Nutikad tööstusvalgustuslahendused

Nutikas tööstusvalgustuslahendus kasutab digitaalseid juhtimissüsteeme, universaalset ühenduvust ja platvormi{0}}põhist strateegiat, et muuta tööstuslikud valgustid intelligentseteks ja koostalitlusvõimelisteks valgustussüsteemideks. Digitaalsete ülevaadete kasutamine valgustuse juhtimisel on muutumas populaarsemaks pärast üleminekut LED-tehnoloogial põhinevale pooljuhtvalgustusele. Tööstussektori digitaalse ümberkujundamise eesmärk on parandada tõhusust rohkem, kui LED-valgustus üksi suudab pakkuda, luues samas ka ohutud, tõhusad ja tootlikud töötingimused. Võimalus arendada unikaalseid võimalusi ja rakendada keerukaid funktsioone on võimalik tänu tugevale koostoimele, mille nutikas valgustuslahendus loob infotehnoloogia (IT) ja töötehnoloogia (OT) vahel, aga ka riist- ja tarkvara vahel. Kogumiseks, jagamiseks, otsustamiseks ja tegutsemiseks ühendatakse erinevate seadmete ja süsteemide homogeenne klass terviklikuks võrguks. Tööstusrajatiste haldus vajab tulevikus tööstus 4.0 tõttu olulisi muutusi. See digitaalne revolutsioon hõlmab nutikat tööstuslikku valgustust.

Tööstushoonete valguskujundus on ainulaadne lähenemine, kuna need ruumid on üksteisest erinevad. Tööstusrajatised on kõik kohad, kus toimub tootmine või tootmisega seotud tegevus. Neid raskeid tootmisrajatisi võivad kasutada auto-, raskemasinad, tohutud tööpingid, laevaehitus-, lennuki-, terase-, keemia-, naftakeemia- ja farmaatsiasektorid. Need võivad olla ka kerged tootmisettevõtted, mis toodavad olmeelektroonikat, elektriseadmeid, toitu, paberit, tekstiili, nahka ja puitu ning muid igapäevaseid esemeid.

Erinevalt teist tüüpi infrastruktuurist pakuvad tööstusrajatised laia valikut kasutusvõimalusi. Need asukohad tegelevad paljude ülesannetega, sealhulgas kvaliteedikontrolli, ladustamise, logistika, tootmise, töötlemise, montaaži, viimistluse ja pakkimisega. Tööstusrajatiste füüsilised omadused ja arhitektuurne paigutus põhinevad nende spetsiifilistel süsteemidel, protseduuridel, masinatel, materjalide ja toote omadustel, hooldusvajadustel ja töötajate ohutusega seotud probleemidel. Tööstusrajatiste keskkond on lisaks ainulaadsele infrastruktuurile mitmekesisem, kuna need mõjutavad peamiselt kohalikke elemente, nagu vibratsioon, temperatuur ja atmosfäär.

Kaasaegse tööstusrajatise valguslahendus peaks võimaldama mugava ja meeldiva keskkonna tagamist, minimeerides samas paigaldatud valgustussüsteemide elutsükli kulusid. Vähenevad töölt puudumised, vähem tootmisvigu ja vähem tööõnnetusi on kõik tingitud visuaalselt meeldivast töökohast. Ettevõte võib olla ebasoodsas konkurentsiolukorras, kui tema valgustuse infrastruktuur ei tööta tõhusalt, isegi kui mitme parameetri (peegeldus, heledus, ühtlus, valgustus, värvikvaliteet, kontrastsus ja kohandus) asjakohase reguleerimise kaudu on oluline saavutada selge nähtavus.

Päevavalguskoristust ei eelistata paljudes tööstusobjektides ja valgustussüsteemid peavad töötama pidevalt. See, kui palju luumenit suudab anda kõrge lahtriga valgusti ja kui palju valgusteid on vaja kogu objekti katmiseks, nõuavad tööstuslikes tootmishallides levinud laiaulatuslikud kõrged laed. Pikemate töötundide jooksul tekitab tohutu hulk suure võimsusega valgustussüsteeme väga suure koormuse vajaduse (kW) ja tarbib olulisel määral elektrienergiat (kWh).

