Алгоритмы энергоэффективного управления установками уличного освещения со светодиодными светильниками

Наталья Геннадьевна Семенова; Камиль Рафкатович Валиуллин

doi:10.17213/0136-3360-2020-2-3-100-107

Авторы

Наталья Геннадьевна Семенова Оренбургский государственный университет
Камиль Рафкатович Валиуллин Оренбургский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2020-2-3-100-107

Ключевые слова:

установки уличного освещения, алгоритм управления, энергоэффективность, мощность

Аннотация

Сравнительный анализ существующих систем управления установками уличного освещения (УУО) показал, что в настоящее время реализация алгоритмов энергоэффективного управления чаще всего осуществляется посредством детерминированных и стохастических методов без учета требований по обеспечению нормативного уровня освещенности дорожного покрытия, что в изменяющихся условиях внешней среды (погода, естественная освещенность) и неопределенных исходных данных (интенсивность движения) не всегда может обеспечить энергоэффективное функционирование УУО. Предложено для реализации алгоритмов управления при независимом или при совместном учете двух входных переменных (естественной освещенности и прогноза интенсивности дорожного движения) использовать математический аппарат искусственных нейронных сетей. Разработанные алгоритмы энергоэффективного управления УУО со светодиодными светильниками протестированы и апробированы на имитационной модели системы управления УУО, созданной в среде MATLAB. Представлены результаты имитационного моделирования: реализация алгоритма управления по освещенности и интенсивности дорожного движения в условиях обеспечения требований нормативного уровня освещенности способствует снижению энергопотребления до 35,9 % за счет диммирования светового потока в часы с низкой интенсивностью дорожного движения, что подтверждает энергоэффективное функционирование УУО с применением разработанного алгоритма.

Биографии авторов

Наталья Геннадьевна Семенова, Оренбургский государственный университет

д-р пед. наук, канд. техн. наук, профессор кафедры «Автоматизированный электропривод, электромеханика и электротехника» Оренбургского государственного университета.

Камиль Рафкатович Валиуллин, Оренбургский государственный университет

канд. техн. наук, доцент кафедры «Электро- и теплоэнергетика» Оренбургского государственного университета.

Библиографические ссылки

Айзенберг Ю.Б. О стратегии и тактике развития светотехнической промышленности РФ и задаче снижения вдвое энергопотребления на электрическое освещение при улучшении условий жизни людей // Светотехника. 2013. № 5, 6. С. 62 - 69.

Овчаров А.Т. Светодиодная светотехника в наружном освещении // Вестник ТГАСУ. 2014. Т. 1. № 1. С. 55 - 68.

Бондарев А.В., Зверев В.А., Багров К.А. Вопросы эффективности современных средств уличного освещения // Научно-техническое творчество молодежи как инновационный ресурс современного общества: материалы Всерос. науч.-практ. конф. 2014. С. 137 - 142.

Бондарев А.В., Багров К.А., Зверев В.А. Вопросы повышения эффективности современных средств уличного освещения // Инновации в науке: материалы Междунар. науч.-практ. конф. / Автономная некоммерческая организация содействия развитию современной отечественной науки. Издательский дом «Научное обозрение». 2013. С. 211 - 223.

Галущак В.С., Сошинов А.Г. Инновационные направления в уличном освещении городов и сельских поселений // Изв. Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. № 5(2). Т. 11. С. 272 - 275.

Вагин Г.Я., Солнцев Е.Б., Малафеев О.Ю. Анализ критериев выбора энергоэффективных и высококачественных источников света и светильников // Светотехника. 2017. № 5. С. 34 - 38.

Вагин Г.Я., Малафеев О.Ю., Мартынюк М.В. Исследование парка источников света, оценка электропотребления и потенциала экономии электроэнергии в системах освещения России // Светотехника. 2016. №. 3. С. 12 - 21.

Автоматизированные системы управления энергоэффективным освещением: монография / Л.С. Казаринов, Д.А. Шнайдер, Т.А. Барбасова, Е.В. Вставская и др.; под ред. Л.С. Казаринова. Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2011. 208 с.

