صرفه جویی در مصرف انرژی، بدون شک یکی از انگیزه های اصلی حرکت به سوی اتوماسیون روشنایی عمومی و تجهیز تاسیسات روشنایی موجود به سیستم های هوشمند قابل مدیریت می باشد. این روش، امکان صرفه جویی در مصرف انرژی همراه با کنترل میزان روشنایی متناسب با نور طبیعی در خیابان ها ، جاده ها و تونل ها را با هزینه های کمتر چه در حوزه ی مصرف انرژی و چه در زمینه ی بهره برداری از سیستم و نگهداری تاسیسات روشنایی مهیا می‌نماید. همچنین افزایش طول عمر لامپ، حذف انرژی مورد نیاز مصرفی در بالاست های قدیمی ، کاهش بازدیدهای دوره ای جهت تشخیص خرابی لامپ ها ، افزایش رفاه با امکان کنترل پذیری بیشتر در میزان روشنایی ، انتخاب آزادانه روشن و خاموش کردن لامپ ها و نیز امکان ایجاد زیبایی بیشتر با تعریف سناریوهای متنوع برای کاربردهای مختلف از دیگر مزایای استفاده از این سیستم ها می باشد.
با توجه به اینکه روشنایی معابر به خصوص معابرعمومی جزو یکی از پرمصرف ترین محل ها از لحاظ مصرف انرژی الکتریکی بوده و از طرف دیگر از ضروری ترین سیستم ها از لحاظ امنیت اجتماعی و فردی می باشند، استفاده و مدیریت هوشمندانه می تواند به مقدار زیاد باعث صرفه جویی در مصرف انرژی گردد. یکی از مشکلات اساسی سیستم های روشنایی معابر ، ورود به مدار شبکه ی برق در زمان پیک بار بوده که جدای از افزایش مقدار پیک شبکه و فشار زیاد به آن ، به علت ورود توامان و یکجای همه چراغ ها باعث وارد شدن شوک شدید الکتریکی به شبکه ی برق می گردد. لذا جهت اعمال مدیریت مصرف و با هدف مصرف بهینه ، ضروری می باشد که بخشی از لامپ های روشنایی معابر در زمان کم تردد یا بدون تردد خاموش یا دو به یک گردند ولی با توجه به نیاز نورکافی جهت تردد و عبور و مرور در زمان اولیه ی شب ؛ می بایست روشنایی در حد مطلوب تامین شود. بنابراین لازم است بنا به نیاز در هر ساعت میزان روشنایی معابر به بهینه ترین حالت تنظیم شود.
سیستم قدیمی و در حال استفاده (فتوسل یا ساعت نجومی) دارای مشکلاتی از قبیل عدم انعطاف لازم در مدیریت مصرف و بخصوص مدیریت بحران بوده که در سیستم جدید با نصب دستگاه های هوشمند بر روی پایه های روشنایی معابر می توان با انعطاف پذیر کردن سیستم ؛ وضعیت لامپ ها را براساس نیازهای موجود تغییر و مدیریت کرد.
نگاهی اجمالی به وضعیت شبکه های روشنایی در سازمان منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس
سازمان منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس، سازمانی فنی ـ خدماتی است که به نمایندگی از وزارت نفت و شرکت ملی نفت ایران و به نیابت از دولت ، مسوولیت اعمال مدیریت یکپارچه توسعه ی اقتصادی مناسب در منطقه ی ویژه ی اقتصادی انرژی پارس را برعهده دارد. مدیریت ارشد سازمان با آگاهی از رسالت عظیم ملی و منطقه ای و اهمیت جایگاه خویش در جهت تحقق ماموریت هایش ، طرح ریزی و استقرار سیستم خود را براساس استانداردهایiso9001:2008, iso14001:2004, ohsas18001:2007 بنا نهاده و این ضرورت احساس می گردد تا بر همین اساس تکنولوژی های جدید و هوشمندسازی سیستم ها را در کلیه ی بخش ها خصوصا انرژی برق جهت رسیدن به هدف کلان خود که توسعه ی پایدار ، یکپارچه و دانایی محور با الگوی صرفه جویی و مصرف بهینه می باشد را در قطب انرژی ایران و خاورمیانه به انجام رساند.
