Монтаж осветительных установок: IV.I Охрана труда при выполнении работ в осветительных сетях

Монтаж осветительных установок: IV.I Охрана труда при выполнении работ в осветительных сетях — Студопедия.Нет

Содержание

Монтаж светильников

Монтаж светильника не такой сложный процесс, как может показаться на первый взгляд. Даже неопытный человек, тщательно разобравшись в теории, легко сможет произвести данную работу. Главное – быть внимательным и соблюдать все правила безопасности. Если Вы проявите интерес и трудолюбие, то необходимость обращаться за помощью к специалистам сразу же отпадет. Итак, для новичков в электромонтажных работах мы приводим подробную инструкцию правильной установки светильника своими руками.

Монтаж светильника зависит от его типа

Осветительные приборы бывают разных видов. Например, настенные (подсветка интерьерная) и потолочные. От того, к какому типу относится тот или иной светильник, зависит процесс установки и его трудоемкость. Настенные светильники отличаются наиболее простым монтажом, который не сопровождают серьезные проблемы. Он заключается в ввинчивании дюбеля или иного крепежного элемента в стену, на котором и установится осветительный прибор. Главное – учитывайте размер питающего провода. Его длины должно хватать для подключения к ближайшей электрической розетке. Подключение потолочного светильника начинается с предварительной установки крепежного элемента. В основном роль крепления выполняет крюк, который вкручивается в монтажную коробку. Безусловно, на сегодняшний день существует множество различных крепежных деталей, выбор которых напрямую связан с типом подвешиваемого светильника. Сегодня большинство подобных устройств прикрепляются к заранее монтируемой пластине из металла, что исключает возможность подвешивания на крючок в случае необходимости. Как быть в ситуации, если светильник может устанавливаться только при помощи пластины, а в потолок уже вмонтирована коробка? В данном случае металлическая пластинка просто крепится к установочной коробке шурупами или другими деталями.

Установка крепления различных типов

В предыдущем пункте мы поверхностно затронули тот факт, что монтаж крепежных элементов может быть разным. Остановимся на это более подробно.

Может случиться ситуация, когда установочной коробки нет, и она просто на просто не предусмотрена. В таком случае металлическая пластина может устанавливаться другими способами:

прикручивание при помощи саморезов к деревянному бруску, который вставляется в отверстие в потолке;

сделать пару отверстий в потолке, расположение которых соответствует металлической пластине для монтажа. После этого в полученные отверстия вкрутить дюбеля и зафиксировать пластину с помощью шурупов. Аналогичным способом может быть закреплен и крючок.

Проводники, идущие к светильнику: фаза и ноль

Проводники, которые подводятся к осветительному прибору, имеют очень важное значение, поэтому на них нужно обратить особое внимание. В случае с двухклавишным выключателем необходимо заранее разобраться, какой из проводов нулевой или фаза, в соответствии с клавишами. Данный процесс осуществляется с помощью индикаторной отвертки следующим образом: при включенной клавише выключателя по очереди проверяется каждый проводник линии электрической проводки, которая идет к светильнику. В итоге, выявленная фаза должна быть промаркирована или же записана в блокнот. После этого, выключается первая клавиша и включается вторая, которая еще не проверена. И аналогичным способом происходит распознавание проводников с выделением фазного. Оставшийся проводник – нулевой.

Подготовка осветительного прибора к монтажу

Прежде, чем осуществить монтаж светильника, нужно тщательно его проверить на уровень качества сборки. Если болтовые соединения слабые, их обязательно нужно подтянуть. Патроны, контакты и соединения с проводниками также должны быть осмотрены и по необходимости исправлены.

