Проекты

Система адаптивного освещения

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Энергия будущего. Цифровая энергетика» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1502
Предметы: Физика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

В современном мире тема сбережения ресурсов и сохранения благоприятной экологической обстановки важна как никогда раньше, особенно для крупных мегаполисов. Ресурсы земных недр небесконечны, и необходимо задуматься о рациональном их потреблении.

Одним из очевидных и достаточно распространённых примеров нерационального использования электрической энергии является использование фонарей для освещения улиц и парков, особенно когда вокруг нет людей.

Цель

Разработать «умную» систему уличного освещения, которая будет рационально использовать энергоресурсы.

Задачи

  1. Использовать светодиодные лампы, имеющие низкое энергопотребление.
  2. Внедрить датчики движения и камеры для отслеживания пешеходов и обеспечить включение яркого освещения только при приближении человека.
  3. Обеспечить «умное» распределение электроэнергии и использование фонаря как многофункционального устройства (раздача городской сети Wi-Fi, система вызова экстренной помощи, дисплей с необходимой информацией, и т. д.), в том числе объединить фонари в систему для реализации «интернета вещей».
  4. Использовать при проектировании фонаря вторично используемые и перерабатываемые материалы (алюминий или биоразлагаемые композиты).

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Солнечные панели
  • Контроллер солнечной панели
  • Микроконтроллер Arduino UNO или микроконтроллер ESP8266
  • Датчик освещения
  • Персональный компьютер с установленным ПО

Описание

При приближении человека ближайший фонарь постепенно увеличивает свою яркость, а предыдущий фонарь возвращается к минимальному уровню яркости. Фонари взаимодействуют между собой, поэтому если пешеход решит пойти обратно, загорится предыдущий светильник, а следующий не начнёт увеличение яркости.

Архитектура проектного решения: днём аккумулятор запасает электроэнергию от солнечной батареи, а ночью контроллер распоряжается запасённой энергией в зависимости от заряда аккумулятора. При низком заряде аккумулятора снижается уровень максимальной яркости и уменьшается интервал свечения.

Но использование солнечной панели, аккумулятора и контроллера сильно увеличивают стоимость готового решения, поэтому в рамках данного проекта будет рассмотрена архитектура, в том числе и без этих элементов.

Обращая внимание на все аспекты, на основании технико-экономического сопоставления различных вариантов наиболее целесообразным является вариант с адаптивным освещением. Пилотный проект с применением данной технологии был реализован на практике.

Результаты работы/выводы

Переход к зелёной энергетике и инновационный дизайн – это не так дорого, если подходить к этому с умом.

Перспективы использования результатов работы

По информации Аналитического центра при Правительстве РФ углеродоёмкость электроэнергии для России: 358 г CO2/кВт·ч. Исходя из этого и количества потребляемой электроэнергии каждым представленным вариантом, можно сделать вывод, что, применяя технологию адаптивного освещения, можно снизить углеродный след примерно в 4 раза.

 Это позволит проекту развиваться в качестве коммерческого.