Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат технических наук Краснокуцкий, Иван Николаевич

• Краснокуцкий, Иван Николаевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Краснокуцкий, Иван Николаевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Исследование электроснабжения осветительных установок в составе электроэнергетической системы

1.1. Локальные системы электроснабжения осветительных установок

1.2. Автоматизированные распределенные системы электроснабжения осветительных установок

1.2.1. Общая структура управления наружным освещением

1.2.2. Обзор существующих систем наружного освещения

1.2.3. Автоматизированная система управления освещением НПО «МИР»

1.2.3.1. Назначение и состав системы

1.2.3.2. Защита силовых линий наружного освещения

1.2.3.3. Диагностика электрических сетей наружного освещения

1.2.3.4. Программное обеспечение системы

1.2.3.5. Функции системы

1.3. Выводы и результаты

2. Получение, цифровая обработка и анализ динамических процессов естественной освещенности в системе электроснабжения осветительных установок

2.1. Выбор измерительных устройств естественной освещенности, их математических описаний и методик исследования

2.2. Определение моментных и вероятностных характеристик

2.2.1. Основные формулы вычисления характеристик и анализ суточной освещенности

2.2.2. Результаты статистической обработки недельной экспериментальной информации

2.3. Спектральный анализ исследуемых динамических процессов

2.4. Выводы и результаты

3. Моделирование процессов управления системой электроснабжения

осветительных установок

3.1. Модель простейшей системы управления освещением

3.1.1. Формализация нечетких множеств

3.1.2. Определение правил и нечеткий вывод

3.1.3. Моделирование в программной среде

3.1.4. Исследование влияния помех

3.2. Модель системы с учетом годового расписания

3.2.1. Исследование модели с идеальным входным сигналом

3.2.2. Анализ помехоустойчивости системы

3.2.3. Модель системы с реальным входным сигналом

3.3. Экономическая эффективность предлагаемых алгоритмов управления

3.4. Выводы и результаты

4. Применение разработанных алгоритмов и модернизация АСДУ электроснабжением осветительных установок

4.1. Аппаратная часть АСДУ наружным освещением НПО «МИР»

4.1.1. Питающий пункт третьего исполнения ПП-03

4.1.2. Испытательная панель автоматизированной системы управления наружным освещением

4.1.3. Асинхронный преобразователь МОХА NPort 5650

4.2. Программное обеспечение АСДУ наружным освещением

4.2.1. ОРС сервер «Омь»

4.2.2. Графический редактор МИР

4.2.3. Программный комплекс «Учет энергоресурсов»

4.2.4. Программа «Сервер тревог»

4.3. Интеллектуальная система принятия решения

4.3.1. Разработка программного интерфейса в среде Matlab GUIDE

4.3.2. Взаимодействие программного обеспечения Matlab с ОРС сервером «Омь» и ПК «Учет энергоресурсов»

4.3.3. Методы получения уровня освещенности на основе обработки

видеосигнала

4.3.4 Выводы и результаты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики»

ВВЕДЕНИЕ

Повышение уровня автоматизации электроэнергетических систем и внедрение интеллектуальных систем управления энергоемкими объектами является одной из актуальных задач современных наукоемких промышленных технологий. Такие системы наряду с выполнением в автоматическом режиме заданных функций, могут обеспечивать экономию электроэнергии, что для многих предприятий является определяющим в принятии решения об автоматизации [1, 42, 55, 101]. Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) - комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. АСУ ТП предназначены для оптимизации технологических процессов производств и повышение их эффективности путем автоматизации, базирующейся на использовании современных средств вычислительной и микропроцессорной техники, эффективных методов, средств контроля и управления [6, 43, 56, 57]. Проектирование автоматизированных систем осуществляется в соответствие с пакетом нормативных документов [12, 13, 14, 17, 72, 90]. Одними из главных преимуществ АСУ ТП является снижение влияния человеческого фактора на управляемый процесс, сокращение персонала, минимизация расходов сырья, повышение качества исходного продукта, и в конечном итоге - существенное повышение эффективности производства. Основные функции, выполняемые подобными системами, включают в себя: контроль и управление, обмен данными, обработку, накопление и хранение информации, формирование сигналов тревог, построение графиков и отчетов [44, 74, 92].

В последнее время АСУ ТП широко используются в таких сферах, как управление дорожным движением, медицина, машиностроение, ЖКХ. Отдельное направление их применения составляет военная и космическая техника, где системы автоматизации используются в качестве встроенных

средств контроля и управления. Современная АСУ представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии, с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов. Из всего многообразия внедряемых систем управления можно выделить ряд направлений, получивших наибольшее применение [46]. Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) создана с целью информационного обеспечения проведения финансовых расчетов на оптовом рынке электроэнергии и организации автоматизированного измерения параметров потребления электрической энергии, повышения точности измерений электроэнергии и мощности с привязкой по времени и улучшения качества управления энергопотреблением [28, 29, 31, 35, 37, 38]. Автоматизированная система диспетчерского управления (АСДУ) представляет собой территори-ально-распределенную систему с двухуровневой организацией, функционирующую круглосуточно, без постоянного присутствия специалиста по обслуживанию на объектах. Частным случаем АСДУ является автоматизированная система диспетчерского управления наружным освещением (АСДУ НО) представляющая собой информационно-измерительную и управляющую систему, обеспечивающую централизованное управление наружным освещением, реализованную с применением питающих пунктов (ПП) [33, 34, 49, 51, 62, 63]. Каждый питающий пункт контролирует участок сети наружного освещения и осуществляет управление его режимами. Проектирование системы электроснабжения осветительных установок осуществляется в соответствие со стандартами и нормами [15, 59, 60, 68, 70, 86, 89], а для системы управления внутренним освещением [11, 88, 91, 96, 97, 98]. Современные системы электроснабжения осветительных установок - это энергоемкие автоматизи-

рованные электроэнергетические системы, правильное построение которых в значительной мере определяет эффективность труда и комфорт современной жизни. Важно при этом учитывать ограничения, связанные с расходованием энергетических ресурсов на обеспечение работы систем освещения, затрат на текущую эксплуатацию осветительного оборудования. В зависимости от размеров и других особенностей сетей наружного освещения возможны различные подходы к управлению системой электроснабжения осветительных установок. Кроме того, разрабатываются специальные системы для отдельных отраслей, например для управления взлетно-посадочными огнями аэродрома [83, 84]. Задача принятия решения о времени включения или отключения освещения и выборе режима работы осветительных установок актуальна и до конца не изучена. Таким образом, новые, эффективные в вычислительном отношении и достаточно простые алгоритмы принятия решения при формировании управляющих воздействий будут востребованы в современных системах электроснабжения осветительных установок.

Значительный вклад в решение проблем, связанных с развитием автоматизированных систем, в том числе и диспетчерского управления наружным освещением, внесли ученые Ю.Б. Айзенберг, В. В. Балаган, В.А. Бесе-керский, Г.М. Кнорринг, Б.Ю.Липкин, А.Г. Мамиконов, В.В. Мешков, Ю.Н.Федоров и др.

Диссертация выполнена в соответствии с основными положениями «Энергетической стратегии России на период до 2020 года», Федеральным законом № 261-ФЗ от 23.10.2009 года «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», ориентирована на реализацию мероприятий подпрограммы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в электроэнергетике» Государственной программы Российской федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффектив-

ности на период до 2020 года», утвержденной Распоряжением Правительства РФ от 27.12.2010г.

Научная проблема порождена тем, что в настоящее время не решены теоретические вопросы по выбору эффективного времени включения и отключения системы электроснабжения осветительных установок, а также необходимого режима работы осветительных установок, исходя из текущего значения освещенности, времени суток и календарного дня года.

