Интелигентни решения за индустриално осветление

Едно интелигентно решение за промишлено осветление използва цифрови системи за управление, универсална свързаност и стратегия,-базирана на платформа, за да превърне промишлените осветителни тела в интелигентни, оперативно съвместими осветителни системи. Използването на цифрови прозрения в управлението на осветлението става все по-популярно след преминаването към твърдотелно осветление, базирано на LED технология. Целта на дигиталната трансформация в индустриалния сектор е да се подобри ефективността отвъд това, което само LED осветлението може да осигури, като същевременно се създадат безопасни, ефективни и продуктивни условия на труд. Възможността за разработване на уникални възможности и внедряване на сложни функции е възможна благодарение на силното взаимодействие, което интелигентното решение за осветление установява между информационните технологии (ИТ) и оперативните технологии (ОТ), както и между хардуера и софтуера. За да се събират, споделят, решават и действат, хомогенен клас от различни устройства и системи се комбинира в цялостна мрежа. Администрирането на индустриални съоръжения ще трябва да претърпи значителна промяна в бъдеще поради Industry 4.0. Тази цифрова революция включва интелигентно индустриално осветление.

Дизайнът на осветлението за промишлени сгради е уникален подход, защото тези пространства са различни светове. Индустриалните съоръжения са всички места, където се извършва производство или дейности, свързани с производството. Автомобилите, тежките машини, огромните металорежещи машини, корабостроенето, самолетостроенето, стоманодобивът, химическият, нефтохимическият и фармацевтичният сектор могат да използват тези тежки производствени съоръжения. Те също могат да бъдат предприятия за лека промишленост, които произвеждат потребителска електроника, електрически уреди, храни, хартия, текстил, кожа и дърво, наред с други ежедневни артикули.

За разлика от други видове инфраструктура, индустриалните съоръжения предлагат широк спектър от приложения. Тези места се справят с широк набор от задачи, включително контрол на качеството, съхранение, логистика, производство, машинна обработка, сглобяване, довършване и опаковане. Физическите характеристики и архитектурното оформление на промишлените съоръжения се основават на техните специфични системи, процедури, машини, свойства на материалите и продуктите, нуждите от поддръжка и опасенията за безопасността на работниците. Индустриалните съоръжения имат по-разнообразна среда в допълнение към уникалната инфраструктура поради влиянието на предимно местни елементи като вибрации, температура и атмосфера.

Решението за осветление на едно модерно промишлено съоръжение трябва да позволява осигуряването на комфортна и приятна среда, като същевременно минимизира разходите за жизнения цикъл на инсталираните осветителни системи. Намаленото отсъствие от работа, по-малкото производствени грешки и по-малкото производствени злополуки могат да бъдат приписани на визуално приятното работно място. Една компания може да бъде в неизгодно конкурентно положение, ако нейната осветителна инфраструктура не работи ефективно, дори ако е от съществено значение да се постигне ясна видимост чрез подходящо регулиране на няколко параметъра (отблясъци, яркост, еднородност, осветеност, качество на цвета, контраст и адаптация).

Събирането на дневна светлина не е предпочитано в много индустриални обекти и осветителните системи трябва да работят непрекъснато. Количеството лумени, което може да даде осветителното тяло с висок панел, и броят на осветителните тела, необходими за покриване на целия обект, са силно изисквани от обширните пространства с високи тавани, които са често срещани в индустриалните производствени халета. При продължителни часове на работа огромният брой осветителни системи с висока мощност генерира изискване за много голямо натоварване (kW) и консумира значително количество електроенергия (kWh).

Три основни фактора съставляват разходите за жизнения цикъл на осветителната система: капиталови разходи, разходи за енергия и разходи за поддръжка. Разходите за поддръжка са X факторът, който може да има най-голямо влияние върху разходите за жизнения цикъл, дори ако енергийните разходи за работа на осветителна система често надвишават капиталовите разходи за осветлението.LED интелигентна висока лампаможе да бъде трудно да се осветят много индустриални зони. Трудно е за осветителните системи да оцелеят в тези трудни условия поради разяждащите химикали, високата влажност, високите температури, значителните вибрации, корозивните атмосфери и/или нечистата енергия. Труднодостъпните тавани повишават разходите за персонал и проблемите с безопасността, когато става въпрос за рутинна поддръжка или смяна на лампите.

