أنظمة إنارة الشوارع الذكية

اعتاد الجميع منذ فترة طويلة على الإضاءة الاصطناعية في الشوارع ويأخذها كأمر مسلم به. تضيء المصابيح الموضوعة على أعمدة مختلفة الطرق السريعة والطرق والطرق السريعة والساحات والملاعب وغيرها من المناطق والأشياء. يتم تشغيلها تلقائيًا أو يدويًا ، في وقت معين من اليوم وفقًا للجدول الزمني أو وفقًا لتقدير المرسل.

في أماكن مختلفة ، اعتمادًا على خصائص الكائن المضيء ، يتم استخدام الفوانيس ذات العاكسات أو الفوانيس المنتشرة أو الفوانيس ذات الظلال المختلفة الأشكال. وبهذه الطريقة ، تُضاء الطرق الرئيسية بمصابيح عاكسة ، ويمكن أيضًا إضاءة الطرق الثانوية بمصابيح منتشرة بظلال منتشرة ، وغالبًا ما تُضاء الحدائق وممرات المشاة بضوء خافت ينبعث من ظلال كروية أو أسطوانية.

تنظم SNiP 23-05-95 "الإضاءة الطبيعية والاصطناعية" تشغيل إنارة الشوارع ، والتغييرات التي تم إجراؤها على هذا المعيار في عام 2011 تعني الآن التقديم الواسع لتقنية LED.تهتم اللوائح ، من بين أمور أخرى ، بضمان سلامة حركة المرور على الطرق والمشاة ، فيما يتعلق بتحديد قيم طاقة المصباح ومستوى الإضاءة للأشياء ذات الأغراض المختلفة.

تأتي السلامة على الطرق أولاً ، وهنا من المهم مراعاة سرعة الحركة وخصائص التضاريس ، فضلاً عن وجود عناصر البنية التحتية للنقل: الجسور ، والتقاطعات ، والتقاطعات ، إلخ.

يجب أن تكون الرؤية للسائق بحيث لا تساهم في الإرهاق المبكر. تعتبر الإضاءة الأفقية على الطرق والشوارع في غاية الأهمية ، والتي يتم تحديدها في الوثيقة حسب فئة الإضاءة وكثافة حركة المرور.

تُستخدم الأنواع التالية من المصابيح تقليديًا لإضاءة الشوارع: المصابيح المتوهجة ، ومصابيح القوس الزئبقي عالية الضغط ، مصابيح هاليد معدنية القوسوكذلك مصابيح الصوديوم ذات الضغط العالي والمنخفض. في السنوات الأخيرة ، تمت إضافة مصابيح LED إلى هذا النطاق.

بالنسبة لمصابيح LED ، فإن خصائص الإضاءة والخصائص التقنية الخاصة بها تتفوق على الأنواع الأخرى من المصابيح المستخدمة تقليديًا لإضاءة الشوارع. تعتبر مصابيح LED اقتصادية للغاية ، فهي تستهلك الحد الأدنى من الكهرباء ، ويمكنها تحويل التيار الكهربائي إلى ضوء مباشرةً بكفاءة تقارب 90٪.

من أجل الإنصاف ، نلاحظ أنه في الصلاحيات الكبيرة ، تعد مصابيح LED اليوم أقل شأنا من حيث الكفاءة لبعض أنواع المصابيح التقليدية. ولكن وفقًا لتوقعات الخبراء ، ستصل تقنية LED في السنوات القادمة إلى درجة من الكمال بحيث ستحل محل مصابيح تفريغ الغاز بالكامل في مجال إنارة الشوارع.

هذا في الأساس كل ما يمكن قوله عن أنظمة إضاءة الشوارع التقليدية. ومع ذلك ، دعنا نذكر بعض العيوب. بادئ ذي بدء ، إنه غير اقتصادي. يتم استهلاك الكهرباء بغض النظر عن الواقع ، ونظام إنارة الشوارع التقليدي ليس مرنًا. أما الصفة السلبية الثانية فهي الحاجة إلى تكاليف الصيانة واستحالة التشغيل المستمر ، مما أدى إلى ضرورة التضحية بالسلامة لبعض الوقت في حالة حدوث أعطال.