Объект исследования - электроэнергетическая система, в состав которой входит система электроснабжения осветительных установок.

Предметом исследования являются методы управления системой электроснабжения осветительных установок.

Цель исследования - разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок за счет применения интеллектуальных методов выбора их времени включения, отключения и режима работы на основе текущего значения естественной освещенности, времени суток и календарного дня года.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

проанализировать существующие электроэнергетические системы управления электроснабжением осветительных установок;

рассмотреть подходы к выбору времени включения и отключения распределенных осветительных установок, а также режимов их работы;

получить экспериментальные данные измеренных значений естественной (солнечной) освещенности, провести их статистическую обработку;

разработать алгоритмы принятия решения об эффективном времени включения и отключения распределенных систем электроснабжения осветительных установок.

провести имитационное моделирование полученных алгоритмов;

разработать программно-аппаратный комплекс, реализующий алгоритмы принятия решения в существующей системе электроснабжения осветительных установок.

Теоретические исследования проводились с привлечением аппарата нечетких множеств, методов фильтрации процессов, методов спектрального анализа. В качестве метода принятия решения использовался нечеткий вывод [30, 61, 71], который в последние годы находит все более широкое применение в задачах управления [20, 21]. Разработка нового программного обеспечения, а также проверка работоспособности и эффективности алгоритмов осуществлялась с помощью имитационного моделирования на ЭВМ с использованием современных средств автоматизации математических вычислений, а именно программного обеспечения МАТЬАВ [4, 23, 37, 32] с пакетом расширения 81тиНпк [25].

Новые научные результаты диссертации:

впервые получен метод вычисления мощности включения системы электроснабжения осветительных установок на основе нечеткой логики;

разработан алгоритм управления системой электроснабжения осветительных установок с использованием полученного метода на основе поступающих от датчиков данных о состоянии естественной освещенности, текущего времени суток и календарного дня года;

разработана имитационная модель интеллектуальной системы принятия решения на основе алгоритма управления системой электроснабжения осветительных установок.

Достоверность научных положений и выводов подтверждена совпадением результатов теоретических исследований с результатами экспериментов и практических испытаний, проведенных на реальном объекте.

Личный вклад автора заключается в получении алгоритмов принятия решения о необходимом и целесообразном режиме включения системы электроснабжения осветительных установок в текущий момент времени; разработке интеллектуальной системы принятия решения на основе разработанного алгоритма управления системой электроснабжения осветительных установок; формализации нечетких множеств входных и выходных величин; интеграции существующих методик управления наружным освещением в интеллектуальную систему принятия решения; разработке имитационной модели; разработке программного обеспечения, реализующего алгоритмы принятия решения в существующей системе управления наружным освещением.

Результаты работы использованы: в Службе наружного освещения для выбора эффективной мощности включения осветительных установок на одном из участков города Омска; в НПО «МИР» (город Омск) при управлении системой электроснабжения осветительных установок; в Омском государственном Техническом Университете при организации учебного процесса на кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий».

Основной материал диссертации отражался в научных докладах, которые обсуждались на всероссийской научно-технической конференции «Транспорт, наука, бизнес: проблемы и стратегия развития» (Екатеринбург,

2008); ХУ-ой международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии СТТ 2009» (Томск,

2009); ХУ-ой международной конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2009); УП-ой всероссийской научно-практической конференции «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» (Новокузнецк, 2009 г.); Х-ой международной научно-практической конференции «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» (г. Новочеркасск, 2009 г.); Х-ой международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г. Новочеркасск, 2009 г.); девятой

международной научно-практической конференции «Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения» (г. Новочеркасск, 2009 г.).

По теме диссертации опубликовано 22 научные работы из них восемь статей в изданиях по списку ВАК и одно свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников из 111 наименований и приложений. Общий объем (с приложениями) составляет 171 страницу печатного текста и содержит 70 рисунок и 19 таблиц.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи работы, указаны научная новизна и практическая ценность результатов исследований, представлена структура диссертации.

В первой главе рассмотрены локальные и распределенные системы электроснабжения осветительных установок, их функции, иерархия, программное обеспечение. Приведена сравнительная характеристика систем различных производителей.

Во второй главе рассмотрены получение, цифровая обработка и анализ динамических процессов естественной освещенности. Произведен выбор измерительных устройств естественной освещенности. Получена суточная и недельная экспериментальная информация об изменении естественной освещенности. Определены её моментные и вероятностные характеристики. Проведен спектральный анализ исследуемых динамических процессов.

В третьей главе рассмотрено моделирование процессов управления системой электроснабжения осветительных установок в программной среде MATLAB. В качестве метода принятия решения об оперативных переключениях выбран нечеткий вывод. Проведена формализация нечетких множеств и определен свод правил принятия решения. Исследована модель с идеальным

(полуволна синусоиды) и экспериментальным (замеры естественной освещенности) входными сигналами. Рассмотрены вопросы помехоустойчивости модели и найдены критические значения уровня помехи.

В четвертой главе рассмотрены вопросы разработки и внедрения программного обеспечение, обеспечивающее взаимодействие интеллектуальной системы принятия решения на базе нечеткой логики с диспетчером АСДУ наружным освещением, а также реализующее рассмотренные алгоритмы принятия решения в автоматизированной системе электроснабжения осветительных установок.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по диссертационной работе.

1. Исследование электроснабжения осветительных установок в составе электроэнергетической системы

1.1. Локальные системы электроснабжения осветительных установок

Наиболее простое решение задачи автоматического включения осветительных установок наружного освещения осуществляться при помощи фотореле (ФР) или автоматов включения освещения (ABO). В простейшем случае структурная схема включения представлена на рис. 1.1.

Светильники

Д - датчик естественной освещенности Рис. 1.1. Структурная схема управления освещением Далее рассматриваются некоторые типы фотореле и их характеристики.

Электронное фотореле ФР-7 производства «Электропроект» (г. Екатеринбург) [107] предназначено для работы в комплекте с осветительными установками наружного освещения, которое последовательно включается в цепь питания осветительной установки. ФР-7 обеспечивает включение, выключение нагрузки в зависимости от уровня естественной освещенности:

- при уровне меньше 1 лк (+/- 0,5 лк) происходит включение осветительной установки,

- при уровне 4 лк (+/- 0,5 лк) - выключение.

Предусмотрена ручная настройка уровня естественной освещенности, при которой фотореле включает освещение.

Фотореле Z-LMK, И-ЬМК предназначены для включения и выключения освещения при изменении интенсивности дневного освещения. Широкий

диапазон настройки чувствительности позволяет использовать фотореле для управления уличным и внутренним освещением, для включения освещения витрин, световой рекламы. Фотореле Z7-LMK является компактным устройством для наружного монтажа [109].

Время задержки предотвращает нежелательное включение при мгновенных изменениях интенсивности освещения. Полоса нечувствительности (гистерезиса) включения/выключения при изменении интенсивности освещения составляет около 15% от настроенного диапазона. Фотореле Z-LMK имеет следующие технические характеристики: номинальное напряжение -230В ± 10 % (50 Гц); задержка включения 8 секунд; задержка выключения 38 секунд; позиции переключателя чувствительности 2-200 лк; плавная настройка чувствительности потенциометром.