با توجه به پیشرفت تکنولوژی و توضیحات داده شده از قبل ، این نیاز احساس می شود که جهت صرفه جویی در هزینه ها (تعمیرات و بهره برداری و پرداخت هزینه مصرفی غیر ضروری) ، کاهش بازدیدهای روزانه و دوره ای و ... سیستم مذکور به صورت پایلوت در منطقه اجرا و در صورت رسیدن به نتایج مطلوب و خواسته شده از آن، در تمامی بخش ها، اجرایی شده و سیستم را به صورت کاملا هوشمند مدیریت نماییم.
تعداد پایه های روشنایی دوطرفه با دو چراغ
پایه 3000 * 2 = 6000
پایه 6000 * 250 وات = 1.500.000 وات = 1.500 کیلو وات = 1.5 مگا وات
تعداد پایه های روشنایی دو طرفه با چهار چراغ
پایه 400 * عددچراغ 4 = 1600
پایه 1600 * 250 وات = 400.000 وات = 400 کیلو وات = 0.4 مگا وات
تعداد برج های روشنایی در میادین و بریدگی ها
پایه برج روشنایی 6 * عددچراغ 8 = 48
پایه 48 * 400 وات = 19.200 وات = 19.2 کیلو وات = 0.0192 مگاوات
مجموع مصرف = 1.5 مگاوات + 0.4 مگاوات + 0.0192 مگاوات = 1.91 مگاوات
با توجه به روابط فوق، به فرض اینکه با سیستم پیش بینی شده حداقل بتوانیم 40% کاهش مصرف داشته باشیم می توان مصرف را به 0.76mw تقلیل داد.
حال با در نظر گرفتن نکات بیان شده و همچنین با توجه به اینکه بخش هایی از شبکه ی مذکور تنها در ساعات اولیه ی شب نیاز به روشن شدن دارند و بخش هایی دیگر که در مسیرهای فرعی کم تردد می باشند نیز میزان روشنایی کمتری را می بایست تامین کنند و می توانند بصورت یک در میان و یا هر روش بهینه دیگر کنترل گردند ؛ از طرفی نظر به اینکه در حال حاضر و با روش معمول، راهبری و نگهداری شبکه ی مذکور توسط پیمانکار انجام می شود که به دلیل عدم توانایی کافی و نظارت لازم ؛ کنترل بهینه در ساعات پیک بار صورت نمی پذیرد و یا در ساعات میانی و انتهایی شب، روشنایی بخشی از خیابان ها غیر ضروری است ؛ لذا این نیاز احساس می گردد تا به سمت سیستم های هوشمند در بخش شبکه های روشنایی معابر گام برداریم و از آنجا که میزان شدت روشنایی لامپ ها با عمر آنها نسبت عکس دارد ، علاوه بر صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه ی برق مصرفی ، افزایش عمر لامپ ها در شبکه ی روشنایی را در پی خواهد داشت.
|
میزان کاهش شدت نور(درصد)
|
10
|
25
|
50
|
75
|
|
میزان صرفه جویی در انرژی(درصد)
|
10
|
20
|
60
|
60
|
|
میزان افزایش طول عمر لامپ
|
2برابر
|
4برابر
|
20برابر
|
بیش از 20برابر
|
و این باعث خواهد شد که در استهلاک شبکه و تجهیزات آن بشدت کاهش داده شده و در نتیجه آن هزینه های تعمیر و نگهداری شبکه کم گردد.
حال با در نظر گرفتن تمامی مزایای فوق و مدیریت بهینه استفاده از تاسیسات درمی یابیم که هزینه های اولیه ی مربوط به راه اندازی شبکه ی هوشمند با استفاده از مزایای ذیل در کمتر از چند ماه قابل بازگشت خواهد بود:
- با صرفه جویی در مصرف انرژی؛ هزینه های برق مصرفی کاهش خواهد یافت و این بدین معنی است که ماهانه بابت مصرف انرژی هزینه ی کمتری نسبت به حالت عادی پرداخت می شود به عبارتی دیگر بازگشت سرمایه خواهیم داشت.