Правильное соединение проводников от патронов

Осветительный прибор с одной лампой (т.е. 1 патрон) не имеет никаких сложностей в монтаже, поскольку нужно подключить к сети всего лишь 2 проводника (фаза и ноль). В случае светильника с количеством патронов более одного нужно осуществить правильное подключение между ними. Кроме того, необходимо решить и разграничить, какая лампа от какой клавиши будет запитываться. После того, как были распределены патроны и фазы, нужно приступить к соединению одного проводника от каждого патрона. То есть, любой патрон имеет черные и красные провода, следовательно, соединяются между собой все красные, которые должны быть подключены к конкретному фазному проводнику. Тоже самое необходимо осуществить и с проводниками черного цвета. Аналогичные процессы должны быть произведены и с оставшимися патронами.

Как происходит соединение проводников, идущих от разных патронов?

Некоторые модели осветительных устройств имеют клеммники, внутри которых осуществляется соединение проводников патронов, и клеммы, выполняющие подключение проводников линии электрической проводки.

В случае отсутствия клеммников соединение проводов и их подключение к сети можно осуществить иными методами:

Проводники, идущие из патронов, скручиваются и пропаиваются. Тоже самое можно проделать и с электрической проводкой из меди;

Алюминиевые провода в электропроводке требуют наличие клеммников. Самый лучший вариант – клеммы Wago, поскольку обеспечивают хорошее соединение и надежную работу устройства в течение долгого времени. Кроме того, данные клеммы очень просты в использовании;

СИЗ – соединительные самоизолирующие зажимы. Кроме того, что этот метод простой в исполнении, он также не подразумевает наличие у пользователя специфических навыков. Процесс подключения сводится к скрутке проводников светильника и проводки между собой с последующим накручиванием колпачков СИЗ. Данные колпачки должны быть определенного сечения, которое вычисляется на основе суммарного сечения скручиваемых проводников;

Если нет ни клеммников, ни иных соединительных приспособлений, помочь смогут обыкновенные болтовые соединения. Болт, гайка и некоторое количество шайб – все, что Вам будет необходимо. Когда и проводники светильника, и проводники проводки изготовлены из меди, то они зажимаются между собой парой шайб. Дополнительная шайба Вам понадобится тогда, когда провода светильника и провода проводки будут произведены из меди и алюминия соответственно. Это поможет избежать их соприкосновения. Специалисты советуют добавлять в болтовые соединения гровер. Данный элемент помогает обеспечить качественное соединение, которое не ослабнет с течением времени. После всех предыдущих процессов необходимо образовавшиеся соединения изолировать либо термоусадочной трубкой, либо изолентой.

Будьте очень аккуратны!

Аккуратность – один из главных принципов, которым нужно руководствоваться при монтаже светильников, поскольку существует очень большая вероятность повреждения электрической проводки.

Торговая сеть «Планета Электрика» рада представить широкий ассортимент осветительных приборов, с которым Вы можете ознакомиться в каталоге.

Монтаж открытой электропроводки в осветительных сетях

В осветительных сетях промышленных компаний зависимо от свойства среды используются разные виды проводок и употребляются различные методы прокладки проводов и кабелей. При всем этом руководствуются требованиям ПУЭ.

Установка осветительных сетей заключается в осуществлении последующих операций:

а) разметка , в какой размечаются места установки осветительных приборов, установочных аппаратов, групповых осветительных пт, трасс прокладки проводов, а так же места пробивки проёмов, отверстий и борозд;

б) заготовка, заключающаяся в устройстве сквозных и гнездовых отверстий, борозд и ниш, установке крепежных деталей, опорных конструкций и изолирующих опор, прокладке труб и трубок для проводки;

в) прокладка проводов и кабелей по готовой заготовке;

г) установка осветительных приборов, установочных аппаратов и групповых светильных пт по готовой заготовке.

Разметочные работы при монтаже открытых электропроводок

Для общего равномерного освещения осветительные приборы обычно располагают так. Смотрите
набросок.

Варианты расположения на плане

Расстояние меж осевыми линиями осветительных приборов в два раза больше расстояния от тех же осей до плоскостей стенок. Принятие такового решение станет тривиальной, если учитывать, что площади меж светильниками освещаются с 2-ух сторон, а площадь меж светильниками и стенками только с одной.