Фотореле УТФР-1 производства компании «Энергис» (г. Киров) предназначено для управления электроустановками по уровню естественного освещения. Изготавливаются двух типов: аналоговое УТФР-1 М (УТФР-1 РМ) и цифровое УТФР-1Ц. Внешний вид этих типов фотореле представлен на рис. 1.2. Фотореле обеспечивает включение нагрузки при освещенности фотодатчика ниже порога срабатывания. Диапазон настройки порога срабатывания от 0 до 60 лк. Порог включения и отключения нагрузки настраивается с помощью ручки плавной регулировки (для УТФР-1 М и УТФР-1 РМ) или кнопок (для УТФР-1 Ц) на передней панели прибора. На трехразрядном цифровом индикаторе УТФР-1 Ц отображается: в рабочем режиме — освещенность в люксах; в режиме программирования — величина уставки.

Фотореле выпускаются в различных вариантах корпусов: аналоговые -в настенном (УТФР-1 М) и DIN-реечном (УТФР-1 РМ); цифровое - в DIN-

реечном (УТФР-1 Ц) [110].

Фотореле Vega производства испанской компании ORBIS применяется для автоматизированного управления освещением, как ресурсо- и энергосберегающее оборудование.

инянм

Рис. 1.2.Фотореле УТФР-1:

а - аналоговое фотореле УТФР-1М; б - цифровое фотореле УТФР-1Ц Основными характеристиками являются: источник питания 230В АС 50Гц; коммутируемая нагрузка: 10А / 250В АС; мощность потребления: 8ВА; тип сенсора: сульфид кадмия; чувствительность: 5-300 люкс; задержка включения: 60 е.; рабочая температура от -30 до +50 °С; установка: на стену, на фонарный столб. В качестве нагрузки могут быть использованы: лампы накаливания (2000Вт); лампы дневного света без компенсации (200Вт); дневного света с компенсацией (300Вт); галогеновые лампы низкого напряжения (500Вт); галогеновые (1000Вт); энергосберегающие (200Вт) [111].

Автомат включения освещения АВО-1 производства ОАО «Завод промавтоматика» (г. Екатеринбург) [108] предназначен для автоматического включения и отключения освещения. Автомат АВО-1 состоит из датчика освещенности на основе фоторезистора ФСК-1Г и электронного блока. Корпус датчика пылекаплезащищенного исполнения. Электронный блок помещен в пластмассовый корпус, содержащий печатную плату с электронной схемой и исполнительным реле типа РП21, управляемым симистором. При уменьшении освещенности в вечернее время сопротивление фоторезистора увеличивается, пороговое устройство в электронном блоке при заданном значении сопротивления срабатывает и подает напряжение на исполнительное реле, включая освещение. При увеличении освещенности сопротивление фоторе-

зистора уменьшается и при определенном его значении пороговое устройство переключается, обесточивая пороговое реле и выключая освещение. Регулировка порога срабатывания автомата АВО-1 производится с помощью ручки "освещенность", выведенной на лицевую панель электронного блока.

Таким образом, при использовании локальных систем управления освещением их необходимо перестраивать под конкретные условия, а с изменением естественной освещенности в течение года, делать это приходится очень часто, что, в свою очередь, требует дополнительных трудозатрат.

1.2. Автоматизированные распределенные системы электроснабжения осветительных установок

1.2.1. Общая структура управления наружным освещением Структурная схема АСУ наружным освещением представлена на рис. 1.3.

К - контроллер;

ПК - персональный компьютер;

ПРА - пускорегулирующая аппаратура

Рис. 1.3.Структурная схема АСУ наружным освещением

Вся информация с датчиков поступает на контроллер К, который содержит в памяти расписание режимов работы и при пропадании связи с ПК, обеспечивает автономный режим работы системы освещения.

Персональный компьютер ПК задает режимы работы системы освещения, получает и хранит информацию об ее функционировании.

После обработки полученной с датчиков информации контроллер подает управляющие воздействия на исполнительные устройства. Переключатели предназначены для полного или частичного включения или отключения ламповой нагрузки от сети. Они могут быть электромеханическими (реле или контакторы), статическими (на базе тиристоров или транзисторов) и гибридными. Регуляторы сетевого напряжения предназначены для плавного или дискретного регулирования светового потока источников света. Они могут быть как индивидуальными, так и групповыми. В зависимости от используемых источников света питающее напряжение на них может подаваться как непосредственно, так и через нерегулируемую пускорегулирующую аппаратуру (ПРА). Принцип действия регулируемых ПРА основан на изменении их внутреннего сопротивления. Использование такой аппаратуры позволяет отказаться от регуляторов сетевого напряжения и нерегулируемой ПРА [92].

1.2.2. Обзор существующих систем наружного освещения В настоящее время существует очень большое количество различных производителей АСУ наружным освещением, приведем обзор наиболее крупных из них.

АСУ наружным освещением «Аврора» (г. Санкт-Петербург) Особенности АСУ наружным освещением «Аврора» [99]: возможность адресного управления, как головными, так и каскадными пунктами включения освещения;

контроль целостности общих предохранителей (по каждой фазе) и наличия напряжения после каждого из выходных предохранителей;

контроль возникновения коротких замыканий, в том числе межфазных;

эргономичный интерфейс оператора с отображением основных характеристик пунктов включения в графическом виде на мнемосхемах, а также на карте города;

малое время доставки информации диспетчеру, обеспечивающее оперативность принятия решений;

автоматизированный многотарифный учет энергопотребления каждого пункта включения с суммированием по всей сети наружного освещения и возможностью оценки количества работающих осветительных установок;

аппаратная и программная защита системы от несанкционированных и злоумышленных действий, с установкой, в том числе, датчиков контроля доступа в шкафы пунктов включения наружного освещения;

высокая надежность аппаратных средств системы при штатной эксплуатации и при возникновении аварий в сетях освещения (наработка на отказ аппаратуры пунктов включения освещения - не менее 35000 часов);

контроль попадания на сети наружного освещения постоянного напряжения от электротранспорта (до 600 В);

использование в качестве канала связи силовых сетей освещения; работа аппаратуры пунктов включения в любой климатической зоне России и СНГ.

АСУ наружным освещением TelePositionProject

Разработанная компанией TelePosition Project система АСУ наружным освещением предназначена для надежного диспетчерского контроля и оперативного автоматизированного централизованного управления наружным освещением, диагностики состояния силового оборудования и сетей электроосвещения, повышения безопасности эксплуатации открытых сетей. С помощью коммуникационного модуля ComMod А и модулей расширения ХЮМ АСУ наружным освещением обеспечивает управление освещением по любым заранее заданным программам [100].

Особенности:

предоставление диспетчеру диагностической информации о состоянии оборудования и линий освещения;

оперативная выдача сообщений об аварии с указанием места аварии, отказавшего оборудования и рекомендаций диспетчеру;

протоколирование работы системы и действий оператора; возможность адресного управления пунктами включения наружного освещения;

отображение информации о состоянии пунктов включения и сетей освещения на электронной карте города;

расширенная диагностика состояний оборудования: контроль наличия напряжения от подстанции, срабатывания магнитных пускателей, целостности предохранителей, линий освещения, возникновения коротких замыканий (в т.ч. межфазных), доступа в пункт включения; оперативная локализация места и причин аварии; возможность автономной работы головных пунктов включения по энергонезависимым часам-календарю;

ведение дистанционного учета потребляемой электроэнергии; наличие базы данных, содержащей сведения об эксплуатируемом оборудовании, его состоянии и местонахождении;

аппаратная и программная защита системы от несанкционированных и злоумышленных действий;

совместимость с существующим силовым и осветительным оборудованием городов. АСУ наружным освещением «Луч» (г. Краснодар)

Автоматизированная система оперативного диспетчерского управления уличным освещением "Луч" предназначена для модернизации существующих и создания новых систем автоматического и автоматизированного централизованного управления уличным освещением на предприятиях город-

