Решения для интеллектуального промышленного освещения

Решение для интеллектуального промышленного освещения использует цифровые системы управления, универсальные возможности подключения и платформенную стратегию, позволяющую превратить промышленные светильники в интеллектуальные, совместимые системы освещения. Использование цифровых технологий в управлении освещением становится все более популярным после перехода на твердотельное освещение на основе светодиодной технологии. Целью цифровой трансформации в промышленном секторе является повышение эффективности, превосходящее то, что может обеспечить одно лишь светодиодное освещение, а также создание безопасных, эффективных и продуктивных условий труда. Возможность развивать уникальные возможности и реализовывать сложные функции становится возможной благодаря тесному взаимодействию, которое решение интеллектуального освещения устанавливает между информационными технологиями (ИТ) и эксплуатационными технологиями (ОТ), а также между аппаратным и программным обеспечением. Чтобы собраться, поделиться, принять решения и действовать, однородный класс различных устройств и систем объединяется в комплексную сеть. В будущем в связи с Индустрией 4.0 управление промышленными объектами должно будет претерпеть значительные изменения. Эта цифровая революция включает в себя интеллектуальное промышленное освещение.

Проектирование освещения промышленных зданий — это уникальный подход, поскольку эти пространства находятся в совершенно разных мирах. Промышленные объекты – это любые места, где осуществляется производство или деятельность, связанная с производством. Автомобильная, тяжелая машиностроительная, крупная станкостроительная, судостроительная, авиационная, сталелитейная, химическая, нефтехимическая и фармацевтическая отрасли могут использовать эти тяжелые производственные мощности. Это также могут быть предприятия легкой промышленности, которые производят бытовую электронику, электроприборы, продукты питания, бумагу, текстиль, кожу и дерево, а также другие предметы повседневного обихода.

В отличие от других типов инфраструктуры, промышленные объекты предлагают широкий спектр использования. Эти предприятия решают широкий спектр задач, включая контроль качества, хранение, логистику, производство, механическую обработку, сборку, отделку и упаковку. Физические характеристики и архитектурная планировка промышленных объектов основаны на их конкретных системах, процедурах, оборудовании, свойствах материалов и продуктов, потребностях в техническом обслуживании и проблемах безопасности работников. Промышленные объекты имеют более разнообразную окружающую среду в дополнение к уникальной инфраструктуре из-за влияния преимущественно местных элементов, таких как вибрация, температура и атмосфера.

Решение по освещению современного промышленного объекта должно обеспечивать комфортную и приятную среду при минимизации затрат на жизненный цикл установленных систем освещения. Снижение количества прогулов, меньшее количество производственных ошибок и несчастных случаев на производстве – все это можно объяснить визуально приятным рабочим местом. Компания может оказаться в невыгодном положении с точки зрения конкуренции, если ее инфраструктура освещения работает неэффективно, даже если важно добиться хорошей видимости посредством соответствующего регулирования нескольких параметров (бликов, яркости, однородности, освещенности, качества цвета, контрастности и адаптации).

На многих промышленных объектах использование дневного света не является предпочтительным, а системы освещения должны работать непрерывно. Количество люмен, которое может дать светильник с высокими пролетами, и количество светильников, необходимое для освещения всего объекта, крайне востребованы в просторных помещениях с высокими потолками, которые часто встречаются в промышленных производственных цехах. В течение длительного времени работы огромное количество мощных систем освещения генерирует очень высокую нагрузку (кВт) и потребляет значительное количество электроэнергии (кВтч).

Три основных фактора составляют стоимость жизненного цикла системы освещения: капитальные затраты, затраты на электроэнергию и затраты на техническое обслуживание. Стоимость обслуживания — это X-фактор, который может оказать наибольшее влияние на стоимость жизненного цикла, даже если затраты на электроэнергию для эксплуатации системы освещения часто превышают капитальные затраты на освещение.Светодиодный умный светильник для высоких пролетовможет быть сложно осветить многие промышленные зоны. Системам освещения трудно выжить в этих суровых условиях из-за едких химикатов, высокой влажности, высоких температур, значительной вибрации, агрессивной атмосферы и/или нечистой энергии. Труднодоступные потолки увеличивают расходы на персонал и проблемы безопасности, когда дело доходит до текущего обслуживания или замены ламп.