Данные определяющие размещение осветительных приборов по высоте, приведем на рисунке.

Рис.

Данные о высоте подвеса.

Места установки осветительных приборов определяются по рабочим чертежам.

Разметку на фермах либо опорах цеха делают методом натягивания повдоль помещения шнура либо металлической проволоки таким макаром, чтоб они проходили точно по центру данного ряда осветительных приборов. Ориентируясь на разметочный шнур либо проволоку, мелом, чертилкой либо цветным карандашом размечают места установки осветительных приборов. Вероятен и другой метод разметки, к примеру, места расположения осветительных приборов находят отмериванием от плоскости стенок.

Разметка мест расположения установочных аппаратов. Отдельные выключатели обычно размечаются на высоте 1600 – 1700 мм, бытовые розетки на высоте 800 – 900 мм от отметки незапятнанного пола. Под понятием незапятнанный пол предполагают уровень пола помещения после его незапятанной отделки.

Работы комфортно вести с применением рейки, на которой отложены надлежащие размеры.

Зависимо от местных критерий и требований выключатели и бытовые розетки могут устанавливаться и на других расстояниях от уровня пола.

Осветительные групповые щитки либо пункты без управления инсталлируются на высоте 2 – 2,5 м , а с управлением на высоте 1,6 – 1,7 м от незапятнанного пола до центров выключателей, рукояток автоматов либо рубильников.

Разметку мест установки аппаратов комфортно делать при помощи разметочного шаблона.

Рис.

Разметка трасс проводок.

Трассы открытых проводок должны проходить по горизонтальным и вертикальным фронтам, сочетаться с строительными и строй деталями помещений, также размещаться симметрично по отношению конструктивных частей оборудования.

Разметка трасс проводок производится методом отбивки линий на плоскостях помещений при помощи окрашенного шнурка.

При прокладке проводок по стенкам трассы их должны проходить параллельно линиям сопряжения стенок и потолков на расстоянии 100 – 200 мм от потолка либо на расстоянии 50 – 100 мм от карниза.

Спуск и подъем проводок к светильникам, штепсельным розеткам необходимо делать по вертикальной полосы.

Места установки осветительных приборов на потолке размечают зависимо от их числа. После определения мест установки осветительных приборов на стенке и потолке при помощи шнура отбивают линию будущих электропроводок. На линиях отмечают точки крепления провода, а так же точки сквозных отверстий для проходя проводов через стенки и перекрытия. Проходы проводов через несгораемые стенки делают в резиновых либо поливинилхлоридных трубках, а через сгораемые стенки и перекрытия в отрезках железных труб, с обоих концов которых насажены изоляционные втулки. Трубку в отверстии стенки заделывают цементным веществом. Изоляционная трубка должна выходить из трубки на 5 – 10 мм.

Прокладка проводов

Прокладываемые открыто провода ППВ и АППВ обязаны иметь светостойкую оболочку. При открытой прокладке расстояние меж отдельными проводами при параллельной прокладке должно быть более 3 – 5 мм. прокладывать провода ППВ и АППВ пучками не допускается. Если провод прокладывается по древесным неоштукатуренным плоскостям, основание трассы проводки должно быть выложено асбестом, выступающим на 5 – 6 мм по обе стороны прокладываемых проводок.

Перед прокладкой провода делается его раскатка, отмеривание на отдельные кусочки по участкам, а затее выпрямление при помощи специального роликового выпрямителя либо рукою с насаженой на нее рукавицей. Значимых усилий приправке провода прилагать не следует, потому что оболочка просто двигается с токоведущих жил.

Отмеренный и выпрямленный свертывается в бухточки и в таком виде доставляется к месту прокладки. При открытой прокладке проводов ППВ и АППВ закрепление провода можно создавать гвоздями поперечником 1,4 – 1,6 мм со шляпками поперечником 3 мм. Гвозди располагают меж жилами провода точно по средней полосы разделительной пленки и забивают оправкой, чтоб исключить повреждение провода бойком молотка.

