Išmanieji pramoninio apšvietimo sprendimai

Išmaniame pramoninio apšvietimo sprendime naudojamos skaitmeninės valdymo sistemos, universalus ryšys ir platforma{0}}pagrįsta strategija, skirta pramoninius šviestuvus paversti išmaniosiomis, sąveikiomis apšvietimo sistemomis. Skaitmeninių įžvalgų naudojimas valdant apšvietimą tampa vis populiaresnis nuo perėjimo prie LED technologija pagrįsto kietojo kūno apšvietimo. Skaitmeninės transformacijos pramonės sektoriuje tikslas yra padidinti efektyvumą, nei gali užtikrinti vien LED apšvietimas, taip pat sukurti saugias, efektyvias ir produktyvias darbo sąlygas. Galimybę plėtoti unikalias galimybes ir įdiegti sudėtingas funkcijas suteikia stipri sąveika, kurią išmanusis apšvietimo sprendimas sukuria tarp informacinių technologijų (IT) ir operacinių technologijų (OT), taip pat tarp techninės ir programinės įrangos. Norint surinkti, dalytis, nuspręsti ir veikti, vienalytė įvairių įrenginių ir sistemų klasė sujungiama į išsamų tinklą. Pramonės objektų administravimas ateityje turės iš esmės keistis dėl Pramonė 4.0. Ši skaitmeninė revoliucija apima išmanųjį pramoninį apšvietimą.

Pramoninių pastatų apšvietimo dizainas yra unikalus požiūris, nes šios erdvės yra visiškai skirtingos. Pramonės objektai yra bet kurios vietos, kuriose vyksta gamyba arba su gamyba susijusi veikla. Automobilių, sunkiųjų mašinų, didžiulių staklių, laivų statybos, orlaivių, plieno, chemijos, naftos chemijos ir farmacijos sektoriai gali naudoti šiuos sunkius gamybos įrenginius. Tai taip pat gali būti lengvosios gamybos įmonės, gaminančios plataus vartojimo elektroniką, elektros prietaisus, maistą, popierių, tekstilę, odą, medieną ir kitus kasdienius daiktus.

Skirtingai nuo kitų tipų infrastruktūros, pramoniniai objektai siūlo platų panaudojimo spektrą. Šiose vietose atliekamos įvairios užduotys, įskaitant kokybės kontrolę, sandėliavimą, logistiką, gamybą, apdirbimą, surinkimą, apdailą ir pakavimą. Pramoninių objektų fizinės savybės ir architektūrinis išdėstymas pagrįsti jų specifinėmis sistemomis, procedūromis, mašinų, medžiagų ir gaminių savybėmis, priežiūros poreikiais ir darbuotojų saugos problemomis. Pramoniniai objektai turi įvairesnę aplinką, be unikalios infrastruktūros, nes pirmiausia veikia vietiniai elementai, tokie kaip vibracija, temperatūra ir atmosfera.

Šiuolaikinio pramoninio objekto apšvietimo sprendimas turėtų leisti sukurti patogią ir malonią aplinką, sumažinant įrengtų apšvietimo sistemų gyvavimo ciklo sąnaudas. Sumažėjęs pravaikštų skaičius, mažiau gamybos klaidų ir mažiau nelaimingų atsitikimų pramonėje – visa tai gali būti siejama su vizualiai malonia darbo vieta. Įmonė gali atsidurti nepalankioje konkurencinėje padėtyje, jei jos apšvietimo infrastruktūra neveikia efektyviai, net jei būtina pasiekti aiškų matomumą tinkamai reguliuojant keletą parametrų (akinimo, ryškumo, vienodumo, apšvietimo, spalvų kokybės, kontrasto ir pritaikymo).

Daugelyje pramoninių objektų dienos šviesa nėra pageidaujama, o apšvietimo sistemos turi veikti nuolat. Pramoninėse gamybos salėse įprastos didelės, aukštų lubų erdvės labai reikalauja liumenų, kurį gali duoti aukštai įrengtas šviestuvas, ir šviestuvų, reikalingų visai vietai aprėpti. Per ilgas eksploatavimo valandas didžiulis didelio galingumo apšvietimo sistemų skaičius sukuria labai didelį apkrovos poreikį (kW) ir sunaudoja daug elektros energijos (kWh).