При проектировании промышленного освещения необходимо учитывать широкий спектр факторов и использовать промышленные светильники, которые функционируют эффективно, результативно и надежно в сложных условиях. Существует два типа промышленных светильников, предназначенных для использования внутри помещений: высокие и низкие. Когда высота потолка или ферм крыши превышает 6,1 метра (20 футов), для общего освещения используются высокие эркерные светильники. Максимальная высота, на которой можно устанавливать низкие светильники, составляет до шести метров (20 футов). Светильники для высоких пролетов — это устройства прямого освещения, которые рассеивают весь излучаемый ими свет в направлении поверхности, которую они предназначены освещать. Чтобы обеспечить достаточное освещение на большой высоте в свету, они обычно производят световой поток более 10 000 люмен в регулируемом луче. Светильники, используемые в системах освещения низких пролетов, обычно должны иметь более широкую дисперсию для оптимального освещения и излучать менее 10 000 люмен. Из-за небольшой высоты установки светильники с низким пролетом требуют более жесткого контроля бликов, чего можно достичь, используя отражатели для блокировки света под большим углом или призматические рефракторы или опаловые рассеиватели для смягчения яркости. Чтобы осветить тени, создаваемые препятствиями над головой, или обеспечить освещение, подходящее для работ, требующих визуального внимания, используется локальное рабочее освещение. Прожекторы, представляющие собой направленные светильники с контролируемым светораспределением, обычно используются для освещения производственных площадей на открытом воздухе.

Еще одним способом классификации промышленных светильников является потребность в светильниках, подходящих для использования в местах с необычными климатическими условиями. Чрезвычайно высокие температуры окружающей среды, отрицательные температуры, высокая влажность, влажные помещения или помещения со шлангами-, агрессивная атмосфера и вибрация от крупного оборудования — все это проблемы, которые им придется выдержать. Промышленные осветительные приборы создаются, проверяются и допускаются к использованию в зонах, классифицированных по уровню опасности. Опасная среда определяется как среда, содержащая легковоспламеняющиеся газы или пары, горючую и/или проводящую пыль, а также легковоспламеняющиеся волокна и летучие вещества. Предприятия по переработке нефти и газа, химической и нефтехимической продукции, буровые установки, морские нефтяные платформы, морские погрузочно-разгрузочные терминалы и терминалы перевалки топлива, морские и причальные установки, резервуарные парки, заводы по экстракции растворителей, трубопроводные насосные станции, предприятия по очистке отходов и сточных вод, целлюлозно-бумажные заводы, предприятия по производству и хранению боеприпасов и фейерверков, предприятия по производству порошка и лака, заводы по обогащению угля и предприятия по переработке угля - все это примеры опасных мест.

Светодиодное освещение завоевало доминирование на рынке промышленного освещения и стало стандартом за последние десять лет. Традиционные системы освещения основаны на технологиях газоразряда высокой-интенсивности (HID) или флуоресцентных технологиях, которые имеют серьезные недостатки и ограничения. Светодиоды обеспечивают высокую эффективность и надежную работу за счет использования электролюминесценции, генерируемой рекомбинацией между электронами и дырками в активной области внутри полупроводниковых p-n-переходов. Несмотря на то, что широкое использование светодиодных светильников уже дает значительную экономию энергии, все еще остается много шансов снизить затраты в течение жизненного цикла.

Повышая эффективность применения освещения (LAE), которая учитывает эффективность оптической доставки, интенсивность и эффективность использования спектра, технология SSL может привести к значительной дополнительной экономии энергии. По сравнению с устаревшими системами освещения, присущий светодиодам долговечность, работа без искр-и долговечность полупроводникового состояния позволяют создавать надежные системы освещения с гораздо более длительным сроком службы. Эти системы также более механически прочны, чтобы противостоять суровым условиям окружающей среды, и их значительно безопаснее использовать в опасных зонах. Из-за высоких затрат на техническое обслуживание и зависимости промышленных задач от освещенной среды, бесперебойное-функционирование систем освещения на протяжении длительного жизненного цикла имеет решающее значение для промышленного применения.

