DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.9(40).1.205-217

Нечітка система керування електротехнічним комплексом вуличного освітлення населених пунктів

О.М. Сінчук, О.Ю. Михайленко, В.В. Горшков

Об авторах

О.М. Сінчук, професор, доктор технічних наук, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: sinchuk@knu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0002-7621-9979

О.Ю. Михайленко, доцент, кандидат технічних наук, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: mykhailenko@knu.edu.ua , ORCID ID: 0000-0003-2898-6652

В.В. Горшков, ВСП «Гірничо-електромеханічний фаховий коледж Криворізького національного університету», м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: horshkov@knu.edu.ua

Анотація

У статті розглядається питання підвищення енергоефективності електротехнічних комплексів, що забезпечують комфортні умови життєдіяльності для населення міст та населених пунктів, а саме вуличного освітлення. Створена нечітка система керування групою LED-світильників ділянки дороги, що регулює потужність освітлювальних приладів і, відповідно, їх яскравість та керує підключенням до джерела живлення (або до електромережі, або до акумулятора) залежно від рівня освітленості, інтенсивності руху автотранспорту і тарифу на електроенергію. Встановлено, що більш ефективною є керована система з комбінованим живленням. Вона дозволяє знизити споживання електроенергії в типову літню ніч на 75,31% і 74,93%, в зимову – на 80,4% і 77,68% якщо співставляти з традиційним варіантом вуличного освітлення, коли освітлювальна мережа на ніч або відключається повністю, або працює тільки на 50% потужності, відповідно.

Ключові слова

вуличне освітлення, енергоефективність, керування, нечіткий логічний вивод, моделювання

Повний текст:

PDF

Посилання

1. Saltykov, V.O. (2009). Osvitlennia mist: navch. posibnyk. [Lighting of cities: a textbook]. Kharkiv: KhNAMH [in Ukrainian].

2. Zovnishnie osvitlennia. Ofitsijnyj portal Kyieva : veb-sajt. [Outdoor lighting. Official portal of Kyiv: website]. Retrieved from: https://kyivcity.gov.ua/navkolyshnie_seredovyshche_mista/ vulychne_osvitlennia/zovnishnie_osvitlennia/ [in Ukrainian].

3. U Poltavs'kij hromadi zminyly hrafik zovnishn'oho osvitlennia: veb-sajt. [Outdoor lighting schedule changed in Poltava community]. (2024, April 10). Suspil'ne Poltava. Retrieved from: https://suspilne.media/poltava/540495-v-poltavskij-gromadi-zminili-grafik-zovnisnogo-osvitlenna/ [in Ukrainian].

4. Z 1 zhovtnia u Kryvomu Rozi zminiat' hrafik zovnishn'oho osvitlennia vulyts'. Rudana : veb-sajt. [Starting October 1, Kryvyi Rih will change its street lighting schedule] (2024, April 10). Rudana. Retrieved from: https://rudana.com.ua/news/z-1-zhovtnya-u-kryvomu-rozi-zminyat-grafik-zovnishnogo-osvitlennya-vulyc [in Ukrainian].

5. Alhamwi, A., Unaichi, C., & Medjroubi, W. (2021). Modeling Urban Street Lighting Infrastructure Using Open Source Data Sets. ETG Congress 2021, 1–6. Retrieved from: https://ieeexplore.ieee.org/document/9469640 [in English].

6. Kumar, S., Deshpande, A., Ho, S. S., Ku, J. S., & Sarma, S. E. (2016). Urban Street Lighting Infrastructure Monitoring Using a Mobile Sensor Platform. IEEE Sensors Journal, 16(12), 4981–4994. Retrieved from: https://doi.org/10.1109/JSEN.2016.2552249 [in English].

7. Liu, Y. (2018). Research on the Innovation of Urban Street Visualization Light Monitoring System based on GIS Technology. 2017 4th International Conference on Machinery, Materials and Computer (MACMC 2017), 19–22. https://doi.org/10.2991/macmc-17.2018.5 [in English].

