Интелигентното осветление в склада
Интелигентното осветление в склада може да пести пари и да носи икономически ползи. Обратно на това, лошата видимост може да доведе до редица икономически загуби. Такива например са забавянето на складовите дейности, грешки и инциденти, застрашаващи здравето на работниците. Това е достатъчно основателна причина съвременният склад да бъде оборудван с модерна система за интелигентно осветление, която намалява вероятността от подобни икономически загуби. Когато се говори за интелигентно осветление, най-често става дума за два популярни сценария - гъвкаво и адаптивно осветление за улици и обществени пространства, както и умно осветление за дома, което повишава благосъстоянието на обитателите. Слабо засегнат остава обаче въпросът за умното осветление в индустриална среда.
Текст: списание Строители
Складът е място, където изкуственото осветление има пряка роля за функционирането на бизнеса. Дори складовете, които имат изобилна дневна светлина, в известна степен се нуждаят и от изкуствена. В типичния склад електричеството за осветление може да съставлява до 38% от общите оперативни разходи. При хладилните складове този дял възлиза на около 15%, но трябва да се има пред вид, че там по-голямата част от електроенергията се използва за охлаждане.
В същото време складовете са помещения, в които, поради естеството на работата, няма постоянно човешко присъствие. Много често това е причината, поради която осветлението в тях бива подценявано. Лошото осветление в склада обаче може да доведе до негативно икономическо въздействие. Увеличават се рисковете от забавяне на дейностите. По-голяма е вероятността за грешки при боравенето със стоките. Има опасност от инциденти с работниците. Интелигентното осветление решава тези проблеми, като в същото време не натоварва разходите на организацията. Дори напротив, може да доведе до значителни спестявания – в някои случаи с до 70%.
Значение на осветлението
Осветлението играе изключително важна роля в съвременните складове и логистични центрове. То е от съществено значение за безопасността на работниците в складовете и логистичните центрове. Добре осветлени области намаляват риска от падания, наранявания и други нещастни случаи. Осигуряването на достатъчно ярко и равномерно разпределено осветление помага на работниците да видят ясно и да се движат безпроблемно. Качественото осветление подобрява работната производителност и ефективността на операциите в склада.
Доброто осветление помага на работниците лесно да четат маркировките, както и бързо да откриват необходимите им стоки. Така те изпълняват задачите си точно и бързо, както в същото време се намаляват грешките и загубите на продуктивност. В случая със складовете се съхраняват бързооборотни стоки е от голямо значение да се поддържа тяхното качеството. Някои стоки, като хранителни продукти или фармацевтични изделия, изискват специфични нива на осветление, за да се запази тяхната свежест и безопасност.
Все по-голямо значение набира и темата за енергийната ефективност, а складовото осветление е един от основните консуматори в тази област. Затова съвременните складове и логистични центрове се стремят да бъдат енергийно ефективни. Това включва използването на LED осветление, което е по-ефективно и икономично от традиционните източници на светлина. LED осветлението е по-икономично и помага да се намали консумацията на електроенергия и операционните разходи на склада. Използват се специални средства и алгоритми за неговото управление, така че да се намалява консумацията, без да се понижава качеството на работа. И не на последно място, правилното осветление може да подобри работната среда и условията за работа на служителите. Добре проектирано осветление помага за намаляване на напрежението на очите и умората, подобрява комфорта и допринася за по-добро настроение на персонала.
Светодиодна технология
Светодиодното осветление доби популярност в последните години поради множеството предимства, които предлага в сравнение с всички други осветителни технологии. LED осветителните тела консумират много по-малко електроенергия от всички предшестващи осветителни технологии. Светлината, която получаваме от единица мощност при LED, е много повече, като ефективността на LED е около 100 до 200 лумена от един ват (lm/W). За сравнение, крушката с нажежаема жичка дава около 15 lm/W, халогенните лампи – 20 lm/W, флуорисцентните тела – докъм 80 lm/W, а високоинтензивните разрядни тела (HID) – средно 57 lm/W. За складовете е важно и това, че светодиодите светват веднага. Те нямат нужда от период на загряване, каквото има при HID лампите (10-15 минути).
