Сравнительный анализ систем автоматизированного управления освещением и микроклиматом помещения

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ И МИКРОКЛИМАТОМ ПОМЕЩЕНИЯ

Семенова Н.Г., Умарханов К.Н.

г. Оренбург

В настоящее время большое внимание уделяется созданию smart home («Умный дом»), под которым мы понимаем систему автоматизации, или комплекс устройств, организованных для удобства проживания (или работы) людей при помощи различных высокотехнологичных устройств.

Проектирование умного дома должно реализовываться таким образом, что все системы управления могли бы согласовываться друг с другом и объединяться с минимальными затратами [1]. В современной энергетике актуальность данной системы имеет очень большое значение, так как «Умный дом» практически полностью обеспечивает решение одной из главных ее задач: обеспечение высокой экономичности потребления электроэнергии при достаточно устойчивой надежности.

В настоящее время идет активное развитие частного строительства, увеличение количества и размеров районов с таунхаусами, рост числа коттеджных поселков. Такие здания как правило, требуют большие затраты на электроснабжение, отопление и т.д. Затраты также сопровождаются сложностями регулирования и управления всеми системами в подобных домах.

Согласно Федеральному закону РФ N261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности», выделено основное направление развития электроэнергетики - «Энергоэффективность и энергосбережение». Существует множество государственных программ по повышению энергетической эффективности в электроэнергетике, ее модернизации и т.д. Исходя из вышесказанного разработка энергоэффективных систем управления «Умным домом», в частности освещением и микроклиматом помещений, является актуальной задачей.

Системы управления освещением.

Анализ научно-технической литературы по системам управления освещением, которые существуют на сегодняшний день, показывает, что они условно делятся на две группы: ручные и автоматизированные.

Ручные содержат исполнительные устройства и управляющие устройства, соединенные силовыми проводами с электрической сетью. Управление осуществляется вручную [2].

Например, применяя диммерные выключатели, можно осуществлять регулирование яркости включаемых ламп как вручную, так и дистанционно.

Автоматизированные системы управления в настоящее время являются более приоритетными по сравнению с ручными. Основными элементами автоматизированных систем управления освещением являются: датчики освещенности, программируемые контроллеры, светильники.

Основной задачей при разработке автоматизированных систем управления освещением является обеспечение наименьшего потребления мощности, при удовлетворении всех нормативных требований по показателям освещения. Поэтому один из самых лучших способов автоматизации освещения - это контроль освещенности в помещениях.

Датчик освещенности (освещения) или сумеречный выключатель - это устройство автоматического управления источниками света, в зависимости от уровня освещенности окружающего пространства. Схема подключения изображена на рисунке 1. Иными словами, датчик освещенности - это выключатель, работающий в автоматическом режиме, включающий и выключающий свет при достижении определенной степени освещенности в месте его установки [3].

Рисунок 1 Схема подключения датчика освещенности

Чаще всего, датчики освещенности устанавливаются в местах, где в светлое время суток пространство освещается естественным светом, а при наступлении темноты - электрическим. Обычно они изготавливаются на основе фоторезистора или фототранзистора. В обоих случаях схема работы одна и та же. В зависимости от освещенности изменяется сопротивление чувствительного элемента. Чем меньше освещенность, тем больше его сопротивление. При достижении заданной величины напряжения датчик выдает сигнал, который приводит в действие реле. Это реле замыкает цепь приборов освещения. Вследствие этого на них подается питание, и выключается свет.

При увеличении освещенности (например, в светлое время суток) датчик замыкает контакты реле, которые включает питание приборов освещения, и свет выключается.

Недостаток данной системы в том, что ее работа не зависит от того, нужно ли в данный момент в помещении обеспечить освещение или нет. Дополнив эту систему датчиком присутствия, мы получим энергоэффективную автоматизированную систему освещения.

Датчик присутствия -- электронный прибор, регистрирующий бесконтактными методами объекты определенного класса на территории своего контроля. В зависимости от результатов регистрации он может коммутировать электрические импульсы, по сигналам которых другие устройства выполняют различного рода действия.

Принцип работы основан на отслеживании уровня инфракрасного (ИК) излучения в поле зрения датчика (сенсора), чаще всего, пироэлектрического. Тепловые лучи фокусируются с помощью сегментной линзы и направляются к пиродетектору. Тепловое тело движется в указанной области, тепловое излучение изменяется и пиродетектор создает напряжение. Это напряжение используется как сигнал для электроники.

Согласовывать сигналы датчиков можно с помощью микроконтроллеров, программируя их таким образом, чтобы срабатывало освещение при наличии сигналов от обоих датчиков. Либо применять уже существующие устройства, совмещающие работу датчиков движение и освещенности.

Системы управления микроклиматом.

Микроклимат - это совокупность различных экологических параметров дома, в числе которых:

- температура в помещении;

- влажность воздуха;

- состав воздуха, запыленность.

Система климат-контроль используется для регулировки и наблюдения за многочисленными параметрами: пылепоглощением, отоплением и кондиционированием воздуха. Действуя взаимосвязано, эти параметры создают нужную атмосферу в доме.

Система кондиционирования осуществляет постоянный контроль влажности и температуры воздуха, выполняет ручное и автоматическое включение/выключение всех видов вентиляции. Система может автоматически изменять климат в помещении, как в зависимости от времени суток, так и в зависимости от числа людей, находящихся в помещении. Регулирование этих параметров, позволяет сократить количество потраченной энергии, что и является одной из основных наших задач.

Система отопления автоматически поддерживает температуру помещения путем контроля температуры, создаваемой теплыми полами, масляными радиаторами или электрическими конвекторами.

Основным устройством в данной системе является датчик температуры и влажности. Датчик измеряет значения температуры и влажности воздуха, и информация о них передается в контроллер либо прибор, к которому подключен датчик, в виде последовательного кода.

Для регулирования климата можно использовать данные о погоде на улице. Например, работу окон с электроприводом, можно совместить с датчиком дождя. Окна просто будут закрываться, при наличии плохой погоды на улице.

Для системы кондиционирования и пылепоглащения справятся с задачей различные датчики, реагирующие на концентрацию в воздухе тех или иных веществ. К тому же эти же датчики могут посылать сигналы на системы пожарной сигнализации (установив датчик дыма или других газов).

На основании анализа научно-технической литературы, и учитывая тенденцию развития современной электроэнергетики, сделан вывод о том, что разработка автоматизированных систем управления освещением помещения и микроклиматом с применением технологий искусственного интеллекта является актуальной и значимой задачей.

Список литературы

автоматизированный освещение кондиционирование искусственный

1. Барашко, О. Г. Автоматизированные системы управления энергопотреблением: Курс лекций / О. Г. Барашко. Минск: Белорусский Государственный Технологический Университет, 2011. 164 с.

2. Интеллектуальные системы автоматического управления электрическим освещением. [Электронный ресурс]: офиц. Сайт / «Издательский дом Электроника». Режим доступа: http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/2195/doc/43212/.

3. Петин, В.А. Проекты с использованием контроллера Arduino. СПб.: БХВ-Петербург, 2014. 400 с. ISBN 987-5-9775-3337-9.

4. ГОСТ 24.104-85. Единая систем стандартов автоматизированных систем управления. Общие требования. Введ 2009-09. Москва: Стандартинформ, 2009. 11 с.

Размещено на Allbest.ru