هذه العيوب تخلو من أنظمة إضاءة الشوارع الذكية. لم يعد نظام إضاءة الشوارع الذكي مجرد فوانيس مع مصابيح ، بل يشمل النظام كلاً من مجموعة مصابيح الشوارع وشبكة لتبادل المعلومات مع مركز محلي (مكثف) ، وإرسالها إلى خادم لمزيد من المعالجة للبيانات المستلمة.

يُفترض هنا وجود اتصال ثنائي الاتجاه ، مما يسمح لك بضبط سطوع المصابيح الأمامية عن بُعد ، اعتمادًا على ظروف الطقس وطبيعة حركة المرور في الوقت الحالي. على سبيل المثال ، مع الضباب ، يجب إضافة السطوع ، ومع القمر الساطع ، يجب تقليله. وبالتالي ، يتم تحقيق وفورات في الطاقة مرتين على الأقل مقارنة بأنظمة إنارة الشوارع التقليدية.

صيانة أنظمة إنارة الشوارع الذكية أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة. تتيح لك المراقبة المستمرة لحالة المصابيح من المركز الاستجابة فورًا لأي عطل والقضاء عليه بسرعة. لم يعد من الضروري لأطقم العمل التجول بانتظام في المنطقة الخاضعة للرقابة لمعرفة ما إذا كان المصباح معطلاً ، يكفي الذهاب إلى مصباح معروف سابقًا وإصلاحه ببساطة.

العنصر الأساسي في النظام الذكي هو عمود المصباح نفسه ، والذي يحتوي على عدة كتل رئيسية: سائق مصباح ، ووحدة اتصال ، ومجموعة من أجهزة الاستشعار. بفضل السائق ، يتم تشغيل المصباح بجهد مستقر وتيار مباشر. يتم تنفيذ التحكم الرقمي ونقل البيانات بواسطة وحدة واجهة الاتصال. أجهزة الاستشعار تراقب الطقس ، وموضع العمود في الفضاء ، ودرجة شفافية الهواء. وبالتالي ، فإن كفاءة إدارة الإضاءة في المدن والطرق السريعة تذهب إلى مستوى جديد نوعيًا.

تتم مراقبة مستوى إضاءة الأشياء في منطقة معينة في الوقت الفعلي بفضل مكثف محلي يتحكم بدقة في السطوع واتجاه الضوء وحتى لونه. اعتمادًا على الظروف الجوية ، وشدة حركة المرور ، ووجود هطول الأمطار ، يمكن تغيير مستوى الإضاءة الاصطناعية تلقائيًا.

تضخيم الضوء أو العكس - التعتيم - يمكن التحكم في هذه العملية عن طريق الإلكترونيات الذكية. بالمناسبة ، فإن التعتيم في الوقت المناسب له تأثير مفيد على متوسط ​​العمر المتوقع لمصابيح LED ويساعد على توفير الطاقة دون الإضرار بالآخرين.

في بعض البلدان حتى اليوم ، يمكنك العثور على أنظمة ذكية مزودة بمصدر طاقة مستقل ، عندما يكون لكل قطب بطارية شمسية منفصلة أو توربينات رياح.

تتراكم طاقة الرياح أو الشمس (خلال النهار) باستمرار في البطارية ، ولكن يستهلكها المصباح حسب الحاجة ، مع مراعاة الظروف الخارجية ، في وضع مناسب. مزايا مثل هذه الحلول واضحة. لا تتطلب الفوانيس عمليا صيانة ، فهي مستقلة واقتصادية وآمنة.ما لم تكن بحاجة إلى مسح أغطية المصابيح من الغبار والأوساخ بشكل دوري ، خاصة على الطرق السريعة.

يتحكم الخادم البعيد أو وحدة التحكم في المنطقة تلقائيًا في نظام إضاءة الشوارع الذكي. في البداية ، يتم ضبط الإعدادات وخوارزمية التحكم ، وفقًا للإشارات التي يتم إنشاؤها بعد ذلك من أجل التشغيل عن بُعد وإيقاف تشغيله وضبط سطوع الفوانيس. يتم تغذية الإشارات إلى مدخلات إشارة السائقين.

