Управление на осветлението с mesh мрежови топологии

ОсветлениеСп. Инженеринг ревю - брой 5/2018 • 19.07.2018

Управление на осветлението с mesh мрежови топологии
Управление на осветлението с mesh мрежови топологии

Технологичното усъвършенстване на стандартите за безжична комуникация и енергоспестяващото осветително оборудване позволява ефективно да се съчетаят mesh мрежово управление с управление на осветлението, за да се изградят надеждни и широкомащабни безжични осветителни системи. Това осигурява намаляване с до 70% на енергоконсумацията на осветлението в търговски и промишлени сгради. Като се има предвид, че осветлението може да представлява до 40% от разходите за ел. енергия в подобни обекти, това намаление води до значителни икономии.

Специфика на mesh мрежите
Терминът “mesh мрежа” описва мрежовата архитектура, която се използва често в разнообразни технологии - както жични, така и безжични. Позната е още като клетъчна мрежова топология и свързаност “всеки с всеки”. Един от най-лесните начини да се разбере концепцията за mesh топологията е като се разгледат две от най-известните mesh мрежи: обществената комутируема телефонна мрежа (PSTN) и интернет. И двата вида мрежи осигуряват комуникация между две крайни устройства (например два телефона или два компютъра). Информацията се прехвърля между тях чрез серия от междинни устройства, включително маршрутизатори/рутери (които могат да приемат и препредават съобщения) и гейтуеи (които осигуряват комуникационни връзки между различни мрежи и позволяват предаването на съобщенията).

През мрежата не е зададен път на съобщенията, който те да следват. Всеки рутер и гейтуей в mesh мрежата обикновено е свързан чрез две или повече устройства, което осигурява няколко възможни маршрута за мрежовата комуникация. Маршрутът между двете крайни устройства често прави множество “скокове” (hops), т. е. комуникацията преминава през други устройства, за да се покрият дълги разстояния с минимално или без никакво разпадане на сигнала.

Едно от основните предимства на тази архитектура е, че ако междинното устройство не успее да обработи съобщението, в момента е офлайн или е заето, съобщението може да премине през алтернативен маршрут. Mesh топологията търси най-ефективния наличен маршрут и автоматично пренасочва съобщенията, за да се избегнат възможните проблемни точки. Ето защо mesh мрежите често са наричани “самовъзстановяващи се” (self-healing) - мрежата преодолява автоматично проблемите, с които се сблъсква. Mesh мрежите предлагат и възможност за самоконфигуриране - при добавяне на ново устройство (или преместване на съществуващо) мрежата автоматично открива неговия тип (напр. рутер или крайно устройство), къде се намират съседите му и определя най-добрия маршрут.

Видове mesh мрежови устройства
Крайните устройства могат да бъдат началото или крайната дестинация на съобщението, но не могат да препращат съобщения за други устройства. В повечето mesh мрежи крайните устройства са тези, с които потребителите взаимодействат директно (телефони и компютри). Рутерите могат да бъдат началото или крайната точка на съобщението и могат също да препращат съобщения за други устройства. Те разширяват обхвата на мрежата, динамично маршрутизират съобщенията около препятствията и осигуряват резервни маршрути в случай на претоварване на мрежата или отказ на устройство.

Координиращите мрежови устройства са специален вид рутери, които се използват в някои mesh мрежи (например при безжичния стандарт ZigBee). Координиращите устройства изпълняват същите функции като обикновените рутери, но могат също да съхраняват и управляват информация за мрежата, включително таблици за маршрутизация и защитни ключове. Те могат да осигурят също така и гейтуей функционалност. Гейтуеите, от своя страна, осигуряват комуникация между различни мрежи, например локална мрежа (LAN) и интернет. Те често предлагат функции като защитна стена (firewall) и превод на протоколи, което позволява комуникацията между различни мрежови топологии.

Безжични mesh мрежови топологии за управление на осветлението
Предимствата на системите за управление на осветлението отдавна са признати, особено за приложение в обществени и производствени сгради. Централизираното управление на нивата на осветеност, съчетано със сензорна автоматизация (например използване на сензори за изключване на осветлението в незаети помещения), е идеален начин за управление на енергопотреблението и намаляване на разходите.

