Курсовая работа: Модернизация системы оснащения цеха с внедрением датчиков присутствия и системы управления по протоколу dali

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ7

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ7

1.1. Системы управления освещением в промышленности 8

1.2. Датчики присутствия: типы и принципы работы10

1.3. Информационная модель системы12

1.4. Требования к системе 15

ГЛАВА 2. АРХИТЕКТУРА И ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ20

2.1. Топология шин DALI и сегментация зон 21

2.2. Алгоритмы и программные компоненты24

2.3. Проект реализации и монтаж27

2.4. Валидация и испытания 31

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ38

ПРИЛОЖЕНИЯ42

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

DALI– Digital Addressable Lighting Interface – Цифровой адресный интерфейс освещения.

BMS – (Battery Management System) – Система управления батареями

SCADA – (англ. Supervisory Control and Data Acquisition) – Система надзора и сбора данных.

ROI– (Return on Investment, «коэффициент возврата инвестиций») – это финансовый показатель для оценки окупаемости.

АСУТП – автоматизированная система управления технологическим процессом.

SELV – Safety Extra Low Voltage (Безопасное сверхнизкое напряжение)

PIR – Passive Infrared Sensor (пассивный инфракрасный датчик)

VLAN – Virtual Local Area Network (виртуальная локальная вычислительная сеть)

ЭМС – электромагнитная совместимость

BACnet – Building Automation and Control Networks (протокол автоматизации и управления зданиями)

Modbus– открытый протокол передачи данных между устройствами

KNX – стандарт автоматизации зданий

OPC UA – Open Platform Communications Unified Architecture (унифицированная архитектура открытых коммуникаций)

ПУЭ – правила устройства электроустановок

CISPR – International Special Committee on Radio Interference (Международный специальный комитет по радиопомехам)

ПТЭЭП – правила технической эксплуатации электроустановок потребителей

ССБТ – система стандартов безопасности труда

LOTO – Lockout/Tagout (процедуры блокировки и маркировки оборудования при обслуживании)

СИЗ – средства индивидуальной защиты

АСУ – автоматизированная система управления

СКУД – система контроля и управления доступом

КИИ – критическая информационная инфраструктура

JSON – jаvascript Object Notation (формат обмена данными)

HMAC – Hash-based Message Authentication Code (код аутентификации сообщений на основе хеш-функции)

CRC – Cyclic Redundancy Check (циклический избыточный код для проверки целостности данных)

MTBF – Mean Time Between Failures (среднее время наработки на отказ)

АПС – автоматическая пожарная сигнализация

СОУЭ – система оповещения и управления эвакуацией

ЗИП – запасные части, инструменты и принадлежности

КСМР – комплексная система мониторинга и регулирования

ПО – программное обеспечение

ПНР – пусконаладочные работы

ПК – персональный компьютер

FPR – Failure Prediction and Recovery (прогнозирование и восстановление после сбоев)

BMS – Building Management System (система управления зданием)

БП – блок питания

УЗО – устройство защитного отключения

СКВ – система кондиционирования воздуха

ВВЕДЕНИЕ

Стремительная цифровизация промышленности повышает требования к инженерной инфраструктуре. Освещение – одна из самых энергоёмких и недооценённых подсистем: оно должно быть безопасным, адаптивным, предсказуемым, легко обслуживаемым и прозрачным по данным.

Модернизация на базе датчиков присутствия и цифрового адресного управления DALI рассматривается как путь к снижению энергопотребления, росту производительности и улучшению рабочей среды. Как связать электротехнику с информатикой так, чтобы свет стал управляемым цифровым активом и источником данных? На этот вопрос отвечает данная работа.

Цель курсовой работы – разработать концепцию и архитектуру модернизации освещения цеха с применением датчиков присутствия и адресуемых драйверов DALI/DALI‑2, моделирование алгоритмов и оценка эффекта. Задачи: анализ исходного состояния и профиля использования; изучение IEC 62386 и совместимости с существующей проводной инфраструктурой; проектирование топологии шин, политики адресации, групп и сценариев; описание телеметрии; разработка логики адаптивного диммирования по данным о присутствии и естественной освещённости; оценка кибер- и эксплуатационных рисков; подготовка методики ТЭО (технико-экономическое обоснование).

Объект исследования – система освещения производственного цеха.

Предмет исследования – процессы сбора, передачи и обработки данных для интеллектуального управления.

Методология: системный анализ, имитационное моделирование профилей нагрузки, расчёт KPI (энергопотребление, освещённость, время реакции), сравнительное тестирование режимов «до/после».

Практическая значимость – реплицируемая модель модернизации, совместимая с кабельной сетью и щитовым оборудованием, открытая к интеграции с BMS/SCADA через шлюзы DALI‑2–BACnet/Modbus/IP.

Актуальность выходит за рамки энергосбережения: освещение становится сенсорной платформой Индустрии 4.0. Потоки телеметрии от датчиков агрегируются на уровне DALI‑шлюзов и публикуются в аналитику, где строятся дашборды, правила оповещений и прогнозы загрузки зон.

Рассматривается баланс между локальным управлением на встраиваемом контроллере и оркестрацией верхним уровнем с точки зрения задержек, надёжности и TCO. Учитываются нормы освещённости (СП 52.13330, EN 12464‑1), аварийный свет и жёсткие условия среды. Ожидается сокращение потребления за счёт детекции присутствия и диммирования, снижение простоев благодаря адресной диагностике, улучшение эргономики и подтверждённое достижение KPI и ROI.

Итог – проектная спецификация с требованиями к компонентам, шаблонам адресации, алгоритмам и метрикам.

Научная составляющая заключается в формализации алгоритмов адаптивного управления светом на основе событийно-ориентированных правил, предиктивной аналитики и динамической группировки устройств DALI.

Практическая значимость выражается в методике внедрения: аудит зон, калибровка датчиков, конфигурирование групп и сцен DALI, настройка политик на контроллере, сценарии деградации (переход к предустановленным уровням при сбоях шины), а также в регламенте кибербезопасности и эксплуатации.