Wprowadzenie - cel monitorowania

W 2010 roku zużycie energii elektrycznej na oświetlenie obiektów komercyjnych w USA wyniosło około 499 miliardów kilowatogodzin (kWh), co stanowiło 13 % ogólnego krajowego zużycia energii. W samych budynkach komercyjnych zużycie energii na oświetlenie stanowiło 35% całkowitego zapotrzebowania tych budynków na energię.

W najbliższych latach przewiduje się dalszy wzrost zapotrzebowania na energię do oświetlania obiektów, co przy jednoczesnym wzroście kosztów energii powoduje zwiększenie zainteresowania oszczędnym jej użytkowaniem.

Zużycie energii do oświetlenia w istniejących budynkach jest jednym z najłatwiejszych i najtańszych sposobów obniżenia kosztów i zmniejszenia mocy pobieranej na oświetlenie. Agencja Ochrony środowiska USA ocenia, że zainstalowanie prostego czujnika obecności osób i włączenia światła pozwala na potencjalne oszczędności energii zużywanej na oświetlenie w różnych rodzajach pomieszczeń:

Przypuszczalnie podobne możliwości oszczędzenia na oświetleniu w budynkach istnieją także w Polsce. Cenie rejestratora obecności osób i włączenia światła wynosi kilkaset złotych, a oszczędności wynikające z monitorowania mogą być znacznie większe.

Wprowadzenie kontroli oświetlenia w budynkach nie tylko prowadzi do oszczędności, ale także poprawia wizerunek firmy i jej obraz w oczach zatrudnionych, gdyż nikt nie lubi patrzeć jak pieniądze i zasoby są marnowane. Jest to także pierwszy mały krok w szeroko pojętym planie oszczędzania energii, gdyż oszczędności są widoczne natychmiast, a zebrane dane mogą umożliwić oszczędności energii.

Przeprowadzanie przeglądu użytkowania światła w pomieszczeniach budynku pozwala zidentyfikować w których pomieszczeniach zużycie energii na oświetlenie jest największe i podjąć decyzję o zainstalowaniu urządzeń automatyki sterującej oświetleniem.

W przypadku już zainstalowanych takich urządzeń można sprawdzić, czy sterowanie oświetleniem działa prawidłowo. Ma to szczególne znaczenie w przypadku systemów włączających oświetlenie po pojawieniu się osób w polu widzenia czujnika i wyłączających oświetlenie po określonym czasie.

Prostym rozwiązaniem służącym do tego celu są rejestratory obecności osób i włączenia światła. Rejestratory są zasilane bateryjnie, a ich niewielkie rozmiary umożliwiają instalowanie pod sufitem, na oprawach lamp i na klatkach schodowych – wszędzie, gdzie zebrane dane mogą być przydatne. Wyposażone w dwa czujniki, rejestratory zbierają dane w określonych przez użytkownika odstępach czasu. Rejestratory obecności osób i włączenia światła mogą być instalowane w wielu różnych miejscach budynku, a zestaw kilkunastu rejestratorów pozwala na szybką ocenę zużycia energii w niedużych obiektach. Dane mogą być szybko wczytane do komputera i sformatowane do wymaganego rodzaju prezentacji.

Przy wyborze rejestratora obecności osób i oświetlenia jest kilka spraw, które należy przemyśleć. Zadaniem tego poradnika jest wskazanie tych spraw, aby wybór rejestratora był odpowiedni do aplikacji.

• Zakres i dokładność rejestratora
• Wyświetlacz LCD
• Kalibracja rejestratora
• Łatwość instalacji
• Właściwości oprogramowania
• Dane techniczne rejestratorów.

Przykłady zastosowań

Monitorowanie działań automatyki wyłączania oświetlenia w budynkach mieszkalnych: na klatkach schodowych, korytarzach, w piwnicach i garażach

Bywa że błędne nastawy automatów sterujących oświetleniem powodują, że światło jest włączone jeszcze długo po wyjściu ludzi z pomieszczeń. Przy liczbie włączeń światła rzędu kilkudziesiąt na dobę może to powodować istotne straty.

Załóżmy, że automat sterowania oświetleniem na klatce schodowej działa z fabrycznym ustawieniem czasu włączenia na 3 minuty, podczas gdy w tym budynku wystarczający jest czas włączenia 2,5 minuty. Zakładając dalej, ze światło jest zapalane 50 razy w ciągu doby, otrzymujemy czas zbędnego włączenia oświetlenia 25 minut w ciągu doby i odpowiednio 152 godziny w ciągu roku. Jeśli moc zainstalowanego na tej klatce schodowej oświetlenia wynosi 400 W, daje to zbędny pobór mocy w okresie roku około 61 kWh. Jeśli w osiedlu administrowanym przez spółdzielnię jest kilkadziesiąt takich klatek, skrócenie czasu włączenia światła może przynieść istotne oszczędności.