Valgustussüsteemi elutsükli kulud moodustavad kolm peamist tegurit: kapitalikulud, energiakulud ja hoolduskulud. Hoolduskulud on X-tegur, mis võib elutsükli maksumust kõige rohkem mõjutada, isegi kui valgustussüsteemi kasutamise energiakulud ületavad sageli valgustuse kapitalikulusid.LED nutikas kõrglahtri valgustipaljude tööstuspiirkondade valgustamine võib olla keeruline. Valgustussüsteemidel on raske sellistes karmides tingimustes ellu jääda söövitavate kemikaalide, kõrge niiskuse, kõrgete temperatuuride, olulise vibratsiooni, söövitava keskkonna ja/või ebapuhta võimsuse tõttu. Raskesti ligipääsetavad laed suurendavad personalikulusid ja ohutusega seotud probleeme, kui tegemist on rutiinse hoolduse või valgustuse uuendamisega.

Tööstusvalgustuse projekteerimisel tuleb arvesse võtta paljusid tegureid ja kasutada tööstuslikke valgusteid, mis töötavad tõhusalt, tõhusalt ja töökindlalt nõudlikes tingimustes. Siseruumides kasutamiseks mõeldud tööstuslikke valgusteid on kahte tüüpi: kõrge lahter ja madal. Kui lae kõrgus või katusefermid ületavad 6,1 meetrit (20 jalga), kasutatakse üldvalgustuseks kõrgeid lahtevalgusteid. Kuni kuus meetrit (20 jalga) on maksimaalne kõrgus, millele saab paigaldada madalaid valgusteid. Kõrglahtri tuled on otsevalgustusseadmed, mis hajutavad kogu nende kiirgava valguse selle pinna suunas, mida nad on ette nähtud valgustamiseks. Piisava valgustuse tagamiseks suurel kõrgusel on need tavaliselt valmistatud nii, et need tekitaksid reguleeritavas valgusvihus rohkem kui 10 000 luumenit. Madala lahtriga valgustusrakendustes kasutatavad valgustid peavad tavaliselt optimaalse katvuse tagamiseks olema laiema hajutusega ja kiirgama vähem kui 10 000 luumenit. Madala paigalduskõrguse tõttu vajavad madalad valgustid tugevamat pimestamise kontrolli, mida on võimalik saavutada kõrge nurga valguse blokeerimiseks reflektorite või heleduse pehmendamiseks prisma refraktorite või opaalhajutitega. Pea kohal olevate takistuste tekitatud varjude valgustamiseks või visuaalselt nõudlikeks töödeks sobiva valgustuse pakkumiseks kasutatakse lokaliseeritud töövalgustust. Prožektorivalgustid, mis on suunatavad valgustid, mille valgusjaotus on reguleeritud, kasutatakse tavaliselt välistingimustes kasutatavate tootmisalade valgustamiseks.

Vajadus valgustite järele, mis sobivad kasutamiseks ebaharilike kliimatingimustega kohtades, on veel üks viis tööstuslike valgustite liigitamiseks. Äärmiselt kõrge ümbritseva õhu temperatuur, külmumistemperatuur, kõrge õhuniiskus, niisked alad või vooliku -alla seadistused, söövitav keskkond ja suurte masinate vibratsioon on kõik väljakutsed, millega nad peavad vastu pidama. Tööstuslikud valgustusseadmed luuakse, uuritakse ja kiidetakse heaks kasutamiseks piirkondades, mis on liigitatud vastavalt nende ohutasemele. Ohtlikuks keskkonnaks loetakse keskkonda, mis sisaldavad tuleohtlikke gaase või aure, põlevat ja/või elektrit juhtivat tolmu ning kergesti süttivaid kiude ja lendu. Rajatised, mis töötlevad naftat ja gaasi, keemia- ja naftakeemiatooteid, puurplatvormid, avamere naftaplatvormid, laevade laadimis- ja kütusetransporditerminalid, avamere- ja sadamarajatised, mahutifarmid, lahustite ekstraheerimistehased, torujuhtmete pumbajaamad, jäätme- ja reoveepuhastid, tselluloosi- ja paberitehased, pulbri valmistamise ja ladustamise rajatised, laskemoona ja tulevärki tootvad ja ladustavad rajatised, coalque-rajatised ja tulevärk käitlemisrajatised on kõik näited ohtlikest kohtadest.

