Системы управления тепличным, спортивным и охранным освещением
Андрей Сапрыкин,
руководитель инженерного отдела ООО «Лед—Компонентс», led-components.com
В статье, опубликованной в журнале «Современная Светотехника» №6, речь пойдет о новых системах управления светом.
Не справившись с трудностями, блинов не попробуешь. Башкирская пословица
Введение
В предыдущей статье «Неизолированные импульсные БП для улицы» мы рассказали о дешевых блоках питания компании Done Power серии PXC, которые изменяют выходной ток в зависимости от входного напряжения и тем самым могут составить конкуренцию ЭмПРА при простом групповом управлении светом на улице или в промышленном цехе. Такое техническое решение можно сравнить с двумя эталонами надежности: знаменитым автоматом Калашникова и качественной уличной опорой освещения от известной петербургской компании. В качестве яркого примера эффективности последней можно привести случай в одном из московских дворов, где световая опора помогла остановить неуправляемый Mercedes и спасти людей (рис. 1, вид спереди и рис. 2 – возможно, вид сзади. Отдельное спасибо Сергею за предоставленные фотографии. – прим. автора).
Рис. 1. «Взбесившийся» Mercedes разнес дорожный знак и влетел в столб в Новой Москве
Рис. 2. …и как не раз бывало в далеком 1943-м: немецкая машина скатилась под откос…
Это решение открывает возможность массового производства доступных светильников с импульсными блоками питания мощностью до 150 Вт. Такие устройства оптимальны для небольших городов, поселков, дворовых и ландшафтных территорий, где не требуется индивидуальный контроль и технический учет электроэнергии, а снижение светового потока на 50% разрешено по закону в вечернее время (снижение автомобильной интенсивности).
Однако существует множество других задач по управлению светом, где подобные БП применить невозможно. Ранее мы подробно рассказывали о выборе блоков питания, светодиодов и вторичной оптики для спортивных светильников в статьях «Биодинамические светильники, высокомощные спортивные прожекторы – куда податься производителю светильников, чтобы заработать денег, а не сводить концы с концами?», а также «Требования КХЛ и Матч ТВ к современным спортивным LED -светильникам для освещения ледовых арен».
В этой публикации речь пойдет о компонентах верхнего уровня систем управления освещением (СУО), включая такие как охранное освещение периметра, тепличный свет и спортивное освещение.
СУО на спортивных объектах
В актуальном классификаторе объектов спорта, утвержденном Министерством спорта РФ, приведено порядка 300 различных видов подобных объектов. При этом каждый такой объект имеет еще и свою категорию, в зависимости от множества факторов, в том числе и освещения данного объекта.
Категория A – спортивные сооружения для международных соревнований.
Категория B – тренировочные сооружения для профессионального спорта высших достижений.
Категория C – спортивные и развлекательные сооружения в черте города.
Категория D – спортивные и развлекательные сооружения за городской чертой и в лесопарковых зонах.
Категория E – спортивные и развлекательные сооружения в туристических центрах.
Категория F – сооружения для соревнований и тренировок по специализированным видам спорта.
Пример: на открытом футбольном поле питерской команды «Зенит» можно проводить как тренировки, так и международные соревнования, а вот на построенном рядом со школой открытом футбольном поле можно проводить только спортивные мероприятия местного уровня. Для стадиона такого типа не требуется множество сидячих мест на трибунах и высокое качество освещения, выполненное по международным требованиям при съемке видеокамерой для ТВ высокого разрешения. Чтобы упростить понимание того, какими должны быть системы управления освещением для различных спортивных объектов, рассмотрим лишь две основные категории:
Категория А – объекты для международных соревнований, такие как олимпийские объекты в Сочи для зимних видов спорта, и все крупные объекты типа футбольных, баскетбольных, волейбольных, хоккейных арен и т. п. для команд высшей лиги, выступающих на международном уровне.
Категория Б – объекты для тренировок, местных соревнований и развлекательных мероприятий регионального уровня типа тренировочных баз и полей, горнолыжных туристических склонов и т. п.