Kontrola wyłączania światła w pomieszczeniach biurowych po wyjściu z nich osób

Zdarza się że w pomieszczeniach biurowych wykorzystywanych w ciągu dnia, jak na przykład sale konferencyjne, wykładowe lub sale biurowe z wieloma stanowiskami pracy, pracownicy pozostawiają światło włączone mimo że w pomieszczeniu już nikogo nie ma.

Aby stwierdzić czy zachodzą takie przypadki, wystarczy monitorować obecność osób i włączenia światła w wybranych pomieszczeniach, gdzie na oświetlenie zużywane jest stosunkowo dużo energii elektrycznej. Na podstawie danych z monitoringu można podjąć działania organizacyjne które zapobiegną takim przypadkom, lub po prostu uczulić pracowników na problem wyłączania światła po opuszczeniu pomieszczeń.

Monitorowanie sztucznego oświetlenia i temperatury w szklarniach

Przy uprawie roślin w szklarniach stosuje się sztuczne oświetlenie do przedłużenia okresu oświetlenia roślin we wczesnym okresie wiosennym, kiedy dzień jest jeszcze krótki. Ma to na celu przyspieszenie wzrostu roślin i dojrzewania kwiatów i owoców.

Działanie automatyki sterowania sztucznym oświetleniem można sprawdzać przy użyciu rejestratorów światła. Jeden rejestrator sprawdza oświetlenie wewnątrz szklarni, drugi oświetlenie naturalne na zewnątrz. Porównanie wyników pozwala ocenić, czy sztuczne oświetlenie jest włączane i wyłączane o właściwych porach. W tym przypadku stosuje się specjalne rejestratory wodoszczelne.

Monitorowanie sztucznego oświetlenia na fermach drobiu

W fermach drobiu stosowana jest metoda chowu klatkowego, gdzie stosuje się wyłącznie sztuczne oświetlenie. Działanie układów automatyki regulujących cykle i czas włączenia oświetlenia można sprawdzić przy użyciu rejestratorów światła. W tym przypadku również stosuje się specjalne rejestratory wodoszczelne.

Dokładność i zakres rejestratora

Czujniki obecności osób z reguły wykorzystują dwa rodzaje czujników. Bierne czujniki podczerwieni (PIR) wykorzystują promieniowanie podczerwone emitowane przez obiekty. To promieniowanie, niewidoczne dla człowieka, jest odbierane przez czujnik w jego polu detekcji i interpretowane jako obecność człowieka. Czujniki ultradźwiękowe generują tony o wysokiej częstotliwości i wykorzystują echo odbite od obiektu do oceny obecności osób w polu detekcji. Ten typ czujników zużywa więcej energii niż czujniki typu PIR. Większość zasilanych bateryjnie rejestratorów wykorzystuje czujniki typu PIR, ponieważ czujniki ultradźwiękowe pobierają stale prąd zasilania.

W obu przypadkach czujniki mają „stożki” czułości, które określają efektywny zakres działania (zobacz rysunki poniżej). Im większa jest podstawa stożka (czyli większa odległość od czujnika), tym większy musi być zakres ruchu osoby, aby czujnik wykrył jej obecność.

Tak więc jest istotne, aby do pomiarów wybrać rejestrator o czułości i zakresie odpowiednim do monitorowanego pomieszczenia i aktywności osób w nim się znajdujących. Na przykład, inna czułość rejestratora będzie potrzebna do magazynu z szybko poruszającymi się wózkami widłowymi a inna dla sali wykładowej z siedzącymi studentami.

Dla pewności prawidłowego doboru rejestratora do planowanego zastosowania sprawa ta powinna być przedyskutowana ze specjalistą od takich zastosowań.

Pole detekcji UX90-005

Rejestrator UX90-005 ma zakres detekcji 5 m. Ten zakres jest odpowiedni dla biur, sal konferencyjnych i niedużych pomieszczeń.

Pole detekcji UX90-006

Rejestrator UX90-006 ma zakres detekcji 12 m. Ten zakres jest odpowiedni dla większych pomieszczeń, kawiarni, sal szkolnych.

