Сделать проект для коммерческой организации проще, чем для государственной. За последние полтора года мы реализовали более двадцати задач по LoRa, но эту запомним надолго. Потому что здесь пришлось работать с консервативной системой.
В статье расскажу, как мы упростили управление городским освещением и сделали его более точным в привязке к световому дню. Похвалю нас и поругаю отечественную самобытность. Также поделюсь, почему мы отказались от проводов в пользу радиосети и как в мире появился еще один безработный инженер.
Сначала расскажу, что мы сделали. Потом — как мы это делали и какие преодолевали трудности.
Мы создали умную систему управления городским освещением в областном городе. Она работает через LoRaWAN. На радиомодуль направляются команды на включение и выключение света. Мы использовали устройства класса С, потому что у системы есть постоянное питание.
На всякий случай напомню, что радиомодуль класса С перманентно находится в эфире в ожидании команды сервера.
У нас есть расписание отправки команд и механизм оповещения об ошибках. А еще есть проверка работоспособности самого радиомодуля.
Вот и все. Тут могут возникнуть вопросы: а что такого революционного вы сделали? Городские фонари и без вас работали: вечером загорались, а утром — гасли. В чем ценность проекта?
Встречный вопрос: замечали ли вы, что городское освещение включается не всегда вовремя? На улице может быть достаточно темно, а фонари не горят. Особенно заметно это в переходные периоды, когда световой день активно убывает или прибывает. В Уральском регионе это ощутимо в октябре-ноябре.
Так мы плавно переходим к трудностям и особенностям проекта.
Наш опыт, или как улучшить управление городским освещением
Заказчик — государственная организация.
Система управления освещением работает по принципу цепочки. Это когда есть столбы-фонари с общим питанием. Таких столбов в одной цепи может быть от нескольких штук до нескольких десятков. Это зависит от масштаба участка.
Каждая цепь имеет свой управляющий шкаф, в нем установлен электросчетчик и реле включения — выключения с основным питанием. Фотографию шкафа приложить не могу, потому что заказчик запретил его показывать. Честно, выглядит он так себе.
В дневное время на столбах нет питания. Поэтому установить на каждый фонарь датчик освещенности или персональное реле нельзя.
Итого: у нас устаревшая система включения городского освещения цепочкой, которую нужно улучшить и «осовременить».
Вот очевидные минусы такой системы:
1) Для регулирования времени включения — выключения фонарей используется таймер.
Но устройство не успевает за световым днем. Инженер подводит его вручную. Делает он это не ежедневно, а с заданной периодичностью. Соответственно, всегда есть погрешность.
2) В такой системе нет оповещения о поломках. Что-то пошло не так, а заказчик не получил оперативного сообщения. И это очень критично. Потому что за такие нарушения можно получить весомый штраф и наказание. Все-таки вопрос городского масштаба.
3) Нет автоматической коррекции расхода энергии в привязке к световому дню. Отсюда ситуации, когда на улице уже темно, а фонари не горят.
4) Нет информации об аномальном расходе энергии с указанием участка.
Кто-то подключился к фонарю, ворует энергию, а заказчик этого не видит. К слову, такие прецеденты часто происходят в областных городах с частной застройкой.
С государственным заказчиком разговаривать сложно. Потому что он уже привык к системе, которая вроде бы работает, но хотелось бы лучше. При этом надо сделать так, чтобы этим было легко управлять и с этим справились бы местные умельцы. Не приглашать же каждый раз специалистов из областного центра.
И еще — это должно быть дешево и надолго.
Что мы сделали:
1) Вместо проводов использовали радиосеть. Это позволило нам уложиться в бюджет и сделать систему универсальной.
Управляющий шкаф может находиться в центре промзоны или на въезде в город — тянуть до него провод дорого и сложно, и не всегда возможно. Радиосеть же прекрасно справляется с задачами, работает стабильно и для заказчика она дешевле.
2) Для управления системой мы использовали радиомодули СИ-12 от Веги. У них есть управляющие контакты, на которые мы посадили реле подачи питания.
3) Прикрутили опрос на электросчетчик в ящике. Есть потребление — фонари горят, нет потребления — они выключены.
Опрос дает информацию о правильной отработке реле питания. Если его заклинит, мы это увидим.
4) Рассчитали средний расход — медиану потребления. Для этого у нас были технические параметры и число пользователей.
Так мы смогли получить информацию об аномалиях. Если расход ниже среднего, значит часть фонарей перегорела. Если он выше среднего, значит кто-то подключился к сети и ворует электричество.
5) Сделали интерфейс для управления освещением. Пока он «сырой», мы его тестируем и скорее всего доработаем.
В интерфейсе можно:
1. Добавлять оборудование типа «управляющий шкаф» с конкретным адресом
2. Видеть состояние шкафа (включено — выключено)
3. Назначать для него расписание
4. Привязывать к шкафу электросчетчик
5. Вручную включать — выключать систему освещения.
Это нужно при ремонте. Инженеры работают днем, а фонари по расписанию в это время выключены. Но диспетчер сможет их включить с пульта. Нарушать коммутацию и лезть в шкаф в этом случае не придется.
6. Увидеть логи конкретного шкафа. В них — данные по включению и выключению, типу (по расписанию или вручную), состоянию операций.
Теперь у заказчика нет необходимости отправлять инженера для ручной подводки таймера. Мы улучшили управление системой, сделали ее проще, стабильнее и понятнее. Чем теперь будет заниматься инженер — честно, не знаем. Но надеемся, что ему найдут более серьезные задачи.
На текущий момент система в тесте. Поэтому буду признателен за дельные советы и вопросы.
Мы будем продолжать работу над проектом. Есть мысли поставить в шкафы полноценные контроллеры. Расписание будет залито им в память, поэтому управлять освещением они смогут без радиосвязи.
Также мы настроим плавное включение фонарей. Это когда с наступлением сумерек городское освещение работает процентов на 30. Чем темнее становится на улице, тем ярче горят фонари.
Для этого уже есть готовые системы. Они основаны на протоколах управления освещением DALI или 0-10. В них можно каждому фонарю присвоить адрес и управлять им отдельно. Но инфраструктура многих российских городов к этому не готова. Модернизировать систему уличного освещения — дорого, и никто не торопится это делать.
Мы разрабатываем собственную систему, которая будет работать аналогичным образом. Об этом — в следующих статьях.
Архив предыдущих статей:
→ → → → → → → → →
Источник: habr.com