Проектирането на промишлено осветление трябва да вземе предвид широк спектър от фактори и да използва промишлени осветителни тела, които функционират ефективно, ефикасно и надеждно при взискателни настройки. Има два вида промишлени осветителни тела, предназначени за употреба на закрито: високи и ниски. Когато височината на тавана или покривните ферми надвишава 6,1 метра (20 фута), за осигуряване на общо осветление се използват високи светлини. До шест метра (20 фута) е максималната височина, на която могат да се монтират ниски светлини. Високите светлини са устройства за директно осветление, които разпръскват цялата светлина, която излъчват по посока на повърхността, която са предназначени да осветяват. За да осигурят достатъчно осветление на голяма светла височина, те обикновено се правят да генерират светлинен поток от повече от 10 000 лумена в регулиран лъч. Осветителните тела, използвани в приложения за осветление с ниски заливи, обикновено трябва да имат по-широка дисперсия за оптимално покритие и да излъчват по-малко от 10 000 лумена. Поради ниските си монтажни височини, ниските светлини изискват по-строг контрол на отблясъците, което може да се постигне чрез използване на рефлектори за блокиране на светлина под голям ъгъл или призматични рефрактори или опалови дифузори за смекчаване на яркостта. За осветяване на сенките, създадени от препятствия над главата, или за предлагане на осветление, подходящо за визуално взискателни задачи, се използва локализирано осветление за задачи. Прожекторите, които са насочващи се осветителни тела с контролирано разпределение на светлината, обикновено се използват за осветяване на открити производствени площи.

Необходимостта от осветителни тела, които са подходящи за използване на места с необичайни климатични условия, е друг начин, по който се категоризират индустриалните осветителни тела. Изключително високи температури на околната среда, температури на замръзване, висока влажност, влажни зони или настройки на маркучи, корозивни атмосфери и вибрации от големи машини са всички предизвикателства, на които те трябва да могат да издържат. Индустриалните осветителни тела са създадени, изследвани и одобрени за използване в зони, категоризирани според нивото на опасност. Опасни среди се определят като такива, които съдържат запалими газове или изпарения, запалими и/или проводими прахове и лесно запалими влакна и летящи частици. Съоръжения, които преработват нефт и газ, химически и нефтохимически продукти, сондажни платформи, офшорни нефтени платформи, морски терминали за товарене и пренос на гориво, офшорни и крайбрежни инсталации, резервоарни ферми, инсталации за екстракция с разтворители, тръбопроводни помпени станции, инсталации за третиране на отпадъци и отпадъчни води, целулозни и хартиени предприятия, съоръжения за производство и съхранение на боеприпаси и фойерверки, съоръжения за прах и лак, инсталации за обогатяване на въглища и обработка на въглища всички съоръжения са примери за опасни места.

LED осветлението установи своето господство на пазара на индустриално осветление и се превърна в стандарт през последните десет години. Традиционните системи за осветление разчитат на разряд с висок-интензитет (HID) или флуоресцентна технология, които имат сериозни недостатъци и ограничения. Светодиодите предлагат голяма ефективност и надеждна работа чрез използване на електролуминесценция, генерирана от рекомбинация между електрони и дупки в активната област в рамките на полупроводниковите p-n преходи. Въпреки че вече има значителни икономии на енергия от широкото използване на LED осветителни тела, все още има много шансове за намаляване на разходите за жизнения цикъл.

Чрез увеличаване на ефективността на приложението за осветление (LAE), което взема предвид ефективността на оптичното доставяне, интензитета и ефикасността на спектъра, SSL технологията може да доведе до значителни допълнителни икономии на енергия. В сравнение със старите осветителни системи, присъщата на светодиодите дълготрайност, работа без искри-и издръжливост в твърдо състояние позволяват създаването на здрави осветителни системи с много по-дълъг живот. Тези системи са също така по-здрави механично, за да издържат на тежки условия на околната среда и са значително по-безопасни за използване в опасни места. Поради високите разходи за поддръжка и зависимостта на индустриалните задачи от осветената среда, функционирането-безотказно на осветителните системи през целия дълъг жизнен цикъл е от решаващо значение за индустриалните приложения.