Редица доставчици на комунални услуги вече предлагат програми за управление на разходите за ел. енергия, които насърчават компаниите да намалят консумацията на ел. енергия чрез различни награди и стимули. Това увеличава допълнително стойността на системите за управление на осветлението, тъй като с тяхна помощ процесите по привеждане в съответствие с тези програми могат да се автоматизират.

В миналото за много собственици и управители на сгради основно препятствие при внедряването на системи за управление на осветлението бяха цената и сложността на инсталацията и поддръжката на контролните кабели (особено при ремонт). Безжичните mesh мрежи премахват и тази бариера.

Най-ефективните и най-надеждни mesh мрежи са тези, които съдържат голям брой устройства, всяко от които се намира в радиочестотния обхват на множество други устройства. Mesh мрежата за осветление може да служи и като гръбнак, който осигурява комуникация за други съвместими сградни приложения (например системи за ОВК и за сигурност) чрез добавянето на допълнителни безжични функционалности, които тези системи досега не са имали. В жичната осветителна система всички осветителни тела, сензори и превключватели са свързани жично към централен контролер или към гейтуей, който улеснява комуникацията между осветителната мрежа и софтуера за управление на осветлението.

За разлика от това, при безжичната mesh мрежова топология всяко устройство може да комуникира безжично с контролера, като използва множеството маршрути, достъпни в мрежата. Системата за управление на осветлението разпознава всяко устройство чрез цифров адрес, което премахва необходимостта от физическо окабеляване. Така, когато администраторът получи съобщение от сензор за присъствие, който се е задействал, той знае къде в мрежата се намира сензорът и кои осветителни тела трябва да бъдат регулирани в отговор на известието.

Цифровото адресиране, използвано при безжичните мрежи, също така прави бързо и лесно създаването и модифицирането на осветителните зони, като то изисква проста софтуерна конфигурация вместо физическо окабеляване. Освен това устройствата не са ограничени единствено до комуникация само с други устройства в рамките на една и съща зона (както често се случва в жичните мрежи). Комуникациите следват най-ефективния маршрут през мрежата, независимо към коя зона принадлежат отделните устройства.

В жичната мрежа съществуват и физически ограничения за броя на устройствата, които могат да бъдат включени към дадена зона или могат да бъдат управлявани от един контролер. Например жичният стандарт за цифрово адресируемо осветление (DALI) обикновено ограничава броя на устройствата за контролер до 64. В сравнение с това безжичните mesh мрежи като ZigBee могат да поддържат стотици устройства за един контролер и хиляди за цялата система.

Mesh мрежите също могат да осигуряват двупосочна комуникация в рамките на системата. Не само че контролерът може да изпрати заявка до осветително тяло за включване, изключване или димиране, а и осветително тяло може да отговори, като предостави информация например за своето текущо състояние и за енергопотреблението.

Предимства на безжичните mesh мрежи за управление на осветлението
Лесна инсталация. При безжична връзка няма нужда да се прокарват контролни кабели и да се обхождат в стени и тавани. Автоматизираните средства за въвеждане в експлоатация могат да направят още по-бързо и по-лесно включването на мрежата, след като е изградена.

Скалируемост и надеждност. Осветителните мрежи могат да имат много голям мащаб и да включват стотици или дори хиляди осветителни тела, разположени в рамките на комуникационно разстояние едно от друго. Mesh мрежите функционират добре в този тип среда, а увеличеният брой на мрежовите възли всъщност подобрява здравето на мрежата, тъй като предлага повече възможни маршрути за комуникация.

Намалена поддръжка. Възможностите за самоконфигуриране и самовъзстановяване на мрежата помагат да се намали необходимата физическа поддръжка. Mesh мрежите могат автоматично да откриват и отстраняват неизправностите, които възникват.

Двупосочност. Mesh мрежовата топология осигурява възможност за двупосочна комуникация, която позволява събиране на информация за енергопотреблението на осветителните тела, за събития (като например използване на ръчен ключ или откриване на присъствие) и работната ефективност на устройството.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top