Показатели энергопотребления установок обычно получают путем теоретических расчетов на основе данных инвентаризации, счетов за электроэнергию или записей из системы удаленного управления. Однако зачастую определить характеристики эффективности освещения установок бывает не так просто. Хотя каждый проект установки включает расчеты уровней и других параметров, они проверяются только по завершении установки в ходе первоначального тестирования, и постоянный мониторинг этих параметров во времени или по всей установке не осуществляется.
Получение таких показателей, как освещенность и равномерность освещения, обычно требует относительно сложных процессов, которые трудно выполнять регулярно или часто, и их применение ко всем установкам. Другими словами, хотя потребление энергии обычно известно, то же самое нельзя сказать об эффективности освещения установок.
Особенности измерений с использованием транспортных средств:
Одним из решений этой проблемы является использование транспортного средства для измерения освещенности. Это ускоряет сбор данных, делая задачу измерения всей улицы такой же простой и быстрой, как проезд по ней, что позволяет изучать большие площади за относительно короткое время. Еще одним преимуществом является то, что для проведения измерений на дороге не требуется прерывать движение транспорта, поскольку транспортное средство может свободно перемещаться в потоке транспорта.
Однако существуют ограничения, которые существенно влияют на сравнение стандартной методики и методики с использованием транспортного средства. Хотя практические примеры и анализ этого вопроса показывают, что значения освещенности и равномерности, полученные традиционными методами, такими как те, которые применяются в соответствии с Регламентом об энергоэффективности, не являются напрямую сопоставимыми, средние значения освещенности достаточно схожи, а полученные значения равномерности дают нижнюю границу фактических значений.
Тот факт, что измерения не поддаются прямому сравнению со стандартными методами, не уменьшает их полезности, поскольку они позволяют наблюдать изменения освещенности и полезного светового потока, обеспечиваемого светильниками. Другими словами, изучение поведения измерений во времени (между различными сеансами измерений в разные дни) и вдоль маршрута (в рамках одного сеанса измерений в зависимости от расстояния) позволяет делать выводы о поведении и эволюции средней освещенности и равномерности освещения, аналогичные тем, которые получаются при использовании ручных методов.
Кроме того, погрешность измерения средней освещенности между измерениями на крыше транспортного средства и измерениями на земле будет очень схожей во времени. Поэтому при расчете коэффициента технического обслуживания, который представляет собой отношение начальной средней освещенности к текущей средней освещенности, эта погрешность компенсируется, и результирующий коэффициент технического обслуживания будет практически таким же, как и при измерениях на земле.
В заключение, хотя измерение освещенности с помощью транспортных средств не может обеспечить абсолютные значения, непосредственно сопоставимые с указанными в проекте установки, оно может быть полезно для мониторинга и отслеживания производительности установки, эффективности внедренных мер, динамики энергоэффективности и коэффициента технического обслуживания — и все это гораздо более оперативным, простым и всесторонним способом.
Следует также учитывать, что, согласно как национальным, так и международным нормам и стандартам, большинство методов измерения средней освещенности наружной зоны освещения основаны на сетке из трех поперечных точек измерения, расположенных на расстоянии не более 1 метра друг от друга, на N точек вдоль продольной оси.
Интеграция различных элементов:
Существующие системы или решения, как правило, основаны на интеграции различных компонентов, доступных на рынке в данный момент времени, на основе которых разрабатывается специализированное программное обеспечение для данного решения.
Это требует интеграции и синхронизации множества единиц оборудования от разных производителей, со всеми вытекающими отсюда ограничениями. Кроме того, если один из производителей модифицирует или снимает с производства оборудование, необходимо найти и интегрировать замену. То же самое происходит, если используемый компьютер нуждается в замене и имеет другую версию операционной системы. Поэтому такие системы часто становятся разовыми решениями, которые трудно поддерживать в течение длительного времени в качестве стандартного рыночного продукта.
Кроме того, ограничения в синхронизации между измерениями положения и освещенности, а также время обновления данных о положении означали, что для уменьшения ошибок и получения измерений на равномерных расстояниях скорость считывания транспортного средства приходилось ограничивать.
Таким образом, исходя из всех этих предпосылок, было решено, что имеющиеся на рынке люксометрические датчики не отвечают потребностям при адекватной стоимости, и что наилучшим решением является разработка собственного люксометрического датчика со встроенным датчиком положения GPS, а также соответствующего программного обеспечения для управления данными.