هذا يحقق وفورات في الطاقة وعمرًا أطول للمصباح ونظام إضاءة اقتصاديًا ككل. لنقل الإشارات ، يتم استخدام RS-485 أو قناة الراديو أو Ethernet أو GSM أو الزوج الملتوي أو حتى خطوط الطاقة كموصل لإشارة HF.

يتيح لك استخدام الخوادم معالجة مصباح معين ، وتشغيله أو إيقاف تشغيله عن طريق إرسال الإشارة المقابلة إلى وحدة التحكم الخاصة به. على وجه الخصوص ، إذا تم استخدام قناة تردد لاسلكي ، فسيتم تخصيص عنوان IP للمنارة باستخدام بروتوكول TCP / IP.

يتم في البداية تعيين كل منارة ، أو بالأحرى وحدة التحكم في المنارة ، بواحد من عدة آلاف من عناوين IP المتاحة ، ويرى المشغل كل منارة بعنوانها وحالتها الحالية على خريطة شاشة الكمبيوتر.

من بين ميزات الخادم استطلاعات الرأي المنتظمة للفوانيس ، والفانوس الذي يحتوي على عنوان مصنع محدد مرتبط ببساطة بمكان في المنطقة. يستخدم التحكم في GSM في حالات استثنائية بسبب تكلفته العالية.

تحتوي أنظمة إضاءة الشوارع الذكية على ثلاثة مستويات من التحكم للمصابيح الفردية ، وعلى الرغم من اختلاف طرق التحكم من مصمم لآخر ، يظل المبدأ كما هو. على سبيل المثال ، تقدم DotVision (فرنسا) خيارات التحكم التالية:

• فردي؛

• منطقة مع تنظيم السلطة ؛

• منطقة مع التنظيم والقياس عن بعد.

من خلال التحكم الفردي ، يتم ضمان أقصى قدر من التوفير ، فضلاً عن الدقة العالية للخدمة من أجل راحة وسلامة الأشخاص. يتم التحكم في كل مصباح وتنظيمه بشكل فردي باستخدام كوابح ذكية وأجهزة إرسال واستقبال ووحدات تحكم.

يعد التحكم في المنطقة مع تنظيم الطاقة عن بُعد بمثابة حل وسط من حيث موازنة الاقتصاد والقدرات. يتم تثبيت منظم الطاقة ونظام القياس عن بُعد المستند إلى LonWorks أو Modbus في خزانة التحكم في المنطقة ، مما يسمح بالاتصال ثنائي الاتجاه بين وحدة التحكم في المنطقة وخادم المنطقة.

في التحكم في المنطقة باستخدام القياس عن بُعد ، يكون الاقتصاد صغيرًا ، لكن وحدة التحكم في المنطقة تراقب بوضوح الأعطال وتجري القياس عن بُعد وتتحكم عن بُعد في المصابيح (تشغيل وإيقاف). تبادل البيانات ثنائي الاتجاه متاح بين الخادم وجهاز التحكم لإرسال معلومات القياس عن بعد وإشارات التحكم.

بالطبع ، بالإضافة إلى مستشعرات الضوء المسؤولة عن إطفاء الأنوار في المساء وإطفاء الأنوار في الصباح ، هناك طرق أخرى للتحكم الآلي. على سبيل المثال ، توفر Stwol (كوريا) القدرة على التحكم في الإضاءة مباشرةً وفقًا لمستوى الإضاءة الحالي. ولكن ليس بمساعدة مستشعر الصور ، ولكن بمساعدة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

ترتبط الإحداثيات الجغرافية بوقت شروق الشمس وغروبها - يقوم البرنامج بالحسابات - وفي وقت فلكي معين ، يعرف الجهاز بالفعل أنه سيكون مظلمًا خلال 15 دقيقة ويقوم بتشغيل الأضواء مسبقًا. أو بعد شروق الشمس بعشر دقائق ، يوجه نفسه بنفس الطريقة ، يطفئ الفوانيس.هناك طريقة أبسط تتمثل في تشغيل وإطفاء الأنوار وفقًا لجدول زمني ، في وقت معين من اليوم ، اعتمادًا على يوم الأسبوع.