led high bay fixtures

Въпреки че LED технологията винаги е била в челните редици на оперативната ефективност, последните разработки и иновации са надхвърлили, за да увеличат максимално енергийната ефективност на осветителните системи и да създадат по-продуктивни работни пространства. Използването на по-добрата управляемост на светодиодите, което съществено отличава технологията от нейните конкуренти, е в основата на тези постижения. Светодиодите са електролуминесцентни устройства, които могат да издържат на непрекъснато включване/изключване, предлагат затъмняване в пълен диапазон и реагират бързо и точно на управляващи сигнали. С тази степен на контролируемост, изходът на LED светлина може да бъде автоматично модулиран в отговор на сензорни входове или предварително програмирани алгоритми.

LED осветление за висок заливе съвместим с всички системи за контрол на осветлението, които са разработени, за да отговорят на изискванията за управление на енергията на собствениците или операторите на индустриални съоръжения, включително откриване на заетост, планиране на време, събиране на дневна светлина, институционална настройка, отговори на търсенето и адаптивна компенсация. Освен просто повишаване на оперативната ефективност, софтуерно{1}}базираното управление може да отключи множество други ценни функции. Спектърът на системата за смесване на цветове и, следователно, цветът на светлината, която излъчва, могат да бъдат динамично регулирани чрез независимо димиране на всеки основен светодиод. На биологично ниво, динамичното управление на цвета и интензитета позволява манипулиране на производството на основни хормони, за да се предизвикат положителни реакции при хората. Използването на -центрично осветление върху човека (HCL) за подобрена производителност, психическо здраве и физическо здраве на работното място се задвижва от тази технология.

Най-простият тип интелигентно осветление е интелигентното LED осветление, базирано на вградена програмируемост и/или локализирано отчитане. Внедряването на самостоятелни интелигентни осветителни системи в промишлени съоръжения с множество инсталации на осветителни тела е непрактично поради разходите и сложността, които нарастват с усъвършенстването. В зависимост от визуалната задача, времето, необходимо за нейното изпълнение, работника, който я изпълнява, и значението на различните характеристики на задачата при завършване на работата, количеството светлина (осветеност) и нейният спектрален състав често се променят в тези съоръжения. Контролите за осветление, внедрени на ниво верига в централно контролирани осветителни тела, не реагират достатъчно или са достатъчно гъвкави, за да отговорят на специфични нужди или да се адаптират към бъдещи промени в оформлението и предназначението.

Индустриалните осветителни тела трябва да бъдат унифицирани в цялото съоръжение, така че да могат да работят заедно, като същевременно запазват индивидуалността за персонализиране на осветлението за конкретно пространство. Системите за осветление трябва да си сътрудничат и да споделят знания, за да развият по-високо ниво на колективен интелект, което ги прави по-способни, отколкото биха били, ако работят независимо.

Развиваща се идея, интелигентното промишлено осветление се съсредоточава върху изграждането на цифрова екосистема за автоматизиране на осветлението, подобряване на пространствата и евентуално увеличаване на стойността на компанията. LED осветлението и цифровото свързване в мрежа на интелигентни контролни устройства са ключови компоненти на цифровата екосистема. Цифровата мрежа позволява комуникацията между осветителните системи и контролните устройства, използвайки цифрови двоични съобщения, а не управляващи директиви, базирани на промени в напрежението, дори ако цифровата природа на светодиодите позволява лесното им интегриране с електронни схеми.

Цифровите системи за управление, базирани на меки кабелни накрайници, заменят осветителните вериги, базирани на твърди аналогови накрайници, като основни градивни елементи на контролното зониране. Дву-комуникацията, компютърното програмиране и прилагането на зониране и презониране чрез софтуер, насочен към отделни осветителни тела или групи от осветителни тела в различни осветителни вериги, са възможни благодарение на използването на цифрови системи за управление. Едно осветително тяло може да бъде разпределено към много зони за прилагане на различни техники за управление при различни условия, благодарение на цифровата адресируемост-на ниво осветително тяло. Повече гъвкавост и, следователно, по-голяма точност при доставяне на светлина са възможни от капацитета за проектиране на контролна зона във всякакъв мащаб. Освен това софтуерното адресиране улеснява повторното зониране на пространствата, за да се приспособят към променящите се нужди. За да се подобрят операциите на съоръженията и да се вземат по-добри бизнес решения, дву-комуникацията позволява събирането на данни за производителността, като потребление на енергия и състояние на водача, за по-късна обработка с помощта на различни статистически и оптимизационни техники. Осветителните тела могат да бъдат включени в системи за индустриална автоматизация за централизиран контрол и споделяне на-данни в цялото съоръжение чрез цифрова мрежа.

