Проекты

Автоматическая система управления светом (АСУС)

Работа призера открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Информационные технологии. Программирование. Кибернетика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Инженерия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2065
Предметы: Информатика, Программирование
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

Энергосберегающие технологии признаны приоритетной задачей в большинстве развитых стран мира. Предлагаемая Автоматическая система управления светом является высокоэффективной, современной, недорогой и простой в эксплуатации системой. АСУС – одним из способов улучшить ситуацию в сфере энергосбережения за счёт эффективного и рационального использования электроэнергии и увеличения срока службы приборов уличного освещения.

Цель

Разработать автоматизированную систему управления светом (АСУС), учитывающую современные тенденции в сфере экологии и позволяющую обеспечить рациональное использование и экономное потребление электроэнергии.

Задачи

1. Показать актуальность проблемы энергосбережения и необходимость системного подхода к её решению.

2. Изучить научную литературу в области энергосберегающих технологий.

3. Проанализировать применяемые в современном мире системы управления освещением.

4. Спроектировать и разработать модель автоматизированной системы управления светом (АСУС), обеспечивающей экономное использование электричества при уличном освещении.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Микроконтроллер ESP8266
  • Светодиодный светильник
  • Промышленный датчик движения HC-SR501
  • Блок питания
  • Клеммы
  • Память для хранения настроек
  • Кнопка для перевода системы в режим прошивки
  • Колодка для подключения/прошивки устройства
  • Электромеханическое реле

Описание

В рамках проекта авторами разработана Автоматическая система управления светом (АСУС), основанная на включении и выключении уличных фонарей в зависимости от времени суток, а также последовательном изменении интенсивности искусственного освещения в тёмное время суток за счёт сигнала о движении объектов вблизи соответствующего фонаря, подаваемого датчиком движения через микроконтроллер к светодиодам.

В целях обеспечения работы фонарей с минимальным участием человека авторами также разработана система взаимодействия датчика движения в сочетании с микроконтроллером внутри фонаря с сервером, собранным и настроенным авторами под конкретные задачи АСУС с предварительным изучением протокола связи MQTT на основе WI-FI. Создана клиентская часть – визуальная часть проекта для любого типа устройств, предназначенная для управления системой.

Этапы разработки и сборки АСУС:

  • Обсуждение идеи проекта
  • Подробный анализ аналогов АСУС
  • Изучение тематической литературы
  • Приобретение необходимых компонентов
  • Создание и отладка работы макетов АСУС
  • Проведение экономических расчётов эффективности АСУС

Результаты работы/выводы

Авторами были созданы два действующих макета АСУС, демонстрирующих полный потенциал Системы, а также проведены расчёты эффективности её внедрения. Применение разработанной авторами АСУС позволит минимизировать энергопотребление и увеличит срок службы приборов уличного освещения, что позволит достичь экономической эффективности, а также существенного снижения негативного воздействия на биосферу.

Все вышеуказанные факторы в итоге будут способствовать повышению экологической безопасности и улучшению качества жизни населения.

Авторы намерены продолжить работу над АСУС, модернизируя и улучшая её эффективность.

Перспективы использования результатов работы

Растущий интерес пользователей к возможности контролировать свои источники света побуждает производителей к развитию современных технологий управления светом. Рынок таких технологий находится в начальной стадии развития, в связи с чем является весьма перспективным. Таким образом, внедрение АСУС будет выгодным как для производителей за счёт повышающегося спроса на подобные системы, так и для пользователей, которые благодаря АСУС получат ощутимую экономию затрат:

  • за счёт адаптации искусственного освещения к внешним условиям, включая климатические особенности региона, время суток, интенсивность движения в радиусе уличных фонарей и т. д.;
  • возможности дистанционного управления осветительными системами и настройки их работы под собственные нужды;
  • использования специально разработанного для АСУС ПО с открытым исходным кодом;
  • применения энергоёмких источников света (таких как светодиоды), а также иного современного оборудования различных производителей;
  • минимизации профилактических и ремонтных мероприятий;
  • снижения расходов на утилизацию.

Кроме этого, внедрение АСУС окажет положительное влияние на окружающую среду.

Мнение автора

«Авторы полагают, что разработка и внедрение АСУС – очень важный и своевременный шаг на пути к решению общемировых задач в области энергосбережения и экологии. Применение АСУС, по мнению авторов, является одним из оптимальных решений данной проблемы, так как её использование не требует больших финансовых вложений, при этом АСУС  высокоэффективна и обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционно используемыми в настоящее время системами уличного освещения.

Работа над совершенствованием АСУС будет продолжаться, в том числе авторами планируется изучение и применение опыта аналогичных разработок, а также результатов современных исследований в области оптимизации искусственного освещения и энергоэффективности»