Wyświetlacz LCD

Dla zapewnienia komfortu użytkowania rejestrator obecności osób i włączenia światła powinien być wyposażony w wyświetlacz LCD. Niektóre rejestratory mają wyświetlacze typu LED, ale wyświetlacz LCD pozwala umieścić więcej informacji, takich jak siła sygnału, napięcie baterii oraz inne parametry i ustawienia. Wyświetlacz pozwala na szybką rutynową kontrolę pracy i odczyt aktualne występujących wartości.

Kalibracja rejestratora

Jak rejestrator określa czy światło jest włączone? Światło pochodzi od źródeł oświetlenia, odbija się od sufitu i ścian, ale także pochodzi od okien i otaczających przedmiotów. Rejestrator ma funkcję ustawiania progów włączenia i wyłączenia, która pozwala na zebranie informacji o włączeniu konkretnego źródła światła. W niektórych rejestratorach stosuje się potencjometry do strojenia czułości, ale w rejestratorze z wyświetlaczem LCD zastosowano linijkowy wyświetlacz siły sygnału i funkcję automatycznej kalibracji, pozwalającą na łatwe ustawienie progów włączania i wyłączania.

W tym typie rejestratorów wskaźnik siły sygnału na wyświetlaczu LCD pozwala łatwo stwierdzić czy czujnik światła rejestratora jest skierowany w stronę wybranego źródła światła. W niektórych przypadkach jest wskazane użycie dodatkowego, dołączanego światłowodu, pozwalającego rozróżnić pomiędzy światłem przychodzącym od badanego źródła a światłem pochodzącym od zakłóceń. Stosuj się do informacji zawartych w instrukcji; zwykle do uruchomienie kalibracji wystarczy wcisnąć przycisk.

Należy także określić interwał zapisów, czy są to pojedyncze sekundy czy kilka minut. Ta funkcja jest wykonywana przy użyciu oprogramowania rejestratora, które zawiera wszystkie niezbędne informacje.

Szybki proces instalowania

Przy wyborze rejestratora obecności osób i włączenia światła należy rozpatrzyć cały proces instalowania i użytkowania rejestratora:

• Konfiguracja – określ tryb startu i zatrzymania rejestracji oraz inne ustawienia. Typowo jest to wykonywane przy użyciu oprogramowania gdy rejestrator jest dołączony do komputera, chociaż niektóre funkcje mogą być wybrane w miejscu zainstalowania.
  
  
• Napięcie baterii – jest to dobry moment na sprawdzenie napięcia baterii i ewentualną jej wymianę.

• Montaż – przygotuj elementy montażowe i narzędzia Zapewnij, aby w miejscu zainstalowania rejestratora czujnik światła był skierowany w stronę źródła, ewentualnie zastosuj dołączany światłowód. Zapewnij, aby pole detekcji czujnika obecności osób nie było przesłonięte przeszkodami. Zamocuj rejestrator.
  
  
• Ustaw progi – czujnik obecności osób nie wymaga ustawiania progów, ale progi muszą być ustawione dla czujnika włączenia światła. W niektórych rejestratorach może to być wygodnie zrobione przy użyciu funkcji automatycznej kalibracji włączanej przyciskiem.
  
  
• Wystartuj rejestrację – jeśli nie wybrałeś czasu startu przy konfiguracji rejestratora, możesz to zrobić ręcznie teraz.
  
  
• Weryfikacja działania – sprawdź siłę sygnału, napięcie baterii, czas włączenia czujnika i informację o rejestracji. Możesz to wykonywać systematycznie przez cały okres rejestracji, co jest bardzo proste dzięki wyświetlaczowi LCD.
  
  
• Sczytywanie danych – jak tylko zakończysz rejestrację, dokonaj odczytu danych łącząc rejestrator z komputerem. Połączenia dokonuje się kablem USB, a odczyt trwa kilkanaście sekund.

Montaż rejestratora oświetlenia może być wykonany szybko i łatwo dzięki wbudowanym magnesom.

Kabel światłowodowy pomaga skierować światło ze źródła do rejestratora.

Oprogramowanie ułatwiające szybką pracę

Kiedy decydujesz się na wybór rejestratora obecności osób i włączenia światła, istotny jest nie tylko sam rejestrator, ale również jego oprogramowanie. Powinno ono umożliwiać szybką i łatwą obsługę rejestratorów, od przygotowania ich do pracy aż do późniejszej analizy danych.

• Grupowe konfigurowanie i odczyt – aktualne oprogramowanie pozwala na dokonywanie tych czynności na grupach rejestratorów, co nie było możliwe w poprzednich wersjach oprogramowania. Ta funkcja zapewnia dużą oszczędność czasu przy obsłudze dziesiątek lub setek rejestratorów.
  