led high bay fixtures

Хотя светодиодная технология всегда была на переднем крае операционной эффективности, последние разработки и инновации пошли дальше и сделали все возможное, чтобы максимизировать энергоэффективность систем освещения и создать более продуктивные рабочие пространства. В основе этих достижений лежит использование лучшей управляемости светодиодов, что существенно отличает технологию от конкурентов. Светодиоды — это электролюминесцентные устройства, которые выдерживают непрерывное включение/выключение, обеспечивают полное регулирование яркости и быстро и точно реагируют на управляющие сигналы. Благодаря такой степени управляемости светоотдача светодиодов может автоматически модулироваться в ответ на входные сигналы датчиков или заранее запрограммированные алгоритмы.

Светодиодное освещение высокого пролетасовместим со всеми системами управления освещением, которые были разработаны для удовлетворения требований владельцев или операторов промышленных объектов по управлению энергопотреблением, включая обнаружение присутствия, планирование времени, сбор дневного света, институциональную настройку, реагирование на спрос и адаптивную компенсацию. Помимо простого повышения операционной эффективности, программное-управление может открыть множество других ценных функций. Спектр системы смешивания цветов и, следовательно, цвет излучаемого ею света можно динамически регулировать путем независимого затемнения каждого основного светодиода. На биологическом уровне динамическое управление цветом и интенсивностью позволяет манипулировать выработкой основных гормонов, вызывая положительные реакции у людей. Эта технология стимулирует использование-ориентированного на человека освещения (HCL) для повышения производительности, психического и физического здоровья на рабочем месте.

Самый простой тип интеллектуального освещения — это интеллектуальное светодиодное освещение, основанное на встроенной программируемости и/или локализованном зондировании. Развертывание автономных интеллектуальных систем освещения на промышленных объектах с многочисленными установками светильников непрактично из-за стоимости и сложности, которые возрастают с увеличением сложности. В зависимости от зрительной задачи, времени, необходимого для ее выполнения, выполняющего ее работника и значения различных характеристик задачи в выполнении работы на этих объектах часто изменяются количество света (освещенность) и его спектральный состав. Органы управления освещением, реализованные на уровне схемы в светильниках с централизованным управлением, не обладают достаточной оперативностью и гибкостью для удовлетворения конкретных потребностей или адаптации к будущим изменениям планировки и назначения.

Промышленные светильники должны быть унифицированы по всему объекту, чтобы они могли работать вместе, сохраняя при этом индивидуальность и позволяя настроить освещение для конкретного помещения. Системы освещения должны сотрудничать и обмениваться знаниями, чтобы развивать более высокий уровень коллективного разума, который делает их более способными, чем они были бы, если бы они работали независимо.

Развивающаяся идея интеллектуального промышленного освещения направлена на создание цифровой экосистемы для автоматизации освещения, улучшения пространства и, в конечном итоге, максимизации стоимости компании. Светодиодное освещение и цифровая сеть интеллектуальных устройств управления являются ключевыми компонентами цифровой экосистемы. Цифровые сети обеспечивают связь между системами освещения и устройствами управления с использованием цифровых двоичных сообщений, а не директив управления, основанных на изменениях напряжения, даже если цифровая природа светодиодов обеспечивает их легкую интеграцию с электронными схемами.

Цифровые системы управления на основе мягких проводных оконечных устройств заменяют цепи освещения на основе жестких аналоговых оконечных устройств в качестве основных строительных блоков зонирования управления. Двусторонняя-связь, компьютерное программирование, а также реализация зонирования и изменения зонирования с помощью программного обеспечения, направленного на отдельные светильники или группы светильников в различных цепях освещения, — все это становится возможным благодаря использованию цифровых систем управления. Один светильник можно распределить по нескольким зонам для реализации различных методов управления в различных условиях благодаря цифровой адресации на уровне -светильника. Большая гибкость и, следовательно, большая точность подачи света становятся возможными благодаря возможности спроектировать зону контроля в любом масштабе. Кроме того, программная адресация упрощает зонирование помещений в соответствии с меняющимися потребностями. Чтобы улучшить работу объекта и принимать более обоснованные бизнес-решения, двусторонняя связь- позволяет собирать данные о производительности, такие как потребление энергии и состояние водителя, для последующей обработки с использованием различных методов статистики и оптимизации. Светильники можно интегрировать в системы промышленной автоматизации для централизованного управления и обмена данными по всему объекту-через цифровую сеть.