Индустриалното осветително тяло се превръща в цифров осветителен възел, който може да бъде независимо контролиран и подпомаган от колективния интелект на цифровата екосистема, когато LED технологията и цифровите контроли работят заедно. Взаимозависимите подсистеми за управление на топлината, регулиране на тока на задвижване, оптичен контрол и механична интеграция трябва да си сътрудничат, за да гарантират възможно най-добрата производителност от индустриалните LED осветителни тела, които са интегрирани системи. LED драйверът, който предлага преобразуване на мощността при колебания на захранващото напрежение или натоварването, за да задвижва светодиодите с постоянен товар от DC мощност, е една от съставните части, която е особено важна. LED драйверът вече е активен компонент, който е от съществено значение за ефективното прилагане на контролите в интелигентна осветителна система, а не просто източник на захранване с постоянен ток.

Задвижващият ток определя как се държат светещите светодиоди. Следователно, внедряването на различни техники за управление се улеснява от изпълнението на водача на команди за управление на превключване и затъмняване. В ситуации, в които много LED канали или осветителни слоеве изискват внимателно балансиране на съотношенията на светлинен контраст, непрекъснатото затъмняване е жизненоважна способност, необходима за осигуряване на безпроблемни промени в контрола и променливи сценарии на осветление. С помощта на интегрирана импулсна-модулация (PWM) или схема за затъмняване с постоянен ток (CCR), LED драйверът изпълнява тази цел.

Създаването на напълно функционални интелигентни осветителни системи става възможно благодарение на разнообразието от опции, които могат да бъдат включени в LED драйвер. Контролерът, който предлага локална обработка на данни и-вземане на решения, създава директиви за LED драйвера и комуникира с централна система за управление чрез шлюз, е от съществено значение за тези системи. Интегрална схема (IC) или система-върху-чип (SoC) с микроконтролер и трансивър на борда се нарича светлинен контролер. Микроконтролерът също така включва памет, I/O и централен процесор (CPU). Флаш паметта съдържа вграден софтуер, често известен като фърмуер. Програмируемата природа на базираната на микроконтролер -LED система прави възможно добавянето на функции за интелигентно осветление като настройка на сцена, смесване на цветове, намаляване на поддръжката на лумена и разширено планиране.

По същество интелигентното индустриално осветление включва включване на осветителни системи в компютърни -базирани мрежи, които се развиват в очакване на Интернет на нещата (IoT). Оперативната съвместимост е възможна при огромния размер на мрежата, базирана на IP-от IoT, която също така разширява свързаността на интернет протокол (IP) до крайни точки с ограничени ресурси. Архитектурата на Интернет на нещата (IoT) предоставя широк набор от услуги и приложения за решаване на проблеми, които са твърде сложни за управление в затворена мрежа.

Не е необходимо осветителните системи физически да съхраняват процесорната мощност в IoT екосистемата. Сървъри и софтуер, които позволяват облачни изчисления, анализ на големи-данни, изкуствен интелект и машинно обучение, може да са част от облачната инфраструктура. Обработката на данни, визуализацията на данни, съхранението на данни и приемането на данни могат да бъдат направени по-ефективни с помощта на тези функции. Операторите на съоръжения могат да подобрят автоматизацията на осветлението и оперативната ефективност с помощта на практични прозрения от IoT данни.

Всичко между IoT устройствата и IoT приложенията се координира и управлява от IoT платформа. Той предлага колекция от софтуерни елементи за управление на IoT устройства, управление на данни, разработка на приложения и активиране. Индустриалният интернет на нещата (IIoT), който трябва да въведе нова ера на индустриални приложения, може да бъде свързан с интелигентно индустриално осветление.