CC BY
25
Факторы, оказывающие влияние на систему умного наружного освещения Factors that affect the smart outdoor lighting system
Боцула Виктория Александровна
Студент 4 курса Факультет Высшая школа управления и бизнеса Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия, Санкт-Петербург e-mail: vica492@mail.ru
Botsula Victoria Alexandrovna
Student 4 term
Faculty of Higher school of management and business Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University
Russia, Saint Petersburg e-mail: vica492@mail.ru
Нечаев Арсений Владиславович
Студент 4 курса Факультет Высшая школа управления и бизнеса Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия, Санкт-Петербург e-mail: nechaev.9@mail.ru
Nechaev Arseniy Vladislavovich
Student 4 term
Faculty of Higher school of management and business Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University
Russia, Saint Petersburg e-mail: nechaev.9@mail.ru
Научный руководитель Нурулин Юрий Рифкатович
Профессор, доктор технических наук Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия, Санкт-Петербург e-mail: nurulin_yur@spbstu.ru
Scientific adviser Nurulin Yury Rifkatovich
Professor, Grand PhD in Engineering sciences Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University
Russia, Saint Petersburg e-mail: nurulin_yur@spbstu.ru
Аннотация.
В статье выделяются и анализируются группы факторов, влияющие на функционирование автоматизированной системы уличного освещения. Умное освещение - тенденция, которая активно внедряется и используется за рубежом, поэтому российские новаторы стремятся формировать отечественный опыт. Исследование ведется через рассмотрение таких проблем, как снижение электропотребления и повышение энергоэффективности. Проводится подробный анализ социальных, технологических и информационных факторов. Рассматривается, какая на сегодняшний день ситуация в выбранных направлениях, предлагаются меры по повышению эффективности и адаптации под возможные риски.
Annotation.
The article identifies and analyzes groups of factors influencing the functioning of an automated street lighting system. Smart lighting is a trend that is actively introduced and used abroad, so Russian innovators strive to shape domestic experience. The study is conducted through consideration of issues such as reducing energy consumption and improving energy efficiency. A detailed analysis of social, technological and informational factors is carried out. The current situation in the selected areas is considered, measures are proposed to increase efficiency and adapt to possible risks.
Ключевые слова: энергосбережение, энергоэффективность, уличное освещение, электропотребление, умное освещение, опрос.
Key words: energy saving, energy efficiency, street lighting, electricity consumption, smart lighting, survey.
Одна из основных государственных задач в сфере энергетики - повышение энергетической эффективности и развитие страны в направлении рационального электропотребления. Каждый потребитель должен осознавать важность проблемы, свой вклад и значимость в решение данного вопроса. Понимание и принятие данной проблемы на всех уровнях иерархии, будь то организация, малое предприятие, муниципальное учреждение, индивидуальные предприниматели и государство в целом, позволит сохранить энергетические ресурсы страны. Поэтому одно из актуальные направлений решения проблемы энергосбережения - вовлечение непосредственных пользователей и создание в социуме интереса к энергосбережению в соответствии с энергетической стратегией России до 2035 года [1].
А что же происходит с одним из направлений энергосбережения - модернизацией уличного освещения? Данная тема является одной из наиболее проблемных на территории России. Основываясь на данных сайта «Новости интернет-вещей», ежегодно на уличное освещение в России расходуется около 7 млрд. КВт/ч электроэнергии, что в денежном выражении составляет порядка 16 миллиардов рублей [2]. Доля устаревшего оборудования (светильники, опоры, кабели) в Российской Федерации составляет более 65 процентов. Большая часть автомобильных дорог в регионах и тротуаров имеют освещенность в два-три раза ниже установленной нормы, при этом в некоторых местах используются лампы накаливания и ртутные лампы. Современный метод решения - внедрение автоматизированных систем уличного освещения. «Умное» наружное освещение - это новейшая тенденция, которая подразумевает применение специализированных фонарных установок для освещения улиц, управляющихся за счет интеллектуальных платформ и позволяющих сократить уровень энергопотребления [3]. Платформы способны адаптироваться под внешнюю среду и изменять интенсивность уровня освещения.
Большинство объектов связанных с наружным освещение поддержаны воздействию со стороны внешней и внутренней сред. Рассмотрим типовые факторы, которые влияют на подключение и установку автоматизированной системы контроля и мониторинга за уличным освещение. В таблицы 1 представлены факторы, сгруппированные для наглядности по 7 направлениям: политико-правовые, международные, социальные, экономические, экологические, технологические и информационные.
Таблица 1 - Факторы влияющие на «умное» наружное освещение
№ п/п Группа факторов Сущность
1 Политико-правовые факторы - законы, ГОСТы и СНиПы, регулирующие внедрение умного наружного освещения; - государственный контроль за уровнем потребления электроэнергии; - изменение законодательства в сторону энергосберегающих технологий.