Проводная СУО с DMX/RDM на спортивном открытом футбольном поле категории А
Какой-либо сбой при освещении на таких объектах стоит очень дорого. Причина кроется в серьезных финансовых последствиях: риске расторжения договоров с телевизионными компаниями и потере рекламных контрактов. В подобных, высокоответственных ситуациях проводное управление освещением считается единственно надежным решением, несмотря на его сложность и большую стоимость. Реализация данной системы требует значительных инвестиций: прокладки кабельных трасс, установки репитеров, ретрансляторов и другого специализированного оборудования, обеспечивающего стабильное управление светом.
Более того, проводное подключение имеет существенное преимущество с точки зрения кибербезопасности. В современных реалиях угроза хакерских атак становится все более актуальной, поэтому физическое подключение практически исключает возможность несанкционированного вмешательства.
Рассмотрим типовой пример открытого футбольного поля со светильниками большой мощности установленными по периметру чаши стадиона (рис. 3).
Рис. 3. Футбольное поле категории А
В современных спортивных сооружениях светильники должны выполнять гораздо больше функций, чем простое включение и выключение. Помимо стандартных статических режимов для тренировок, охраны и других целей, они должны обеспечивать динамические сценические эффекты освещения, включая «качели», «змейку», «стробоскоп индивидуальный», «стробоскоп групповой» и другие.
Эти эффекты превращают спортивное мероприятие в настоящее шоу мирового масштаба, позволяя задействовать многотысячную аудиторию на трибунах и миллионы телезрителей.
Для реализации быстро изменяемых динамических сцен во всем мире используется специализированный сценический протокол передачи данных – DMX. Примечательно, что этот протокол уже программно интегрирован в современные блоки питания, такие как Inventronics NFS-1K8T210BC (рис. 4) и NSM-1K5S480GG (рис. 5).
О тонкостях протокола DMX и DMX/RDM мы подробно рассказывали в ранее опубликованных статьях, список которых приведен в конце статьи.
Рис. 4. Inventronics NFS-1K8T210BC БП в корпусе из литого алюминия, с DMX, мощностью 1800 Вт и тремя каналами
Рис. 5. Inventronics NSM-1K5S480GG БП в корпусе из экструзионного алюминия, с DMX, мощностью 1500 Вт и одним каналом
В таких СУО устанавливается множество промежуточных устройств с протоколом ArtNET, преобразующих сигнал DMX (рис. 6) для получения данных с пульта светодизайнера (рис. 7), который в онлайн-режиме может управлять каждым светильником отдельно или группой с миллисекундными задержками, незаметными человеческому глазу. Любое шоу – это очень сложный и долгий процесс по созданию сцен, синхронизированных с лазерами, звуком, дымом и т. п., поэтому при подборе комплектующих необходимо соблюдать все нюансы.
Рис. 6. Типовая схема СУО с применением ArtNET и большого количества светильников с DMX
Рис. 7. Пульт управления светом
Беспроводная СУО на горнолыжном склоне категории Б
Беспроводная система управления освещением оптимальна для горнолыжных склонов (рис. 8), где существует большая удаленность между последним светильником и диспетчерским пунктом, в котором размещен шкаф с контроллером управления освещением.
Рис. 8. Типовой туристический горнолыжный склон
Если использовать СУО, предложенную компанией MOONS’, то у нее есть преимущество перед другими известными радиотехнологиями: компания использует проверенный временем протокол ZigBee на частоте 868 МГц с так называемой MESH-топологией сети (рис. 9). Данная топология позволяет сделать осветительную установку практически любой длины и не бояться появления зон, где отсутствует радиосигнал, поскольку передача управляющего сигнала от диспетчера к самому последнему светильнику происходит не напрямую, а от светильника к светильнику. На таких объектах очень редко включаются динамические режимы с быстрым изменением светового потока и цвета, и в основном используются статические режимы работы. Поэтому в подобных задачах надежность передачи данных важнее, чем скорость (как у DMX).
Рис. 9. Топология сетей – MESH и STAR
Такую систему можно применять как для хоккейных коробок во дворе, (рис. 10), так и для футбольного поля (рис. 11) с высокими опорами по углам в количестве четырех штук. На каждой такой опоре буквально гроздьями свисают светильники большой мощности. Очень часто на таких объектах пункт диспетчера с управляющим контроллером со временем могут перенести на другое место. С беспроводной системой не потребуется заново протягивать управляющие линии от светильников.