Светодиодите дават възможност за отличен контрол над т. нар. цветна температура на светлината (по-топла или по-студена). Успоредно с това те имат висок индекс на цветопредаване. Това значи, че възпроизвеждат всички цветове възможно най-близко до естествената светлина. Възможността за димиране или частично намаляване на интензивността на светлината позволява допълнително пестене на енергия. В много случаи това кореспондира с нивата на комфорт. Не по-малко съществен е много по-дългият живот на осветителните тела: между 50 000 и 100 000 часа.
LED не отделят големи количества топлина при работата си. Това на практика елиминира „прегарянето“, което води до деградация на качеството на светлината. Липсата на топлоотделяне прави LED особено ценни за осветяване на хладилни складове. Всичко това е прекрасно. Но LED лампите сами по себе си не са интелигентно осветление. Те стават такова, когато към тях бъдат добавени сензори и платформи за програмиране и управление.
Сензори и енергийна ефективност
Основните средства за контрол на интелигентното осветление са сензорите. Те мога да бъдат за движение, за присъствие, за околна осветеност и други фактори на околната среда. С цел намаляване на потреблението на енергия осветителните тела следва да работят на пълна мощност само тогава, когато има движение и/или човешко присъствие. В останалото време лампите се изключват или интензитетът им се намалява до предварително дефинирани, слаби нива. Там, където има система за дневна светлина, е важно да има и сензори за слънчевото греене, така че изкуствената светлина да допълва или замества естествената само когато това е необходимо.
Сензорите за движение са са вече популярни в системите за стълбищно осветление в многофамилните жилищни сгради. Те разчитат на ултразвуково сканиране или т. нар. доплеров ефект, за да „видят“ движение. Интегрирани с лампите, сензорите извикват автоматично включване на осветлението в зоната на движение. Специално за складовете сензорите са движение са особено ценни, защото „наблюдават“ места, които биват посещавани и използвани относително рядко.
Сензорите за човешко присъствие допълват сензорите за движение. Дори когато служителят е почти неподвижен в даден момент от работата си, той остава „видим“ за осветителната система. Разпознаването разчита на инфрачервено сканиране на пространството. Сензорите за осветеност играят много ключова роля не само за умния дом и умния град. В склада те са отговорни за включването на осветлението тогава, когато няма или не е достатъчна естествената светлина, навлизаща чрез прозорци или оберлихти.
Димерите са друг съществен елемент от интелигентното осветление, важни колкото и сензорите. Предимство на димера е контролирането осветление: интензитетът на светлината може да бъде увеличен и намален според конкретните, моментни потребности. Намаляването на светлинния поток осигурява намаляване на потребяваната енергия. Това пести пари и щади околната среда. Същевременно допринася и за удължаването на живота на осветителните тела.
Различните проучвания сочат, че чрез светодиодно осветление и интелигентен контрол на осветителните тела може да се постигне голямо спестяване на електроенергия. Тези спестявания варират от 17% до 60% при контрол на база сензори за движение. При наличието на сензори и за движение, и за дневна светлина се отчита спестяване в по-широк диапазон: от 13% до 73,2%. Данните показват, че ефектът на спестяване варира значително в зависимост от вътрешни и външни фактори като например размера на прозорците и тяхната ориентация, наличните часове слънчево греене, както и интензитета на употреба на пространството. Драстична е разликата, която се отчита при прехода към LED от високоинтензивните разрядни лампи, много популярни за складови помещения. При HID голяма част от електроенергията в действителност се превръща в топлина: около 30%! От друга страна, при тях светлинният капацитет деградира бързо: може да спадне със 70% в рамките на 10 хиляди часа.
В този контекст поддръжката е финансов фактор, който бива често подценяван, когато става дума за икономии. Нуждата от ремонти и подмяна на осветителни тела следва да бъде взета предвид при изчисляването на цялостната икономия, когато става дума за интелигентно осветление. Тъй като умните осветителни системи използват LED, a LED са много дълготрайни, приложението им води до значително намаляване на разходите за поддръжка в сравнение с другите традиционни за склада видове осветление. Възможността за димиране намалява натоварването и съответно забавя остаряването. Така интервалите на подмяна се увеличават още повече.