ских электрических сетей, промышленных предприятиях и других объектах. Комплекс также ведет учет электроэнергии, контроль состояния сетей уличного освещения, диагностику оборудования и может интегрироваться с другими системами диспетчерского контроля и управления [101]. Система осуществляет:

централизованное телеуправление включением и отключением освещения с тремя уровнями освещенности (День, Вечер, Ночь) в автоматическом режиме по утвержденному годовому графику;

централизованное оперативное (индивидуальное и групповое) телеуправление включением и отключением освещения в ручном режиме;

ручное местное управление режимами освещения обслуживающим персоналом;

телеизмерения: фазных токов, фазных напряжений, активной и реактивной мощности по каждой из фаз, суммарной потребляемой мощности; учет потребляемой электроэнергии - активной и реактивной; контроль фазных напряжений на выход за нормативные показатели; контроль фазных токов на превышение допустимых пределов; возможность контроля дополнительных показателей на выход за допустимые границы;

непрерывный мониторинг за состоянием каналов связи и исправностью контроллеров;

контроль состояния коммутаторов уличного освещения (например, отключения по срабатыванию защиты);

контроль состояния охранной сигнализации объекта с регистрацией времени ее срабатывания и оповещением диспетчерского персонала. АСУ наружным освещением БЕЛЭЛЕКТРОМОНТАЖНАЛАДКА

АСУ Торсвет", разработанная предприятием "Белэлектромонтажна-ладка" совместно с предприятием "Минскгорсвет", предназначена для цен-

трализованного и локального управления электрическими сетями уличного, иллюминационного и рекламного освещения [102].

Обеспечивая непрерывный мониторинг состояния сети наружного освещения, система "Горсвет" позволяет: оптимизировать структуру и режим управления городской сети освещения; обеспечить оптимальный уровень освещенности улиц; оперативно выявлять и устранять повреждения сетей освещения. Система обеспечивает следующие режимы управления: автоматический дистанционный по командам из диспетчерского пункта управления; ручной дистанционный по командам из диспетчерского пункта управления; автоматический локальный при отсутствии связи с верхним уровнем или по команде диспетчера; ручной локальный по командам обслуживающего персонала. Система имеет многоуровневую иерархическую структуру.

Верхний уровень системы - диспетчерский пункт управления, включающий в себя компьютер (компьютеры) с установленным АРМ диспетчера на базе 8САБА-пакета 1Р1Х компании МеПийоп и пульт диспетчерского управления. Нижний уровень системы - контролируемые пункты (КП) головных пунктов питания (ГПП), включающие шкафы наружного освещения и шкафы управления (ШУ) с контроллерами ПИКОН-2.

Обмен информацией между верхним и нижним уровнями управления осуществляется по выделенным телефонным линиям связи или радиоканалу. Система позволяет осуществлять каскадное подключение контролируемых пунктов (до 32-х) по выделенным линиям связи (разрабатываются технические средства для организации связи по осветительной сети). ШУ наружным освещением, организация связи, с которыми невозможна или нецелесообразна, могут управляться реле времени с годовым графиком (РВ720). АСУГЕЛИОС (г. Белгород)

Автоматизированная система управления (АСУ) уличным освещением «Гелиос» разработана на базе технических решений Института высоких технологий Белгородского государственного университета. При создании «Ге~

лиоса» специалисты института успешно реализовали технологии дистанционного управления уличным освещением по каналам GSM в режимах SMS или GPRS [103]. Комплекс «Гелиос» обеспечивает:

автоматическое включение и выключение уличного освещения в соответствии с заданным годовым сезонным графиком;

централизованное оперативное телеуправление включением и выключением освещения;

ручное управление режимами освещения;

постоянный контроль состояния объектов уличного освещения; автоматический контроль и диагностику шкафов управления уличным освещением и программного обеспечения;

хронологию поступления команд управления;

фиксацию состояния шкафов управления, в том числе активизацию их пожарных и дверных датчиков;

оповещение диспетчера об аварийных и иных важных событиях; защиту программных интерфейсов для передачи сообщений интегрированным с «Гелиосом» системам.

АСУ наружным освещением «РАУАН», производства ТОО «Гелиосити-Астана» (г.Астана)

Автоматизированная система управления наружным освещением «Рау-ан» предназначена для автоматизированного, централизованного управления сетями наружного освещения с непрерывной диагностикой состояния силового оборудования и устройств телемеханики, с многотарифным учетом электроэнергии. АСУ наружным освещением «Рауан» обеспечивает [104]:

предоставление диспетчеру общей информации о состоянии объектов управления наружным освещением;

предоставление информации об отдельном контролируемом пункте в расширенном виде (для отображения и анализа состояния оборудования);

автоматическое включение и отключение контролируемых пунктов наружного освещения города (его отдельных районов и объектов) по встроенному энергонезависимому календарю астрономического времени;

возможность изменения из диспетчерского пункта параметров календаря на каждом КП в отдельности;

возможность коррекции из ДП текущего времени системы на всех КП в группе или в отдельности;

автоматизированное включение и отключение наружного освещения города из диспетчерского пункта (весь город или его отдельных районов и объектов по группам);

возможность централизованного управления из ДП магнитными пускателями ночного и вечернего освещения на каждом КП в отдельности;

возможность перевода любого КП в автоматический режим управления (по встроенному энергонезависимому календарю астрономического времени) магнитными пускателями ночного и вечернего освещения;

диагностику состояния силового оборудования и устройств телемеханики с предоставлением данных диспетчеру;

оперативную выдачу сообщений о повреждениях или авариях в сети (с точностью до конкретного КП, его оборудования и линии освещения);

хранение и архивацию информации, в том числе времени и содержания произошедших событий в сетях освещения, действий диспетчера; многотарифный учет потребленной электроэнергии.

АСУ наружным освещением ЭЕСБУ (г.Москва)

Светорегулирующий комплекс предназначен для построения автоматизированной системы управления освещением (АСУО) [105]. Позволяет автоматически включать - отключать освещение, регулировать энергопотребление системы, контролировать целостность оборудования и несанкционированный доступ, сигнализирует оперативному персоналу об аварийных ситуациях в сети. АСУО построена по шинной топологии. Каждой осветитель-

ной установке присвоен уникальный номер (идентификатор ID). Основная среда передачи данных в АСУ О - витая пара. Возможна также работа только на одном проводе (второй - земля). Данные без ретрансляции могут передаваться на расстояние до 20км. Идеология АСУ О основана на предоставлении максимальных возможностей в конфигурировании, наращивании и обслуживании. Программное обеспечение, поставляемое с АСУО, позволяет диспетчеру получать информацию о состоянии и статусе осветительных установок, исполнительных механизмов и измерительного оборудования, интегрированного в систему, контролировать необходимые параметры. АСУО построена по принципу «plug&play» - это означает, что при добавлении в сеть очередного объекта наблюдения, он автоматически интегрируется в систему, не требуя каких-либо настроек. Кроме того, диспетчер может самостоятельно выбирать интересующие его параметры объекта и задавать допустимые границы их изменения. АСУО обеспечивает регистрацию нештатных и аварийных событий, ведение соответствующей базы данных, а также позволяет осуществлять уведомление о критических событиях на объектах по сети Internet (например, отсылать сообщения на пейджер или телефон). АСУ наружным освещением «Идель», ЗАО НПФ «Интеграл +» (г.Казань)

Автоматизированная система управления наружным освещением «Идель» предназначена для автоматизированного управления наружным освещением города, дистанционного контроля функционирования освещения города, телеметрии параметров энергопотребления, контроля доступа к оборудованию системы [106].

