Интеллектуальная система уличного освещения

Добрый день, дорогие друзья!

На сегодняшний день самым распространённым видом энергии является электроэнергия. Согласно статистике в городах средних размеров примерно 35-40% от общего расхода электроэнергии тратится на функциональное освещение промышленных и гражданских объектов. Помимо всего прочего, любая неисправность системы освещения (перегорела лампа, несанкционированное подключение к сети, обрыв линии электропередачи и т.д.) может быть обнаружена только при непосредственном обходе инженера или при поступлении жалоб со стороны пользователей.

К сожалению, последствия невнимания со стороны коммунальных служб, приводят к очень плачевным последствиям.

Некоторые недобросовестные граждане сами вынуждают коммунальщиков и энергетические компании экономить. Ведь кражи электроэнергии путем «набросов» на провода в городах небольшого размера в год достигают (вдумайтесь) 100 млн. рублей!

С 2011 г. технологии создания энергосберегающих систем использования энергии входят в перечень критических технологий Российской Федерации.

Сегодняшние сети уличного освещения крайне далеки от идеала по всем параметрам. Поэтому оптимальным решением проблемы, учитывающим технический и экономический факторы, является автоматизация системы освещения путём разработки интеллектуальной системы для управления фонарями на производственных территориях и жилых микрорайонах. Конечный продукт (контроллер встраиваемый в светильник) может выступать в зависимости от конкретной задачи: либо система внутреннего освещения, либо система уличного освещения. Это предполагает определенные конструктивные особенности, как механической части – контроллера, так и информационно-измерительной управляющей системы.

В перечень основных функций разрабатываемой системы включено:

– автоматическое принятие решений о работе ламп, основываясь на показаниях датчиков;

– удалённое снижение мощности светильника в неинтенсивное время;

– автоматическую диагностику оборудования (выявление неисправных фонарей, блоков управления, и мест несанкционированных подключений к линиям общей сети) с передачей данных в диспетчерскую;

– передачу сигналов по GSM сетям или спутниковой системе GPRS (чтобы исключить дополнительные коммуникации);

– возможность гибкого управления, включая каждый отдельный светильник (включение, отключение, снижение потребляемой мощности на определенный процент) в соответствии с анализом полученных данных от каждой лампы;

– оперативное оповещение сервисного центра в случае возникновения внештатной ситуации на объекте.

Немного науки . . .

При разработке этой системы мы воспользовались элементами искусственного интеллекта, а именно – нейросетевым алгоритмом.

Программная реализация, уступая аппаратной по скорости работы, обладает рядом очевидных преимуществ, связанных с простотой использования и внедрения в информационно-управляющую систему. В качестве языка программирования использовался широко известный и легко переносимый на другие платформы язык С++. Для организации обучения будут использоваться методы признанные в настоящее время наиболее эффективными. Под эффективностью алгоритма мы понимали в первую очередь время работы алгоритма, а во вторую объем требуемых ресурсов. В тоже время при одинаковой эффективности предпочтение будет отдаваться алгоритмам более простым в реализации.

Разрабатываемая система освещения производственных территорий и жилых микрорайонов является более эффективным техническим решением по сравнению с существующими мировыми аналогичными системами.

Контроллер можно встраивать не только в стандартные ртутные или натриевые уличные светильники, но и в светодиодные.

C помощью разрабатываемой системы, управляющей излучательной способностью источника света, на основе программирования мощности потребляемой устройством, а также самонастройки длительности работы светильника в режиме максимальной светоотдачи, позволяет уменьшить время непроизводственной работы светильника, обеспечивая предельно высокую экономию электроэнергии без ущерба освещенности места пребывания человека.

Область применения данной системы очень широкая. Такая система освещения наиболее востребована для улиц городов, посёлков, муниципалитетов, общественных организаций, промышленных предприятий, складов, гостиниц, больниц, строительных рынков, а также для объектов, где свет должен гореть постоянно в качестве дежурного освещения (подъезды, подвалы, коридоры жилых и административных зданий, промышленных предприятий и складов), и кроме того для объектов, где качество света имеет большое значение (учебные заведения, магазины и т.д.).

Впервые идея проекта была представлена в октябре 2013 г. на
I Молодёжном инновационном конвенте ЮФО и СКФО, который прошёл в г. Краснодаре. 28 марта 2014 г. проект участвовал в региональном финале крупнейшего в мире технологического конкурса «Imagine Cup 2014» и занял III место.

Поняв, что проект интересен в плане реализации, работа закипела. Уже написана программная часть, которая готова к регистрации в Роспатент'е.

Первая версия программного обеспечения (MVP) была презентована на встрече губернатора Астраханской области А.А. Жилкина с представителями проектов молодых учёных региона. Отметив потенциал разработки, мне посоветовали доработать аппаратную часть с учетом конструктивных особенностей уличных светильников. Следом после этой встречи я поборолся за грант Сколково, на конкурсе IT-проектов Астраханской области. Добрался до финала, но грант ускользнул от меня из-за недостаточной аппаратной реализации.

Неудача - это просто возможность начать снова, но уже более мудро.

Сегодня уже разработана программная часть и прототип управляющего контроллера. Следующий этап - начать внедрять тестовую партию контроллеров в линию уличного освещения, но после доработки самого контроллера и настройки синхронизации работы контроллера с программным обеспечением.

Павел Алексеев - выпускник Астраханского государственного технического университета (АГТУ), Института информационных технологий и коммуникаций. В настоящее время ведущий инженер Управления науки АГТУ. С 2014 г. занимаюсь разработкой энергоэффективной системы освещения.

На эту тематику опубликовано 10 научных докладов и материалов Региональных и Всероссийских конференций.

За исследования и разработки в области искусственного интеллекта и энергоэффективного освещения в конце 2014 г. мне присвоили сразу два почетных звания: Стипендиат Губернатора Астраханской области, и самого престижного на мой взгляд звания для студента - Молодой ученый года-2014.

Создание полноценной системы и выхода проекта из статуса "Научно-исследовательская работа" требует уже более профессиональной работы, которая будет занимать большую часть внеучебного времени программистов и инженеров. Без небольшой финансовой помощи, к сожалению, нереально удержать даже самых идейных ребят, а уж приложить так необходимые

усилия и время тем более.Чтобы начать внедрять тестовую партию контроллеров в линию уличного освещения, необходимо немного доработать сам контроллер и синхронизировать работу с программным обеспечением, договориться и наладить работы вышек и инженеров на маленьком участке линии освещения.

260 000 рублей - последняя преграда отделяющая проект от получения крупных инвестиций от Фондов, поскольку технически готовый продукт и возможность его продавать - основные условия для получения достойных инвестиций.

Собрать своими силами 260 000 рублей студентам нереально, поэтому надежды я возложил на краудфандинговую кампанию, и собранные средства (260 тыс. рублей или более - за вычетом комиссии и налога) пойдут на:

- закупку необходимых электронных компонентов для пайки тестовой партии контроллеров;

- вознаграждение участникам команды во всех областях;

- организацию работы подъемных вышек и инженеров на линии электропередач;

- детальный расчет экономической эффективности;

- изготовление подарков нашим спонсорам;

- создание и поддержание сайта проекта;

- организационные траты.

Если проект соберёт минимальную сумму 260 тыс. рублей, то результатом работы будет готовый протестированный технический проект с экономическим обоснованием для внедрения на улицы города, способный дать широкую огласку среди общественности и инвесторов для дальнейшего его продвижения.