8. Omar, A., AlMaeeni, S., Attia, H., Takruri, M., Altunaiji, A., Sanduleanu, M., Shubair, R., Ashhab, M. S., Al Ali, M., & Al Hebsi, G. (2022). Smart City: Recent Advances in Intelligent Street Lighting Systems Based on IoT. Journal of Sensors, 2022, e5249187. https://doi.org/10.1155/2022/5249187 [in English].

9. Kabir, M. H., Al Noman, A., Al Afiq, A., Raju, R. H., Hasan, M. N., & Ahmad. (2023). Design and Implement IoT-Based Intelligent Manageable Smart Street Lighting Systems for Future Smart City. Engineering Proceedings, 56(1), Article 1. https://doi.org/10.3390/ASEC2023-15535 [in English].

10. Balázs, L., Braun, F., & Lengyel, J. (2023). Energy Saving Potential of Traffic-Regulated Street Lighting. Sustainability, 15(8), Article 8. https://doi.org/10.3390/su15086750 [in English].

11. Agramelal, F., Sadik, M., Moubarak, Y., & Abouzahir, S. (2023). Smart Street Light Control: A Review on Methods, Innovations, and Extended Applications. Energies, 16(21), Article 21. https://doi.org/10.3390/en16217415 [in English].

12. Yan, P., & Wang, J. (2022). Intelligent Street Light Control System Based on Fuzzy Control Technology. Academic Journal of Computing & Information Science, 5(4). 35–40. https://doi.org/10.25236/AJCIS.2022.050406 [in English].

13. Wang, J., & Yan, P. (2022). Intelligent Street Light Control System Based on Fuzzy Control Algorithm. Academic Journal of Computing & Information Science, 5(7). 27–32. https://doi.org/10.25236/AJCIS.2022.050705 [in English].

14. Satam, I. A. (2022). Fuzzy-based smart system for controlling road lights. Vojnotehnički Glasnik, 70(2), 297–313. https://doi.org/10.5937/vojtehg70-36670 [in English].

15. Zeng, J., Ni, W., Zhang, R., Shi, L., Guo, C., & Chen, Y. (2018). Intelligent Street Lamp Control System with Dynamic Light Control Function. 2018 17th International Symposium on Distributed Computing and Applications for Business Engineering and Science (DCABES), 181–183. https://doi.org/10.1109/DCABES.2018.00054 [in English].

16. Wu, H., Li, C., & Duan, G. (2024). Research on a fuzzy algorithm for intelligent power-saving control of urban street lamps. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Smart Infrastructure and Construction, 177(1), 3–14. https://doi.org/10.1680/jsmic.23.00010 [in English].

17. Ai, M., Wang, P., & Ma, W. (2021). Research and application of smart streetlamp based on fuzzy control method. Procedia Computer Science, 183, 341–348. https://doi.org/10.1016/j.procs.2021.02.069 [in English].

18. Shadli, A. A. A., & Hanafi, D. (2020). Development of An Intelligence Street Light Using Fuzzy Logic in Control System. Evolution in Electrical and Electronic Engineering, 1(1), Article 1 [in English].

19. Shaheen, H. I., Gapit, M., Martinović, A., & Lešić, V. (2023). Street Lighting Optimal Dimming with Model Predictive Control. 2023 62nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC), 8864–8869. https://doi.org/10.1109/CDC49753.2023.10383919

20. Kolasa, M. (2016). The concept of intelligent system for street lighting control using artificial neural networks. Przegląd Elektrotechniczny, 1(7), 34–39. https://doi.org/10.15199/48.2016.07.05

21. Moretti, F., Pizzuti, S., Annunziato, M., & Panzieri, S. (2013). Advanced Street Lighting Control through Neural Network Ensembling. SMART 2013, The Second International Conference on Smart Systems, Devices and Technologies, 76–81.

22. Radiometry and photometry in astronomy. stjarnhimlen.se. Retrieved from: https://www.stjarnhimlen.se/comp/radfaq.html (Last accessed: 10.04.2024).

23. DBN V.2.5-28:2018 Pryrodne i shtuchne osvitlennia [DBN V.2.5-28:2018 Natural and artificial lighting]. Retrieved from: https://ips.ligazakon.net/document/DBN00078 [in Ukrainian].

