Меню

Умным фонарь для уличного освещения



Управление уличным освещением. Когда в России станет светло по-умному?

Ежегодно на уличное освещение в России расходуется около 7 млрд. КВт/ч электроэнергии, что в пересчете на деньги составляет порядка 16 миллиардов рублей. При выработке такого количества электроэнергии в атмосферу выбрасываются миллионы тонн различных вредных веществ. Снизить количество электроэнергии, требуемой на освещения городских улиц, позволяют системы умного уличного освещения.

Как работает умное уличное освещение?

Умное уличное освещение – это современная концепция, которая предполагает использовать при освещении городских улиц специализированные фонари, находящиеся под управлением интеллектуальных платформ. Платформы способны динамически подстраивать интенсивность света под внешние условия. Когда начинает светлеть или поблизости нет людей, яркость фонарей автоматически понижается (или свет вовсе отключается), что позволяет экономить электроэнергию. В результате, уменьшаются затраты бюджетных средств на уличное освещение и снижается воздействие электростанций на окружающую среду.

В системах интеллектуального управления уличным освещением можно выделить следующие составляющие:

Интеллектуальные LED-лампы, способные динамически изменять интенсивность светового потока. Такие лампы оснащаются датчиками движения, фотодатчиками, специализированными сенсорам, контроллерами и блоками передачи данных.

Сеть передачи данных, связывающая городские фонари с центральным сервером и между собой. По мнению отраслевых специалистов, наиболее прогрессивными для систем умного уличного освещения являются беспроводные линии связи, построенные на базе сетей GPRS/3G/4G.

Центр мониторинга, построенный на базе IoT-платформы. Подобные центры позволяют управлять уличным освещением централизованно, что облегчает работу эксплуатационных и технических служб. Эксплуатационные службы получают возможность удалённо регулировать яркость фонарей, ориентируясь на погодные условия (дождь, метель, туман, яркое свечение луны и т.п.), и задавать график автоматического включения/выключения освещения в отдельных районах города. Технические службы – оперативно выявлять вышедшее из строя электрическое оборудование, оценивая показания установленных на фонарных столбах датчиков, и своевременно отправлять в обнаруженный районы ремонтные бригады.

Принцип работы умного уличного освещения. Источник: ganitstar.com

Помимо фотодатчиков, фиксирующих уровень света на улице, фонари могут быть оснащены встроенными GPS-приемниками с вычислительными устройствами. Подобный способ автоматизации уличного освещения предлагает корейская компания Stwol. Фонари в данном случае управляют уровнем света, основываясь на географических координатах контроллера, которые поступают от системы глобального позиционирования. Коррелируя данные о местоположения с текущей датой и астрономическим временем, вычислительная система способна точно определить время захода/восхода солнца. Далее фонари автоматически включаются за 15 минут до наступления сумерек и выключаются через 15 минут после рассвета.

Систему умного уличного освещения можно использовать не только для автоматического включения/выключения фонарей утром/вечером и управления интенсивностью света, но и для оповещения людей и водителей о возникновении экстренных ситуаций. Например, фонари могут начать мигать, и это будет знаком для окружающих о проезде автомобиля спасателей или машины скорой помощи. Либо установленные на фонарях датчики могут собирать данные о городском трафике, уровне загрязнённости окружающей среды и т.д. С потенциальной оснащенностью умного уличного фонаря можно ознакомиться на картинке ниже.

Варианты оснащения умного уличного фонарного столба. Источник: pinterest.com

Рынок умного уличного освещения

Рынок решений в области умного уличного освещения активно развивается. По данным аналитической организации WiseGuyReports, предоставленным в начале февраля 2017 года, до 2026 года в умное уличное освещение будет вложено инвестиций на сумму в $ 57 млрд для светодиодных уличных фонарей и $ 12.6 млрд. для интеллектуальных платформ управления. Традиционные лампы накаливания потребляют много энергии и выделяют много тепла. Поэтому сегодня большое количество стран по всему миру постепенно заменяют традиционные уличные фонари на интеллектуальные светодиодные. Прогнозируется, что к 2026 году 89% уличных фонарей перейдут на светодиоды, а 42% будут объединены через сеть Интернет на базе IoT-платформы.

По данным WiseGuyReports, самым большим рынком для решений в области умного уличного освещения является Европа. Евросоюз подсчитал, что только за 2015 год на освещение городских улиц было потрачено около 7,6 млрд евро. При этом внедрение систем управления уличным освещением позволит европейским городским думам сократить расходы почти на 60%. Поэтому сейчас Еврокомиссия (ЕК) активно озабочена тем, чтобы оснастить все города ЕС фонарями с LED-лампочками. Оснастив фонарные столбы интеллектуальными LED-лампочками и подключив их к IoT-платформе, европейские городские службы смогут удаленно контролировать яркость света и заблаговременно проводить ремонтные работы, реагируя на показания установленных сенсоров.

