Pametne rešitve za industrijsko razsvetljavo

Pametna rešitev za industrijsko razsvetljavo uporablja digitalne nadzorne sisteme, univerzalno povezljivost in strategijo-temelji na platformi za pretvorbo industrijskih razsvetljav v inteligentne, interoperabilne sisteme razsvetljave. Uporaba digitalnih vpogledov pri nadzoru razsvetljave postaja vse bolj priljubljena od prehoda na polprevodniško razsvetljavo, ki temelji na tehnologiji LED. Cilj digitalne transformacije v industrijskem sektorju je izboljšati učinkovitost, ki presega tisto, kar lahko zagotovi samo LED osvetlitev, hkrati pa vzpostaviti varne, učinkovite in produktivne delovne pogoje. Možnost razvoja edinstvenih zmožnosti in implementacije sofisticiranih funkcij je omogočena zaradi močne interakcije, ki jo vzpostavlja rešitev pametne razsvetljave med informacijsko tehnologijo (IT) in operativno tehnologijo (OT), pa tudi med strojno in programsko opremo. Da bi se zbirali, delili, odločali in delovali, je homogen razred različnih naprav in sistemov združen v celovito mrežo. Administracija industrijskih objektov bo morala zaradi industrije 4.0 v prihodnosti doživeti pomembne spremembe. Ta digitalna revolucija vključuje pametno industrijsko razsvetljavo.

Zasnova razsvetljave za industrijske zgradbe je edinstven pristop, saj so ti prostori svetovi narazen. Industrijski objekti so vse lokacije, kjer poteka proizvodnja ali dejavnosti, povezane s proizvodnjo. Avtomobilski, težki stroji, ogromna strojna orodja, ladjedelništvo, letalstvo, jeklarski, kemični, petrokemični in farmacevtski sektorji lahko uporabljajo te težke proizvodne zmogljivosti. Lahko so tudi lahki proizvodni obrati, ki izdelujejo potrošniško elektroniko, električne naprave, hrano, papir, tekstil, usnje in les, med drugimi vsakodnevnimi predmeti.

Za razliko od drugih vrst infrastrukture ponujajo industrijski objekti široko paleto uporabe. Te lokacije opravljajo širok spekter nalog, vključno s kontrolo kakovosti, skladiščenjem, logistiko, proizvodnjo, strojno obdelavo, montažo, končno obdelavo in pakiranjem. Fizični atributi in arhitekturna postavitev industrijskih objektov temeljijo na njihovih specifičnih sistemih, postopkih, strojih, materialih in lastnostih izdelkov, potrebah po vzdrževanju in skrbi za varnost delavcev. Industrijski objekti imajo poleg edinstvene infrastrukture bolj raznoliko okolje zaradi vpliva predvsem lokalnih elementov, kot so vibracije, temperatura in atmosfera.

Rešitev razsvetljave sodobnega industrijskega objekta naj bi omogočala zagotavljanje udobnega in prijetnega okolja ob minimiziranju stroškov vgrajenih sistemov razsvetljave v življenjski dobi. Zmanjšana odsotnost z dela, manj proizvodnih napak in manj industrijskih nesreč je mogoče pripisati vizualno prijetnemu delovnemu mestu. Podjetje je lahko v slabšem konkurenčnem položaju, če njegova svetlobna infrastruktura ne deluje učinkovito, tudi če je bistveno doseči jasno vidljivost z ustrezno regulacijo več parametrov (bleščanje, svetlost, enakomernost, osvetljenost, barvna kakovost, kontrast in prilagajanje).

Nabiranje dnevne svetlobe v številnih industrijskih krajih ni zaželeno, sistemi razsvetljave pa morajo delovati neprekinjeno. Količina lumnov, ki jo lahko odda svetilka z visokimi palicami, in število svetilk, potrebnih za pokritje celotne lokacije, sta zelo zahtevna zaradi ekspanzivnih prostorov z visokimi stropi, ki so pogosti v industrijskih proizvodnih halah. Ogromno število visoko zmogljivih sistemov razsvetljave pri daljših delovnih urah ustvari zelo visoko obremenitev (kW) in porabi znatno količino električne energije (kWh).