Apšvietimo sistemos gyvavimo ciklo sąnaudas sudaro trys pagrindiniai veiksniai: kapitalo išlaidos, energijos sąnaudos ir priežiūros išlaidos. Priežiūros sąnaudos yra X faktorius, galintis turėti didžiausią įtaką gyvavimo ciklo išlaidoms, net jei apšvietimo sistemos eksploatavimo energijos sąnaudos dažnai viršija apšvietimo kapitalines išlaidas.Išmanusis LED apšvietimasgali būti sunku apšviesti daugelį pramonės sričių. Apšvietimo sistemoms sunku išgyventi tokiomis sunkiomis sąlygomis dėl šarminių cheminių medžiagų, didelės drėgmės, aukštos temperatūros, didelės vibracijos, ėsdinančios atmosferos ir (arba) nešvarios galios. Sunkiai pasiekiamos lubos padidina personalo išlaidas ir saugos problemas, kai reikia atlikti įprastą priežiūrą ar pakeisti šviesą.

Projektuojant pramoninį apšvietimą turi būti atsižvelgta į daugybę veiksnių ir naudojami pramoniniai šviestuvai, kurie efektyviai, efektyviai ir patikimai veiktų sudėtingomis sąlygomis. Yra dviejų tipų pramoniniai šviestuvai, skirti naudoti patalpose: aukštas ir žemas. Kai lubų aukštis arba stogo santvaros viršija 6,1 metro (20 pėdų), bendram apšvietimui naudojami aukšti šviestuvai. Iki šešių metrų (20 pėdų) yra didžiausias aukštis, kuriame galima įrengti žemos erdvės šviestuvus. Aukštos erdvės šviestuvai yra tiesioginio apšvietimo įtaisai, kurie išsklaido visą jų skleidžiamą šviesą paviršiaus, kurį jie turi apšviesti, kryptimi. Siekiant užtikrinti pakankamą apšvietimą dideliame aukštyje, jie paprastai gaminami taip, kad reguliuojamo spindulio šviesos srautas būtų didesnis nei 10 000 liumenų. Šviestuvai, naudojami žemos erdvės apšvietimui, paprastai turi turėti platesnę sklaidą, kad būtų optimaliai aprėpti, ir spinduliuoti mažiau nei 10 000 liumenų. Dėl mažo montavimo aukščio žemos erdvės šviestuvai reikalauja griežtesnio akinimo kontrolės, o tai galima pasiekti naudojant atšvaitus, kad blokuotų aukšto kampo šviesą, arba prizminius refraktorius arba opalinius difuzorius, kad sušvelnintų ryškumą. Norint apšviesti šešėlius, atsirandančius dėl kliūčių virš galvos, arba pasiūlyti apšvietimą, tinkantį sudėtingiems darbams, naudojamas vietinis užduočių apšvietimas. Prožektoriai, kurie yra nukreipiami šviestuvai su kontroliuojamu šviesos paskirstymu, paprastai naudojami lauko gamybos vietoms apšviesti.

Šviestuvų, tinkamų naudoti vietose, kuriose yra neįprastos klimato sąlygos, poreikis yra dar vienas pramoninių šviestuvų skirstymo į kategorijas. Itin aukšta aplinkos temperatūra, užšalimo temperatūra, didelė drėgmė, drėgnos vietos arba žarnos -žemyniniai nustatymai, korozinė atmosfera ir didelių mašinų keliama vibracija yra iššūkiai, kuriuos jie turi atlaikyti. Pramoniniai šviestuvai yra kuriami, tikrinami ir patvirtinti naudoti srityse, suskirstytose pagal pavojingumo lygį. Pavojinga aplinka apibrėžiama kaip ta aplinka, kurioje yra degių dujų ar garų, degiųjų ir (arba) laidžių dulkių, lengvai užsiliepsnojančių pluoštų ir skraidžių. Naftos ir dujų, chemijos ir naftos chemijos produktų perdirbimo įrenginiai, gręžimo platformos, naftos platformos jūroje, jūrų pakrovimo ir kuro perpylimo terminalai, jūroje ir prieplaukoje esantys įrenginiai, cisternų parkai, tirpiklių gavybos įrenginiai, vamzdynų siurblinės, atliekų ir nuotekų valymo įrenginiai, celiuliozės ir popieriaus ruošimo gamyklos, įrenginiai, gaminantys ir sandėliuojantys miltelius, šaudmenis ir ugniagesius tvarkymo įrenginiai yra pavojingų vietų pavyzdžiai.

