Управление на осветлението през BMS

Средствата за автоматизирано управление на осветлението осигуряват значителен потенциал за енергоспестяване в допълнение към подобрено удобство и комфорт, което ги превръща в популярно решение за модерните интелигентни сгради.

Системите за сградна автоматизация (BMS), от друга страна, са "гръбнакът" на тези обекти с почти безграничните си възможности за синхронизиране и оптимизация на работата на консолидираните в тях системи и услуги като отопление, вентилация и климатизация, сигурност, контрол на достъпа, видеонаблюдение, пожаробезопасност и др. Ето защо е напълно логично управлението на осветлението също да бъде интегрирано в тези платформи – както в новостроящи се здания, така и при ретрофит на съществуващи архитектурни съоръжения.

До неотдавна сравнително високите първоначални разходи и разноски за поддръжка, привидната сложност и мащабност на такива проекти, а също и опасенията относно оперативната съвместимост на осветителните системи и други сградни инсталации до голяма степен ограничаваха по-масовата им реализация. През последните години обаче техническите средства, необходими за имплементация на една такава интегрирана платформа – и в частност сензорните технологии, драстично поевтиняха, а наред с това значително се разшириха функционалните им възможности. В допълнение цялата индустрия, разработваща интелигентни решения за сградния сектор, насочи усилията си към осигуряването на универсална оперативна съвместимост между продукти от различни производители, което премахна и другата основна пречка пред изпълнението на интегрирани в BMS системи за управление на осветлението.

Принцип и предимства на интегрираните решения

Стандартната платформа за интеграция между средствата за контрол на осветлението и системите за сградна автоматизация е BACnet протоколът. В редица проекти обаче компонентите за управление на осветителите изискват специални шлюзове (гейтуеи) за осигуряване на необходимата функционалност, което е свързано и с по-високи разходи за реализация. В наши дни виждаме все повече продукти в сегмента, които са осигурени с т. нар. Native BACnet (вградена) поддръжка на този комуникационен стандарт на ниво контролер, а това елиминира нуждата от допълнителни инвестиции и премахва ценовата бариера пред имплементацията на интегрирани контролни средства. На практика тя се опростява и улеснява до свързването на две отделни системи в обща Ethernet мрежа. Така всички данни от решението за управление на осветлението могат да бъдат споделяни в мрежата, а BMS платформата получава възможността да осъществява мониторинг и контрол върху всеки осветителен компонент.

Наред с ползите по отношение на енергийната ефективност, контролът на осветителните системи през платформи за сградна автоматизация осигурява и много допълнителни предимства. Сред тях са възможностите за: детайлни доклади за заетостта на помещенията и консумацията на енергия, задаване и автоматично изпълнение на графици, споделяне на събраните данни с други сградни услуги, диагностика на проблеми от различен характер, контрол на осветлението на ниво зона – помещение, етаж или дори отделна сграда в рамките на комплекс, разширено ръчно управление, а също и минимизиране на пиковото потребление на енергия.

Всичко това е възможно благодарение на факта, че съвременните BMS платформи реално представляват системи за разпределено управление, функциониращи като единно интелигентно цяло. Това означава, че изчислителните им хардуерни и софтуерни компоненти са разпределени в рамките на мрежа, съставена от контролни модули с микропроцесори и стандартни компютърни конфигурации. Контролът на осветлението се извършва посредством компоненти за ръчно управление, сензори за заетост на помещенията, фотодатчици и технически средства за задаване и изпълнение на различни работни графици, най-често в комбинация.

Графици, сензори за заетост и фотодатчици

Голяма част от икономиите на енергия в една модерна сграда идват от интелигентното управление на електрическото натоварване в зависимост от различни фактори като наличие на дневна светлина, заетост на помещенията и т. н. Основен принцип на тази стратегия е да се елиминира напразната работа на осветителните системи, когато и където осветление реално не е необходимо. За целта се създават режими за автоматично включване, изключване или димиране на съответните осветители в съответствие както с обичайния модел на използване на дадена зона, така и с отрязъка от денонощието, в който е достъпна дневна светлина и нейното количество. Интегрираните в BMS решения за управление на осветлението не биха били достатъчно ефективни и гъвкави обаче, ако не отразяваха и динамичните промени в потребностите от осветяване в реално време, данни които платформата получава в реално време от предвидените за целта датчици.

Сензорите за присъствие обикновено функционират на нивото на най-малката единица при зонирането, а именно помещението. С тяхна помощ се осигурява осветяване например на даден офис след края на официалното работно време, когато в него все още има служители, макар режимът на работа по график иначе автоматично да би изгасил осветлението. В такива случаи BMS системата може да отговори и с допълнителни автоматизирани действия, като адаптиране на микроклимата в помещението, изпращане на асансьор на етажа или пък уведомяване на екипите по сигурност на сградата, ако присъствието на хора в обекта след работно време изрично е забранен.

Често срещан е и обратният сценарий, в който дадена стая реално към момента не се използва, макар разписаният й график за обичайна експлоатация да сочи обратното. Сигналите от сензорите за заетост на помещенията могат да инициират не само включване или изключване на осветителните тела в зоната, но и тяхното димиране според моментните потребности. Възможностите за енергоспестяване с внедряването на такива решения варират в диапазона от 30 до цели 80%.

Фотосензорите, използвани в решенията за управление на осветлението през BMS платформа, също изпълняват две основни функции включване/изключване и за димиране, като основният им източник на данни е наличието на естествена светлина. Първата се осъществява посредством бинарен сигнал и задаване на прагове на осветеност, а втората – чрез непрекъснат променлив сигнал, отразяващ моментното отчетено количество дневна светлина. BMS системата може също постепенно да увеличава мощността на дадени осветители в отговор на тяхното стареене, за да се осигури постоянно ниво на осветеност.

Ръчно управление и мрежови изисквания

Възможностите за ръчно управление се оказват ключов фактор при възприемането на интегрираните решения за управление през BMS в съвременните сгради, тъй като позволяват динамичен контрол в реално време и иницииране на контролни команди практически от всяка точка в обекта от страна на потребителя, които надделяват над автоматизираните функции. За целта модули за директно цифрово управление (DDC) се свързват към съществуващите ключове и димери. Достъпни са и широка гама от специализирани ръчни контролери с разширени функции, както портативни, така и стационарни с възможност за монтаж във всяка една точка на сградата – падове с множество програмруеми бутони, мултифункционални LCD панели, дистанционни управления и т. н. Благодарение на специални интерфейси ръчно управление на осветителите е възможно дори и посредством тонални телефони. Други иновативни и набиращи популярност технологии за контрол на осветителите, интегрирани в BMS платформи, са гласовото и жестово управление.

Що се отнася до възможностите за кабелно и безжично свързване на осветителните компоненти към платформата за сградна автоматизация, окабеляването с усукана двойка проводници с ниско напрежение е най-често срещаната мрежова среда за директно цифрово управление. В зависимост от потребностите във връзка с честотната лента, близостта и други фактори, могат да бъдат използвани и широка гама други средства, включително коаксиални, оптични кабели, теснолентова връзка или сигнализация с разширен спектър по електропроводна линия (PLC), а също и радиочестотни (RF) и инфрачервени (IR) предаватели. На пазара се предлагат и рутери за разширяване на мрежата за директен дигитален контрол през стандартни или специализирани телефонни линии чрез модем или посредством TCP/IP мрежов протокол за връзка с корпоративен интранет или глобалната мрежа.