Розумні рішення для промислового освітлення

Розумне рішення для промислового освітлення використовує цифрові системи керування, універсальне підключення та стратегію-на основі платформи, щоб перетворити промислові освітлювальні прилади на інтелектуальні, сумісні системи освітлення. Використання цифрової інформації в управлінні освітленням стає все більш популярним після переходу на полупроводниковое освітлення на основі світлодіодної технології. Мета цифрової трансформації в промисловому секторі полягає в тому, щоб підвищити ефективність понад те, що може забезпечити лише світлодіодне освітлення, а також створити безпечні, ефективні та продуктивні умови праці. Можливість розробки унікальних можливостей і впровадження складних функцій стає можливою завдяки міцній взаємодії, яку інтелектуальне освітлювальне рішення встановлює між інформаційними технологіями (ІТ) і операційними технологіями (ОТ), а також між апаратним і програмним забезпеченням. Щоб збиратися, ділитися, приймати рішення та діяти, однорідний клас різноманітних пристроїв і систем об’єднується в комплексну мережу. Адміністрація промислових об’єктів у майбутньому має зазнати значних змін через Індустрію 4.0. Ця цифрова революція включає розумне промислове освітлення.

Дизайн освітлення для промислових будівель є унікальним підходом, оскільки ці простори є різними світами. Промислові об’єкти – це будь-які місця, де відбувається виробництво або діяльність, пов’язана з виробництвом. Автомобілебудування, важке машинобудування, гігантське верстатобудування, суднобудування, літакобудування, сталеливарна, хімічна, нафтохімічна та фармацевтична галузі можуть використовувати ці важкі виробничі потужності. Це також можуть бути підприємства легкої промисловості, які виробляють споживчу електроніку, електроприлади, продукти харчування, папір, текстиль, шкіру та деревину, серед інших повсякденних товарів.

На відміну від інших видів інфраструктури, промислові об’єкти пропонують широкий спектр використання. Ці локації виконують широкий спектр завдань, включаючи контроль якості, зберігання, логістику, виробництво, механічну обробку, складання, оздоблення та пакування. Фізичні характеристики та архітектурне планування промислових об’єктів базуються на їхніх конкретних системах, процедурах, обладнанні, властивостях матеріалів і продукції, потребах у технічному обслуговуванні та проблемах безпеки працівників. Промислові об’єкти мають більш різноманітне середовище на додаток до унікальної інфраструктури через вплив переважно місцевих факторів, таких як вібрація, температура та атмосфера.

Освітлювальне рішення сучасного промислового об’єкта має забезпечувати комфортне та приємне середовище, мінімізуючи витрати на встановлені системи освітлення протягом життєвого циклу. Зменшення прогулів, менше виробничих помилок і менше нещасних випадків на виробництві — усе це можна віднести до візуально приємного робочого місця. Компанія може опинитися в невигідному конкурентному становищі, якщо її інфраструктура освітлення не працює ефективно, навіть якщо важливо досягти чіткої видимості шляхом відповідного регулювання кількох параметрів (відблиски, яскравість, рівномірність, освітленість, якість кольору, контрастність і адаптація).

На багатьох промислових об’єктах збирання врожаю вдень не є кращим, тому системи освітлення повинні працювати безперервно. Великі простори з високими стелями, які є звичайними для промислових виробничих цехів, мають високі вимоги до кількості люменів, яку може дати світильник з високими панелями, і кількості світильників, необхідних для покриття всього приміщення. Упродовж тривалого часу роботи величезна кількість систем освітлення високої потужності створює дуже високі вимоги до навантаження (кВт) і споживає значну кількість електроенергії (кВт-год).

Три основні фактори складають вартість життєвого циклу системи освітлення: капітальні витрати, витрати на енергію та витрати на обслуговування. Вартість технічного обслуговування — це фактор Х, який може мати найбільший вплив на вартість життєвого циклу, навіть якщо вартість енергії для експлуатації системи освітлення часто перевищує капітальні витрати на освітлення.Світлодіодний інтелектуальний високий ліхтарможе бути важко освітлити багато промислових зон. Системам освітлення важко вижити в цих важких умовах через їдкі хімікати, високу вологість, високі температури, значну вібрацію, корозійну атмосферу та/або нечисту електроенергію. Важкодоступні стелі підвищують витрати на персонал і викликають проблеми з безпекою, коли справа доходить до поточного технічного обслуговування або заміни ламп.