Автоматизированная система "Идель" обеспечивает:

своевременное и качественное управление освещением города; расширенную диагностику параметров системы управления освещением, силового оборудования;

аппаратную и программную защиту системы от несанкционированных и злоумышленных действий;

совместимость с существующим силовым и осветительным оборудованием.

АСУ наружным освещением "Идель" является централизованной автоматизированной системой с передачей информации по радиоканалу и состоящей из следующих компонентов:

- центральный диспетчерский пункт (ЦДП);

- пункты включения освещения (ПВ) с блоком контроллера. ЦДП включает: пульт управления с радиомодемом, антеннами и автоматизированное рабочее место диспетчера (пакет прикладных программ "АРМ-диспетчера ОДС", два компьютера, принтер) и осуществляет автоматизированное управление освещением в различных режимах (вечернем, ночном), в том числе реализует возможность адресного управления ПВ. Предоставляет диспетчеру информацию о состоянии освещения и оборудования ПВ на экране монитора компьютера. Выдает голосовые предупреждения о наступлении планируемых событий и сообщения о тревожных событиях. Протоколирует работу системы и действий обслуживающего персонала. Обеспечивает охрану ПВ. Пункты включения с блоком контроллера позволяют выполнять включение и отключение освещения в требуемых режимах по команде с ЦДП или в автономном режиме (под управлением от блока контроллера по графику), контролируют состояние силового оборудования и сетей освещения, обеспечивают функцию контроля доступа обслуживающего персонала и охранные функции.

Сравнительные характеристики рассмотренных и некоторых других систем электроснабжения осветительных установок представлены в приложении 3. Из таблицы приложения 3 видно, что практически все системы имеют возможность отключения части осветительных установок в ночном режиме для экономии электроэнергии, но только четыре из них делают это за счет снижения мощности включения. Так в системах НПО МИР, «БЕСБУ», «Интеграл» такое понижение мощности возможно до 50 %, а в АСУ наруж-

ным освещением НПП «Горизонт» до 30 %. Основное преимущество этих систем именно в снижении мощности включения, а не в отключении части осветительных установок, так как в этом случае уменьшается коэффициент неравномерности освещения, являющийся одним из определяющих параметров качества наружного освещения.

Контроль целостности линий наружного освещения также является одной из важных функций АСУ наружным освещением, которая реализована, в трех из всех рассмотренных системах.

Функции контроля предохранителей, потребляемого тока и напряжения практически реализованы во всех системах.

Система АСУ наружным освещением производства НПО «МИР» внедрена во многих городах и имеет большие функциональные возможности, поэтому рассматривается более подробно.

1.2.3. Автоматизированная система управления освещением НПО «МИР»

1.2.3.1. Назначение и состав системы Автоматизированная система управления наружным освещением (АСУ НО) производства НПО «МИР» представляет собой информационно-измерительную и управляющую систему, обеспечивающую централизованное управление наружным освещением, реализованную с применением питающих пунктов (1111). Каждый питающий пункт контролирует участок сети наружного освещения и осуществляет управление его режимами (вечерний, ночной, утренний, дневной) путем раздельной коммутации фаз А, В, С отходящих линий и изменения светового потока осветительных установок. Кроме управления сетями наружным освещением, питающий пункт позволяет также реализовать функции контролируемого пункта телемеханики [73]. АСУ наружным освещением представляет собой территориально-распределенную систему с трехуровневой организацией, функционирующую круглосуточно, без постоянного присутствия специалиста по обслуживанию на объектах. Структура системы представлена на рис. 1.4.

Первый уровень - программно технический комплекс пункта управления (ПУ) предназначен для обработки и отображения полученных от питающих пунктов данных, ведения базы данных, выдачи отчетных документов, обеспечения возможности дистанционного управления линиями сети наружного освещения. Включает в себя аппаратуру канала передачи данных, сервер, АРМ диспетчера, АРМ главного инженера, АРМ инженера района наружного освещения.

АРМ т учету а^йргорач'ДООй

мжтем: П?

Го^иГ^МП' 5 ИГ,

!' 1! Г|)>!дчш-и>!!л;

Заключение диссертации по теме «Электростанции и электроэнергетические системы», Краснокуцкий, Иван Николаевич

4.3.4 Выводы и результаты

1) Разработано и внедрено программное обеспечение, обеспечивающее взаимодействие интеллектуальной системы принятия решения на базе нечеткой логики с диспетчером АСДУ наружным освещением, а также реализующее рассмотренные алгоритмы принятия решения в автоматизированном комплексе управления наружным освещением.

2) Получены результаты управления интеллектуальной системой принятия решения в виде графиков рекомендуемого режима включения освещения, естественной освещенности измеренной и обработанной методом экспоненциального сглаживания, и команд телеуправления, отправляемых через ОРС сервер на питающий пункт и обеспечивающих вывод осветительных установок на рассчитанное значение мощности.

3) Разработаны и внедрены два способа получения значений естественной освещенности из видеосигнала, при помощи устройства видео захвата, и видео файла записи системы наружного наблюдения. Результаты проведенных экспериментов показали целесообразность применения первого способа с использованием устройства видео захвата, в качестве которого при внедрении применяется видеокамера производства фирмы Genius.

4) Показано соответствие процессов естественной освещенности, полученных при помощи обработки изображения с устройства видео захвата, результатам измерений фотометрическим датчиком, что позволяет сделать вывод о возможности применения системы наружного наблюдения в качестве источника данных для принятия решения о необходимом режиме включения наружного освещения.

5) Система принятия решений введена в состав комплексной автоматизированной системы НПО «МИР», объединяющую на одном сервере диспетчерское управление объектами энергетики, коммерческий и технический учет потребляемой электрической и тепловой энергии, управление наружным освещением.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведен анализ существующих локальных систем управления осветительными установками, основанных на фотореле, и установлена недостаточная эффективность их применения для управления наружным освещением крупных объектов.

Рассмотрена структура распределенной автоматизированной системы управления наружным освещением. Приведен обзор существующих и используемых отечественных систем, проведен их сравнительный анализ. Показано, что все они управляют включением и отключением нагрузки в соответствии с годовым или суточным расписанием, и при этом лишь косвенно учитывают естественную (солнечную) освещенность.

Показано, что существует два подхода к принятию решения о времени включения или отключения наружного освещения. Первый из них, реализуется в автоматизированных распределенных системах, определяет время включения, отключения по заданному расписанию, а второй, в локальных системах на основе фотореле, отслеживает изменение естественной (солнечной) освещенности и в зависимости от настроенных порогов включает или отключает наружное освещение.

Предложен алгоритм диагностики количества неисправных ламп на линии на основе анализа снижения потребляемого тока.

Обоснован метод экспоненциального сглаживания для выделения постоянной составляющей из полного сигнала естественной освещенности. Выбрано численное значение параметра экспоненциального сглаживания у равное 0.8 и показано, что оно является оптимальным для обработки экспериментальной информации.

Проведен анализ соответствия процесса изменения естественной освещенности, ее тренда и случайной составляющей теоретическим законам распределения, который выявил, что данные процессы не принадлежат ожидаемым законам распределения из-за их особенности.

Установлена, по результатам спектрального анализа экспериментальных значений естественной освещенности, близость характеристик случайной составляющей к белому шуму. Предложено для анализа полного сигнала и постоянной составляющей естественной освещенности применять параметрический авторегрессионный гармонический алгоритм Берга, а для случайной составляющей — классический.

Показано, что спектральные плотности мощности полной освещенности и ее тренда являются характеристиками фильтров нижних частот, поэтому их дальнейшая обработка проводиться алгоритмом экспоненциального сглаживания, являющегося авторегрессионным инерционным фильтром.

