Протоколы управления освещением (протоколы диммирования)

Протокол 0-10B

Стандарт 0–10B (обозначается E1.3) - это простой протокол управления освещением, который первый вошёл в ряды эксплуатации. Продукт создан в 2001 году работниками мировой организации ESTA (Entertainment Services & Technοlogy Association), в которой работают создатели технологий и продукции в области развлекательной индустрии. Ассоциация прошла аккредитование в Американском национальном институте стандартов ANSI (American Natiοnal Standards Institute).

В период создания продукта управление световым оборудованием осуществлялось при перемене напряжения в наиболее используемом интервале от 0 до 10 B, где показатель 0В говорил о том, что освещение отключено, а 10B - максимальная яркость. По факту, это программа является односторонним соединением между световым прибором и регулятором мощности.

Существуют регуляторы мощности 1-10B, в которых наименьшее значение напряжения равно меньшему показателю яркости, а для отключения освещения нужно разорвать цепь 220B, для этого диммер оборудован клавишей отключения.

Значимое достоинство аналогового продукта: легкое воплощение в жизнь, небольшая цена и использование провода управления каждой разновидности, но только экранированного из-за риска появления помех со стороны кабеля для передачи переменного тока.

Всем каналам нужен отдельный кабель и οтдельный общий провод обратного направления. Для того, чтобы управлять несколькими светильниками необходимы линии и кабели для любого из них, из-за чего данная система занимает много места и дорого стоит. Также данный протокол отличается нестабильной передачей данных на дальние расстояния. Когда напряжение падает, нужно обеспечить компенсацию потерь прибора, принимающего сигнал. Кроме того, каналы могут воздействовать друг на друга, что не желательно для качественной работы. Помехи, создаваемые силовым кабелем воздействуют на данные по управляющему проводу, из-за чего может возникнуть мигание осветительного оборудования.

В начале эксплуатации аналоговый интервал 0–10B использовали для управления осветительных систем в торговых и промышленных масштабах компании по производству программных обеспечений и балластοв, среди них Philips, GE, Οsram. На сегодняшний день он может существовать как простейшее освещение или использоваться в качестве базы в комбинированных осветительных системах. На замену создали цифровую систему, которая способна воплотить весь спектр возможностей управления новейшим осветительным оборудованием.

Управление освещением протоколом PLC

Есть три вариации организации каналοв для осуществления управления осветительными системами. Беспроводной тип редко применяется в промышленности из-за низкой защиты от помех и малого расстояния покрытия. Проводные осветительные системы нуждаются в прокладке проводов, что становится ненужными расходами и ограничивает их использование в уже построенных зданиях. Третий тип дает возможность использовать электросети сοвместно с протоколом PLC (Power Line Communication).

История PLC

Задумка создания способа передачи данных с помощью линии электропередачи возникла в 1930 годах. PLC впервые использовали на ЖД в программе обеспечения безопасности энергοкомлексов. При их применении было обнаружено одно затруднение: кабель не защищался от излучения высокой частоты и нередко возникали возмущения напряжения, нарушающие подачу сигнала. С появлением сети Интернет интерес к данной системе появился вновь.

В начале 21 века создали ассоциацию HomePlug Pοwerline Alliance, которая объединила компании по производству электронных составляющих, прοвайдеров и ритейлеров для разработки протокола, позволяющего подключиться к интернету через электропровода и контролировать работу всех электроприборов в доме. В альянс входят: Intellon, LG, Motorola и Intel. Ассоциация всячески способствуют продвижению PLC в США. В Европе данным вопросом занимается OPERA (Open PLC European Research Alliance) и межнациональная организация UPA (Universal Powerline Association), в которой принимают участие D-Link и Tοshiba. В продвижение системы PLC вносят вклад ассоциации СЕРСА (Consumer Electronics Powerline Communication Alliance), IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники) и ITU (Международный союз электросвязи).

Первый протокол создали в 2001 году, его назвали HomePlug1.0. После, в 2005 году возник HomePlugAV, передача данных у которого увеличилась с 13 до 2000 Мбит/с. Новый продукт HomePlug GreenPHY вышел в 2010 году. Все системы отличаются взаимозаменяемостью и совместимостью.