Если проводка производится во мокроватых помещениях, то под головки гвоздиков рекомендуется прокладывать фибровые либо резиновые накладки.

Изгибание проводов ППВ и АППВ на ребро при открытой прокладке можно выполнить методом сближения за счет разрезания разделительной пленки. Выполнение извивов перекрещиванием жил запрещено.

При прокладке проводов ППВ и АППВ у вводов в коробку на расстоянии 45 – 50 мм от
конца провода удаляется разделитель после этого провода вводят в коробку.

Осветительные приборы / ПУЭ 7 / Библиотека / Элек.ру

6.6.1. Осветительные приборы должны устанавливаться так, чтобы они были доступны для их монтажа и безопасного обслуживания с использованием при необходимости инвентарных технических средств.

В пpoизводственных помещениях, oбopудованных мостовыми кранами, участвующими в непрерывном производственном процессе, а также в бескрaнoвыx пролетах, в которых доступ к светильникам с помощью напольных и других передвижных средств невозможен или затруднен, ycтановка светильников и другого oборудования и прокладка электрических сетей могут производиться на специальных cтационарных мостиках, выполненных из негopючиx материалов. Ширина мостиков должна быть не менее 0,6 м, они должны иметь ограждения высотой не менее 1 м.

В общественных зданиях допускается сооружение таких мостиков при отсутствии возможности использования других средств и способов доступа к светильникам.

6.6.2. Светильники, обслуживаемые со стремянок или приставных лестниц, должны устанавливаться на высоте не более 5 м (до низа светильника) над уровнем пола. При этом расположение светильников над крупным оборудованием, приямками и в других местах, где невозможна установка лестниц или стремянок, не допускается.

6.6.3. Светильники, применяемые в установках, подверженных вибрациям и сотрясениям, должны иметь конструкцию, не допускающую самоотвинчивания ламп или их выпадения. Допускается установка светильников с применением амортизирующих устройств.

6.6.4. Для подвесных светильников общего освещения рекомендуется иметь свесы длиной не более 1,5 м. При большей длине свеса должны приниматься меры по ограничению раскачивания светильников под воздействием потоков воздуха.

6.6.5. Во взрывоопасных зонах все стационарно установленные осветительные приборы должны быть жестко укреплены для исключения раскачивания.

При применении во взрывоопасных зонах щелевых световодов должны соблюдаться требования гл. 7.3.

Для помещений, отнесенных к пожароопасным зонам П-IIа, должны быть использованы светильники с негорючими рассеивателями в виде сплошного силикатного стекла.

6.6.6. Для обеспечения возможности обслуживания осветительных приборов допускается их установка на поворотных устройствах при условии их жесткого крепления к этим устройствам и подводки питания гибким кабелем с медными жилами.

6.6.7. Для освещения транспортных тоннелей в городах и на автомобильных дорогах рекомендуется применять светильники со степенью защиты IP65.

6.6.8. Светильники местного освещения должны быть укреплены жестко или так, чтобы после перемещения они устойчиво сохраняли свое положение.

6.6.9. Приспособления для подвешивания светильников должны выдерживать в течение 10 мин без повреждения и остаточных деформаций приложенную к ним нагрузку, равную пятикратной массе светильника, а для сложных многоламповых люстр массой 25 кг и более — нагрузку, равную двукратной массе люстры плюс 80 кг.

6.6.10. У стационарно установленных светильников винтовые токоведущие гильзы патронов для ламп с винтовыми цоколями в сетях с заземленной нейтралью должны быть присоединены к нулевому рабочему проводнику.

Если патрон имеет нетоковедущую винтовую гильзу, нулевой рабочий проводник должен присоединяться к контакту патрона, с которым соединяется винтовой цоколь лампы.

6.6.11. В магазинных витринах допускается применение патронов с лампами накаливания мощностью не более 100 Вт при условии установки их на негорючих основаниях. Допускается установка патронов на горючих, например деревянных, основаниях, обшитых листовой сталью по асбесту.