Составлена модель принятия решения о режиме включения автоматизированной системы диспетчерского управления наружным освещением на основе поступающих от датчиков данных о состоянии естественной освещенности, текущего времени суток и календарного дня года.

Введено и формализовано с применением аппарата теории нечетких множеств понятие эффективной мощности включения наружного освещения с учетом текущих погодных условий. Составлен свод правил для принятия решения в системе нечеткого вывода.

Разработан, с применением нечеткой логики, метод вычисления коэффициента включения наружного освещения, при котором учитывается естественная (солнечная) освещенность и годовое расписание.

Составлена имитационная модель, реализующая разработанные алгоритмы в среде МаНаЬ 8шш1тк. Проведено исследование влияния помех в процессе изменения естественной освещенности на управляющий выходной сигнал. Определены критические значения шума, после превышения которых система теряет свойство работоспособности.

Проведена оценка экономической эффективности применения алгоритмов принятия решения о необходимой мощности включения осветительных установок системы электроснабжения осветительных установок и рассчитанные значения показали до 50 процентов экономии потребляемой энергии в часы восхода и заката.

Разработано и внедрено программное обеспечение, обеспечивающее взаимодействие интеллектуальной системы принятия решения на базе нечеткой логики с диспетчером АСДУ наружным освещением, а также реализующее рассмотренные алгоритмы принятия решения в автоматизированном комплексе управления наружным освещением.

Получены результаты управления интеллектуальной системой принятия решения в виде графиков рекомендуемого режима включения освещения, естественной освещенности измеренной и обработанной методом экспоненциального сглаживания, и команд телеуправления, отправляемых через ОРС сервер на питающий пункт и обеспечивающих вывод осветительных установок на рассчитанное значение мощности.

Разработаны и внедрены два способа получения значений естественной освещенности из видеосигнала, при помощи устройства видео захвата, и видео файла записи системы наружного наблюдения. Результатам проведенных экспериментов показали целесообразность применения первого способа с использованием устройства видео захвата, в качестве которого при внедрении применяется видеокамера производства фирмы Genius.

Показано соответствие процессов естественной освещенности, полученных при помощи обработки изображения с устройства видео захвата, результатам измерений фотометрическим датчиком, что позволяет сделать вывод о возможности применения системы наружного наблюдения как источника данных для принятия решения о режиме работы наружного освещения.

Система принятия решений введена в состав комплексной автоматизированной системы НПО «МИР», объединяющую на одном сервере диспетчерское управление объектами энергетики, коммерческий и технический учет потребляемой электрической и тепловой энергии, управление наружным освещением.

Задачи диссертационного исследования решены успешно и цель работы достигнута.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Краснокуцкий, Иван Николаевич, 2012 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Автоматизированные системы управления предприятием / под. Ред. В.Н. Четверикова. - М.: Высшая школа, 1989. - 304 с.

2 Айзенберг Ю.Б. Основы конструирования световых приборов / Ю.Б. Айзенберг. - М.: Энергоатомиздат, 1996 - 704 с.

3 Айзенберг Ю.Б. Световые приборы / Ю.Б. Айзенберг- М.: Энергия, 1980.-464 с.

4 Андриевский Б.Р. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке МАТЕАВ / Б.Р. Андриевский, А.Л. Фрадков. -СПб.: Наука, 1999.-65 с.

5 Ануфриев И.В. Самоучитель Ма1ЬаЬ 5.3/б.х / И.В. Ануфриев - Спб.: БХВ-Петербург, 2002. - 736 с.

6 Балагин В. В. Теоретические основы автоматизированного управления / В. В. Балагин.- Мн.: Выш.шк., 1991.- 252 с.

7 Бендат Дж. Измерение и анализ случайных процессов / Д. Бендат, А. Пирсол - М.: Издательство МИР, 1974- 464с.

8 ГОСТ 16703-79. Приборы световые. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 2005. - 19 с.

9 ГОСТ 17677-82. Осветительные установки. Общие технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 71 с.

10 ГОСТ 2239-79. Лампы накаливания электрические общего назначения. Технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 1994. - 23 с.

11 ГОСТ 24940-96. Межгосударственный стандарт. Здания и сооружения. Методы измерения освещенности. - М.: Изд-во стандартов, 1996 - 19 с.

12 ГОСТ 24.104-85 Информационная технология. Автоматизированные системы управления. Общие требования. - М.: Изд-во стандартов, 1985. -24 с.

13 ГОСТ 24.701-86 ЕСС АСУ. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 20 с.

14 ГОСТ 24.702-85 ЕСС АСУ. Эффективность автоматизированных систем управления. Основные положения. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 4 с.

15 ГОСТ 26824-86. Здания и сооружения. Методы измерения яркости. -М.: Изд-во стандартов, 1986. - 11 с.

16 ГОСТ 27682-88. Лампы ртутные высокого давления. - М.: Изд-во стандартов, 1989.-41 с.

17 ГОСТ 34.003-90 Информационная технология. Автоматизированные системы управления. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1990,- 14 с.

18 ГОСТ 6825-91. Лампы люминесцентные трубчатые для общего освещения. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 242 с.

19 Гультяев А. Визуальное моделирование в среде МАТЬАВ / А. Гультяев. - СПб.: Питер, 2000. - 432с.

20 Деменков Н.П. Нечеткий логический регулятор в задачах управления / Н.П. Деменков, И.А. Мочалов // Промышленные АСУ и контроллеры. № 2.-М.: НАУЧТЕХЛИТИЗДАТ, 1999. - с. 30-35.

21 Деменков Н.П. О полезности и границах применимости нечеткого управления / Н.П. Деменков, И.А. Мочалов // Промышленные АСУ и контроллеры. № 3. - М.: НАУЧТЕХЛИТИЗДАТ, 1999. - с. 21-23.

22 Денисов В.П. Технология и оборудование производства электрических источников света / В.П. Денисов, Ю.Ф. Мельников. - М.: Энергоатомиз-дат. 1983,- 384 с.

23 Дьяконов В. МАТЬАВ / В. Дьяконов. - СПб.: Питер, 2001. - 560 с.

24 Дьяконов В. Математические пакеты расширения МАТЬАВ. Специальный справочник / В. Дьяконов, В. Круглов. - СПб.: Питер, 2001. - 480 с.

25 Дьконов В.П. МАТЬАВ 6/6.1/6.5 + втшИпк 4/5 в математике и моделировании. Полное руководство пользователя / В.П. Дьконов. - М.: Солон, 2003.- 576 с.

26 Дьконов В.П. MATLAB. Обработка сигналов и изображений. Специальный справочник / В.П. Дьконов, И.В. Абраменкова. - СПб.: Питер, 2002. -608 с.

27 Дьяконов В.П. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник / В.П. Дьяконов, В.В. Круглов. - СПб.: Питер, 2002. - 448 с.

28 Евминов Л.И. Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий / Л.И. Евминов. - Мн.: НПООО "Пион", 2002. - 457 с.

29 Ермилов A.A. Основы электроснабжения промышленных предприятий / A.A. Ермилов. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 208 с.

30 Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применения к принятию приближенных решений / Л.А. Заде. - М.: Мир, 1976. - 165 с.

31 Зорин В. В. Системы электроснабжения общего назначения / В. В. Зорин, В.В. Тисленко. - Чернигов: ЧГТУ, 2005. - 341 с.

32 Кетков Ю.Л. MATLAB 7: программирование, численные методы / Ю.Л. Кетков, А.Ю. Кетков, М.М. Шульц. - СПб: БХВ-Петербург, 2005.-752 с.

33 Кнорринг Г.М. Справочник для проектирования электрического освещения / Г.М. Кнорринг. - Л.: Энергоиздат, 1976. - 340 с.