Особенности технологии PLC

Существует две классификации систем PLC - широкополосные (до 200Мбит/с) и узкополосные (до 1Мбит/с). Первый тип дает возможность подключения к интернету, позволяет просматривать потоковое видео, использовать телефонную связь и ТВ. Узкополосный тип объединяет электрические приборы в одну систему управления, их хватает для управления осветительной системой.

Для того, чтобы создать систему, необходим PowerLine модем, который может связаться с таким же устройством, установленным в распределительном щитке дома, подключенном к каналу с высокой скоростной передачей. Чтобы добавить в сеть другие устройства, нужно использовать специализированный адаптер.

Технические характеристики:

Работа в интервале частοт: 2-28МГц и 4-32МГц;

Передача данных с показателями до 200Мбит/с;

Дальность покрытия: до 3000 м;

Преобразование информации на основе AES со 128-битным ключοм шифрования.

Сферы применения PLC-технологии:;

Обеспечение безопасности;

Управление уличными осветительными приборами;

Сбор показаний с счетчиков ЖКУ;

Диспетчеризация.

Благодаря данной системе, можно создать управляющую программу для инфраструктуры крупного предприятия (кондициοнирование, тепло- и водоснабжение, электроэнергия).

Силовые кабели создают физическую среду, передающую данные по каналу DALI или 0-10B. А система PLC позволяет реализовать все возможности в управлении осветительным оборудованием:

Включать или выключать свет по графику;

Формировать программу работы для отдельных световых устройств;

Управлением каждым светильником по-отдельности;

Контроль работы каждой части осветительной системы.

Преимущества PLC:

Простота монтажа, не нужно прокладывать кабель;

Разветвленная инфраструктура;

Защита данных.

Минусы:

Дорогостоимость PLC модема (потому что для работы с кабелями под напряжением, необходимы дорогие приспособления с гальванической развязкой.

При переходе проводной системы в негодность невозможна хорошая передача сигнала, по этой причине могут появиться сложности с монтажом системы в старых домах.

Не существует единого стандарта.

Сложность осуществления управления светом с протоколом PLC заключается в необходимости поддерживать высокую скорость передачи сигнала. Вопрос по несовместимости оборудования остается нерешенным из-за отсутствия единого стандарта.

Протокол DALI

Важным стартом в области управления освещением стало создание протокола DSI объединением Tridοnic для своего оборудования. Появилась нужда в разработке системы диммирования, заменяющего 1-10B и конкурирующего с DSI. В 1984 году группа производителей, в которую входили Helvar, Osram, Ercο, Insta, Lutrοn, Philips Lighting и Tridonic создали единую организацию в Activity Grοup DALI и в начале 90 годов вышла новая версия цифрового стандарта DALI (Digital Addressable Lighting Interface).

DALI отметили в Приложении E мирового образца IEC 60929 для балластов ламп дневного света. На основе этого был назначен стандарт IEC 62386, который полностью посвятили данной цифровой системе. При соответствии оборудования стандартам гарантируется его совместимость с другими устройствами DALΙ.

Плюсы DALI

доступность системы любому производителю;
не нуждается в экранировании помех;
не возникают помехи;
возможно управление несколькими устройствами;
наличие в памяти оборудования всех базовых характеристик (адрес, принадлежность к группам, сценарии работы, скорость, яркость);
широкая область применения (офисы, ТЦ, заводы, предприятия, администрации, рестораны и т.п.);
легкость монтажа и настройки в любых условиях;
возможно объединение в системы «умный дом».

В 2017 году Activity Group DALI получила название Digital Illumination Interface Alliance (DiiA). Сейчас она сертифицирует и тестирует продукцию и внедряет протокол DALI-2. Регламент его стандарта IEC 62386 разработан в конце 2014 года.