  
• Wybór skali przed rozpoczęciem rejestracji. Ta funkcja zapewnia, że wczytane dane będą wyświetlane w formie czasu włączenia w ciągu doby lub godziny, skala będzie automatycznie dostosowywana a jednostki będą wyświetlane zgodnie z dokonanym wcześniej wyborem.
  
  
• Grupowy eksport – zapewnia szybki i łatwy eksport zbiorów danych do formatu tekstowego, umożliwiającego ich użycie w programach Excel i innych. Grupowy eksport automatyzuje nazywanie zbiorów i zarządzanie nimi w procesie eksportu, co zapewnia istotną oszczędność czasu.

Dane techniczne rejestratorów

Rejestrator UX90-002 ma wbudowany czujnik optyczny, który wykrywa włączenie światła. W celu prawidłowego działania rejestratora należy go tak umieścić, aby czujnik był skierowany w stronę źródła światła. Zadanie to ułatwiają różne elementy montażowe dostarczane w zestawie rejestratora oraz magnesy wbudowane w tylną ściankę obudowy.

Wyposażenie dodatkowe stanowi światłowód o długości 33 cm, który można skierować w stronę źródła światła niezależnie od umiejscowienia rejestratora.

Rejestrator UX90-002

• rejestracja włączeń i wyłączeń światła lub czasu włączenia światła
• wbudowany czujnik światła z funkcją kalibracji
• opcjonalny światłowód o długości 33 cm
• rozdzielczość czasowa: 1 sekunda
• pamięć: 84 650 pomiarów (wersja 002) i 346 795 pomiarów (wersja 002M)
• zasilanie: bateria 3V typ CR2032
• czas pracy baterii: 1 rok

więcej informacji

Rejestratory UX90-005 i UX90-006

Rejestratory UX90-005 i UX90-006 mają wbudowane czujniki podczerwieni, które wykrywają obecność osób w pomieszczeniu. Rejestratory różnią się zakresem odległości wykrywania osób: 5 lub 12 metrów. Drugi wbudowany czujnik wykrywa włączenie światła. Funkcja kalibracji umożliwia łatwe ustawienie czułości (progu detekcji światła) w miejscu zainstalowania rejestratora. Wyposażenie dodatkowe stanowi światłowód o długości 33 cm, który można skierować w stronę źródła światła niezależnie od umiejscowienia rejestratora. Rejestracja obecności osób i włączeń światła odbywa się równolegle w dwóch niezależnych kanałach rejestratora.

Rejestrator UX90-005

• rejestracja obecności/ braku osób w pomieszczeniu lub czasu obecności
• zasięg detekcji osób: 5 m (wersja 005) lub 12 m (wersja 006)
• rejestracja włączeń i wyłączeń światła lub czasu włączenia światła
• wbudowany czujnik światła z funkcją kalibracji
• opcjonalny światłowód o długości 33 cm
• rozdzielczość czasowa: 1 sekunda
• pamięć: 84 650 pomiarów (wersja 005 i 006) i 346 795 pomiarów (wersja 005M i 006M)
• zasilanie: bateria 3V typ CR2032
• czas pracy baterii: 1 rok

Rejestrator UX90-006

WODOSZCZELNY REJESTRATOR UA-002-64

Wodoszczelny rejestrator UA-002-64 ma wbudowany czujnik optyczny, który mierzy natężenie światła. Rejestrator jest przeznaczony do pracy w szczególnie wilgotnych warunkach (szklarnie). Dodatkową funkcją rejestratora jest pomiar temperatury otoczenia. W celu prawidłowego działania rejestratora należy go tak umieścić, aby czujnik był skierowany w stronę źródła światła.

Do sterowania rejestratora i odczytu danych jest niezbędny interfejs optyczny z wyjściem USB.

• odporny na zanurzenie w wodzie do głębokości 30 m
• rejestracja oświetlenia naturalnego i sztucznego w zakresie 0 … 320 000 luksów
• rejestracja temperatury otoczenia w zakresie -20 ... +70°C
• sygnalizacja rejestracji diodą LED
• rozdzielczość czasowa: 1 sekunda
• pamięć: 28 000 pomiarów
• zasilanie: bateria 3V typ CR2032
• czas pracy baterii: 1 rok

REJESTRATOR UA-002-64

Schemat podłączenia rejestratorów z serii UA

Zestawy do monitorowania światła w budynkach