Проекты

Система безопасного освещения лестничных пролётов

Работа призёров 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 № 2065
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

В настоящее время лестничные пролёты освещаются либо люминесцентными лампами, либо лампами накаливания, которые не отличаются ни высокой безопасностью, ни низким энергопотреблением. Авторы предлагают использовать светодиодное освещение. С помощью микроконтроллеров и датчиков движения система будет реагировать на идущего человека и освещать только те ступеньки, на которых замечено движение. Это позволит значительно сэкономить электричество и повысить безопасность.

Цель

Создать автоматизированную систему безопасного освещения лестничных пролётов (СБОЛП).

Задачи

1. Показать актуальность проблем энергосбережения, небезопасности методов освещения подъездов, которые используются на данный момент, и необходимость системного подхода к их 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 экономичного освещения, обеспечивающей разумное потребление электричества при освещении подъездов.
 

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

· Светодиоды

· Микроконтроллер Arduino Uno

· Датчик движения MWS32S

· Фоторезистор

· Блок питания

· Кожух для крепления светодиодов

Описание

Принцип работы СБОЛП основан на включении и выключении светодиодных ламп на лестничных площадках в зависимости от времени суток и движения объектов вблизи соответствующей лампочки. В результате СБОЛП работает без непосредственного участия человека в его управлении.

В СБОЛП используются светодиодные светильники, имеющие существенные преимущества по сравнению с другими источниками света, в числе которых: длительный срок службы (30–100 тысяч часов), экологичность (не содержится ртути и других вредных веществ), простота установки (не требуется статор и другие вспомогательные элементы), отсутствует пожарная опасность.

Для достижения наибольшей эффективности и безопасности в проекте применён фоторезистор для активации системы только в тёмное время суток.

Моделирование системы началось с определения оптимального количества светодиодов, необходимого для наглядной демонстрации работы. На лестничном пролёте, где планировалось установить макет, находилось 6 ступенек. Поэтому было принято решение использовать 6 светодиодов, расположив их таким образом, чтобы каждую ступень освещал отдельный светодиод.

Далее светодиоды были установлены на кожух. К каждому светодиоду подведено два провода: один общий, другой для светодиода. Подача электричества осуществляется за счёт блока питания.

Для обеспечения работы макета был написан программный код.

Готовая система была установлена на лестничном пролёте, соединяющем IT-полигон и первый этаж здания школы.

Результаты работы/выводы

Разработана система безопасного освещения лестничных площадок, а также написан программный код, позволяющий включать систему только в тёмное время суток при обнаружении движения.

Проведён расчёт экономической эффективности внедрения, согласно которому предлагаемая СБОЛП позволяет экономить до 92% электроэнергии в год по сравнению с обычной системой освещения.

Применение системы даст возможность минимизировать энергопотребление и увеличить срок службы приборов освещения домов, что позволит достичь экономической эффективности, а также существенного снижения негативного воздействия на биосферу.

Перспективы использования результатов работы

В будущем авторы хотели бы сделать свой проект частью системы «Умный дом». Планируется разработать функцию учёта количества людей, проходящих по лестнице, что повысит безопасность жильцов. Также в устройстве будет использован микроконтроллер ESP8266 для подключения к беспроводным сетям по технологии Wi-Fi.

Мнение авторов

«Мы думаем, что использование нашего проекта в системе современного освещения помещений позволит качественно решить вопрос энергосбережения и снизить расходы.

Мы считаем, что проект «Инженерный класс в московской школе» даёт возможность учащимся уже со школьной скамьи овладеть знаниями, связанными с профессией инженера, а конференция «Инженеры будущего» помогает ребятам реализовать свои идеи и потенциал»