Рис. 10. Открытый стадион для хоккея «хоккейная коробка» с опорами по периметру
Рис. 11. Футбольное поле с высокими опорами по углам
Компания MOONS’ предлагает комплексное решение для управления освещением в профессиональных спортивных сооружениях. В их арсенале два ключевых устройства:
- Контроллер с ЖК-дисплеем и кнопками (рис. 12), предназначенный для установки в диспетчерской. Этот контроллер позволяет легко выбирать различные режимы работы системы освещения:
- режим матча;
- режим тренировки;
- режим охранного освещения и другие сценарии.
- Преобразователь радиосигнала ZigBee в 0–10 В (рис. 13), который монтируется непосредственно на опоре или вблизи светильников. Это устройство обеспечивает управление через интерфейс 0–10 В, который на сегодняшний день присутствует практически во всех современных блоках питания.
Такое решение позволяет гибко и эффективно контролировать освещение на различных спортивных объектах.
Рис. 12. Контроллер MOONS’ GPT1GHP66D24000806 с ЖК-дисплеем и кнопками для управления светильниками по радиоканалу с ZigBee на частоте 868 МГц
Рис. 13. MOONS’ NP868HM67D24002100 (NODE) – преобразователь радиосигнала ZigBee на частоте 868 МГц в популярный у программируемых БП интерфейс 0–10 В
Охранное освещение периметра
Все основные требования к охранному освещению периметра (рис. 14), указаны в СП 52.13330.2016 и РД78.36.003-2002 «Требования и нормы проектирования по защите объектов от преступных посягательств».
Рис. 14. Типовой объект с освещением по периметру
В этих документах отражены все необходимые регламенты для проектирования таких объектов. В том числе и информация по расположению шкафа охранного освещения на объекте и размещению автоматики внутри этого шкафа, который обязательно устанавливается независимо от шкафа наружной системы освещения, чтобы обеспечить резервное электропитание. В соответствии с данными документами охранное освещение периметра (ООП) делится на два типа.
Дежурное освещение – освещение, используемое в нерабочее время, может быть включено круглосуточно, чтобы нарушитель думал, что на объекте есть охрана, а также было сложнее попасть на охраняемый объект в вечернее время незамеченным наблюдателем (охранником) или видеокамерами, не работающими с ИК-подсветкой. В таком режиме обычно все светильники работают на ~30% своей мощности (светового потока).
Тревожное (охранное) освещение – должно предусматриваться вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время. Активируется после поступления сигнала тревоги, и освещенность должна быть не менее 0,5 лк на уровне земли в горизонтальной плоскости или на уровне 0,5 м от земли на одной стороне вертикальной плоскости, перпендикулярной к линии границы. При этом для корректной работы видеокамер на реальных объектах освещенность поднимают в 10 раз – до 5 лк. В таком режиме обычно все светильники работают примерно на 100% своей мощности (светового потока), а если территория очень большая, то часть еще может работать в мигающем режиме (стробоскоп) для создания психологической нагрузки на нарушителя и возбуждения у него дезориентации в пространстве.
Групповое охранное освещение периметра двухрежимными светильниками по линии 0–10 В
Двухрежимные светильники стали популярным и экономичным решением в системах освещения благодаря специальным двухрежимным блокам питания. Современные программируемые блоки питания, например серии Done Power MXG, имеют расширенные возможности настройки работы в двух режимах.
Ключевые особенности таких блоков питания:
- Гибкость настройки режимов:
- возможность программной установки уровня дежурного освещения от 10 до 100%;
- инверсия управляющего сигнала (например, дежурный режим при замкнутом реле).
- Компенсация технических ограничений:
- возможность компенсировать падение напряжения на длинных управляющих линиях (до 1 км);
- настройка опорных точек напряжения (например, 9В = 100%, а не 10 В).
На рис. 16 представлен скриншот из программы DONE Programming Tool, демонстрирующий интерфейс настройки:
- прямая логика: 30% при замкнутых контактах (режим тревоги);
- 100% при разомкнутых контактах (дежурный режим).
Такие решения позволяют максимально гибко и точно настраивать систему освещения под конкретные задачи.