LX-GPS
требуются специфические характеристики, прежде всего, способность максимально точно имитировать работу человеческого глаза. Для достижения этой цели в сотрудничестве с UPC (Политехнический университет Каталонии) были определены необходимые фильтры и рассеиватель для выбранного датчика освещенности. Таким образом, был разработан уникальный рассеиватель со встроенными фильтрами для регулировки как кривой V-лямбда, так и косинуса альфа.
Еще одной важной особенностью является диапазон и точность измерений, обеспечивающие его использование как днем, так и ночью, а также позволяющие анализировать взаимодействие искусственного освещения и погодных условий, например, при освещении туннелей. Таким образом, LX-GPS имеет средний диапазон от 0 до 50 000 люкс и саморегулирующуюся точность.
В процессе разработки датчика освещенности было решено, что наиболее подходящим подходом будет прямая передача данных на компьютер без необходимости использования адаптера или преобразователя. Поэтому датчик интегрирует преобразователь сигнала и предоставляет обработанные данные. Кроме того, для прямой передачи данных об освещенности на любой тип компьютера под управлением Windows (ноутбук, нетбук, планшет и т. д.) было выбрано USB-соединение. Это соединение, помимо высокой скорости, позволяет питать датчик от 5 В, что исключает необходимость в дополнительных кабелях.
Для решения проблемы синхронизации между люксметром и GPS оба устройства интегрированы в датчик LX-GPS (рис. 1), так что люксметр и GPS-приемник управляются одним и тем же микропроцессором, используя одно USB-соединение и протокол для связи с компьютером.
Благодаря синхронному обновлению данных об освещенности и положении с регулируемой частотой, система обеспечивает меньшую неопределенность позиционирования по сравнению с системами с фиксированной частотой, что приводит к большей равномерности распределения измерений. Это позволяет собирать данные на максимально допустимых скоростях. Кроме того
, потребность в системе измерения средней освещенности с помощью трехточечной параллельной антенной решетки была удовлетворена за счет использования USB-концентратора, а программное обеспечение было разработано для записи измерений с одного-трех датчиков LX-GPS. Это повышает общую точность системы как при оценке освещенности, так и при определении положения. См. рисунок 2.
Программное обеспечение LX-GPS:
Основная функция модуля сбора данных измерений — считывание мгновенной освещенности и соответствующего ей GPS-координат. Измерения записываются через регулярные интервалы в зависимости от скорости транспортного средства. Это гарантирует, что интервалы между измерениями приблизительно одинаковы и ни одна зона измерения не имеет более высокой концентрации измерений, чем другие, что могло бы исказить среднее значение.
Для облегчения сбора данных на экране отображается мгновенное значение в люксах для каждого из трех датчиков LX-GPS, которые могут записывать данные одновременно, а также среднее значение по этим трем датчикам (рис. 3). Также отображается дополнительная информация, такая как зона покрытия GPS, текущее местоположение, количество доступных спутников, скорость транспортного средства, пройденное расстояние и т. д.
Что касается показаний GPS-позиционирования, важно отметить, что если GPS-позиция временно теряется по какой-либо причине (подземные переходы, туннели и т. д.), система может продолжать запись до тех пор, пока она не будет восстановлена. Затем она интерполирует координаты на основе полученных измерений.
При просмотре задания отображается графическое представление освещенности, измеренной в люксах, и пройденного расстояния в метрах. Кроме того, имеется сводка по всему заданию, включая среднюю освещенность и равномерность. Мы также можем выбрать область графика, и система рассчитает значения освещенности и равномерности для этого участка, сравнивая эти частичные значения со значениями для всего
задания.
Однако мы можем не только анализировать отдельные задачи, но и сравнивать две задачи, визуализируя их графическое представление (рис. 4). Помимо получения сводной информации об освещенности и равномерности каждой задачи, рассчитывается процент вариации между задачами.
Вкратце, датчик LX-GPS — это устройство, специально разработанное для этого применения и предназначенное для массового производства, что гарантирует его доступность и экономичность.
Философия системы LX-GPS заключается в том, чтобы быть стандартным инструментом, а не разовым решением, и поэтому она будет продолжать развиваться и расширять свои возможности. Это особенно актуально в отношении программного обеспечения для анализа данных, которое будет включать в себя новые функции, такие как визуализация и отображение задач.
Автор:
Карлос Сьерра Гаррига, ETSEIB-UPC; Рубен Санс Сирия, ETSEIB-UPC;
Карлос Х. Вивес Небот; АФЕИСА