Промышленный светильник становится цифровым узлом освещения, которым можно независимо управлять и которому помогает коллективный разум цифровой экосистемы, когда светодиодная технология и цифровое управление работают вместе. Взаимозависимые подсистемы управления температурным режимом, регулирования тока привода, оптического управления и механической интеграции должны взаимодействовать, чтобы гарантировать наилучшую возможную производительность промышленных светодиодных светильников, которые представляют собой интегрированные системы. Драйвер светодиодов, который обеспечивает преобразование мощности при изменении напряжения питания или колебаний нагрузки для управления светодиодами с постоянной нагрузкой постоянного тока, является одной из особенно важных составных частей. Светодиодный драйвер теперь является активным компонентом, который необходим для эффективной реализации элементов управления в интеллектуальной системе освещения, а не просто источником питания постоянного тока.

Ток управления определяет, как ведут себя светящиеся светодиоды. Таким образом, применение различных методов управления упрощается за счет выполнения водителем команд управления переключением и регулированием яркости. В ситуациях, когда множество светодиодных каналов или слоев освещения требуют тщательной балансировки коэффициентов световой контрастности, непрерывное затемнение является жизненно важной возможностью, необходимой для обеспечения плавных изменений управления и переменных сценариев освещения. Используя встроенную схему регулировки яркости-широтно-импульсной модуляции (ШИМ) или постоянного уменьшения тока (CCR), светодиодный драйвер выполняет эту задачу.

Создание полнофункциональных интеллектуальных систем освещения становится возможным благодаря множеству опций, которые могут быть включены в светодиодный драйвер. Контроллер, который обеспечивает локальную обработку данных и принятие решений-, создает директивы для светодиодного драйвера и связывается с центральной системой управления через шлюз, имеет важное значение для этих систем. Интегральная схема (ИС) или система-на-чипе (SoC) с микроконтроллером и приемопередатчиком на борту называется контроллером освещения. Микроконтроллер также включает в себя память, ввод-вывод и центральный процессор (ЦП). Флэш-память содержит встроенное программное обеспечение, часто называемое прошивкой. Программируемая природа светодиодной системы на базе микроконтроллера- позволяет добавлять интеллектуальные функции освещения, такие как настройка сцены, смешивание цветов, снижение поддержания светового потока и расширенное планирование.

По сути, интеллектуальное промышленное освещение предполагает включение систем освещения в компьютерные-сети, которые развиваются в преддверии Интернета вещей (IoT). Функциональная совместимость становится возможной благодаря огромному размеру IP-сети благодаря Интернету вещей, который также расширяет возможности подключения по Интернет-протоколу (IP) к конечным точкам с ограниченными ресурсами. Архитектура Интернета вещей (IoT) предоставляет широкий спектр услуг и приложений для решения проблем, которые слишком сложны для управления в закрытой сети.

Системам освещения не обязательно физически размещать вычислительную мощность в экосистеме IoT. Серверы и программное обеспечение, обеспечивающие облачные вычисления, анализ больших-данных, искусственный интеллект и машинное обучение, могут быть частью облачной инфраструктуры. Обработку данных, визуализацию данных, хранение и сбор данных можно сделать более эффективными с помощью этих функций. Операторы объектов могут улучшить автоматизацию освещения и эффективность работы с помощью практической информации из данных Интернета вещей.

Все между устройствами Интернета вещей и приложениями Интернета вещей координируется и управляется платформой Интернета вещей. Он предлагает набор программных элементов для управления устройствами Интернета вещей, управления данными, разработки приложений и их внедрения. Промышленный Интернет вещей (IIoT), который откроет новую эру промышленных приложений, может быть подключен к интеллектуальному промышленному освещению.