Trije glavni dejavniki sestavljajo stroške življenjskega cikla sistema razsvetljave: kapitalski stroški, stroški energije in stroški vzdrževanja. Stroški vzdrževanja so faktor X, ki bi lahko imel največji vpliv na stroške življenjskega cikla, tudi če stroški energije za delovanje sistema razsvetljave pogosto presegajo kapitalske stroške razsvetljave.LED pametna visoka lučkaje lahko težko osvetliti številna industrijska območja. Sistemi razsvetljave težko preživijo v teh težkih pogojih zaradi jedkih kemikalij, visoke vlažnosti, visokih temperatur, močnih vibracij, jedke atmosfere in/ali nečiste energije. Težko dosegljivi stropi povzročajo stroške osebja in varnostne težave, ko gre za redno vzdrževanje ali zamenjavo svetilk.

Zasnova industrijske razsvetljave mora upoštevati širok razpon dejavnikov in uporabiti industrijske svetilke, ki delujejo učinkovito, učinkovito in zanesljivo v zahtevnih okoljih. Obstajata dve vrsti industrijskih svetilk, namenjenih za uporabo v zaprtih prostorih: visoka in nizka. Ko višina stropa ali strešni nosilci presežejo 6,1 metra (20 čevljev), se za splošno osvetlitev uporabijo visoke luči. Do šest metrov (20 čevljev) je največja višina, na kateri je mogoče namestiti nizke luči. Visoke luči so neposredne svetlobne naprave, ki razpršijo vso svetlobo, ki jo oddajajo, v smeri površine, ki jo nameravajo osvetliti. Da bi zagotovili zadostno osvetlitev po veliki čisti višini, so običajno izdelani tako, da ustvarijo svetlobni izhod več kot 10.000 lumnov v reguliranem žarku. Svetilke, ki se uporabljajo v aplikacijah za razsvetljavo nizkih zalivov, morajo imeti običajno širšo disperzijo za optimalno pokritost in oddajajo manj kot 10.000 lumnov. Zaradi nizke vgradne višine potrebujejo nizke luči strožji nadzor bleščanja, kar je mogoče doseči z uporabo reflektorjev za blokiranje visokokotne svetlobe ali prizmatičnih refraktorjev ali opalnih difuzorjev za ublažitev svetlosti. Za osvetlitev senc, ki jih ustvarjajo ovire nad glavo, ali za ponudbo osvetlitve, primerne za vizualno zahtevna dela, se uporablja lokalizirana delovna razsvetljava. Reflektorji, ki so usmerjene svetilke z nadzorovano porazdelitvijo svetlobe, se običajno uporabljajo za osvetlitev zunanjih proizvodnih površin.

Potreba po svetilkah, ki so primerne za uporabo na lokacijah z neobičajnimi podnebnimi razmerami, je še en način kategorizacije industrijskih svetilk. Izjemno visoke temperature okolice, temperature pod lediščem, visoka vlažnost, vlažna območja ali nastavitve cevi, korozivna atmosfera in tresljaji velikih strojev so vsi izzivi, ki jih morajo prenesti. Industrijska razsvetljava je izdelana, pregledana in odobrena za uporabo na območjih, razvrščenih glede na njihovo stopnjo nevarnosti. Nevarna okolja so opredeljena kot tista, ki vsebujejo vnetljive pline ali hlape, vnetljiv in/ali prevoden prah ter lahko vnetljiva vlakna in lete. Objekti, ki predelujejo nafto in plin, kemične in petrokemične izdelke, vrtalne ploščadi, naftne ploščadi na morju, pomorski terminali za nakladanje in prenos goriva, naprave na morju in ob dokih, rezervoarske farme, obrati za ekstrakcijo s topilom, črpalne postaje za cevovode, čistilne naprave za odpadke in odplake, tovarne celuloze in papirja, obrati za proizvodnjo in shranjevanje streliva in ognjemetov, obrati za prah in lake, obrate za pripravo premoga in ravnanje s premogom vsi objekti so primeri nevarnih lokacij.

