Автоматизированная система управления энергопотреблением уличного освещения

1.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет»
Институт управления рисками и комплексной безопасности
Кафедра «Информационная безопасность»
Выпускная квалификационная работа:
«Автоматизированная система управления энергопотреблением
уличного освещения»
Выполнил(а) студент(ка) 5 курса направления
подготовки 27.03.04
«Управление в технических системах»
Поликарпова К.Д.
Руководитель: к.т.н., доцент Чкалова М.В.
Оренбург, 2025 г.
1

2.

Методология исследования
Цель: повышение эффективности автоматизированной системы
уличного освещения посредством модернизации системы ее управления
Задачи:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Анализ технической системы уличного освещения и структуры ее
эффективности, выбор параметров эффективности.
Анализ автоматизированной системы управления (АСУ) уличным
освещением, определение показателей, влияющих на параметры
эффективности.
Построение функциональной модели АСУ, определение вида ее
модернизации.
Инженерно-математическое моделирование АСУ уличным освещением,
оценка качественных показателей АСУ до и после модернизации.
Разработка интеллектуального модуля поддержки принятия решений
диспетчером АСУ.
Расчет инженерной и экономической эффективности модернизации АСУ.
2

3.

Описание предметной области
Производственная база: ООО «Спецмашурал»,
город Оренбург, улица Монтажников 1/2
Рисунок 1 – Организационная структура ООО «Спецмашурал»
3

4.

Анализ технической системы управления
энергопотреблением уличного освещения
Рисунок 2 – Принципиальная схема ящика управления освещения
(ЯУО 9601)
4

5.

Структурная схема эффективности системы
управления энергопотреблением уличного
освещения
Рисунок 3 – Структурные компоненты эффективности ТС и взаимосвязи
между ними.
5

6.

Структурная схема эффективности системы
управления энергопотреблением уличного освещения
Таблица 1 – Эффективность экономии электроэнергии
Рисунок 4 - Диаграмма эффективности экономии электроэнергии
6

7.

Функциональная модель АСУ уличным освещением
а)
б)
Рисунок 5 – Функциональная схема управления уличным освещением, а) до и б) после
модернизации: ПУ (преобразующее уст-во) – в нашем случае это кнопка вкл/выкл; КУ
(корректирующее уст-во) – тепло реле; ЗУ1 (задающее уст-во) – таймер; ЗУ2 (задающее
уст-во) – астрономическое реле; РУ (регулирующее уст-во) – контактор; ОУ (объект
управления) – приборы освещения которые подключены к данному ЯУО; ОМ (объект
мониторинга) – пульт диспетчера.
7

8.

Выбор функционального элемента для модернизации
Таблица 2 – Сравнение технических характеристик таймера и астрореле
Параметр
Таймер
Астрореле
Основа срабатывания
Жёстко заданное время (часы/минуты).
Астрономические расчеты (восход/закат
солнца).
Зависимость от даты
Требует ручной корректировки (сезонные Автоматически учитывает время года.
изменения).
Географическая
привязка
Не требуется.
Точность срабатывания
Может не совпадать
временем сумерек.
с
Необходимость
настройки
Регулярная
(зима/лето).
корректировка Один раз при установке (координаты +
время).
Ложные срабатывания
Возможны, если время не актуально.
Точность срабатывания
±1-2
минуты
±0,5 мин (цифровые)
Диапазон
температур
Требует ввода координат или выбора
города.
ручная
реальным Всегда точное время заката/рассвета.
таймер
(механические) ±1 минута (точные расчеты)
рабочих -25°C...+55°C (стандартные модели)
Срок службы
Энергопотребление
50
000
циклов
100 000 (электронные)
2-5 Вт
Отсутствуют.
-30°C...+60°C
(механические) 100 000+ циклов
астрореле
3-7 Вт
8

9.

Инженерно-математическая модель системы управления
уличным освещением (УУО)
а)
б)
Рисунок 6 – Структурные схемы УУО а) до и б) после модернизации
9

10.

Инженерно-математическая модель УУО: оценка
качественных показателей эффективности управления
система УУО
(до модернизации)
система УУО
(после модернизации)
Передаточная функция
2