Повсеместному распространению подобных фонарных столбов пока препятствует их стоимость, которая может достигать 8 000 евро/шт. Однако в начале марта 2017 года портал EurActiv сообщил, что сейчас ЕК ищет способы помочь городским властям реализовать это дорогую, но в то же время экономически обоснованную идею модернизации систем уличного освещения.

Читайте также:  Светильник для освещения рамок

Лидерами по внедрению систем интеллектуального уличного освещения сейчас являются Германия, Великобритания и США. В последнее время к ним активно подтягиваются Индия и Китай в связи с увеличением числа профильных проектов в этих странах. Ключевыми игроками рынка, предлагающими свои решения в области умного уличного освещения, можно назвать такие компании, как GE Lighting, Philips Lighting, Acuity Brands, Osram и Honeywell Lighting.

Ситуация в России

В нашей стране до повсеместного распространения систем умного уличного освещения пока еще далеко. Больше половины уличных фонарей являются устаревшими и требуют замены. При этом не редкость случаи чрезмерной расточительности – иногда фонари горят даже днем.

«Доля устаревшего оборудования (светильники, опоры, кабели) в России составляет более 60 процентов. Большая часть дорог в регионах имеет освещенность в два-три раза ниже нормы, при этом в некоторых местах до сих пор используют неэффективные лампы накаливания и ртутные лампы. По экспертным оценкам, около 80 процентов осветительных систем в России можно сделать более эффективными» – прокомментировал ситуацию Российской газете в ноябре 2016 года директор по стратегии и развитию проектного бизнеса Philips Lighting Дмитрий Пантюшин.

Наше правительство уже сейчас ведет планомерную работу по внедрению энергосберегающих технологий. Согласно федеральной целевой программе (ФЦП) «Энергосбережение России», на ближайшие годы перед городским властями стоит задача повысить энергоэффективность уличного освещения на 50-60%. Системы умного уличного освещения здесь как нельзя кстати.

«Значительно повысить энергоэффективность способны светодиодные источники света. Например, LED-светильники потребляют до 50 процентов меньше электроэнергии и обладают большим сроком службы. Максимальной энергоэффективности (до 80 процентов) и управляемости позволяют добиться светодиодные светильники, объединенные в интегрированные, «умные» системы освещения. Приборы, участвующие в системе, оснащаются модулями Wi-Fi, датчиками движения, освещенности, внешних погодных условий. Все светоточки интегрированы в сеть, которая контролируется удаленно с помощью веб-приложений.Благодаря этому возможно дополнительное сокращение издержек за счет своевременного постобслуживания», – продолжает Дмитрий Пантюшин.

Поскольку внедрение систем умного уличного освещения может быть достаточно обременительным для городских бюджетов, то сейчас в России все чаще говорят о необходимости заключать так называемые «энергосервисные контракты». Смысл здесь предельно прост: подрядчик за свой счет внедряет системы умного уличного освещения, а городские власти производят оплату в течение последующих 5-6 лет, используя для этих целей средства, сэкономленные из-за снизившегося энергопотребления. Например, в 2014 году городские власти Курска установили около 20 тысяч уличных натриевых светильников, способных динамически снижать интенсивность света и находящихся под удаленным централизованным управлением. Это позволило городу снизить энергопотребление на почти 50% и ежегодно экономить около 60 миллионов рублей. Примеру Курска сейчас следуют во Владимирской, Московской, Тамбовской областях.

Буквально месяц назад стало известно о внедрении системы умного уличного освещения компанией Ростелеком в г. Сычевка Смоленской области. Для Ростелекома это стало первым успешным опытом подобного рода в России. При этом проект бы полностью выполнен за счет средств IT-гиганта. Представители компании предполагают, что подобная практика заинтересует и другие муниципалитеты, потому что сотрудничество здесь взаимовыгодное. Городские власти получают систему качественного уличного освещения и экономят электроэнергию, в то время как Ростелеком окупает свои расходы за счет дальнейшего обслуживания проекта. По оценкам IT-гиганта, проект полностью окупится за 6 лет, в течение которых будет действовать контракт с администрацией города.

«После запуска новой системы существующие показатели энергопотребления снизятся более чем на 70%, что позволит администрации города сэкономить значительные средства. Новая система освещения — один из элементов концепции «Умный город», которая предполагает использование интернета в различных прикладных проектах, чтобы сделать жизнь горожан удобнее и безопаснее». – прокомментировал ситуацию Российской газете директор ПАО «Ростелеком» Сергей Фоменко.

