примерно в 100 раз превышает традиционный Wi-Fi, работающий на радиоволнах, и может достигать более 1 гигабита в секунду.

Эта технология в корне изменит роль освещения в нашей жизни. Система, обеспечивающая предприятие светом и одновременно служащая сетью для передачи самых разнообразных данных о нем, — захватывающая перспектива, которая стоит серьезных инвестиций в освещение. С Li-Fi любое предприятие получит максимальную отдачу от модернизации — не только лучшую видимость и четкость, но и готовую систему сбора широкого спектра интеллектуальных данных в централизованную систему анализа для повышения эффективности и производительности.

Как видим, освещение, которое нередко считается неизбежным злом на коммерческих и производственных предприятиях, так как слишком дорого обходится, может стать важным операционным компонентом, который напрямую способствует эффективности, производительности и чистой прибыли. И для этого нужно всего два компонента: высокоэффективные светодиодные осветительные приборы и передовые системы управления освещением.