6.6.12. Провода должны вводиться в осветительную арматуру таким образом, чтобы в месте ввода они не подвергались механическим повреждениям, а контакты патронов были разгружены от механических усилий.

6.6.13. Соединение проводов внутри кронштейнов, подвесов или труб, при помощи которых устанавливается осветительная арматура, не допускается. Соединения проводов следует выполнять в местах, доступных для контроля, например в основаниях кронштейнов, в местах ввода проводов в светильники.

6.6.14. Осветительную арматуру допускается подвешивать на питающих проводах, если они предназначены для этой цели и изготовляются по специальным техническим условиям.

6.6.15. Осветительная арматура общего освещения, имеющая клеммные зажимы для присоединения питающих проводников, должна допускать подсоединение проводов и кабелей как с медными, так и алюминиевыми жилами.

Для осветительной арматуры, не имеющей клеммных зажимов, когда вводимые в арматуру проводники непосредственно присоединяются к контактным зажимам ламповых патронов, должны применяться провода или кабели с медными жилами сечением не менее 0,5 мм² внутри зданий и 1 мм² вне зданий. При этом в арматуре для ламп накаливания мощностью 100 Вт и выше, ламп ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ, ДНаТ должны применяться провода с изоляцией, допускающей температуру их нагрева не менее 100 °С.

Вводимые в свободно подвешиваемые светильники незащищенные провода должны иметь медные жилы.

Провода, прокладываемые внутри осветительной арматуры, должны иметь изоляцию, соответствующую номинальному напряжению сети (см. также п. 6.3.34).

6.6.16. Ответвления от распределительных сетей к светильникам наружного освещения должны выполняться гибкими проводами с медными жилами сечением не менее 1,5 мм² для подвесных светильников и не менее 1 мм² для консольных. Ответвления от воздушных линий рекомендуется выполнять с использованием специальных переходных ответвительных зажимов.

6.6.17. Для присоединения к сети настольных, переносных и ручных светильников, а также подвешиваемых на проводах светильников местного освещения должны применяться шнуры и провода с гибкими медными жилами сечением не менее 0,75 мм².

6.6.18. Для зарядки стационарных светильников местного освещения должны применяться гибкие провода с медными жилами сечением не менее 1 мм² для подвижных конструкций и не менее 0,5 мм² для неподвижных.

Изоляция проводов должна соответствовать номинальному напряжению сети.

6.6.19. Зарядка кронштейнов осветительной арматуры местного освещения должна соответствовать следующим требованиям:

1. Провода необходимо заводить внутрь кронштейна или защищать иным путем от механических повреждений; при напряжении не выше 50 В это требование не является обязательным.

2. При наличии шарниров провода внутри шарнирных частей не должны подвергаться натяжению или перетиранию.

3. Отверстия для проводов в кронштейнах должны иметь диаметр не менее 8 мм² с допуском местных сужений до 6 мм; в местах вводов проводов должны применяться изолирующие втулки.

4. В подвижных конструкциях осветительной арматуры должна быть исключена возможность самопроизвольного перемещения или раскачивания арматуры.

6.6.20. Присоединение прожекторов к сети должно выполняться гибким кабелем с медными жилами сечением не менее 1 мм² длиной не менее 1,5 м. Защитное заземление прожекторов должно выполняться отдельной жилой.

Как установить встраиваемое освещение

Вопросы о встроенном освещении

Вопрос:
Насколько сложно и что связано с заменой подвесного светильника на встраиваемый над мойкой?

Ответ:
Что касается кухонного светильника над раковиной — это моя процедура для клиента:

Отключите цепь от светильника и снимите существующий светильник и электрическую коробку. Убедитесь, что есть место для вашего выбора встраиваемого освещения — это потребует рассмотрения любых препятствий, которые могут повлиять на физический размер встраиваемой банки. Поймите, что, возможно, потребуется соединить и удлинить проводку, чтобы добраться до области подключения нового прибора. Кроме того, осмотр чердака, осмотр существующего положения и расположения приспособлений даст вам хорошее представление о возможных препятствиях. Многое зависит от того, установлена ли ваша раковина на внешней стене или на внутренней стене. Это повлияет на пространство, необходимое для размещения нового встраиваемого света.