Допълнителни ползи
Непреките ползи от интелигентното осветление са по-трудни за измерване, но са не по-малко значими. Адаптирането на силата на светлината и на цветната температура може да стимулира продуктивността. Известно е, че по-високата цветна температура действа тонизиращо, повишавайки ефективността на служителите. Според проучванията, цветна температура в диапазона от 4000K до 7000K е най-благоприятна за добрата концентрация, без да дразни очите и да напряга нервната система. Адекватното светлинно „обслужване“ на работещите може да направи работата им по-прецизна, тоест да намали броя на инцидентите.
Когато осветлението се управлява интелигентно, това може да позволи централизиран мониторинг и контрол, така че да се управляват и други елементи като например слънцезащитни системи, което пък пряко влияе на нуждата от климатизация. Възможностите за мониторинг в реално време също имат значение. Интегрирайки интелигентна осветителна система, драстично намаляват случаите на непредвидени прекъсвания, съответно на време на непланиран престой. Последното има пряко отношение и към спазването на изискванията за безопасност на работното място.
Групиране на сензорите и осветителните тела
В стремежа за повишаване на продуктивността на служителите и техния комфорт на работното място нова тенденция в интелигентното складово осветление е групирането на сензорите и осветителните тела. Така например, когато в тъмния склад работник навлиза в дадена пътека, сензорите могат да „извикат“ осветяване не само на пространството непосредствено пред човека, но и в по-дълга зона от пътеката – например до средата или до края на цялата редица.
Групирането е гъвкаво и изцяло зависи от приоритетите, характерни за конкретния склад. Все по-често мениджъри на складове споделят, че, от съображения за ефективност и безопасност, когато служител на склада работи на дадена редица, осветлението на „задната“ алея също трябва да е включено. Подобно групиране се постига лесно чрез новото поколение интелигентни осветителни системи.
Аварийна безопасност
Добрата осветеност означава добра видимост за складовите служители. Това намалява риска от инциденти: сблъсъци, падания, изпускане на пакети и др. Но добре организираната умна осветителна система има и друга важна роля по отношение на безопасността. Осветлението може да бъде интегрирана със съществуващите системи за безопасност – например алармена, пожароизвестителна система – и да бъде програмирана да осигури максимално осветление навсякъде по време на инцидент. Така например при пожар задействането на противопожарната система ще доведе до моментално пускане на осветлението на 100% навсякъде, така че да могат служителите бързо и лесно да се придвижат към аварийните изходи.
Още възможности: OWC, VLC и IPS
Съвременните интелигентни осветителни системи осигуряват и допълнителни функционалности отвъд чистото осветяване. Една от тях е оптичната безжична комуникация например (OWC). OWC системите използват видима, инфрачервена или ултравиолетова светлина като безжичен метод за пренос на данни. Това може да намали натоварването на безжичните WiFi мрежи. На база на новите технологични разработки в сферата на LED осветлението, позволяващи високочестотни пулсации, без те да са видими или натоварващи за невъоръженото око, методът отваря нов потенциал за изграждане на вътрешноскладова комуникационна мрежа. В зависимост от вида на диодите трансферът на данни чрез този тип безжична комуникация може да достигне до 100 GB/s.
Частен случай на OWC технологията е VLC комуникацията, която използва видима светлина в определен диапазон, за да осъществява преноса на сигналите. Този метод се сочи като изключително енергийно ефективен и същевременно с голям потенциал. Реализиран на база светодиоди, той може да осигури пренос на данните със скорост до 500 Mbps на къси разстояния. Затова тази технология привлича доста изследователски интерес в последните години и става популярна като заместител на традиционните радиочестотни комуникации. VLC може да се използва на места, където другите безжични методи за комуникация не работят добре, изискват голяма инвестиция или пък биха били обект на смущения. Не излъчва радиация и не може да преминава стени и други прегради, така че мрежата за данни остава „заключена“ в рамките на пространството на склада. На тази база дори могат да се изграждат ново поколение безжични мрежи, известни като LiFi – за сигурна, високоскоростна, двупосочна комуникация.
