CC BY
36VМеждународная научно-практическая конференция
УДК 372.862
Иванова Светлана Александровна Ivanova Svetlana Alexandrovna, Уразов Сергей Игоревич Urazov Sergey Igorevich, Афонькина Валентина Александровна Afonkina Valentina Alexandrovna
к.т.н., доцент
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor ФГБОУ ВО «Южно-Уральский ГАУ» FSBEI HE "South Ural State Agrarian University"
ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ УЧЕБНЫХ ПРОЕКТОВ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
APPLICATION OF MODERN SOFTWARE FOR LIGHTING CALCULATIONS OF EDUCATIONAL PROJECTS OF LIGHTING
INSTALLATIONS
Аннотация: в статье рассматриваются известные программные продукты для светотехнических расчетов осветительных установок, обосновывается их применение для обучения в рамках электротехнических и светотехнических направлений подготовки.
Abstract: the article deals with well-known software products for lighting calculations of lighting installations; their use for training the students in the framework of electrical and lighting engineering areas are substantiated.
Ключевые слова: осветительная установка, светотехнический расчет, программное обеспечение.
Key words: lighting installation, lighting calculation, software.
Подготовка высококвалифицированных работников требует активного использования современного программного обеспечения, что отражается в требованиях соответствующих федеральных государственных образовательных стандартов и профессиональных стандартах. Закономерным следствием этого факта является то, что подобные требования появляются в примерных основных
«Научные исследования и инновации» образовательных программах и основных образовательных программах
образовательных организаций.
При подготовке студентов по электротехническим и светотехническим направлениям подготовки особое место уделяется дисциплине «Светотехника» основной задачей которой является рациональное проектирование осветительных установок [1].
В настоящее время на рынке имеется достаточное большой выбор программных продуктов, которые в той или иной степени могут использоваться в качестве светотехнического программного обеспечения при проектировании осветительных установок [2].
Важным критерием качества проектирование осветительной установки является светотехническое моделирование, позволяющее проверить и уточнить расчеты, а также апробировать светотехническое решение отдельных элементов осветительной установки.
В настоящее время широко используется компьютерная визуализация освещения трехмерных сцен (3D), создаваемой проектируемой осветительной установкой. При этом все светотехнические расчеты выполняются с заданной точностью без необходимости создания дорогостоящих физических моделей. Дополнительно к этому уже готовые программные решения накапливаются в виде библиотек для совершенствующегося программного обеспечения.
В мировой практике проектирования осветительных установок используют специализированные светотехнические программы [2].
На светотехническом рынке программного обеспечения известны десятки светотехнических программ, разного уровня специализации. Также существуют программы CAD в которых подобные решения внедряются в виде специальных модулей [3-6].
Все разнообразие светотехнических программ можно условно разделить на три группы.
К первой группе относятся программы, которые предназначены для моделирования и фотореалистической визуализации трехмерных сцен (CAD) [7].
VМеждународная научно-практическая конференция Алгоритмы таких программ базируются исключительно на методах глобального
освещения, что позволяет наиболее полно описать исходные данные, включая
светораспределение светового прибора, оптические и колориметрические
свойства участвующих в перераспределении света поверхностей, их текстуры,
дополнительные элементы сцены (мебель, деревья и др.) с учетом их затенения
и экранирования. При оценке результатов работы таких программ на первое
место выступают эстетические требования. Трудозатраты на создание сцены и
ее визуализацию (рендеринг) в таких программах достаточно велики и могут
составлять часы даже на высокопроизводительных компьютерах.
В тоже самое время необходимо отметить и обратный факт: далеко не первый год инженерами вычислительной техники ведется разработка специализированных устройств и сопряженного программного обеспечения для осуществления оперативных и точных вычислений графических образов. Тем не менее указанные выше недостатки приводят к тому, что для нужд светотехнических расчетов программы этой группы используются в относительно небольшой сфере задач. Это приводит к тому, что их применение сокращается, а уже наработанные решения используются для новых задач: от развлекательных медиапроектов и до разработки технических систем, геномики и разработки новых лекарств [8].
Во вторую группу входят программы, которые также могут производить визуализацию трехмерных сцен, но используют упрощенные алгоритмы глобального и локального освещения. Это позволяет существенно снизить трудозатраты на получение результатов. Применяют эти программы, в основном, когда превалируют светотехнические требования к проекту. Следует однако отметить, что в современных условиях сфера применения этих программных продуктов сокращается [9, 10].
Третью группу составляют программы, предназначенные в основном для расчета утилитарного освещения (освещения дорог, улиц, автотранспортных тоннелей, спортивного освещения, освещения открытых пространств, промышленное освещение и др.) с целью проверки удовлетворения принятых
«Научные исследования и инновации» проектных решений нормативным требованиям. Эти программы базируются на
упрощенных методах расчета либо отражают частные особенности
использования светотехнических приборов. Визуализация объекта в них не
обязательна, и если присутствует, то только как дополнительный,
вспомогательный инструмент визуального контроля правильности ориентации и
расположения светового прибора в установке. Трудозатраты на описание
объекта здесь минимальны, а расчет выполняется практически мгновенно.
Требования, предъявляемые к программам различного типа [1], изложены в
таблице 1.