LED apšvietimas per pastaruosius dešimt metų įsitvirtino pramoninio apšvietimo rinkoje ir tapo standartu. Tradicinės apšvietimo sistemos remiasi didelio-intensyvumo išlydžio (HID) arba fluorescencine technologija, kuri turi rimtų trūkumų ir apribojimų. Šviesos diodai pasižymi dideliu efektyvumu ir patikimu veikimu, nes naudojami elektroliuminescencija, sukurta rekombinuojant elektronus ir skyles aktyvioje srityje puslaidininkių p-n sandūrose. Nors plačiai naudojant LED šviestuvus jau galima sutaupyti daug energijos, vis dar yra daug galimybių sumažinti gyvavimo ciklo išlaidas.

Didinant apšvietimo taikymo efektyvumą (LAE), kuriame atsižvelgiama į optinio perdavimo efektyvumą, intensyvumą ir spektro efektyvumą, SSL technologija gali žymiai sutaupyti papildomos energijos. Lyginant su senomis apšvietimo sistemomis, šviesos diodams būdingas ilgaamžiškumas, veikimas be kibirkščių- ir kietojo kūno patvarumas leidžia sukurti tvirtas apšvietimo sistemas, kurių eksploatavimo trukmė daug ilgesnė. Šios sistemos taip pat yra mechaniškai tvirtesnės, kad atlaikytų atšiaurias aplinkos sąlygas ir yra žymiai saugesnės naudoti pavojingose vietose. Dėl didelių priežiūros sąnaudų ir pramoninių užduočių priklausomybės nuo apšviestos aplinkos, apšvietimo sistemų gedimas per ilgą gyvavimo ciklą yra labai svarbus pramonėje.

led high bay fixtures

Nors LED technologija visada buvo veiklos efektyvumo priešakyje, naujausi pokyčiai ir naujovės buvo ne tik siekiant maksimaliai padidinti apšvietimo sistemų energijos vartojimo efektyvumą ir sukurti produktyvesnes darbo vietas. Šių laimėjimų pagrindas yra geresnis šviesos diodų valdomumas, kuris iš esmės išskiria technologiją nuo konkurentų. Šviesos diodai yra elektroliuminescenciniai įtaisai, galintys atlaikyti nuolatinį įjungimą / išjungimą, siūlantys visą pritemdymo diapazoną ir greitai bei tiksliai reaguojantys į valdymo signalus. Esant tokiam valdymo laipsniui, LED šviesos srautas gali būti automatiškai moduliuojamas pagal jutiklio įvestis arba iš anksto užprogramuotus algoritmus.

LED aukšto įlankos apšvietimasyra suderinamas su visomis apšvietimo valdymo sistemomis, kurios buvo sukurtos taip, kad atitiktų pramonės objektų savininkų ar operatorių energijos valdymo reikalavimus, įskaitant užimtumo aptikimą, laiko planavimą, dienos šviesos surinkimą, institucijų derinimą, paklausos reakciją ir prisitaikančią kompensaciją. Programine įranga pagrįstas valdymas gali ne tik padidinti veiklos efektyvumą, bet ir atrakinti daugybę kitų vertingų funkcijų. Spalvų maišymo sistemos spektrą ir atitinkamai jos skleidžiamos šviesos spalvą galima dinamiškai reguliuoti atskirai pritemdant kiekvieną pagrindinį šviesos diodą. Biologiniu lygmeniu dinamiškas spalvos ir intensyvumo valdymas leidžia manipuliuoti pagrindinių hormonų gamyba, kad žmonėms būtų sukeltos teigiamos reakcijos. Ši technologija skatina naudoti į žmones orientuotą apšvietimą (HCL) siekiant pagerinti produktyvumą, psichinę ir fizinę sveikatą darbo vietoje.