- کاهش استهلاک تجهیزات شبکه؛ علاوه بر کاهش میزان ساعات کارکرد هر تجهیز در شبکه، با کاهش شدت نور عمر تجهیزات از جمله لامپ افزایش می یابد و این به معنی کاهش استهلاک شبکه و هزینه ی نگهداری آن است.
- حذف مصارف ناخواسته؛ از آنجاییکه سیستم فقط با شرایط بهره برداری بهینه کار می کند لذا مصارف ناخواسته انرژی از بین می رود.
- کاهش اثرات مخرب زیست محیطی؛ هنگامی که از شبکه ی هوشمند در کنترل روشنایی استفاده می شود؛ با کاهش مصرف انرژی می توان به محیط زیست کمک نمود یا به عبارتی دیگر با کاهش مصرف انرژی، دی اکسید کربن ناشی از مصرف انرژی سالانه نیز کاهش می یابد و این باعث می شود محیط زیست محل زندگی، کمتر از حد معمول دچار مشکل گردد.
معرفی سیستم رادیویی اتوماسیون روشنایی معابر و خیابان ها
سیستم کنترل اتوماتیک روشنایی دارای قابلیت تعریف نمودار تضعیف نور (Dimming Profile) منطبق برخواسته مشتری است. به عنوان مثال در شکل زیر پنج سطح مصرف انرژی در پنج بازه ی زمانی مختلف در ساعات شبانه روز تنظیم شده است که طبق آن صرفه جویی در مصرف انرژی کاملا قابل مشاهده است. در قیاس با سیستم های فعلی که فقط یک پروفایل ثابت با مصرف انرژی یکسان در کل بازه ی زمانی اعمال می شود، این سیستم ها می توانند با توجه به وضعیت ترافیکی و جوی، پروفایل های بهینه را در هر شرایطی ارایه دهند. به عنوان مثال، در شکل روبرو بازه زمانی T3 مربوط به زمان های کم ترافیک بعد از نیمه شب است و با تنظیم شدت نور می‌توان صرفه جویی انرژی تا حدود50 درصد را بدست آورد. این در حالی است که در زمان های طلوع و غروب با استفاده از همین روش می توان صرفه جویی حدود 8 درصدی را بدست آورد.
شکل بعد آرایش کلی سخت افزاری، نرم افزاری و مولفه های ارتباطی ما بین آنها در سیستم رادیوییRFرا نشان می‌دهد. توسط این سیستم حالت های روشن/خاموش/متغیر به صورت انتخابی قابل کنترل بوده و حالت های خاموش/روشن و کنترل شدت نور لامپ ها مبتنی بر سطوح متغیر روشنایی محیط با استفاده از برنامه ذخیره شده در سیستم کنترل اصلی، تنظیم می گردد. این سیستم محدوده ی وسیعی از کنترل درصدی شدت روشنایی را در اختیار بهره بردار سیستم قرار داده و امکان پایش مصرف انرژی شبکه روشنایی به صورت لحظه ای را نیز جهت ثبت در پایگاه داده فراهم می نماید.
شبکه‌های روشنایی عمومی اعم از خیابان و جاده، بستر بسیار مناسبی جهت ارتباط رادیوییRF را فراهم می نمایند زیرا سیستم انتقال دیتا در ارتفاع مناسب نصب شده و امکان پوشش تا حدود 350 متر را مهیا می‌کند و فضای شبکه نیز به گونه ای است که هر یک از چراغ ها در محدوده ی پوشش چند پایه مجاور قرار گرفته و هر یک از واحدها می تواند به عنوان Repeater عمل کرده و اطلاعات دریافتی از واحد های دیگر را به همراه اطلاعات خود، پس از تقویت به واحد های بعدی که در محدوده برد مفید آن قرار دارند، ارسال نماید ؛ از این رو حتی اگر یکی از واحدها دچار اختلال شود، مسیر جایگزین آن وجود خواهد داشت. همان گونه که در تصویر فوق دیده می شود، در یک سیستم طراحی شده برای بزرگراه، شبکه بصورت پیوسته، پیوندهای ارتباطی را حفظ کرده و اطلاعات بدون مشکل به مرکز ارسال می گردد.