Розробка промислового освітлення повинна враховувати широкий спектр факторів і використовувати промислові світильники, які функціонують ефективно, ефективно та надійно у складних умовах. Існує два типи промислових світильників, призначених для використання всередині приміщень: високий і низький. Коли висота стелі або ферм даху перевищує 6,1 метра (20 футів), для загального освітлення використовуються високі ліхтарі. Максимальна висота, на якій можна встановлювати низькі ліхтарі, становить до шести метрів (20 футів). Верхні ліхтарі — це пристрої прямого освітлення, які розсіюють усе випромінюване світло в напрямку поверхні, яку вони мають освітлювати. Для того, щоб забезпечити достатнє освітлення на великій висоті, вони зазвичай виготовляються для генерування світлового потоку понад 10 000 люменів у регульованому пучку. Світильники, які використовуються для освітлення з низьким відсіком, зазвичай повинні мати більшу дисперсію для оптимального покриття та випромінювати менше 10 000 люменів. Через низьку монтажну висоту низькі ліхтарі потребують суворішого контролю відблисків, чого можна досягти за допомогою рефлекторів для блокування висококутового світла або призматичних рефракторів чи опалових розсіювачів для пом’якшення яскравості. Щоб висвітлити тіні, створені перешкодами над головою, або запропонувати освітлення, придатне для візуально складних робіт, використовується локальне робоче освітлення. Прожектори, які є націленими світильниками з контрольованим розподілом світла, зазвичай використовуються для освітлення відкритих виробничих зон.

Потреба в світильниках, які підходять для використання в місцях з незвичними кліматичними умовами, є ще одним способом класифікації промислових світильників. Надзвичайно високі температури навколишнього середовища, температури замерзання, висока вологість, вологі приміщення чи шланг-налаштування, корозійна атмосфера та вібрація великого обладнання – усе це виклики, які вони повинні витримати. Промислові освітлювальні прилади створені, перевірені та допущені до використання в приміщеннях, класифікованих за ступенем небезпеки. Небезпечні середовища визначаються як такі, що містять легкозаймисті гази або випаровування, горючий та/або електропровідний пил, а також легкозаймисті волокна та пил. Об’єкти, що переробляють нафту та газ, хімічні та нафтохімічні продукти, бурові установки, морські нафтові платформи, морські навантажувальні та транспортні термінали, морські та докові установки, резервуарні ферми, заводи з екстракції розчинниками, трубопровідні насосні станції, станції з обробки відходів та стічних вод, целюлозно-паперові комбінати, об’єкти, що виробляють та зберігають боєприпаси та феєрверки, об’єкти, які виготовляють порошок та лак, вугільні збагачувальні заводи та транспортування вугілля усі об’єкти є прикладами небезпечних місць.

Світлодіодне освітлення встановило своє панування на ринку промислового освітлення та стало стандартом протягом останніх десяти років. Традиційні системи освітлення покладаються на технологію розряду високої -інтенсивності (HID) або флуоресцентну технологію, яка має серйозні недоліки та обмеження. Світлодіоди пропонують високу ефективність і надійну роботу завдяки використанню електролюмінесценції, створеної рекомбінацією між електронами та дірками в активній області всередині напівпровідникових p-n-переходів. Незважаючи на те, що широке використання світлодіодних світильників вже дає значну економію енергії, все ще є багато шансів зменшити витрати протягом життєвого циклу.

Завдяки підвищенню ефективності застосування освітлення (LAE), яка враховує ефективність оптичної доставки, інтенсивність і ефективність спектру, технологія SSL може призвести до значної додаткової економії енергії. Порівняно зі застарілими системами освітлення, притаманна довговічність світлодіодів, робота без{1}}іскри та міцність у твердому стані дозволяють створювати надійні системи освітлення з набагато довшим терміном служби. Ці системи також є механічно міцнішими, щоб витримувати суворі умови навколишнього середовища, і значно безпечніші для використання в небезпечних місцях. Через високі витрати на технічне обслуговування та залежність промислових завдань від освітленого середовища безвідмовна-функціонування систем освітлення протягом тривалого життєвого циклу має вирішальне значення для промислового застосування.