34 Кнорринг Г.М. Осветительные установки / Г.М. Кнорринг. - Л.: Энергоиздат, 1981.-288 с.

35 Князевский Б.А. Электроснабжение промышленных предприятий / Б.А. Князевский, Б.Ю. Липкин. - М.: Высшая школа, 1986. - 400 с.

36 Козлов В.Н. Технология производства световых приборов / В.Н. Козлов. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 272 с.

37 Козлов В.А. Электроснабжение городов / В.А. Козлов. - М.: Энергия, 1977.-280 с.

38 Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов / Е.А. Конюхова. - М.: Академия, 2004. - 320с.

39 Краснокуцкий И.Н. Алгоритмы и средства управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой ло-

гики. /Краснокуцкий И.Н., Юша В.Л. // Омский научный вестник, серия «Приборы, машины и технологии».- №3(103).- 2011 - С.218-220

40 Краснокуцкий И.Н. Защита, диагностика и фаззирегулирование групповых электрических сетей в электроэнергетической системе наружного освещения. /Краснокуцкий И.Н., Юша В.Л.// Омский научный вестник, серия «Приборы, машины и технологии».- №3(93).- 2010 - С. 131-134.

41 Краснокуцкий И.Н.Нечеткая логика в системе электроснабжения распределённых объектов наружного освещения / Краснокуцкий И.Н.// Известия высших учебных заведений. Электромеханика- №4. -2010-С. 64-68.

42 Краснокуцкий И.Н.Интеллектуальное управление электропитанием светильников наружного освещения / Краснокуцкий И.Н.// Промышленная энергетика: производственно-технический журнал.-№3 -2010.-С. 18-20.

43 Краснокуцкий И.Н.Использование алгоритмов нечеткого вывода в автоматизированном электротехническом комплексе управления наружным освещением /Краснокуцкий И.Н.// Промышленные АСУ и контроллеры: Науч.-техн. журнал - №5 - 2010 - С. 1-5.

44 Краснокуцкий И.Н.Управление электропитанием светильников наружного освещения железнодорожных станций./Краснокуцкий И.Н.// Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока.-№2.-2009- С. 321-324.

45 Краснокуцкий И.Н.Коммутация электропитания светильников на основе видеонаблюдения. /Краснокуцкий И.Н.// Омский научный вестник, серия «Приборы, машины и технологии».- №3(81).- 2009 - С.231-234.

46 Краснокуцкий И.Н.Управление электропитанием светильников с использованием методов нечеткой логики/ Краснокуцкий И.Н.// Вестник Южно-Уральского государственного университета, серия «Энергетика» .-№14 - 2010.-С.11-14

47 Краснокуцкий И.Н. Программный комплекс для оперативного выбора режима включения светильников наружного освещения / Краснокуцкий

И.Н.// М.: Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, 2010 - №2010611323.

48 Краснокуцкий И.Н. Алгоритмы обработки результатов наблюдений в автоматизированной системе управления наружным освещением / Краснокуцкий И.Н.// Вестник Сибирской гос. автомобильно-дорожной академии: Научный рецензируемый журнал - №2 - 2009- С.70-74.

49 Краснокуцкий И.Н. Система диспетчерского управления наружным освещением с применением элементов нечеткой логики / Краснокуцкий И.Н// Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта: Сб. науч. ст. аспирантов и студентов университета / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009 - №9- С.68-72.

50 Краснокуцкий И.Н. Статистический анализ естественной суточной освещенности / Краснокуцкий И.Н// Математика и информатика: наука и образование: Межвуз. сб. науч. тр./ Омский гос. педагогический ун-т-Омск, 2009.-№ 8 - С.15-20.

51 Краснокуцкий И.Н. Автоматизированная информационно-измерительная система управления освещением железнодорожных станций / Краснокуцкий И.Н.// Известия Транссиба: Научно-технический журнал .-№1- 2010 - С.79-85.

52 Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий / Б.И. Кудрин. - М.: Интермет Инжиниринг, 2006. - 672 с

53 Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAB / Ю. Лазарев. - Спб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2005. - 512 с.

54 Леоненко А. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и FuzzyTech / А. Леоненко. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 736с.

55 Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий / Б.Ю. Липкин. - М.: Высш. шк., 1990. - 366 с

56 Мамиконов А.Г. Теоретические основы автоматизированного управления / А.Г. Мамиконов. - М.: Высшая школа, 1994. - 251 с.

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

Мамиконов А.Г. Проектирование АСУ / А.Г. Мамиконов М.: Высш. шк., 1987. 303 с.

Марпл-мл. C.JL Цифровой спектральный анализ и его приложения: пер. с англ. / C.JI. Марпл-мл. - М.: Мир, 1990. - 584с.

МГСН 2.06-99. Естественное, искусственное и совмещенное освещение.

- М.: Москомархитектура, 1999. - 76 с.

МГСН 2.01-99. Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэнергоснабжению. - М.: Москомархитектура, 1999. - 47 с. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления./ Под ред. Н.Д. Егупова. - М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2001. - 744 с. Мешков В.В. Осветительные установки / В.В. Мешков, М.М. Епанешни-ков. - М.: Энергоатомиздат, 1973. - 360 с.

Мешков В.В. Основы светотехники. 4.1. / В.В. Мешков. - М.: Энергия, 1979.- 368 с.

Олссон Г. Цифровые системы автоматизации и управления / Г. Олссон, Д. Пиани. СПб.: Невский Диалект, 2001. 557 с.

Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения / Г.Н. Ополева. -М.: ИНФРА-М, 2006. - 480 с.

Оптенгейм А.. Цифровая обработка сигналов / А. Оптенгейм, Р.Шафер. -М.: Техносфера, 2007. - 856с.

Осовский С. Нейронные сети для обработки информации / С. Оссовский.

- М.: Финансы и статистика, 2002. - 344 с.

Пособие к МГСН 2.06-99. Расчет и проектирование искусственного освещения помещений общественных зданий. - М.: Москомархитектура, 1999.- 158 с.

Пособие по расчету и проектированию естественного, искусственного и совмещенного освещения. - М.: Стройиздат, 1985. - 231 с. Правила устройства электроустановок. Разд. 6,7. Электрическое освещение. - СПб.: ДЕАН, 2002.

71 Прикладные нечеткие системы / Под ред. Т.Тэрано. - М.: Мир, 1993. -512с.

72 Радкевич В.Н. Проектирование систем электроснабжения / В.Н. Радке-вич. - Мн.: НПООО «ПИОН», 2001. - 294 с.

73 РД Автоматизированная система диспетчерского управления наружным освещением для предприятия ОАО «ГЭС», г. Мегион.

74 РД М06.009.00.000. Пункт питающий Мир ПП-03. Руководство по эксплуатации. - 75 с.

75 РД М01.110.00.000. Контроллер линии Мир KJI-01. Руководство по эксплуатации. - 28 с.

76 РД МО 1.102.00.000. Датчик линии Мир ДЛ-01. Руководство по эксплуатации. - 27 с.

77 РД МОЗ.00051-05 31 01. Программа сервер «Омь». Сервер контроллеров телемеханики. Описание применения. - 52 с.

78 РД М05.00118-01 31 01. Графический редактор «МИР». Описание применения. - 91 с.

79 РД М04.00064-03 31 01. Программный комплекс «Учет энергоресурсов». Описание применения. - 222 с.

80 РД МОЗ.00037-04 31 01. Программный комплекс «МИР СВЕТ». Автоматизированное рабочее место диспетчера. Описание применения. - 70 с.

81 РД М06.00143-01 31 01. Программа сервер тревог. Описание применения. - 34 с.