Продолжение таблицы 1
№ п/п Группа факторов Сущность
2 Международные факторы - взаимоотношение со странами ближнего зарубежья; - обмен опытом по установки умного уличного оборудования для освещения; - развитие экспорта топливо-энергетических ресурсов.
3 Социальные факторы - уровень заинтересованности конечных пользователей; - уровень вандализма в стране; - менталитет страны (самостоятельно осознанное рациональное потребление энергии); - уровень безопасности населения.
4 Технологические факторы - наличие необходимого оборудования собственного производства; - наличие квалификации и определенных навыков у специалистов по поддержанию интеллектуальных платформ; - наличие необходимой научно-технической базы; - появление новых технологий в области энергосбережения.
5 Экологические факторы - климатические и экологические риски, в т.ч. для здоровья населения; - ограниченность топливо-энергетических ресурсов; - наличие альтернативных источников энергии; - хозяйственное законодательство в области охраны окружающей среды.
6 Экономические факторы - рост тарифов на электропотребление; - дороговизна оборудования; - государственная финансовая поддержка.
7 Информационные факторы - взаимодействие со СМИ; - осведомленность общества о текущем состоянии и возникающих проблемах; - опыт внедрения в России инновации в освещении улиц.
Одними из основных факторов являются социальные, технологические и информационные, так как внедрение умного освещения делается для общества с использованием интеллектуальных и информационных технологий.
Социальные и технологические факторы находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости, так как от совершенствования технологических факторов растет безопасность населения. На данный момент оборудование, которое создается для уличного освещения обладает базовым набором функций: освещение пространства, опора для электротранспорта, фиксация контактных сетей, рекламных стоек и светофорных подставок. Безусловно это направлено на обеспечение безопасности и комфорта населения. Однако современные фонарные столбы, которые призваны работать с помощью интеллектуальных платформ позволяют увеличить набор встроенных функций. Современный фонарный столб может обладать следующими функциями:
Во-первых, тревожная кнопка, которая в случае чрезвычайной ситуации вызывает аварийную службу. Сигнал поступает в пункт приема службы. С помощью датчиков определяется местоположение и направляется специально обученная группа быстрого реагирования.
Во-вторых, камеры видеонаблюдения. Прежде всего это необходимо для того, чтобы сигнал, который поступил бы в аварийную службу можно было бы проверить на подлинность. Данное устройство позволяет экономить ресурсы в случае ложного вызова и обеспечивать видеофиксацию текущего состояния определенного участка улицы. Примером служит проведенный в Японии эксперимент в городе Кицугава, где 23 фонарных столба и 3 видеокамеры объединили в единую сеть. Камеры фиксировали количество прохожих на том или ином участке и в зависимости от трафика освещение делалось ярче или тусклее. При отсутствии людей уровень освещения был равен 10-15% от максимальной мощности [4].
В-третьих, беспроводная сеть Интернет. Это доступная роскошь, которая была бы удобна для населения. Наличие данной технологии поможет людям выходить из непредвиденных ситуаций, как, например, узнать маршрут, по которому нужно дойти до места, если у телефона нет доступа к мобильному интернету или закончились средства на счету.
В-четвертых, использование динамиков позволит обеспечить звуковую связь с народом. В случае экстренных ситуаций могут быть подключены объявления по громкой связи. Звуковая реклама и музыка будут дополнением для ожидающих.
В-пятых, пешеходный счетчик позволит составить статистику малопроходимых улиц и улиц с плотным потоком людей. Собранные данные позволят эффективнее регулировать уровень и интенсивность освещения.
Данный набор функций представляет собой примерный вариант комплектации, который можно реализовать в современных фонарных столбах. Стоит отметить, что имеются компьютерные программы для планирования внедрения умной системы освещения, начиная с этапа идеи. Одной из таких является программа «Dialux» для расчета и проектирования освещения. Данная утилита позволяет проектировать электрическое освещение в помещениях с учетом их размеров, наличия мебели, оборудования и других элементов интерьера, а также активно используется для планирования освещения открытых территорий во дворах, на улицах, парках с учетом климатических условий, управлять световыми потоками на каждом светильнике, расставлять фонарные столбы в соответствии с требованиями и создавать дизайн [5]. Одним словом, программа помогает пользователям создать прототип идеи и ответить на вопрос: реально ли реализовать данную идею и насколько эффективно это будет с материальной точки зрения и с точки зрения уровня освещенности.
Наравне с социальными и технологическими факторами можно поставить информационные факторы, так как данные о предлагаемых инновациях, в частном случае «умное» наружное освещение, должны быть понятны и доступны для всех граждан, тем самым повышая их осведомленность по данному вопросу.
Ключевым информационным аспектом является информированность жителей страны. Например, на базе Санкт-Петербургского политехнического университета реализуется проект «LUCIA» программы Interreg Baltic Sea Region [6]. Суть проекта заключается в анализе существующей ситуации уличного освещения и внедрении
автоматизированной системы на небольшом участке на территории университета. Одна из задач, которая стоит перед участниками проекта - вовлечение конечных пользователей и анализ их заинтересованности. По данным опроса на 28.03.2020 приняло участие 169 студентов. На вопрос «Обращаете ли Вы внимание на уровень освещенности территории кампуса СПбПУ?» 114 человек дали положительный ответ. Результаты ответа на данный вопрос представлены на рисунке 1.