24. He, H., Wang, J., Wei, H., Ye, C., & Ding, Y. (2016). Fractal behavior of traffic volume on urban expressway through adaptive fractal analysis. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications, 443, 518–525. https://doi.org/10.1016/j.physa.2015.10.004 [in English].

25. Venkatanarayana, R., Smith, B. L., & Demetsky, M. J. (2007). Quantum-Frequency Algorithm for Automated Identification of Traffic Patterns. Transportation Research Record, 2024(1), 8–17. https://doi.org/10.3141/2024-02 [in English].

26. Järv, O., Ahas, R., Saluveer, E., Derudder, B., & Witlox, F. (2012). Mobile Phones in a Traffic Flow: A Geographical Perspective to Evening Rush Hour Traffic Analysis Using Call Detail Records. PLOS ONE, 7(11), e49171. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049171 [in English].

27. Zambrano-Martinez, J. L., Calafate, C. T., Soler, D., Cano, J.-C., & Manzoni, P. (2018). Modeling and Characterization of Traffic Flows in Urban Environments. Sensors, 18(7), Article 7. https://doi.org/10.3390/s18072020 [in English].

Пристатейна бібліографія ГОСТ

1. Салтиков В.О. Освітлення міст: навч. посібник. Харків: ХНАМГ, 2009. 221 с.

2. Зовнішнє освітлення. Офіційний портал Києва : веб-сайт. URL: https://kyivcity.gov.ua/navkolyshnie_seredovyshche_mista/vulychne_osvitlennia/zovnishnie_osvitlennia/ (дата звернення: 10.03.2024).

3. У Полтавській громаді змінили графік зовнішнього освітлення. Суспільне Полтава : веб-сайт. URL: https://suspilne.media/poltava/540495-v-poltavskij-gromadi-zminili-grafik-zovnisnogo-osvitlenna/ (дата звернення: 10.03.2024).

4. З 1 жовтня у Кривому Розі змінять графік зовнішнього освітлення вулиць. Рудана : веб-сайт. URL: https://rudana.com.ua/news/z-1-zhovtnya-u-kryvomu-rozi-zminyat-grafik-zovnishnogo-osvitlennya-vulyc (дата звернення: 10.03.2024).

5. Alhamwi A., Unaichi C., Medjroubi W. Modeling Urban Street Lighting Infrastructure Using Open Source Data Sets. ETG Congress 2021. 2021. P. 1–6. https://ieeexplore.ieee.org/document/9469640

6. Kumar S., Deshpande A., Ho S. S., Ku J. S., Sarma S. E. Urban Street Lighting Infrastructure Monitoring Using a Mobile Sensor Platform. IEEE Sensors Journal. 2016. Vol. 16, No 12. P. 4981–4994. https://doi.org/10.1109/JSEN.2016.2552249

7. Liu Y. Research on the Innovation of Urban Street Visualization Light Monitoring System based on GIS Technology. 2017 4th International Conference on Machinery, Materials and Computer (MACMC 2017). 2018. P. 19–22. https://doi.org/10.2991/macmc-17.2018.5

8. Omar A., AlMaeeni S., Attia H., Takruri M., Altunaiji A., Sanduleanu M., Shubair R., Ashhab M. S., Al Ali M., Al Hebsi G. Smart City: Recent Advances in Intelligent Street Lighting Systems Based on IoT. Journal of Sensors. 2022. e5249187. https://doi.org/10.1155/2022/5249187

9. Kabir M. H., Al Noman A., Al Afiq A., Raju R. H., Hasan M. N., Ahmad. Design and Implement IoT-Based Intelligent Manageable Smart Street Lighting Systems for Future Smart City. Engineering Proceedings. 2023. Vol. 56, No 1. Article 1. https://doi.org/10.3390/ASEC2023-15535

10. Balázs L., Braun F., Lengyel J. Energy Saving Potential of Traffic-Regulated Street Lighting. Sustainability. 2023. Vol. 15, No 8. Article 8. https://doi.org/10.3390/su15086750

11. Agramelal F., Sadik M., Moubarak Y., Abouzahir S. Smart Street Light Control: A Review on Methods, Innovations, and Extended Applications. Energies. 2023. Vol. 16, No 21. Article 21. https://doi.org/10.3390/en16217415