Если вы обнаружите, что место подходит для утопленного света, вам может потребоваться то, что называется переделкой.Это позволило бы установить приспособление на существующий потолок из кухни вместо того, чтобы устанавливать консервную банку / приспособление в стиле черновой или новой конструкции изнутри чердака. Внимательно изучите инструкции к приспособлению, особенно области, связанные с тепловыделением, излучаемым приспособлением, а также факторы, связанные с установкой и близостью изоляции в чердачном помещении.

Встроенное освещение:
NEC 410-66 Встраиваемые осветительные приборы, устанавливаемые в изолированные потолки или устанавливаемые в пределах 1/2 дюйма от горючего материала, должны быть одобрены для контакта с изоляцией и иметь маркировку типа IC.

Большинство энергетических кодексов штатов требуют, чтобы все проходы через воздушный барьер были герметизированы, чтобы внутренний воздушный барьер сохранялся. Герметизация применяется ко всем проходам, включая служебный вход, кабелепровод, кабели, панели, встроенные светильники, электрические коробки и кожухи вентиляторов.

ПРИМЕЧАНИЕ. Этот вопрос основан на конкретном проекте. «Спросите электрика» поможет вам в вашем электрическом проекте: Задайте вопросы по электрике

Встраиваемые лампы мигают при включении приборов

Люсинда из Рэндольфа, Миннесота, спрашивает:

Мы приобрели наш дом в качестве права выкупа, поэтому история не была предоставлена, куплен как есть, дому 10 лет.Периодически, когда включается печь или включается другой прибор, встраиваемые светильники будут мигать. Этим утром техник по ремонту был здесь, чтобы починить наш центральный кондиционер, и он был обеспокоен тем, что свет в подвале немного мигал после того, как система кондиционирования включалась после того, как он его починил. Мерцающий свет в законченном подвале с утопленными светильниками. Это то, что мы должны проверить и должны ли мы об этом беспокоиться?

Ответ Дэйва:
Люсинда, да, вы должны побеспокоиться о его примирении и проверить электрическую систему.Квалифицированный подрядчик по электрике сможет провести серию электрических осмотров и испытаний напряжения, которые помогут найти проблему и исправить ее.

Последние вопросы и комментарии

Дополнительные сведения см. В списке категорий «Электрические вопросы».

Стоимость установки наружного освещения

Если вы хотите установить электрическое освещение в своей собственности, вы можете рассчитывать, что стоимость установки наружного освещения обычно составит 60–130 долларов за светильник для базовой комплектации.Эта цифра включает в себя сам свет плюс труд. В среднем потребуется 6 светильников.

Причины для установки наружного освещения

Наружное освещение обеспечивает безопасность вашего дома, сдерживая потенциальных злоумышленников.
Он также предлагает другой вид безопасности, благодаря чему персонал службы первой помощи легко может найти ваш дом в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
Это также помогает предотвратить падения, позволяя вашей семье и посетителям безопасно продвигаться по дорожке и лестнице.
Правильно подобранное освещение украсит ваш двор, буквально подчеркнув его самые привлекательные черты.
Расширяет возможности использования таких удобств, как бассейн или летняя кухня.
Когда вы собираетесь продать свой дом, правильное освещение добавит привлекательной сдержанности потенциальным покупателям.