led high bay fixtures

Незважаючи на те, що світлодіодна технологія завжди була в авангарді операційної ефективності, останні розробки та інновації вийшли за межі, щоб максимізувати енергоефективність систем освітлення та створити більш продуктивні робочі місця. Використання кращої керованості світлодіодів, що істотно відрізняє цю технологію від конкурентів, є основою цих досягнень. Світлодіоди — це електролюмінесцентні пристрої, які витримують безперервне вмикання/вимикання, забезпечують повний діапазон затемнення та швидко й точно реагують на керуючі сигнали. Завдяки такому ступеню керованості вихід світлодіодного світла може автоматично модулюватись у відповідь на вхідні сигнали датчиків або попередньо запрограмовані алгоритми.

Світлодіодне освітлення високих ярусівсумісний з усіма системами керування освітленням, які були розроблені для задоволення вимог енергоменеджменту власників або операторів промислових об’єктів, включаючи виявлення зайнятості, планування часу, збирання денного світла, інституційне налаштування, реагування на попит та адаптивну компенсацію. Окрім простого підвищення операційної ефективності, програмне керування-може розблокувати низку інших цінних функцій. Спектр системи змішування кольорів і, як наслідок, колір світла, яке вона випромінює, можна динамічно регулювати шляхом незалежного затемнення кожного основного світлодіода. На біологічному рівні динамічне керування кольором та інтенсивністю дозволяє маніпулювати виробленням основних гормонів, щоб викликати позитивні реакції у людей. Ця технологія сприяє використанню освітлення, орієнтованого на людину (HCL) для підвищення продуктивності, психічного здоров’я та фізичного здоров’я на робочому місці.

Найпростішим типом розумного освітлення є інтелектуальне світлодіодне освітлення, засноване на вбудованих можливостях програмування та/або локалізованому датчику. Розгортання автономних інтелектуальних систем освітлення на промислових об’єктах із великою кількістю інсталяцій світильників є недоцільним через вартість і складність, які зростають у міру витонченості. Залежно від візуального завдання, часу, необхідного для його виконання, працівника, який його виконує, і значення різних характеристик завдання для виконання роботи кількість світла (освітленість) і його спектральний склад часто змінюються в цих приміщеннях. Елементи керування освітленням, реалізовані на рівні схеми в освітлювальних приладах з централізованим керуванням, недостатньо чутливі або гнучкі, щоб задовольнити конкретні потреби або адаптуватися до майбутніх змін компонування та призначення.

Промислові освітлювальні прилади повинні бути уніфіковані по всьому об’єкту, щоб вони могли працювати разом, зберігаючи при цьому індивідуальність для налаштування освітлення для конкретного простору. Системи освітлення повинні співпрацювати та обмінюватися знаннями, щоб розвивати вищий рівень колективного інтелекту, що робить їх більш спроможними, ніж вони були б, якби вони працювали незалежно.

Ідея, що розвивається, розумне промислове освітлення зосереджена на створенні цифрової екосистеми для автоматизації освітлення, покращення простору та, зрештою, максимізації вартості компанії. Світлодіодне освітлення та цифрова мережа інтелектуальних пристроїв керування є ключовими компонентами цифрової екосистеми. Цифрова мережа забезпечує зв’язок між системами освітлення та пристроями керування за допомогою цифрових двійкових повідомлень, а не керуючих директив на основі змін напруги, навіть якщо цифрова природа світлодіодів дозволяє легко інтегрувати їх з електронними схемами.

Цифрові системи керування на основі м’яких кінцевих з’єднань замінюють схеми освітлення на основі жорстких аналогових наконечників як фундаментальні будівельні блоки зонування керування. Дво-зв’язок, комп’ютерне програмування та реалізація зонування та зміни зон за допомогою програмного забезпечення, спрямованого на окремі світильники або групи світильників у різних ланцюгах освітлення, — усе це стало можливим завдяки використанню цифрових систем керування. Завдяки цифровій адресності-на рівні світильника один світильник може бути призначений багатьом зонам для реалізації різних методів керування за різних умов. Більша гнучкість і, як наслідок, більша точність у подачі світла стали можливими завдяки можливості проектувати контрольну зону будь-якого масштабу. Крім того, програмна адресація спрощує перезонування просторів відповідно до мінливих потреб. Щоб покращити роботу об’єктів і прийняти кращі бізнес-рішення, двосторонній зв’язок- дає змогу збирати дані про продуктивність, такі як споживання енергії та стан водія, для подальшої обробки за допомогою різноманітних статистичних методів і методів оптимізації. Освітлювальні прилади можна включати в системи промислової автоматизації для централізованого керування й-обміну даними в межах цифрової мережі.