LED-valgustid on tööstusvalgustite turul saavutanud oma domineerimise ja muutunud standardiks viimase kümne aasta jooksul. Traditsioonilised valgustussüsteemid põhinevad suure-intensiivsusega lahendus (HID) või fluorestsentstehnoloogial, millel on tõsiseid puudusi ja piiranguid. Valgusdioodid pakuvad suurt tõhusust ja töökindlat tööd, kasutades elektroluminestsentsi, mis tekib elektronide ja pooljuhtide p-n-siirde aktiivses piirkonnas asuvate aukude rekombinatsioonil. Kuigi LED-valgustite laialdane kasutamine annab juba märkimisväärset energiasäästu, on veel palju võimalusi elutsükli kulusid vähendada.

Suurendades valgustusrakenduse tõhusust (LAE), mis võtab arvesse optilise edastamise tõhusust, intensiivsust ja spektritõhusust, võib SSL-tehnoloogia kaasa tuua märkimisväärse energiasäästu. Võrreldes pärandvalgustussüsteemidega võimaldavad LED-idele omane pikaealisus, sädemevaba töö-ja pooljuhtvastupidavus luua tugevaid valgustussüsteeme, mille eluiga on palju pikem. Need süsteemid on ka mehaaniliselt vastupidavamad, et taluda karme keskkonnatingimusi ja neid on oluliselt ohutum kasutada ohtlikes kohtades. Kõrgete hoolduskulude ja tööstuslike ülesannete sõltumise tõttu valgustatud keskkonnast on tööstuslikes rakendustes ülioluline valgustussüsteemide riketeta toimimine kogu pika elutsükli jooksul.

led high bay fixtures

Kuigi LED-tehnoloogia on alati olnud töötõhususe esirinnas, on hiljutised arendused ja uuendused valgustussüsteemide energiatõhususe maksimeerimiseks ja tootlikumate tööruumide loomiseks läinud kaugemale ja kaugemale. Nende saavutuste aluseks on LED-ide parema juhitavuse kasutamine, mis eristab tehnoloogiat konkurentidest. LED-id on elektroluminestseeruvad seadmed, mis taluvad pidevat sisse/välja lülitamist, pakuvad täielikku hämardamist ning reageerivad kiiresti ja täpselt juhtsignaalidele. Sellise juhitavuse astmega saab LED-valguse väljundit automaatselt moduleerida vastuseks anduri sisenditele või eelprogrammeeritud algoritmidele.

LED kõrge lahe valgustusühildub kõigi valgustuse juhtimissüsteemidega, mis on välja töötatud tööstusrajatiste omanike või operaatorite energiahaldusnõuete täitmiseks, sealhulgas hõivatuse tuvastamine, ajakava, päevavalguse kogumine, institutsioonide häälestamine, nõudlusreaktsioonid ja adaptiivne kompensatsioon. Tarkvara{1}}põhine juhtimine võib lisaks töö tõhususe suurendamisele avada ka mitmeid muid väärtuslikke funktsioone. Värvisegamissüsteemi spektrit ja sellest tulenevalt ka selle kiirgava valguse värvi saab dünaamiliselt reguleerida, muutes iga LED-i primaarset valgusdioodi iseseisvalt hämardades. Bioloogilisel tasandil võimaldab värvide ja intensiivsuse dünaamiline juhtimine manipuleerida oluliste hormoonide tootmist, et kutsuda esile inimestes positiivseid reaktsioone. See tehnoloogia soodustab inim-keskse valgustuse (HCL) kasutamist tootlikkuse, vaimse heaolu ja füüsilise tervise parandamiseks töökohal.