Paprasčiausias išmaniojo apšvietimo tipas yra išmanusis LED apšvietimas, pagrįstas integruotu programavimu ir (arba) lokalizuotu jutimu. Atskiras išmaniųjų apšvietimo sistemų diegimas pramoniniuose objektuose su daugybe šviestuvų yra nepraktiškas dėl išlaidų ir sudėtingumo, kurie didėja tobulėjant. Priklausomai nuo vizualinės užduoties, jos atlikimo laiko, ją atliekančio darbuotojo ir skirtingų užduoties charakteristikų reikšmės atliekant darbą, šviesos kiekis (apšvietimas) ir jos spektrinė sudėtis šiose patalpose dažnai kinta. Apšvietimo valdikliai, įdiegti grandinės lygiu centralizuotai valdomuose šviestuvuose, nėra pakankamai jautrūs ar lankstūs, kad atitiktų konkrečius poreikius arba prisitaikytų prie būsimų išdėstymo ir paskirties pokyčių.

Pramoniniai šviestuvai turi būti suvienodinti visame įrenginyje, kad jie galėtų veikti kartu, kartu išlaikant individualumą, pritaikydami apšvietimą konkrečiai erdvei. Apšvietimo sistemos turėtų bendradarbiauti ir dalytis žiniomis, kad išvystytų aukštesnį kolektyvinio intelekto lygį, dėl kurio jos būtų pajėgesnės, nei jos veiktų savarankiškai.

Plėtojama idėja, išmanusis pramoninis apšvietimas, skirtas skaitmeninės ekosistemos kūrimui, siekiant automatizuoti apšvietimą, pagerinti erdves ir galiausiai padidinti įmonės vertę. LED apšvietimas ir skaitmeninis išmaniųjų valdymo prietaisų tinklas yra pagrindiniai skaitmeninės ekosistemos komponentai. Skaitmeninis tinklas leidžia palaikyti ryšį tarp apšvietimo sistemų ir valdymo įrenginių naudojant skaitmeninius dvejetainius pranešimus, o ne valdymo direktyvas, pagrįstas įtampos pokyčiais, net jei šviesos diodų skaitmeninis pobūdis leidžia lengvai integruoti juos su elektroninėmis grandinėmis.

Skaitmeninės valdymo sistemos, pagrįstos minkštais laidų išvadais, pakeičia apšvietimo grandines, pagrįstas kietomis analoginėmis išvadomis, kaip pagrindinius valdymo zonavimo blokus. Dvipusis ryšys, kompiuterinis programavimas ir zonavimas bei zonų perskirstymas naudojant programinę įrangą, nukreiptą į atskirus šviestuvus arba šviestuvų grupes įvairiose apšvietimo grandinėse – visa tai įmanoma naudojant skaitmenines valdymo sistemas. Vieną šviestuvą galima priskirti daugeliui zonų, kad būtų galima įgyvendinti įvairius valdymo būdus įvairiomis sąlygomis dėl šviestuvo-lygio skaitmeninio adresavimo. Didesnis lankstumas ir, atitinkamai, didesnis šviesos tiekimo tikslumas yra įmanomi dėl galimybės suprojektuoti valdymo zoną bet kokiu mastu. Be to, programinės įrangos adresų nustatymas leidžia lengvai pertvarkyti erdves, kad būtų patenkinti kintantys poreikiai. Siekiant pagerinti patalpų veiklą ir priimti geresnius verslo sprendimus, dvipusis ryšys leidžia rinkti našumo duomenis, pvz., energijos suvartojimą ir vairuotojo būseną, kad vėliau būtų galima apdoroti naudojant įvairius statistinius ir optimizavimo metodus. Šviestuvai gali būti įtraukti į pramoninės automatikos sistemas, kad būtų galima centralizuotai valdyti ir{9}}visus duomenis dalytis per skaitmeninį tinklą.

Pramoninis šviestuvas tampa skaitmeniniu apšvietimo mazgu, kuris gali būti nepriklausomai valdomas ir kuriam padeda kolektyvinis skaitmeninės ekosistemos intelektas, kai LED technologija ir skaitmeniniai valdikliai veikia kartu. Tarpusavyje priklausomi šilumos valdymo, pavaros srovės reguliavimo, optinio valdymo ir mechaninio integravimo posistemiai turi bendradarbiauti, kad būtų užtikrintas geriausias pramoninių LED šviestuvų, kurie yra integruotos sistemos, našumas. Šviesos diodų tvarkyklė, kuri siūlo galios konvertavimą esant maitinimo įtampai arba apkrovos svyravimams, kad šviesos diodai būtų valdomi nuolatinės nuolatinės srovės maitinimo apkrova, yra viena iš ypač svarbių sudedamųjų dalių. LED tvarkyklė dabar yra aktyvus komponentas, būtinas norint veiksmingai įdiegti išmaniosios apšvietimo sistemos valdiklius, o ne tik paprastas nuolatinės srovės maitinimo šaltinis.