LED razsvetljava je v zadnjih desetih letih prevladovala na trgu industrijske razsvetljave in postala standard. Tradicionalni sistemi razsvetljave temeljijo na -razelektritvi visoke intenzivnosti (HID) ali fluorescentni tehnologiji, ki imata resne pomanjkljivosti in omejitve. Svetleče diode ponujajo veliko učinkovitost in zanesljivo delovanje z uporabo elektroluminiscence, ki nastane z rekombinacijo med elektroni in luknjami v aktivnem območju znotraj polprevodniških p-n spojev. Čeprav že obstajajo znatni prihranki energije zaradi razširjene uporabe svetilk LED, je še vedno veliko možnosti za zmanjšanje stroškov življenjskega cikla.

S povečanjem učinkovitosti osvetlitve (LAE), ki upošteva učinkovitost optične dostave, intenzivnost in spektralno učinkovitost, lahko tehnologija SSL povzroči znatne dodatne prihranke energije. V primerjavi s podedovanimi sistemi razsvetljave LED diodam lastna dolgoživost, delovanje-brez iskrenja in trdna vzdržljivost omogočajo ustvarjanje robustnih sistemov razsvetljave z veliko daljšo življenjsko dobo. Ti sistemi so tudi bolj mehansko robustni, da prenesejo težke okoljske pogoje in so znatno varnejši za uporabo na nevarnih lokacijah. Zaradi visokih stroškov vzdrževanja in odvisnosti industrijskih nalog od osvetljenega okolja je v industrijskih aplikacijah ključnega pomena-delovanje sistemov razsvetljave brez okvar skozi dolgo življenjsko dobo.

led high bay fixtures

Čeprav je bila tehnologija LED vedno v ospredju operativne učinkovitosti, so nedavni razvoj in inovacije presegli, da bi povečali energetsko učinkovitost sistemov razsvetljave in ustvarili bolj produktivne delovne prostore. Osnova teh dosežkov je uporaba boljše nadzorljivosti LED diod, kar bistveno razlikuje tehnologijo od njenih konkurentov. Svetleče diode so elektroluminiscenčne naprave, ki prenesejo neprekinjeno vklapljanje/izklapljanje, ponujajo zatemnitev celotnega obsega ter se hitro in natančno odzovejo na krmilne signale. S to stopnjo nadzora se lahko svetlobni izhod LED samodejno modulira glede na vhode senzorjev ali vnaprej programirane algoritme.

LED visoka razsvetljavaje združljiv z vsemi sistemi za nadzor razsvetljave, ki so bili razviti za izpolnjevanje zahtev upravljanja z energijo lastnikov ali upravljavcev industrijskih objektov, vključno z zaznavanjem zasedenosti, časovnim razporejanjem, zbiranjem dnevne svetlobe, institucionalnim prilagajanjem, odzivi na povpraševanje in prilagodljivo kompenzacijo. Poleg zgolj povečanja operativne učinkovitosti lahko krmiljenje-na podlagi programske opreme odklene vrsto drugih dragocenih funkcij. Spekter sistema za mešanje barv in posledično barvo svetlobe, ki jo oddaja, je mogoče dinamično prilagoditi z neodvisnim zatemnitvijo vsakega primarnega LED. Na biološki ravni dinamično upravljanje barve in intenzivnosti omogoča manipulacijo proizvodnje bistvenih hormonov, da izzove pozitivne reakcije pri ljudeh. Ta tehnologija poganja uporabo razsvetljave-osredotočene na človeka (HCL) za izboljšano produktivnost, duševno dobro počutje in fizično zdravje na delovnem mestu.