Lihtsaim nutika valgustuse tüüp on intelligentne LED-valgustus, mis põhineb sisseehitatud programmeeritavusel ja/või lokaliseeritud anduril. Eraldiseisvate nutikate valgustussüsteemide kasutuselevõtt tööstusrajatistes, kus on palju kinnitusvahendeid, on ebapraktiline, kuna kulud ja keerukus kasvavad koos keerukuse suurenemisega. Sõltuvalt visuaalsest ülesandest, selle täitmiseks kuluvast ajast, seda täitvast töötajast ja ülesande erinevate omaduste olulisusest töö sooritamisel, valguse hulk (valgustus) ja selle spektraalne koostis muutuvad neis rajatistes sageli. Tsentraalselt juhitavates valgustites vooluringi tasemel rakendatud valgustuse juhtelemendid ei ole piisavalt reageerivad ega paindlikud, et vastata konkreetsetele vajadustele või kohaneda tulevaste paigutuse ja otstarbe muutustega.

Tööstuslikud valgustid peaksid olema kogu rajatises ühtsed, et need saaksid koos töötada, säilitades samas ka individuaalsuse valgustuse kohandamiseks konkreetse ruumi jaoks. Valgustussüsteemid peaksid tegema koostööd ja jagama teadmisi, et arendada kõrgemal tasemel kollektiivset intelligentsust, mis muudab need võimekamaks, kui nad oleksid iseseisvalt töötades.

Arendav idee – nutikas tööstusvalgustus keskendub digitaalse ökosüsteemi loomisele, et automatiseerida valgustusi, täiustada ruume ja lõpuks maksimeerida ettevõtte väärtust. LED-valgustus ja intelligentsete juhtseadmete digitaalne võrk on digitaalse ökosüsteemi põhikomponendid. Digitaalne võrk võimaldab valgustussüsteemide ja juhtimisseadmete vahelist suhtlust, kasutades pigem digitaalseid binaarsõnumeid kui pingemuutustel põhinevaid juhtimisdirektiive, isegi kui LED-ide digitaalne olemus võimaldab neid hõlpsalt elektrooniliste vooluringidega integreerida.

Pehmetel juhtmeotsadel põhinevad digitaalsed juhtimissüsteemid asendavad kõvadel analoogotsatel põhinevaid valgustusahelaid kui juhtimistsoneerimise põhielemente. Kahepoolne side, arvutiprogrammeerimine ning tsoneerimise ja ümbertsoneerimise rakendamine tarkvara abil, mis on suunatud üksikutele valgustitele või valgustirühmadele erinevates valgusahelates, on kõik võimalik tänu digitaalsete juhtimissüsteemide kasutamisele. Tänu valgusti-taseme digitaalsele adresseerimisele saab ühe valgusti eraldada paljudele tsoonidele, et rakendada erinevates tingimustes erinevaid juhtimisvõtteid. Suurem paindlikkus ja järelikult suurem täpsus valguse edastamisel on võimalik tänu võimele kujundada kontrolltsooni mis tahes skaalal. Lisaks muudab tarkvara adresseerimine lihtsaks ruumide ümbertsoonimise, et rahuldada muutuvaid vajadusi. Rajatiste toimimise parandamiseks ja paremate äriotsuste tegemiseks võimaldab kahepoolne side koguda toimivusandmeid (nt energiakasutus ja juhi olek), et neid hiljem töödelda, kasutades erinevaid statistilisi ja optimeerimistehnikaid. Valgusteid saab integreerida tööstuslikesse automatiseerimissüsteemidesse tsentraliseeritud juhtimiseks ja{9}}rajatiste laiaulatuslikuks andmete jagamiseks digitaalse võrgu kaudu.