شکل زیر نیز سادگی آرایش عناصر موجود در بدنه چراغ را شامل سیستم کنترل، واحد گیرنده/فرستنده رادیویی RFو بالاست الکترونیکی را نمایش می دهد.
مزایا و قابلیت های شبکه هوشمند روشنایی
سیستم اتوماسیون روشنایی با استفاده از تکنولوژی ارتباط رادیویی دارای مزایای زیر می باشد:
*استفاده بهینه از مسیرهای مخابراتی و ارسال اطلاعات بر روی بستر برق که باعث حذف کابل کشی جداگانه ، صرفه جویی مالی و سهولت در بهره برداری خواهد شد.
*مشکل فاصله ی مکان جغرافیایی اجرای پروژه از مرکز فرمان با استفاده از بستر موبایل حذف گردیده و می توان به طور همزمان سیستم هوشمند روشنایی را از مناطق مختلف کنترل و پایش نمود.
*در مواقع پیک مصرف و اعمال خاموشی یک در میان و یا مدل های روشنایی دیگر از بار مصرفی ترانس کاسته شده و از معیوب شدن یا ترکیدن ترانس ها جلوگیری می شود که نتیجه آن کاهش استهلاک و افزایش عمرمفید خواهد بود.
*قابلیت کنترل، نظارت و دیده بانی سیستم از راه دور(دارای صفحه نمایشگر گرافیکی و نموداری نشان دهنده وضعیت کلی چراغ ها)
*امکان برنامه‌ریزی زمانی سیستم جهت خاموش/روشن کردن و یا تغییر شدت روشنایی چراغ های بخار سدیم با توان های مختلف (…,250w , 400w )
*امکان تهیه ی گزارش وضعیت بهره برداری چراغ ها، در هر بازه ی زمانی به منظور ارزیابی سطح کارایی پیمانکاران بخش تعمیرات و نگهداری
*امکان انتقال اطلاعات دریافتی به نرم افزار Google Earth و پایش تصویری وضعیت شبکه روشنایی
*عدم قطع برق مشترکین وکاهش مصرف آنها و در نتیجه افزایش درآمد از طریق افزایش فروش انرژی
*وجود باتری پشتیبان در هر واحد برای نگه داشتن کارکرد عادی سیستم در صورت قطع برق
*افزایش عمر لامپ ها و کاهش هزینه های تعمیرات و نگهداری سیستم (استهلاک تجهیزات)
*استفاده از فرکانس رادیویی آزاد (RF)به منظور انتقال اطلاعات از پانل کنترل به چراغ ها
*کمک جهت رسیدن به هدف شرکت های توزیع مبنی بر کاهش خاموشی های ناخواسته
*قابلیت کاهش مصرف انرژی تا حد "50%" هنگام تضعیف نور (Dimming) چراغ ها
*قابلیت توسعه ی نامحدود سیستم و افزودن نقاط جدید بدون نیاز به برنامه‌ریزی مجدد
*امکان کنترل چراغ ها از راه دور به دو روش؛ از قبل برنامه ریزی شده یا کنترل دستی
*استفاده از سیستم GPRS برای ارسال اطلاعات نهایی به مرکز کنترل
*عدم نیاز به فتوسل، ساعت نجومی یا کنتاکتورهای داخل تابلوها
*امکان کنترل و پایش سیستم، بصورت آنلاین از طریق اینترنت
*قابلیت ثبت و ذخیره هشدارها (Alarms)در مرکز کنترل
*قابلیت ارسال آلارم ها توسط SMS و E-Mail
*کاهش نارضایتی مردم
نویسنده: نعمت الله بارگاهی