Таблица 1. Требования к светотехническим программам различных групп
Требования Группы
I II III
Доступный интерфейс + + +
Базы данных световых приборов с полной светотехнической информацией. Поддержка форматов IES и LDT + + +
Использование современных нормативных и стандартных показателей - + +
Детализация расчетов нормированных параметров (освещенность, яркость, равномерность и т.п.) + + +
Информативная визуализация результатов расчета в виде отчетов изолюкс, люксбергов, линий равной яркости и т.п. - + +
Наличие собственных модулей расчета и построения трехмерных сцен, в том числе возможность их импорта из других программ + + -
Использование оптических колориметрических характеристик поверхности сцен, их текстур + + -
Базы данных отражающих материалов обособленных и затеняющих элементов сцен + - -
Разнообразие форм представления результатов (по проекциям, по ракурсам, по яркости, по цветовой контрастности) + - -
Возможность гибкого итерационного расчета и выбора пути наилучшего расчета + + -
Наличие обратной связи с сообществом + + +
Примечание: знаком «+» помечены необходимые требования, знаком «-» -не обязательные.
При выборе программы необходимо учитывать следующие факторы [1]: область применения: архитектурное или утилитарное освещение;
VМеждународная научно-практическая конференция цели использования программы: рабочее проектирование осветительной
установки, дизайн-проект или средство для продвижения светотехнической
продукции;
ориентация баз данных: открытая для любых светотехнических программ или ограниченная номенклатурой одной фирмы; дружественность интерфейса; время трудовых операций в программе;
возможность многовариантных расчетов в поисках наилучшего варианта; наличие русскоязычного интерфейса, баз данных светового прибора, справочника и отчета;
экономические факторы: стоимость приобретения и поддержки программы;
наличие обратной связи производителя с сообществом.
К настоящему времени рынок программных средств для светотехнического проектирования достаточно разнообразен и имеет ряд специфических особенностей.
К первой группе можно отнести 3ds Max (ранее 3D Studio Viz; разработка Autodesk), Lightscape (разработка прекращена), Inspire (разработка прекращена). Однако следует также отметить, что благодаря широкому распространению технологий информационного моделирования зданий и сооружений (BIM) использование 3ds Max будет рациональным для решения только узкого круга светотехнических задач.
Ко второй группе можно отнести LightCAD (Россия), DIALux (Германия) и Rexux (разработка прекращена).
Программные продукты третьей группы в современных условиях представлены только специализированным программным обеспечением производителей светотехнического оборудования, мобильные приложения и многочисленные онлайн-калькуляторы.
Из утилитарных программ III группы отметим следующие:
«Научные исследования и инновации» для освещения дорог и улиц: Lighting Reality (одноименной фирмы,
Англия), Calculux Road (Philips Lighting, Нидерланды), Light - in - Night
(Светосервис, Россия);
для туннельного освещения: TULIP (Reyforge Service, Австралия);
для наружного, в частности, спортивного освещения: Calculux Area (Philips
Lighting) и Faellite (Fael Luce, Италия).
Среди мобильных приложений, позволяющих выполнять расчеты
осветительных установок можно отметить:
Light-in-Night (ILEC «BL GROUP» LLC);
Расчет освещения (Ettore Galina);
ASUTPP (Юрий Макаров);
Практически все программы с открытыми базами данных световых приборов позволяют загружать файлы с фотометрическими данными в стандартных форматах (ies, ldt и др.). Многие фирмы производители с целью продвижения своих товаров на рынке, выставляют в Интернете базы данных производимых светильников в указанных форматах для свободной загрузки всеми желающими.
Таким образом можно подтвердить ранее сделанный вывод в [11] относительно программных продуктов DIALux, однако следует дополнить его необходимостью изучения обучающимися по программам высшего образования в рамках дисциплин светотехнической направленности перечисленных выше программных продуктов, но в большей степени следует отдавать внимание двум основным программам:
DIALux (Германия), широко известный продукт, используемый в современном мире для расчетов осветительных установок любой сложности;
LightCAD (Россия), набирающий популярность в России продукт, реализующий преимущества использования BIM-технологий.
VМеждународная научно-практическая конференция Библиографический список:
1. Справочная книга по светотехнике./ Под ред. Айзенберга Ю.Б. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Знак, 2006. - 974с.
2. Будак В.П., Макаров Д.Н., Смирнов П.А. Компьютерные программы для светотехнических расчетов осветительных установок // Светотехника. 2004. -№4. С 75 - 79.
3. nanoCAD Электро - программа для проектирования силового электрооборудования (ЭМ) и внутреннего электроосвещения (ЭО) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.nanocad.ru/products/nanocadelectro/ - Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 03.03.2021).
4. Электроснабжение: ЭС/ЭМ. Строительное приложение для КОМПАС-3D [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://kompas.ru/kompas-3d/application/construction/es-em/ - Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 03.03.2021).
5. Relux Net [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://reluxnet .relux.com/en/relux-desktop.html - Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 03.03.2021).
6. LightCAD [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://lightcad.com -Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 03.03.2021)
7. Ускорение выполняемых вручную действий для повышения производительности [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.autodesk.ru/ products/3ds-max/ - Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 03.03.2021).
8. Решения для высшего образования и исследований | NVIDIA [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.nvidia.com/ru-ru/industries/higher-education-research/ - Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 03.03.2021).
«Научные исследования и инновации»
9. DIALux: The lightning design software for lightning desiner [Электронный
ресурс]. - Режим доступа: https://www.dialux.com/ - Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 03.03.2021).
10. О программе WinELSO [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://winelso.ru/winelso/winelso.php - Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 03.03.2021).
11. Гаврилов Д.С., Денисова Н.В. Сравнение программ для расчета освещения с возможностью 3d моделирования // Вестник технологического университета. - Казань, 2018. - Т. 21, №5. - С. 191-194.