Данный проект уже успел получить признание в масштабах целой страны. На прошедшем инвестиционном форуме в Сочи его активно обсуждали и рекомендовали другим субъектам РФ как эффективный инструмент для экономии электроэнергии.

Источник

Как в России внедряют умное освещение и сколько времени это займет

В большинстве российских городов, особенно в спальных районах, уличное освещение оставляет желать лучшего. На тротуарах всегда темно, а под фонарями цвета предметов искажаются до неузнаваемости. С технической точки зрения эту проблему может решить умное освещение. Интенсивность света меняется в зависимости от того, есть ли кто-то на данном участке дороги, а сам свет получается приближенным к дневному. Еще один плюс – экономия для города до 60%. Но, конечно, основные сложности начинаются при внедрении систем в реальные городские условия.

Читайте также:  Raspberry pi управление освещением

Мы поговорили с Виталием Богдановым из компании «Световые технологии», одного из российских разработчиков умного освещения. Он рассказал о пилотных проектах компании в Москве и Владимире; о том, как построить умный город на базе уличных фонарей и какие протоколы и принципы лежат в основе интеллектуальных осветительных систем.

Интервьюер: Сергей Карпов

Респондент: Виталий Богданов

Какие протоколы связи лучше всего подходят, чтобы создать инфраструктуру умного города?

PLC и старые протоколы – это тупиковый путь. Безусловно, нужно говорить об одном из протоколов для Интернета вещей: LoRaWAN либо NB-IoT.

На примере собственных разработок smart lighting мы убедились, что протокол должен быть открытым и стандартным; нести возможность подключать устройства и сервисы от разных производителей. Также должны быть стороны, заинтересованные в развитии таких сетей – например, операторы связи, у которых уже есть готовая инфраструктура.

Почему старые протоколы – тупиковый путь?

Они не обеспечивают масштабирование и не позволяют подключать бесшовно услуги умного города. Получается, что для нас сервисы будут замкнуты только на управлении освещением, а это лишь одна из городских систем.

В чем разница между LoRaWAN и NarrowBand IoT?

Разница в том, на какой базе создан протокол. NB сделан на основе 5G, что ближе к телекому. LoRaWAN использует метод, схожий с тем, что использовался много лет в военной и космической связи. Он обладает небольшой пропускной способностью, но очень большой дальнобойностью. За счет этого получается достаточно дешевая инфраструктура. Но NB может строиться на основе инфраструктуры сотовой связи, поэтому у него тоже есть хорошие шансы на успех.

Применительно к умному освещению задачу позволяют решить и тот, и другой протокол. Выбор зависит от того, какая телеком-структура выстраивается в городе. Сейчас в разных городах разрабатываются проекты как по NB-IoT, так и по LoRaWAN. По функциональности эти решения близки, и на уровне интерфейса приложений их даже можно объединить. Я думаю, и то, и другое будет развиваться. И, возможно, интегрироваться на уровне API.


Замена уличного освещения в Коврове. Подробности

Как вы видите интеграцию smart lighting в существующую инфраструктуру городов?

Этот вопрос частично уже решен. Например, в Москве действует интеллектуальная система управления уличным освещением, разработанная под эгидой «Моссвета». Но «Световые технологии» хотят идти дальше и выстраивать на этой базе инфраструктуру для Интернета вещей. Другими словами, когда мы строим структуру по управлению светильниками, к ней могут подключаться другие сервисы. И наружное освещение превращается в универсальный «скелет» для умного города. Потому что наружные светильники есть везде, всегда подключены к электричеству, и на их основе легко создать сеть, которая объединит весь город.

Для этого нужно договариваться с властями и телеком-компаниями?

Да, они – обязательные участники процесса.


Модернизация освещения в парке «Красная Пресня». Подробности

Вы упоминали, что черпаете идеи у мировых лидеров, таких как Philips и Zumtobel. Расскажите, какие их решения вы считаете наиболее удачными и почему?

Philips всем известна как компания, которая производит бытовую электронику. Но на самом деле она мировой лидер и в свете. Есть специальное подразделение Philips Lighting, которое в этом году переименовали в Signify. Оно переходит от производства приборов к разработке платформ и поставило себе целью мировое лидерство по числу подключенных IoT-пользователей. Signify старается выходить за рамки рынка светотехники, где в последние годы упала маржинальность, и перейти к новой, более устойчивой бизнес-модели. С другой стороны, Philips создает отработанные драйвера, протоколы и контроллеры – дает «железки», с помощью которой производители включаются в готовую платформу; расширяет и масштабирует ее. Это тоже шаги к стандартизированному Интернету вещей на базе умного света.