Базираните на LED комуникационни системи позволяват и вътрешно позициониране и проследяване (IPS). Това е своеобразен аналог на глобалната система за позициониране GPS, но за приложение в закрити пространства. Традиционните IPS използват различни технологии като радиочестотни маркери RFID или WiFi. Те обаче изискват допълнително оборудване, а и могат да доведат до нежелани интерференции. Базираните на VLC системи в сградите позволяват точна локализация на обектите без тези неудобства.
Сценарии и алгоритми за управление
В съвременните складови пространства могат да се използват различни алгоритми за управление на осветлението, с цел оптимизиране на енергийната ефективност и подобряване на работната среда. Най-често срещаните от тях са алгоритми, свързани с движение и присъствие, с наличието на дневна светлина, с групово, времево и адаптивно управление.
Алгоритмите за движение или присъствие използва сензори, които засичат присъствието на хора или обекти в определена зона. Когато няма активност, осветлението се намалява или изключва автоматично, за да се пести енергия. Когато сензорите открият движение или присъствие, осветлението се включва отново. Когато помещението е допълнително осветено и от дневна светлина сензори измерват нивата на осветеност. Ако дневната светлина е достатъчна, изкуственото осветление се намалява или изключва. Когато нивото на дневна светлина спадне под определен праг, изкуственото осветление се включва отново.
При груповото управление осветителните тела в различни зони или секции на склада се групират, което позволява тяхното централизирано управление. Така се постига по-голяма гъвкавост и възможност за индивидуално приспособяване на нивото на осветеност според нуждите във всяка зона. Допълнително, може да се използва времево, с което да бъде настроен график за включване и изключване на осветлението спрямо определени времеви интервали или работни дни. Например, осветлението може да бъде зададено да се изключва автоматично през нощните часове, когато няма работа в склада.
Комбинирайки тези подходи може да се изгради и адаптивното управление. Тези системи за управление на осветлението се базират на напреднала аналитична технология и сензори, за да се реагира динамично на различни фактори и да се оптимизира осветлението според конкретните нужди и условия в реално време. Сензори за присъствие и движение засичат хора или обекти в района на склада, проследяват движението и определят активността в дадена зона. Базирайки се на тези данни, системата регулира интензитета на осветление в реално време, като осигурява достатъчна светлина в активните зони и намалява осветлението или го изключва в неактивните зони.
Алгоритмите за адаптивно управление могат да използват сензори за дневна светлина, за да измерят нивото на осветеност от природната светлина. Системата може да проследява промените в дневната светлина през деня и да адаптира изкуственото осветление, за да поддържа желаното ниво на осветеност във всяка зона. Тези алгоритми могат да се настроят според специфичните изисквания на склада и да вземат предвид фактори като работни часове, тип на стоката, дейностите на работниците и други.
Системи за изкуствен интелект
Навлизането на системите за изкуствен интелект AI в управление на складовото осветление е естествено продължение на темата. Все повече фирми, като Philips Lighting, Signify, Zumtobel, Osram и други, работят активно в тази област. Тези системи обработват големи обеми от данни, включително данни от сензори за осветеност, присъствие и движение, което позволява на AI да анализира тенденции, да предсказва времеви модели и да оптимизира управлението. Такава система може да идентифицира и управлява автономно оптималните периоди за включване и изключване на осветлението или да предложи оптимално разпределение на осветлението в различните зони на склада.
Изкуственият интелект може да се самообучава и самонастройва, използвайки различни методи на машинно самообучение. Тези методи позволяват на AI системите да анализират данни, да откриват закономерности и модели и да се приспособяват към нова информация и промени в средата. Системите с изкуствен интелект могат да предсказват нуждите от поддръжка на осветителните системи в логистичните центрове. Те могат да проследят нивата на осветеност, живота на осветителните тела и други параметри, и да предложат превантивни действия като замяна на осветителни тела преди отказ или почистване на осветителните повърхности, за да се запази оптималното осветление.