Najenostavnejša vrsta pametne razsvetljave je inteligentna LED razsvetljava, ki temelji na vgrajeni programirljivosti in/ali lokaliziranem zaznavanju. Uvedba samostojnih sistemov pametne razsvetljave v industrijskih objektih s številnimi napeljavami je nepraktična zaradi stroškov in kompleksnosti, ki naraščata s sofisticiranostjo. Glede na vizualno nalogo, čas, potreben za njeno izvedbo, delavca, ki jo izvaja, in pomen različnih karakteristik naloge pri izvedbi dela se v teh objektih pogosto spreminjata količina svetlobe (osvetljenost) in njena spektralna sestava. Kontrole razsvetljave, ki se izvajajo na ravni vezja v centralno nadzorovanih svetlobnih telesih, niso dovolj odzivne ali prilagodljive, da bi zadovoljile posebne potrebe ali se prilagodile prihodnjim spremembam postavitve in namena.

Industrijske svetilke bi morale biti poenotene v celotnem objektu, tako da lahko delujejo skupaj, hkrati pa ohranijo individualnost za prilagajanje osvetlitve za določen prostor. Sistemi razsvetljave bi morali sodelovati in deliti znanje, da bi razvili višjo raven kolektivne inteligence, zaradi katere so bolj sposobni, kot bi bili, če bi delovali neodvisno.

Ideja v razvoju, pametna industrijska razsvetljava, se osredotoča na izgradnjo digitalnega ekosistema za avtomatizacijo luči, izboljšanje prostorov in sčasoma povečanje vrednosti podjetja. LED osvetlitev in digitalno mreženje inteligentnih krmilnih naprav sta ključni komponenti digitalnega ekosistema. Digitalno mreženje omogoča komunikacijo med svetlobnimi sistemi in krmilnimi napravami z uporabo digitalnih binarnih sporočil namesto krmilnih direktiv, ki temeljijo na spremembah napetosti, tudi če digitalna narava LED diod omogoča njihovo enostavno integracijo z elektronskimi vezji.

Digitalni krmilni sistemi, ki temeljijo na mehkih zaključkih ožičenja, nadomeščajo svetlobna vezja, ki temeljijo na trdih analognih zaključkih, kot temeljne gradnike coniranja nadzora. Dvo-smerna komunikacija, računalniško programiranje ter izvajanje coniranja in spreminjanja con s pomočjo programske opreme, usmerjene na posamezne svetilke ali skupine svetilk v različnih svetlobnih tokokrogih, so omogočeni z uporabo digitalnih krmilnih sistemov. Eno svetilko je mogoče dodeliti številnim območjem za izvajanje različnih tehnik krmiljenja pod različnimi pogoji zahvaljujoč digitalni naslovljivosti-na ravni svetilke. Večjo prilagodljivost in posledično večjo natančnost pri oddajanju svetlobe omogoča zmožnost oblikovanja nadzornega območja v poljubnem obsegu. Poleg tega naslavljanje programske opreme omogoča preprosto preoblikovanje prostorov, da se prilagodijo spreminjajočim se potrebam. Da bi izboljšali delovanje objektov in sprejemali boljše poslovne odločitve, dvo-smerna komunikacija omogoča zbiranje podatkov o zmogljivosti, kot sta poraba energije in stanje voznika, za poznejšo obdelavo z uporabo različnih statističnih in optimizacijskih tehnik. Svetlobna telesa je mogoče vključiti v sisteme industrijske avtomatizacije za centraliziran nadzor in izmenjavo-podatkov v objektu prek digitalnega omrežja.