82 Родионов В. Технические средства АСУ ТП / В.Д. Родионов, В.А. Терехов, В.Б. Яковлев. - М.: Высш. шк., 1989. - 263 с.

83 Романова И.В. Разработка «Экспертной системы для определения уровня яркости электросветосигнальных огней аэродрома и значение вероятности взлета и посадки самолетов при плохих метеорологических условиях».// Анализ и синтез механических систем: Сб. науч. тр/ Под ред. В.В. Евстифеева. - Омск: ОмГТУ, 2006. - С.4-12.

84 Романова И.В. Экспертная система для определения значения уровня яркости электросветосигнальных огней взлетно-посадочных полос аэродрома и значение вероятности взлета и посадки самолетов в плохих метеорологических условиях. - М.: ВНТИЦ, 2006. №200661824

85 Рутковская Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы / Д. Рутковская, М. Пилинский, Л. Рутковский. - М: Горячая линия - Телеком, 2006. - 452 с.

86 СаНПиН 2.21/21.1278-03. Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий. - М.: Минздрав РФ, 2003. - 23 с.

87 Сарычев Г.С. Облучательные светотехнические установки / Г.С. Сары-чев. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 240 с.

88 СН 245-71. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. -М.: Госсторой, 1972. - 164 с.

89 СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Строительные нормы и правила // Светотехника. № 2. - Москва, 2003.

90 СНиП 3.05.07-85 Системы автоматизации. М.: Госстрой, 1986. 26 с.

91 СНиП 31.05-2003. Общественные здания общего назначения. - М.: Госсторой, 2004. - 21 с.

92 Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. - М.: Знак, 2006. - 972 с.

93 Статистика / Под ред. И.И.Елисеевой. - М.: Высшее образование, 2006. -565 с.

94 Теория статистики / Под ред. P.A. Шмойловой. 3-е изд., перераб. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 560 с.

95 Трояновский В.М. Информационно-управляющие системы и прикладная теория случайных процессов / В.М. Трояновский. - М.: Гелиос АРВ. 2004. - 304 с.

96 DIN EN 12464-1/2003 Light and lighting - Lighting of work places - Part 1: Indoor work places. 2003. - 40 c.

97 ISO 8995/CIE S 008/E2001. Lighting of indoor work places.

98 IE SNA, Lighting Handbook, 9-th Edition. - N-J, 2000.

99 http://www.niitm.spb.ru

100 http://www.tpproject.ru

101 http://www.telescada.ru

102 http://www.indusoft.ru

103 http://www.ivt.su

104 http://www.heliocity.kz

105 http://www.decsy.ru

106 http://www.integralplus.ru

107 http://www.elp.ru

108 http://www.promavt.com

109 http://etkfaza.ru

110 http://www.energis.ru

111 http://www.poligon.info

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ Освещенность - плотность светового потока по освещаемой поверхности:

= (П.1)

М

где йЕ - освещенность участка поверхности М.

Единицей измерения освещенности принят люкс . Освещенность в 1 лк имеет поверхность на 1м которой падает и равномерно по ней распределяется световой поток в 1 лм.

Световой поток - мощность световой энергии:

Ф = ^ (П.2)

Л

где - энергия излучения, испускаемая за время Л.

За единицу измерения принят люмен (лм), который соответствует световому потоку, излучаемому в телесном единичном угле точечным изотропным источником с силой света одна кандела [3, 69].

Сила света - световой поток, приходящийся на единицу телесного угла, в пределах которого он распространяется.

(П.З)

аи.

Единицей измерения является одна кандела, которая равна силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540-1012 герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Телесный угол О - часть пространства, которая является объединением всех лучей, выходящих из данной точки (вершины угла) и пересекающих некоторую поверхность. Телесный угол измеряется отношением площади той части сферы с центром в вершине угла, которая вырезается этим телесным

углом, к квадрату радиуса сферы: С1 = 8 / Я2. Единицей измерения является

один стерадиан (ср), если такой телесный угол имеет вид кругового конуса, то его раскрытия составит 65°32'28".

Свет - электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом, воспринимаемое человеческим глазом. Видимое излучение имеет длины волн в пределах 380-780 нм.

Световой прибор - устройство в состав которого входят источник света (ИС) и светотехническая арматура, обеспечивающая перераспределение света в пространстве или преобразование его свойств. В системах наружного освещения наиболее применяемыми являются опорные венчающие и консольные световые приборы [2, 8, 22, 36].

Светильник - это световой прибор, перераспределяющий свет лампы внутри больших телесных углов (4 л-) и обеспечивающих угловую концентрацию светового потока [9, 92].

Источник света - излучатель электромагнитной энергии в видимой части спектра. Основной характеристикой является световая отдача, которая определяется отношением излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности. Измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Существуют следующие типы искусственных источников света:

Лампы накаливания (ЛН)- тепловые излучатели, используемые для освещения. Основными недостатками которых является низкая световая отдача, невысокая продолжительность горения (не более 2000 ч.), недостаточная механическая прочность [10].

Галогенные лампы накаливания (ГЛН)- по сравнению с обычными ЛН имеют более стабильный световой поток и повышенный срок службы. Также к преимуществам можно отнести значительно меньший размер, более высокие термостойкость и механическую прочность. Принцип действия ГЛН основан на образование на стенке колбы летучих соединений - галогенидов вольфрама, которые испаряются на стенки, разлагаются на теле накала и возвращают ему испарившиеся атомы вольфрама.

Разрядные лампы (РЛ) - лампы, в которых оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в газах, парах или их смесях. РЛ имеют самую высокую световую отдачу и больший срок службы по сравнению с ЛН. Также в разрядных лампах реализованы разнообразные спектры излучения, широкий диапазон значений мощности, яркости и др. параметров.

а) Люминесцентные лампы являются одной из разновидностей РЛ, представляют собой разрядные источники света низкого давления [18].

б) Ртутные лампы высокого и сверхвысокого давления (РЛВД и РЛСВД) являющиеся наиболее распространенной и многочисленной группой источников света среди разрядных ламп. При помощи ртутного разряда удается создавать источники различной мощности, достаточно компактные, обладающие высокими яркостями и сроком службы в десятки тысяч часов [16].

в) Металлогалогенные лампы (МГЛ) дают возможность широкого варьирования спектрального распределения излучения при сохранении высокого КПД и удельной мощности. При использовании таких ламп возникает ряд проблем с их зажиганием и нестабильностью параметров.

г) Натриевые лампы - данный тип разрядных ламп обладает самой высокой световой отдачей и малым снижением светового потока при длительном использовании. В связи с этим натриевые лампы все шире применяются в системах наружного освещения. К минусам данного типа относят низкое качество цветопередачи и глубокая пульсация излучения. В зависимости от рабочего давления газов различают натриевые лампы низкого и высокого давления (НЛНД и НЛВД).

д) Ксеноновые лампы (КЛ) - используется разряд в ксеноне при высоком и сверхвысоком давлении.

е) Безэлектродные индукционные лампы (БИЛ) характеризуются очень большим сроком службы (60000 ч.), так как в них отсутствуют традиционные термоэмиссионные катоды.

Импульсные лампы - источник света на основе мощного импульсного разряда в газе. Используются для лазеров, освещения при фотографировании, оптической связи на малые расстояния.

Светодиоды - источники генерация света, в которых происходит за счет энергии, выделяемой при рекомбинации носителей тока на границе полупроводниковых материалов с разным характером проводимости.

Пускорегулирующий аппарат (ПРА) - это светотехническое оборудование, с помощью которого осуществляется питание источника света от электрической сети, обеспечивающее для него пусковые и рабочие режимы [87].