Казаринов Л.С., Вставская Е.В., Барбасова Т.А. Концепция повышения энергетической эффективности комплексов наружного освещения // Фундаментальные исследования. 2011. № 12 - 3. С. 553 - 558.

Казаринов Л.С., Барбасова Т.А. Разработка проектов энергоэффективных систем уличного освещения на основе инновационного технико-экономического механизма возвратно-целевого усиления бюджетного финансирования // Вестник ЮУрГУ. Серия Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2011. Вып. 14. № 23 (240). С. 92 - 97.

Вставская Е.В., Барбасова Т.А., Константинов В.И. Оптимизация режима работы светодиодных светильников // Электротехнические комплексы и системы управления. 2011. № 4. С. 14 - 17.

Управление режимами работы светодиодных светильников с передачей информации по питающей сети / Е.В. Вставская, В.И. Константинов, Т.А. Барбасова, Е.В. Костарев // Физика и технические приложения волновых процессов: материалы IX Междунар. науч.-техн. конф. 13 - 17 сентября 2010.

Никуличев А.Ю., Сапронов A.A. и др. Принципы построения эффективных систем управления уличньм освещением // Изв. вузов. Электромеханика (спец. выпуск). 2008. С. 135 - 137.

Никуличев А.Ю., Сапронов A.A. и др. Система управления уличным освещением с использова-нием передачи информации по сети электроснабжения // Изв. вузов. Электромеханика (спец. выпуск). 2008. С. 137 - 138.

Ярушкина Н.Г. Проектирование интеллектуальных информационных систем // Наукоемкие технологии. 2013. Т. 14. №. 5. С. 061 - 066.

Яхъяева Г.Э. Нечеткие множества и нейронные сети : учеб. пособие. М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. 316 с.

Краснокуцкий И.Н. Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики: автореф. дис. … канд. техн. наук :05.14.02 / Омск, 2011. 20 с.

Alexandru Lavric, Valentin Popa. A traffic prediction algorithm for street lighting control efficiency. Journal of applied computer science & mathematics, no. 15(7)/2013, Suceava: pp. 13 - 17.

Stefano Pizzuti, Fabio Moretti, Mauro Annunziato. Advanced street lighting control through neural network ensembling. SMART 2013: The second international conference on smart systems, devices and technologies, ISBN: 978-1-61208-282-0, Rome, 2013: p 76 - 81.

Хайкин У.С. Нейронные сети: полный курс. М.: Изд. дом «Вильямс», 2006. 1104 с.

Семенова Н.Г., Валиуллин К.Р. Ин-теллектуальная система управления уличным освещениием на основе нейросетевых технологий // Вестник Оренбургского государственного университета. 2015. № 4. С. 185 - 191.

Матвеев М.Г., Свиридов А.С., Алейникова Н.А. Модели и методы искусственного интеллекта. Применение в экономике: учеб. пособие М.: Финансы и статистика; ИНФРА-М, 2008. 448 с.

Семенова Н.Г., Валиуллин К.Р. Выбор оптимальных параметров прогнозирования интенсивности дорожного движения // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2016. № 7. С. 99 - 102.

Валиуллин К.Р. Имитационное моделирование электротехнической системы уличного освещения // Электротехнические системы и комплексы. 2018. № 4(41). С. 48 - 55.

Восход и закат солнца в г. Оренбург - Россия // URL: https://voshod-solnca.ru/sun/%D0%BE%D1%80%D0% B5%D0%BD%D0%B1%D1%83%D1%80%D0%B3 (дата обращения: 28.11.19).

Сапронов А.А. и др. Оценка экономической эффективности мероприятий по модернизации сетей наружного освещения // Изв. вузов. Электромеханика. 2014. №. 3. С. 81 - 82.

Сапронов А.А., Никуличев А.Ю., Лещенко А.Г. Модернизация сетей наружного освещения - реальный путь к энергоэффективности //Автоматизация в промышленности. 2011. №. 9. С. 12 - 16.