Рис. 15. Контроллер охранного освещения компании «Рубеж» (RUBEZH) с э/м реле для переключения режимов работы двухрежимных светильников
Рис. 16. Настройка параметров БП DONE POWER серии MXG для работы в двух режимах
Индивидуальное охранное освещение периметра адресными светильниками по линии RS-485
Адресные светильники – это светильники, имеющие уникальный адрес в сети, и потому это более дорогие изделия, нежели простые двухрежимные светильники. В таких светильниках установлен блок питания со встроенным интерфейсом RS-485 (рис. 17) или преобразователь RS-485 в 0–10 В (рис. 18) для управления встроенным источником тока с 0–10 В. Для работы системы из таких светильников применяется контроллер управления MOONS’ MSPA006478 с интерфейсом RS-485 (рис. 19), устанавливаемый непосредственно в диспетчерской (пункт охраны) или на улице, как у компании «Заря» (рис. 20). Такие контроллеры не только управляют светильниками, но и считывают множество параметров с БП, чтобы контролировать в режиме онлайн работу всех светильников.
Адресные светильники, помимо охранного освещения, массово применяются и в других решениях, где требуется гибкая настройка параметров каждого устройства. Например, в освещении автомобильных туннелей (рис. 21), где от качества освещения порой зависят жизни людей.
Компания MOONS’ предлагает широкий спектр компонентов для систем управления освещением. Сравнение адресных светильников с системами DALI и 0-10В представлено в таблице 1.
Рис. 17. Источник тока MOONS’ MU025S070AQI890 со встроенным интерфейсом RS-485
Рис. 18. Преобразователь интерфейса RS-485 в 0–10 В от компании MOONS’
Рис. 19. Контроллер MOONS’ MSPA006478 с интерфейсом RS-485
Рис. 20. Внешний вид контроллера «Заря-КЛС» со снятой крышкой
Рис. 21. Освещение в туннеле с помощью адресных светильников по сети RS-485
Функция | DALI-2 | 0-10V | RS-485 |
Индивидуальное управление | ü | Нет | ü |
Длина линии, м | < 300 | > 1000 | < 1000 |
Кол-во устройств, шт. | < 64 | > 128 | > 128 |
Защита от помех | высокая | хорошая | высокая |
Стоимость | высокая | низкая | средняя |
Проприетарный протокол | Нет | Нет | ü |
Простая настройка | Нет | ü | ü |
Таблица 1. Сравнение светильников охранного освещения с различными популярными интерфейсами без учета усилителей и роутеров для расширения сети
Тепличное освещение
Тепличные комбинаты и комплексы по своему назначению делятся на овощные (ТОК) – для производства овощей и рассадно-овощные (РОТК) – для выращивания рассады, предназначенной для высадки в открытый грунт, с последующим производством овощей. Площадь теплицы на тепличном комплексе составляет от 500 до 3000 м2, а площадь теплиц на комбинате составляет от 3 до 60 га (рис. 22).
Рис. 22. Современный тепличный комплекс
Стоимость электроэнергии растет, и поэтому агрономы и собственники таких комплексов при очередном обновлении света в теплицах пытаются найти на рынке более эффективное и современное световое решение, которое совместно с поливом, опылением и т. п. процессами, при дополнительной экономии электроэнергии обеспечит еще более быстрый рост растений при высоких вкусовых качествах.
Светодиоды в светильниках уже широко применяются в современных вертикальных фермах, а также в качестве досветки, поскольку обладают большим преимуществом перед традиционными источниками света. Основная задача, стоящая перед производителями светодиодов, систем управления освещением, агрономами и производителями мощных тепличных облучателей, – это создание современной осветительной установки со светодиодным светильником высокой мощности верхнего света, чтобы «заменить и победить» по технико-экономике (на всем цикле роста растения) осветительную установку, созданную на проверенном временем светильнике ЖСПxxx-600/1000 Рефлакс с ЭПРА (не ЭМПРА!), который успешно применяется на российском рынке тепличного освещения уже много лет (рис. 23).