Рисунок 1. Результаты ответа на вопрос «Обращаете ли Вы внимание на уровень освещенности территории кампуса СПбПУ?» студентов СПбПУ
Ответы непосредственных пользователей указывают на то, что респонденты обращают внимание на освещенность участков на территории кампуса, в частности на недостаточный уровень яркости в темное время или на работу фонарей в светлое время суток, что свидетельствует о нерациональном и неэффективном использовании энергетических ресурсов. Однако на вопрос «Хотели бы вы участвовать в разработке/тестировании системы умного освещения в СПбПУ?» 139 человек дали отрицательный ответ. Результаты в графическом виде представлены на рисунке 2.
Рисунок 2. Результаты ответа на вопрос «Хотели бы вы участвовать в разработке/тестировании системы умного освещения в СПбПУ?» студентов СПбПУ
Таким образом, студентам не хватает мотивации для участия в решении проблем университета. Для этого участникам проекта, а также администрации учебного заведения необходимо разработать ряд мероприятий, направленных на повышение вовлеченности конечных пользователей за счет проведения интерактивных
мероприятий, с помощью внедрения в учебный процесс дисциплин, связанных с экологией, вопросами энергосбережения и энергоэффективности, проведение эко-акций в рамках университета с привлечением специалистов, занимающихся данными вопросами. Стоит отметить, что данный проект рассматривается как пилотная площадка, как эксперимент, данные которого можно использовать и применять в рамках как отдельных районов, так и целых населенных пунктов.
Население играет ключевую роль в решении проблем, связанных с энергосбережением и повышением энергоэффективности, так как от людей зависит уровень электропотребления и отношение к экологическому состоянию планеты Земля. На все группы факторов: от политико-правовых до информационных влияют люди. Поэтому, вовлекая конечных пользователей в решение задач рационального использования электроэнергии, и повышая их заинтересованность в вопросах экономии энергопотребления, налаживается эффективное взаимодействие между людьми на всех уровнях. Успешная коммуникация между участниками процесса перехода на автоматизированную систему уличного освещения поможет быстрее и с меньшими затратами внедрять инновации, проводить эксперименты и опыты, которые позволят сохранить окружающий мир.
Список используемой литературы:
1. «Энергетическая стратегия Российской Федерации до 2035 года» (проект) / Министерство энергетики Российской Федерации. - М., 2017. URL: http://minenergo.gov.ru/ node/1920 (дата обращения: 17.03.2020).
2. Управление уличным освещением. Когда в России станет светло по-умному? - URL: https://iot.ru/gorodskaya-sreda/upravlenie-ulichnym-osveshcheniem-kogda-v-rossii-stanet-svetlo-po-umnomu (дата обращения: 18.03.2020).
3. Умное освещение - URL: https://unilight.ru/resheniya/ulichnoe-osveshhenie/ (дата обращения: 18.03.2020).
4. Умные уличные фонари помогут Японии экономить - URL: https://deita.ru/ru/news/5202575-umnye-ulichnye-fonari-pomogut-yaponii-ekonomit/ (дата обращения: 19.03.2020).
5. Программа Dialux для расчета и проектирования освещения - URL: http://electricalschool.info/main/lighting/1703 -programma-dialux-dlja-raschjota-i.html (дата обращения: 20.03.2020).
6. Официальный сайт проекта LUCIA- Lighting the Baltic Sea Region - URL: https://www.lucia-project.eu (дата обращения: 20.03.2020).
7. Inga Skvortsova, Roman Latyshev and Yuri Truntsevsky Innovation through improvement in the energy efficiency of business processes International Science Conference SPbWOSCE-2018, Business Technologies for Sustainable Urban Development, St. Petersburg, Russia, Edited by Kalinina, O.; E3S Web of Conferences, Volume 110, id.02167
8. Yury R. Nurulin, Inga V. Skvortsova and Olga A. Kalchenko Energy Planning and Energy Efficiency in Smart City Areas SHS Web of Conferences 61, 01017 (2019)
9. Рассинхронизация процессов развития жилищного строительства и электроснабжения объектов на территории ленинградской области/ Ржавина Е.В., Скворцова И.В. В сборнике: Неделя науки СПбПУ Материалы научной конференции с международным участием. Институт промышленного менеджмента, экономики и торговли. В 3-х частях. Санкт-Петербург, 2019. С. 347-349.
10. Обоснование выбора мероприятий по снижению потерь электрической энергии и оценка их эффективности / Резниченко А.С., Скворцова И.В. В сборнике: Неделя науки СПбПУ Материалы научной конференции с международным участием. Институт промышленного менеджмента, экономики и торговли. В 3 -х частях. Санкт-Петербург, 2019. С. 345-347.