12. Yan P., Wang J. Intelligent Street Light Control System Based on Fuzzy Control Technology. Academic Journal of Computing & Information Science. 2022. Vol. 5, No 4. P. 35–40. https://doi.org/10.25236/AJCIS.2022.050406

13. Wang J., Yan P. Intelligent Street Light Control System Based on Fuzzy Control Algorithm. Academic Journal of Computing & Information Science. 2022. Vol. 5, No 7. P. 27–32. https://doi.org/10.25236/AJCIS.2022.050705

14. Satam I. A. Fuzzy-based smart system for controlling road lights. Vojnotehnički Glasnik. 2022. Vol. 70, No 2. P. 297–313. https://doi.org/10.5937/vojtehg70-36670

15. Zeng J., Ni W., Zhang R., Shi L., Guo C., Chen Y. Intelligent Street Lamp Control System with Dynamic Light Control Function. 2018 17th International Symposium on Distributed Computing and Applications for Business Engineering and Science (DCABES). 2018. P. 181–183. https://doi.org/10.1109/DCABES.2018.00054

16. Wu H., Li C., Duan G. Research on a fuzzy algorithm for intelligent power-saving control of urban street lamps. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Smart Infrastructure and Construction. 2024. Vol. 177, No 1. P. 3–14. https://doi.org/10.1680/jsmic.23.00010

17. Ai M., Wang P., Ma W. Research and application of smart streetlamp based on fuzzy control method. Procedia Computer Science. 2021. Vol. 183. P. 341–348. https://doi.org/10.1016/j.procs.2021.02.069

18. Shadli A. A. A., Hanafi D. Development of An Intelligence Street Light Using Fuzzy Logic in Control System. Evolution in Electrical and Electronic Engineering. 2020. Vol. 1, No 1. Article 1.

19. Shaheen H. I., Gapit M., Martinović A., Lešić V. Street Lighting Optimal Dimming with Model Predictive Control. 2023 62nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC). 2023. P. 8864–8869. https://doi.org/10.1109/CDC49753.2023.10383919

20. Kolasa M. The concept of intelligent system for street lighting control using artificial neural networks. Przegląd Elektrotechniczny. 2016. Vol. 1, No 7. P. 34–39. https://doi.org/10.15199/48.2016.07.05

21. Moretti F., Pizzuti S., Annunziato M., Panzieri S. Advanced Street Lighting Control through Neural Network Ensembling. SMART 2013, The Second International Conference on Smart Systems, Devices and Technologies. 2013. 76–81.

22. Radiometry and photometry in astronomy. URL: https://www.stjarnhimlen.se/comp/radfaq.html (дата звернення: 10.04.2024).

23. ДБН В.2.5-28:2018 Природне і штучне освітлення. URL: https://ips.ligazakon.net/document/DBN00078 (дата звернення: 10.03.2024).

24. He H., Wang J., Wei H., Ye C., Ding Y. Fractal behavior of traffic volume on urban expressway through adaptive fractal analysis. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications. 2016. Vol. 443. P. 518–525. https://doi.org/10.1016/j.physa.2015.10.004

25. Venkatanarayana R., Smith B. L., Demetsky M. J. Quantum-Frequency Algorithm for Automated Identification of Traffic Patterns. Transportation Research Record. 2007. Vol. 2024, No 1. P. 8–17. https://doi.org/10.3141/2024-02

26. Järv O., Ahas R., Saluveer E., Derudder B., Witlox F. Mobile Phones in a Traffic Flow: A Geographical Perspective to Evening Rush Hour Traffic Analysis Using Call Detail Records. PLOS ONE. 2012. Vol. 7, No 11. e49171. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049171

27. Zambrano-Martinez J. L., Calafate C. T., Soler D., Cano J.-C., Manzoni P. Modeling and Characterization of Traffic Flows in Urban Environments. Sensors. 2018. Vol. 18, No 7. Article 7. https://doi.org/10.3390/s18072020


Copyright (c) 2024 О.М. Сінчук, О.Ю. Михайленко, В.В. Горшков