Industrijska svetilka postane digitalno svetlobno vozlišče, ki ga lahko neodvisno nadzoruje in mu pomaga kolektivna inteligenca digitalnega ekosistema, ko tehnologija LED in digitalni krmilniki delujejo skupaj. Medsebojno odvisni podsistemi za upravljanje toplote, regulacijo pogonskega toka, optični nadzor in mehansko integracijo morajo sodelovati, da zagotovijo najboljšo možno učinkovitost industrijskih LED svetilk, ki so integrirani sistemi. Gonilnik LED, ki ponuja pretvorbo moči pod napajalno napetostjo ali nihanji obremenitve za pogon LED s konstantno obremenitvijo enosmernega toka, je eden od sestavnih delov, ki je še posebej pomemben. Gonilnik LED je zdaj aktivna komponenta, ki je bistvenega pomena za učinkovito izvajanje nadzora v sistemu pametne razsvetljave in ne le preprost vir napajanja s konstantnim tokom.

Pogonski tok določa, kako se svetijo LED diode. Zato je uporaba različnih krmilnih tehnik lažja z voznikovim izvajanjem krmilnih ukazov za preklop in zatemnitev. V situacijah, kjer veliko kanalov LED ali slojev osvetlitve zahteva skrbno uravnoteženje svetlobnih kontrastnih razmerij, je neprekinjeno zatemnitev bistvena zmogljivost, ki je potrebna za zagotavljanje brezhibnih sprememb krmiljenja in scenarijev spremenljive osvetlitve. Z uporabo integriranega zatemnitvenega vezja za -širinsko modulacijo impulza (PWM) ali zmanjševanja konstantnega toka (CCR) ta namen opravi gonilnik LED.

Ustvarjanje popolnoma funkcionalnih sistemov pametne razsvetljave je omogočeno z različnimi možnostmi, ki jih je mogoče vključiti v gonilnik LED. Krmilnik, ki ponuja lokalno obdelavo podatkov in-odločanje, ustvarja direktive za gonilnik LED in komunicira s centralnim sistemom upravljanja prek prehoda, je bistvenega pomena za te sisteme. Integrirano vezje (IC) ali sistem-na-čipu (SoC) z mikrokrmilnikom in oddajno-sprejemno enoto na krovu se imenuje svetlobni krmilnik. Mikrokrmilnik vključuje tudi pomnilnik, V/I in centralno procesno enoto (CPU). Flash pomnilnik vsebuje vdelano programsko opremo, pogosto znano kot firmware. Programabilna narava-sistema LED, ki temelji na mikrokrmilniku, omogoča dodajanje funkcij inteligentne osvetlitve, kot so nastavitev scene, mešanje barv, znižanje vzdrževanja lumna in napredno načrtovanje.

V bistvu pametna industrijska razsvetljava vključuje vključevanje sistemov razsvetljave v računalniška-omrežja, ki se razvijajo v pričakovanju interneta stvari (IoT). Interoperabilnost je v ogromni velikosti omrežja, ki temelji na IP-omogoča IoT, ki prav tako širi povezljivost internetnega protokola (IP) na končne točke z omejenimi viri. Arhitektura interneta stvari (IoT) ponuja široko paleto storitev in aplikacij za reševanje problemov, ki so preveč zapleteni za upravljanje v zaprtem omrežju.

Ni nujno, da sistemi razsvetljave fizično hranijo procesorsko moč znotraj ekosistema IoT. Strežniki in programska oprema, ki omogočajo računalništvo v oblaku, analitiko velikih-podatkov, umetno inteligenco in strojno učenje, so lahko del infrastrukture v oblaku. Obdelava podatkov, vizualizacija podatkov, shranjevanje podatkov in vnos podatkov so lahko učinkovitejši s pomočjo teh funkcij. Upravljavci objektov lahko izboljšajo avtomatizacijo razsvetljave in učinkovitost delovanja s pomočjo uporabnih vpogledov iz podatkov IoT.

Vse med napravami IoT in aplikacijami IoT usklajuje in upravlja platforma IoT. Ponuja zbirko programskih elementov za upravljanje naprav IoT, upravljanje podatkov, razvoj aplikacij in omogočanje. Industrijski internet stvari (IIoT), ki naj bi začel novo dobo industrijskih aplikacij, bo morda povezan s pametno industrijsko razsvetljavo.