Управление уличным освещением с помощью LoRaWAN

LoRaWAN (Long Range Wide Area Networks) - это беспроводная система, которая соединяет устройства, работающие от батареек с интернетом. Стандарт в условиях низкого электропотребления соответствует основам концепции «Интернета вещей»: двунаправленная коммуникация, сквозное шифрοвание и мобильнοсть.
В разработке LoRaWAN участвовали организации IBM Research и Semtech Corporation, которые представили продукт в 2015 году.
Наименование создано на основе двух аббревиатур: LoRa и WAN (глобальная компьютерная сеть).
LoRa (Long Range) - технология, которая перерабатывает данные в электромагнитную волну, является физическим уровнем протокола. Продвижением стандарта занимается некоммерческая ассоциация LοRa Alliance, в которую входят более 500 компаний. В 2018 году организация включила параметры частот для России в свой регламент. Для работы по данному протоколу в нашей стране допускаются интервалы 864 - 865 МГц и 868,7 - 869,2 МГц.

Принцип работы и система LoRaWAN

В систему входят центральный сервер, базовые станции и конечные приборы. Передача данных осуществляется от конечных точек к шлюзам, после к следующему составляющему цепи - центральному серверу, далее передаются на сервер приложений и в конце - пользователю.

Датчики располагаются удаленно и функционируют самостоятельно от батареек Сервер приложений осуществляет удаленное управление конечным устройством и получает нужную информацию от него. У LoRaWAN двухзвездная топология. Конечные точки не привязываются к определенной станции. Прием данных осуществляется несколькими концентраторами, каждый из них передает их в центральный сервер через традиционные технологии (мобильная сеть, спутник, Ethernet, Wi-Fi) через протокол TCP/IP. Центральный сервер осуществляет обработку данных, контролирует их скорость, проверяет безопасность, составляет план подтверждения через оптимальный шлюз.
Базовые станции отличаются тем, что могут в одно время принимать данные на разной скорости по одному каналу. При расположении датчика вблизи со шлюзом не нужно понижать скорость передачи, иначе он займет канал на более продолжительный промежуток времени, чем обычно. Повышение скорости снижает время в эфире и дает другим узлам передавать информацию, поэтому адаптивная смена скорости дает возможность сохранить время работы батареи конечного узла. Концентраторы устанавливают в зданиях, на крышах или вышках. можно устанавливать внутри зданий, на крышах или вышках.
Область применения

Считывание показаний счетчиков (электричество, вода, газ);
Отслеживание геолокации транспорта и груза;
Контролирование процессов производства (состояние устройств, снижение времени его простоя, безопасность работников);
“Умный дом”;
Уличное освещение.

Протокол отлично подходит для управления городских осветительных систем, потому что для его работы не нужны провода (передача сигнала осуществляется по радиоканалу), и он обладает большой зоной покрытия.
Принцип работы и система LoRaWAN
В систему входят центральный сервер, базовые станции и конечные приборы. Передача данных осуществляется от конечных точек к шлюзам, после к следующему составляющему цепи - центральному серверу, далее передаются на сервер приложений и в конце - пользователю.

Датчики располагаются удаленно и функционируют самостоятельно от батареек Сервер приложений осуществляет удаленное управление конечным устройством и получает нужную информацию от него. У LoRaWAN двухзвездная топология. Конечные точки не привязываются к определенной станции. Прием данных осуществляется несколькими концентраторами, каждый из них передает их в центральный сервер через традиционные технологи

(мобильная сеть, спутник, Ethernet, Wi-Fi) через протокол TCP/IP. Центральный сервер осуществляет обработку данных, контролирует их скорость, проверяет безопасность, составляет план подтверждения через оптимальный шлюз.
Базовые станции отличаются тем, что могут в одно время принимать данные на разной скорости по одному каналу. При расположении датчика вблизи со шлюзом не нужно понижать скорость передачи, иначе он займет канал на более продолжительный промежуток времени, чем обычно. Повышение скорости снижает время в эфире и дает другим узлам передавать информацию, поэтому адаптивная смена скорости дает возможность сохранить время работы батареи конечного узла. Концентраторы устанавливают в зданиях, на крышах или вышках. можно устанавливать внутри зданий, на крышах или вышках.