Tööstuslikust valgustist saab digitaalne valgustussõlm, mida LED-tehnoloogia ja digitaalse juhtseadise koostoimimisel saab sõltumatult juhtida ja digitaalse ökosüsteemi kollektiivne intelligentsus abistada. Termojuhtimise, ajami voolu reguleerimise, optilise juhtimise ja mehaanilise integreerimise vastastikku sõltuvad alamsüsteemid peavad tegema koostööd, et tagada tööstuslike LED-valgustite, mis on integreeritud süsteemid, parim võimalik jõudlus. LED-draiver, mis pakub võimsuse muundamist toitepinge või koormuse kõikumiste korral, et juhtida LED-e pideva alalisvoolukoormusega, on üks eriti oluline komponent. LED-draiver on nüüd aktiivne komponent, mis on nutika valgustussüsteemi juhtelementide tõhusaks rakendamiseks hädavajalik, mitte lihtsalt konstantse vooluallika toiteallikaks.

Sõiduvool määrab, kuidas helendavad LED-id käituvad. Seetõttu muudab erinevate juhtimisvõtete kasutuselevõtt lihtsamaks juhi poolt lülitus- ja hämardamise juhtkäskude täitmine. Olukordades, kus paljud LED-kanalid või valgustuskihid nõuavad valguskontrastsuse suhete hoolikat tasakaalustamist, on pidev hämardamine ülioluline võimalus, mis on vajalik sujuvate juhtimismuutuste ja muutuvate valgustuse stsenaariumide tagamiseks. Kasutades integreeritud impulss{3}}laiusmodulatsiooni (PWM) või konstantse voolu vähendamise (CCR) hämarduslülitust, täidab seda eesmärki LED-draiver.

Täisfunktsionaalsete nutikate valgustussüsteemide loomine on võimalik tänu LED-draiverile integreeritavatele erinevatele valikutele. Vastutav töötleja, mis pakub kohalikku andmetöötlust ja otsustamist, koostab LED-draiveri jaoks juhiseid ja suhtleb keskse haldussüsteemiga lüüsi kaudu, on nende süsteemide jaoks hädavajalik. Integraallülitust (IC) või süsteemi-on-kiibil (SoC), mille pardal on mikrokontroller ja transiiver, nimetatakse valguskontrolleriks. Mikrokontroller sisaldab ka mälu, I/O-d ja keskseadet (CPU). Välkmälu sisaldab sisseehitatud tarkvara, mida sageli nimetatakse püsivaraks. Mikrokontrolleri{8}}põhise LED-süsteemi programmeeritav olemus võimaldab lisada intelligentseid valgustusfunktsioone, nagu stseeni seadistamine, värvide segamine, valendiku hoolduse vähendamine ja täpsem ajakava.

Põhimõtteliselt hõlmab nutikas tööstusvalgustus valgustussüsteemide ühendamist arvutipõhistesse{0}võrkudesse, mida arendatakse asjade Interneti (IoT) ootuses. Koostalitlusvõime on IP-põhise võrgu tohutu suuruse juures võimalik tänu IoT-le, mis laiendab ka Interneti-protokolli (IP) ühenduvust piiratud ressurssidega lõpp-punktidele. Asjade Interneti (IoT) arhitektuur pakub laias valikus teenuseid ja rakendusi, et lahendada probleeme, mis on suletud võrgus haldamiseks liiga keerulised.

Valgustussüsteemidel ei pea olema füüsiliselt töötlusvõimsust asjade Interneti ökosüsteemis. Pilveinfrastruktuuri osaks võivad olla serverid ja tarkvara, mis võimaldavad pilvandmetöötlust, suurt-andmeanalüüsi, tehisintellekti ja masinõpet. Andmetöötlust, andmete visualiseerimist, salvestamist ja andmehõivet saab nende funktsioonide abil tõhusamaks muuta. Rajatiste operaatorid võivad asjade Interneti andmetest saadava praktilise ülevaate abil parandada valgustuse automatiseerimist ja töö tõhusust.

Kõike IoT-seadmete ja asjade Interneti-rakenduste vahel koordineerib ja haldab asjade Interneti-platvorm. See pakub tarkvaraelementide kogumit asjade Interneti-seadmete haldamiseks, andmehalduseks, rakenduste arendamiseks ja lubamiseks. Tööstuslik asjade internet (IIoT), mis on seatud sisse juhatama tööstuslike rakenduste uue ajastu, võib olla ühendatud nutika tööstusvalgustusega.