Systemy Optymalizacji Oświetlenia Zewnętrznego Kontekst Informatyczny. Dr hab. Leszek Kotulski, prof. AGH Dr Adam Sędziwy KIS WEAIiIB AGH

Transkrypt

1 Systemy Optymalizacji Oświetlenia Zewnętrznego Kontekst Informatyczny Dr hab. Leszek Kotulski, prof. AGH Dr Adam Sędziwy KIS WEAIiIB AGH

2 Motywacja Dlaczego my zajmujemy się oświetleniem? Wymiana infrastruktury w miastach Oszczędność energetyczną Zmiana technologiczna: lampy LED 2

3 Nowe technologie LED Źródła światła oparte o diody LED: Ekstremalnie krótki czas reakcji Możliwość płynnego ściemniania, w pełnym zakresie Żywotność (także w sensie utraty strumienia świetlnego w czasie) Technologia LED nadaje się znakomicie dla budowy systemów: Oszczędnych zużywających mniej energii niż klasyczne instalacje (na lampach HPS, MH itp.) Reaktywnych dostosowujących się do warunków zewnętrznych Skupimy się na dwóch aspektach optymalizacji: projektowaniu i sterowaniu 3

4 Jak redukować zużycie energii? Zaawansowane technologie oświetleniowe (LED) TECHNOLOGIA Projekt oświetlenia dopasowany do potrzeb PROJEKT Adaptacja do dynamicznych warunków środowiska Dodatkowe strategie, np. metoda kompensacji utraty strumienia świetlnego STEROWANIE 4

5 Typowy proces projektowania Krok 1. Szkic ideowy Krok 2. Koncepcja przestrzenna Krok 3. Weryfikacja koncepcji z możliwościami technicznymi Krok 4. Wizualizacja 3D Krok 5. Korekty Krok 5a. Eenergooszczędność i ekonomika rozwiązań 18:30 5

6 Typowy przebieg procesu projektowania Wkład człowieka występuje między poszczególnymi etapami Projekt koncepcyjny 2D wire frame (AutoCAD) Weryfikacja modelu i drobne poprawki (Dialux) Wizualizacja 3D (3ds Max) Korekty 6

7 Pożądany przebieg procesu projektowania Wykorzystanie mocy obliczeniowej do zadań o charakterze przeliczeniowym (optymalizacja) Projekt koncepcyjny 2D wire frame (AutoCAD) Weryfikacja i poprawki modelu (Dialux) Wizualizacja 3D (3ds Max) Korekta 7

8 Istniejące rozwiązania w zakresie projektowania oświetlenia Programy do projektowania: AutoCAD Istniejące programy do obliczeń fotometrycznych: Dialux, Calculux Road (Philips), Ulysse (Schreder), Relux, Agi32 itd. Programy do wizualizacji: 3ds Max, Maya 8

9 Projektowanie problemy krytyczne Cel minimum: zaprojektować oświetlenie zewnętrzne tak, aby: Spełnić normy oświetlenia Zminimalizować koszt zużycia energii Ogromna liczba wariantów Wychył: [-2m,+2m] co 10cm 41 Wysokość montażu: 8-12 m co 0.5m 9 Kąt nachylenia oprawy: 0-20 co 5 5 Ściemnienie: 0-60% co 1% 61 Rozstaw słupów: 20-30m co 0.5m 21 Oprawa: 300 RAZEM: 41x 9 x 5 x 61 x 21 x 300» 709,000,000 wariantów Przyjmując 1ms na wariant otrzymujemy 22,5 lat Czas i koszt przygotowania projektu 9

10 Złożoność obliczeniowa rośnie Bryła fotometryczna Widok 3D i krzywa rozsyłu Każda oprawa ma swoją krzywą rozsyłu (zależną od geometrii odbłyśników na zamówienie!) 18:30 10

11 Bryła fotometryczna (c.d.) Przykładowe rozsyły 11

12 PhoCa Photometric Calculations PhoCa 2 PhoCa 3 Następna generacja systemów projektowania Łączy klasyczną funkcjonalność obliczeń fotometrycznych i złożone algorytmy sztucznej inteligencji wybierające optymalne rozwiązanie (wg kryterium użytkownika) i redukujące czas obliczeń Poprawność wyników potwierdzona we współpracy z firmą EANDIS Pełna funkcjonalność wersji 2 poszerzona o współpracę z zewnętrznymi formatami danych Praca na danych GIS 12

13 Nowość: Podejście zorientowane na ocenę rozwiązania Perspektywa beneficjenta Szczegółowa informacja nt. struktury zysków uzyskanych dzięki przeprojektowaniu (które obszary generują największy zysk) Szczegółowa informacja porównawcza: stan obecny vs stan planowany. Różne warianty do wyboru Perspektywa projektanta Sugestie dotyczące np. optymalnego układu/konfiguracji lamp (jak zminimalizować zużycie energii) Znacząca redukcja czasu przygotowywania projektu 13

14 Sterowanie [Co już jest?] Zegar astronomiczny + sterowanie na poziomie oprawy (szafy) oparte o 24h harmonogramy pracy. Sensoryka [Nad czym pracujemy?] Wysokopoziomowe sterowanie adaptacyjne zintegrowane z rozwiązaniami smart grid, wspomagane warstwą telemetryczną i zaawansowanymi metodami obliczeniowymi dr Adam Sędziwy 14

15 Nowość: Koncepcja dynamicznych profili oświetleniowych Profile oświetleniowe definiują pracę systemu oświetleniowego, w zależności od panujących warunków zewnętrznych (godzina, pogoda, natężenie ruchu, itd.) Trójpoziomowa struktura systemu sterowania: Profil sterowania Warunki definiujące profil i określające jego aktywację Dane telemetryczne zasilające system sterowania 15

16 Sterowanie adaptacyjne - wyzwania Znaczna liczba danych warstwy telemetrycznej i stanów systemu. Warstwa logiki musi podejmować decyzje sterujące w trybie online, przewidując możliwy rozwój sytuacji Przejścia między profilami oświetleniowymi muszą być wykonywane w sposób płynny z uniknięciem niepożądanych efektów Integracja z oprogramowaniem opraw i szaf 18:30 16

17 Architektura Profil sterowania Pogoda Natężenie ruchu Poziom światła Zdarzenia nietypowe Dane telemetryczne 17

18 Szacunkowa struktura oszczędności 45% 40% Efektywne zużycie energii Zaawansowe sterowanie Zoptymalizowany projekt Wymiana lamp na LED 5% 10% 18

19 Podsumowanie Projekt dostosowany do rzeczywistych potrzeb użytkownika Zastosowanie nowoczesnych technologii oświetleniowych i metod sterowania wykorzystujących ich możliwości Sterowanie musi być wspomagane przez skalowalne i efektywne systemy informatyczne 19

20 Dziękuję za uwagę 20