Vairavimo srovė lemia, kaip veikia šviečiantys šviesos diodai. Todėl įvairių valdymo technikų diegimą palengvina vairuotojo perjungimo ir pritemdymo valdymo nurodymų vykdymas. Tais atvejais, kai dėl daugelio LED kanalų ar apšvietimo sluoksnių reikia kruopščiai subalansuoti šviesos kontrasto santykį, nuolatinis pritemdymas yra gyvybiškai svarbi galimybė, reikalinga norint užtikrinti sklandų valdymo keitimą ir kintamus apšvietimo scenarijus. Naudodama integruotą impulsų -pločio moduliaciją (PWM) arba nuolatinės srovės mažinimo (CCR) pritemdymo grandinę, LED tvarkyklė atlieka šį tikslą.

Visiškai veikiančių išmaniųjų apšvietimo sistemų kūrimas įmanomas dėl daugybės parinkčių, kurios gali būti įtrauktos į LED tvarkyklę. Duomenų valdytojas, kuris siūlo vietinį duomenų apdorojimą ir sprendimų priėmimą, sukuria LED tvarkyklės direktyvas ir susisiekia su centrine valdymo sistema per šliuzą, yra būtinas šioms sistemoms. Integrinis grandynas (IC) arba sistema-on-lustas (SoC) su integruotu mikrovaldikliu ir siųstuvu-imtuvu vadinama šviesos valdikliu. Mikrovaldiklyje taip pat yra atmintis, I/O ir centrinis procesorius (CPU). „Flash“ atmintyje yra integruota programinė įranga, dažnai vadinama programine įranga. Mikrovaldikliu{8}}pagrįstos LED sistemos programuojamas pobūdis leidžia pridėti išmaniųjų apšvietimo funkcijų, tokių kaip scenos nustatymas, spalvų maišymas, šviesos srauto palaikymo sumažinimas ir pažangus planavimas.

Iš esmės išmanusis pramoninis apšvietimas apima apšvietimo sistemų įtraukimą į kompiuterinius{0}}tinklus, kurie kuriami laukiant daiktų interneto (IoT). Suderinamumas yra įmanomas dėl didžiulio IP-pagrįsto tinklo IoT, kuris taip pat išplečia interneto protokolo (IP) ryšį iki galutinių taškų su ribotais ištekliais. Daiktų interneto (IoT) architektūra suteikia platų paslaugų ir taikomųjų programų spektrą, kad išspręstų problemas, kurios yra pernelyg sudėtingos, kad jas būtų galima valdyti uždarame tinkle.

Nebūtina, kad apšvietimo sistemos fiziškai talpintų apdorojimo galią daiktų interneto ekosistemoje. Debesų infrastruktūros dalis gali būti serveriai ir programinė įranga, įgalinanti debesų kompiuteriją, didžiųjų-duomenų analizę, dirbtinį intelektą ir mašininį mokymąsi. Duomenų apdorojimas, duomenų vizualizavimas, duomenų saugojimas ir duomenų priėmimas gali būti efektyvesni naudojant šias funkcijas. Įrenginių operatoriai gali pagerinti apšvietimo automatizavimą ir veiklos efektyvumą naudodamiesi realiomis įžvalgomis iš daiktų interneto duomenų.

Viskas tarp IoT įrenginių ir daiktų interneto programų yra koordinuojama ir valdoma IoT platformos. Ji siūlo programinės įrangos elementų rinkinį, skirtą daiktų interneto įrenginių valdymui, duomenų valdymui, programų kūrimui ir įgalinimui. Pramoninis daiktų internetas (IIoT), kuris pradės naują pramoninių programų erą, gali būti prijungtas prie išmaniojo pramoninio apšvietimo.