Промисловий світильник стає цифровим вузлом освітлення, яким можна незалежно керувати та допомагати колективним розумом цифрової екосистеми, коли світлодіодна технологія та цифрове керування працюють разом. Взаємозалежні підсистеми для управління температурою, регулювання струму приводу, оптичного керування та механічної інтеграції повинні співпрацювати, щоб гарантувати найкращу можливу продуктивність промислових світлодіодних світильників, які є інтегрованими системами. Світлодіодний драйвер, який забезпечує перетворення потужності під впливом напруги живлення або коливань навантаження для керування світлодіодами з постійним навантаженням постійного струму, є однією зі складових частин, яка є особливо важливою. Світлодіодний драйвер тепер є активним компонентом, необхідним для ефективного впровадження елементів керування в інтелектуальній системі освітлення, а не просто джерелом живлення постійного струму.

Струм керування визначає поведінку світлодіодів. Таким чином, розгортання різних методів керування полегшується завдяки виконанню водієм команд керування перемиканням і затемненням. У ситуаціях, коли багато світлодіодних каналів або шарів освітлення вимагають ретельного балансування коефіцієнтів світлового контрасту, безперервне затемнення є життєво важливою можливістю, необхідною для забезпечення безперебійних змін керування та сценаріїв змінного освітлення. Цю мету виконує світлодіодний драйвер, використовуючи інтегровану схему затемнення широтно-імпульсної-модуляції (ШІМ) або зменшення постійного струму (CCR).

Створення повнофункціональних інтелектуальних систем освітлення стало можливим завдяки різноманітності опцій, які можна включити в світлодіодний драйвер. Контролер, який забезпечує локальну обробку даних і-прийняття рішень, створює директиви для світлодіодного драйвера та спілкується з центральною системою керування через шлюз, є важливим для цих систем. Інтегральна схема (IC) або система-на-чіпі (SoC) з мікроконтролером і трансивером на борту називається контролером світла. Мікроконтролер також містить пам'ять, введення/виведення та центральний процесор (CPU). Флеш-пам'ять містить вбудоване програмне забезпечення, яке часто називають мікропрограмою. Програмована природа світлодіодної системи-на основі мікроконтролера дає змогу додавати інтелектуальні функції освітлення, як-от налаштування сцени, змішування кольорів, зменшення кількості світлового потоку та розширене планування.

По суті, розумне промислове освітлення передбачає включення систем освітлення в комп’ютерні-мережі, які розвиваються в очікуванні Інтернету речей (IoT). Інтернет речей уможливлює взаємодію завдяки величезному розміру мережі на основі IP-, яка також розширює підключення за протоколом Інтернету (IP) до кінцевих точок з обмеженими ресурсами. Архітектура Інтернету речей (IoT) надає широкий спектр послуг і програм для вирішення проблем, надто складних для вирішення в закритій мережі.

Не обов’язково, щоб системи освітлення фізично розміщували потужність обробки в екосистемі IoT. Сервери та програмне забезпечення, які забезпечують хмарні обчислення, аналітику великих-даних, штучний інтелект і машинне навчання, можуть бути частиною хмарної інфраструктури. За допомогою цих функцій можна зробити обробку даних, візуалізацію даних, зберігання та прийом даних більш ефективними. Оператори об’єктів можуть покращити автоматизацію освітлення та ефективність роботи за допомогою практичних висновків з даних IoT.

Усе між пристроями IoT і додатками IoT координується та управляється платформою IoT. Він пропонує набір елементів програмного забезпечення для керування пристроями IoT, управління даними, розробки додатків і включення. Промисловий Інтернет речей (IIoT), який відкриває нову еру промислових застосувань, може бути підключений до розумного промислового освітлення.