Рис. 23. Светильник ЖСПxxx-600/1000 Рефлакс с ЭПРА
Эффективность светодиодов хоть и уверенно, но крайне медленно растет. Созданные специально для тепличного света мощные неизолированные БП Inventronics уже достигли своего предела по КПД~97,5% (400 В ac/2000 мА)! с возможностью работы при 380 В (рис. 24). Поэтому поиск решения такой сложной задачи у всех агрономов заключается в подборе наилучшего спектра облучателя на всех стадиях (фазах) роста культуры, поскольку у ЖСП светильника спектр только такой, как на рис. 25, и он не изменяется.
Рис. 24. БП INVENTRONICS NEL-1K0S400MG с КПД 97,5% при 380 В
Рис. 25. Спектр облучателя с лампой «Рефлакс»
Верхний тепличный свет – беспроводное управление
Один из самых известных и крупных игроков на рынке профессионального тепличного света – это, конечно же, компания «Филипс». Ее светильники и системы управления установлены по всему миру. В 2024 году новинкой компании стал облучатель для верхнего света Philips GreenPower LED toplighting force 2.0 (рис. 26), который имеет множество каналов управления диодами, то есть изменяемый спектр (рис. 27). Но самое главное в этом светильнике то, что он имеет беспроводное управление и подключается к легко масштабируемой (для увеличения со временем числа светильников в теплице) беспроводной системе Philips GrowWise Control System (рис. 28).
В ближайшие годы вряд ли кто-то из собственников тепличных комплексов захочет применять у себя именно светильники Philips и их СУО, так как она облачная и в любой момент может стать недоступной для управления или техподдержки из-за западных санкций. Поиск же альтернативных решений будет продолжаться и в 2025 году.
Если вас интересуют такие решения, и помимо прописанных сценариев управления необходима онлайн-диспетчеризация и автоматизация, то наша компания может порекомендовать беспроводную систему управления MOONS’ (рис. 12 и 13), с установкой локального сервера и ПО (в самой теплице или любой другой удаленной точке) без привязки к иностранному облачному хранилищу данных для обслуживания таких систем (рис. 29).
Рис. 26. Philips GreenPower LED toplighting force 2.0
Рис. 27. Параметры Philips GreenPower при разных значениях мощности
Рис. 28 СУО для теплиц от Philips
Рис. 29. СУО для теплиц от MOONS’
Заключение
В этой статье мы рассмотрели различные системы управления освещением под типовые задачи на российском рынке. Надеемся, что теперь вам стало более понятно, что любая современная система управления светом не сложнее светильника, так как состоит из «готовых кубиков», как и сам светильник. Главное понимать, какой «кубик» для какой задачи и как его поставить, чтобы вся система не рухнула.
Если у вас еще остались вопросы – смело обращайтесь за помощью в нашу компанию.
реклама: anton.denisov@ecomp.ru
Литература
- Айзенберг Ю. Б. Справочная книга по светотехнике. М.: Энергоатомиздат, 1983.
- Хоровиц Х. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1993.
- Сайт альянса DALI (DiiA). https://www.dali-alliance.org/dali2/
- Вся необходимая информация для работы с БП Inventronics. https://led-components.com/inventronics
- Программируемые БП – кому они нужны, если есть любимая крутилка-потенциометр?Могут ли крупнейшие китайские производители БП для внутреннего освещения LIFUD, EAGLERISE и EUCHIPS заменить полюбившиеся европейские бренды HELVAR, TCI и PHILIPS
- DALI-2 и Zhaga-18 взамен 0–10 В и старых NEMA Socket
- Влияние внешних факторов на надежность работы светильников для объектов ОАО «РЖД»
- https://led-components.com/techinfo — Рекомендации по установке и защите драйвера IP67 от проникновения воды
- Биодинамические светильники, высокомощные спортивные прожекторы – куда податься производителю светильников, чтобы заработать денег, а не сводить концы с концами?
- Требования КХЛ и Матч ТВ к современным спортивным LED светильникам
для освещения ледовых арен - Рынок на DoNE, или Какие комплектующие для светильников будут популярными в 2024 году
- Рынок на DoNE часть 3. Или почему неизолированные БП, такие как BECKY, завоюют профессиональный уличный свет
- Рынок на DoNE. Часть 4. Уличные неизолированные импульсные БП – новый тренд в лоукост-сегменте на за