Zumtobel – компания более консервативная, и она делает упор на качество света: исследует воздействие света на человека, ищет наиболее комфортные варианты. Она сделала это своим конкурентным преимуществом.

Читайте также:  Не гаснет лампа освещения салона опель

Мы используем опыт обеих компаний: также делаем упор на качество и создаем свои решения для IoT.

Какие протоколы используют эти две компании для своих проектов умного освещения?

В разных сферах применения они работают по-разному. Так, Philips ближе к GSM-решениям и NB-IoT. Zumtobel использует прежде всего ZibBee и Z-Wave, хотя они больше фокусируются на внутреннем освещении.

Знакомы ли вы с масштабными проектами этих компаний?

У Philips есть ряд крупных проектов в США. Европа более консервативна, а в США Лос-Анджелес и Нью-Йорк почти полностью переведены на умное освещение на базе GSM. Потом, вероятно, оно перейдет на NarrowBand. Ближний Восток – тоже одна из точек роста, в тех странах и городах, которые восприимчивы к инновациям. На уровне проектов сейчас рассматривается также Казахстан. Если говорить про Россию, то тут своя специфика, у Philips и им подобных масштабных проектов в сфере smart lighting пока нет. Есть такие проекты у «Ростеха» и «Световых Технологий».

Поговорим про вашу практику. Расскажите о проекте в городе Владимир, в котором вы использовали свое оборудование.

Мы осветили весь Владимир и несколько городов Владимирской области. Для нас это имиджевый проект. Мы хотели в первую очередь дать городу качественное освещение: повысить уровень освещенности, сделать уличный свет равномерным и комфортным. А экономия была на втором месте, хотя для энергосервисных контрактов она очень важна. И лишь после того, как мы показали, что можем качественно работать «в базе», мы начали заниматься установкой элементов умного освещения. Будем работать над этим во Владимирской области; прорабатываем проекты для Иванова, Липецка, Перми, Москвы – рынок созрел для этого.

Сколько городу удалось сэкономить на освещении благодаря вашим приборам?

Примерные цифры – 60%. Для города это десятки миллионов рублей ежегодно. Это наши фактические данные экономии в реализованных энергосервисных проектах.

Насколько качественнее стали освещаться улицы? Проводили ли вы замеры?

Конечно, замеры всегда делаются в процессе переоснащения. В разных частях города уровень освещенности вырос от 20 до 40%; акцент был сделан на пешеходные переходы.

У вас есть отдельные решения для пешеходных переходов и для автомагистралей?

Да, конечно: они отличаются оптикой светильников и направлением света.

А чем конструктивно отличаются приборы для умного освещения от обычных?

Отличий немного: управляемый источник питания, контроллер и антенна. Больше отличий есть на уровне самой схемы освещения, «мозгов». Нет смысла помещать все в светильник – гораздо важнее выстроить правильное управление прибором. И отдельный вопрос – интеграция smart lighting в существующую инфраструктуру.

Вы создаете собственное программное обеспечение, чтобы интегрировать умные системы освещения? Или работаете на основе готовых решений?

Мы разрабатываем свой софт, но каждый раз решаем вопрос: будет ли он основным, или мы его интегрируем в систему, существующую в городе. Например, в Москве уже есть система управления сотней тысяч светильников, и в этом случае важно не подменять ее. А в городах поменьше, там, где мы создаем схему с нуля, наш софт и наш интерфейс могут быть опорными.

Как в вашей компании осуществляется контроль качества?

Контроль качества у нас тщательный, многоступенчатый. 100% светильников наружного освещения проходят отжиг в течение восьми часов. А умные светильники еще и собирают информацию о работе каждого прибора в режиме онлайн, поэтому мы можем в реальном времени контролировать, как они работают. Если что-то вышло из строя, мы проводим аварийное обслуживание; можем принять и превентивные меры, когда какие-то показатели превышают норму.

На конференции «Интернет вещей», где вы участвуете в качестве спикера, пройдет дискуссия об эффективных технологиях для городов будущего. Каково ваше мнение: когда дело дойдет до масштабной реализации проектов умного освещения в России?

Сейчас в нескольких городах России начинают думать о пилотных проектах в этой сфере. Санкт-Петербург и Москва уже готовы; в Москве есть квартал Люблино, в Питере тоже есть локальный проект умного города. Сейчас эти города находятся на стадии тестирования решений, которые впоследствии будут применяться по всему мегаполису. Через год-два в этих городах начнется массовое внедрение протоколов IoT. Провинция традиционно отстает от столиц в техническом плане на 2-3 года. Так что мы ожидаем рывок на рынке IoT в ближайшем будущем.

Источник