Типы наружного освещения

Тип наружного освещения	Местоположение	Установка
POST LANTERN	Проезд; патио или развлекательная зона	Отдельностоящая
ПОТОЛОЧНЫЙ СВЕТ	Прихожая; крытая веранда или патио; свес	Потолочный
ПУТЬ ИЛИ СТУПЕНЧАТЫЙ СВЕТ	Наружная лестница; пешеходные дорожки; подъездные пути	Установка в подступенках на земле или лестнице
FLOODLIGHT	Там, где требуется безопасность	На стене 9 футов высотой, препятствующей доступу
WALL OR SCONCE	Рядом с номерами домов у главного входа; с обеих сторон дома или гаражных ворот	Настенный
ПОДВЕСНОЙ ИЛИ ПОДВЕСНОЙ ФОНАРЬ	Входная дверь; крыльцо; рабочее освещение	Потолочное

Распределение затрат

Стоимость установки наружного освещения обычно включает:

Материалы и принадлежности — Материалы включают светильник плюс расходные материалы, такие как кабелепровод, соединители, крепежные детали и распределительные коробки.
Трудозатраты — Плата за труд покрывает установку наружного освещения. Если требуется модернизация вашей домашней электросистемы для размещения дополнительного освещения, это увеличит затраты на рабочую силу.

Получите максимум за свои деньги

Упростите установку наружного освещения с помощью светодиодных светильников, для которых требуется только низковольтная проводка. Хотя они изначально дороже, они потребляют на 75 процентов меньше электроэнергии, чем их аналоги с лампами накаливания.В качестве альтернативы можно использовать лампы CFL (компактные люминесцентные лампы) в качестве еще одного энергоэффективного решения. В любом случае ищите сертификат Energy Star.

Ищите уличные светильники с Знаком одобрения приспособлений (FSA) Международной ассоциации темного неба (IDA), чтобы свести к минимуму световое загрязнение. Это может быть предписано вашим сообществом.

Установите наружное освещение с дополнительными экологически безопасными функциями, такими как автоматическое отключение дневного света.

Монтаж освещения | Статья об установке освещения по The Free Dictionary

совокупность светотехнических устройств, используемых для освещения.Концепция осветительной установки используется в основном по отношению к установкам искусственного электрического освещения, и в этом случае установка включает осветительные устройства с их источниками света, пусковую и управляющую аппаратуру, питающую сеть, распределительные щиты и различное электрическое оборудование, используемое для распределения. электроэнергии к осветительным приборам. Кроме того, термин «осветительная установка» обычно подразумевает все специальное оборудование, используемое для улучшения качества освещения, например, искусственный фон.Этот термин также относится к медицинскому оборудованию для производства излучения, сигнальным фонарям и поверхностям, которые играют роль в пространственном перераспределении светового потока, например стенам и потолкам комнат.

В СССР устройство и эксплуатация осветительных установок регулируются стандартами и правилами. Согласно этим правилам осветительные установки должны удовлетворять всем требованиям, касающимся освещенности и качества освещения; эти требования определяются конкретными свойствами освещаемого объекта.Осветительные установки также должны быть экономичными, надежными, защищенными от поражения электрическим током, пожароопасными, простыми в установке и обслуживании. Осветительная установка часто составляет неотъемлемую часть художественного оформления данной области, например комнаты, здания или улицы. В этом случае установка должна соответствовать более высоким эстетическим стандартам. Осветительные установки промышленных предприятий и офисов считаются частью собственной электроэнергетической системы и, как правило, обслуживаются специально обученным персоналом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Кнорринг, Г. М. Проектирование осветительных установок . Москва-Ленинград, 1958. (Есть библиография.)
Рябов М.С., Циперман Л.А. Электрическая часть осветительных установок . Москва-Ленинград, 1966. (Есть библиография).
Мешков В.В., Епанешников М.М. Осветительные установки. М., 1972. (С библиографией. )
Строительные нормы и правила , часть 2, сек. А, Искусственное освещение: Нормы проектирования .Москва, 1972. Глава 9.

Стоимость установки освещения

Установка освещения обойдется вам примерно в 77,50 $ / час . Однако цены варьируются в зависимости от типа используемого света. Если вам нужно нижнее освещение, вы можете рассчитывать заплатить около 67,50 долларов за час . С другой стороны, установка светодиодного освещения стоит в среднем $ 72,50 / час .На наружное освещение вам придется потратить около 78 долларов в час .

Работа по установке освещения на ServiceSeeking.com.au

Уильям из Нового Южного Уэльса заплатил $ 190 за установку двух люстр в своем доме. Эта цена покрывала только стоимость труда, равную 2 часам труда на 1 человека.

Тем временем Келли из Нового Южного Уэльса потратила в общей сложности 249 долларов на монтаж освещения. Эта цена покрывала затраты на рабочую силу и материалы для установки 4 светильников в спальне.В стоимость были включены даунлайты мощностью 12 Вт.

Факторы

Важно знать факторы, которые входят в смету на установку освещения. Таким образом, вы сможете лучше понять, сколько денег вам придется выложить. При оценке своих услуг специалисты по освещению обычно учитывают следующие факторы:

Стоимость рабочей силы

Когда дело доходит до установки освещения, всегда лучше нанять лицензированного профессионала.Они могут взимать больше, чем их нелицензированные коллеги, но вы сможете отдыхать спокойно, зная, что вы и ваша собственность в безопасности.

Стоимость материалов

Вам придется выделить больший бюджет, если ваш установщик освещения также будет тем, кто поставляет светильники и другие материалы.

Дополнительные услуги

Замена старых осветительных приборов требует больше работы, чем простая установка новых, поэтому компании, скорее всего, будут взимать с вас дополнительную плату за такую работу.

Фотография предоставлена: CMK Electrical Data

Затраты на состояние

Щелкните изображение инфографики, чтобы его развернуть.

Специалисты по освещению в Новом Южном Уэльсе берут около 66 долларов в час за стандартную установку. Между тем, жители Квинсленда платят около 75 долларов в час за установку освещения в своих домах. Цены на услуги освещения в Виктории, составляющие около 77 долларов в час, лишь немного выше.

Однако за приглушенное освещение викторианцы платят всего около 55 долларов в час. Это один из самых низких показателей по стране.Стоимость нижнего освещения не сильно отличается в Новом Южном Уэльсе, где цены обычно составляют в среднем 57,50 долларов в час. Установщики из Квинсленда берут примерно 70 долларов в час за установку приглушенного света по самой высокой цене в Австралии.

Виктория также является самым доступным местом для услуг по установке светодиодного освещения. В этом состоянии текущая ставка составляет около 62,50 долларов в час. Если вы находитесь в Новом Южном Уэльсе, наем профессионала для установки светодиодных фонарей обойдется вам примерно в 67,50 долларов в час. Между тем, установщики светильников в Квинсленде берут в среднем 75 долларов за час, что является самым дорогим тарифом в стране.

Стоимость установки уличного освещения в Виктории составляет около 70 долларов в час. С другой стороны, такая же услуга стоит примерно 95 долларов в час в Западной Австралии.

Вам нужно установить освещение в вашей собственности? Доверьте это профессионалам! ServiceSeeking.com.au имеет множество предприятий по установке освещения, которые определенно могут вам помочь.

Информация о ценах верна по состоянию на август 2017 года.

Расценки на установку освещения От 50 долларов в час

Frontiers | Схема устойчивого освещения в городских районах: максимальное неявное покрытие и минимизация затрат на установку

Введение

Световое загрязнение — серьезная проблема, с которой сталкивается значительное количество городов по всему миру (Meier et al., 2014). В основном это связано с изменениями в образе жизни людей, вызванными более высокими темпами урбанизации, что приводит к увеличению активности в ночное время (Talbot, 2007; Shaw, 2014).

Использование уличного освещения в городах имеет решающее значение для повышения качества жизни людей (Brandi and Geissmar, 2007). Достаточное уличное ночное освещение связано с повышенной безопасностью (Loomis et al., 2002), безопасностью (Johansson et al., 2011) и экономическим развитием основного городского района (Brons et al., 2008). Дорожное освещение было связано с повышением безопасности водителей и пешеходов (Wanvik, 2009; Stoker et al., 2015). Освещение также часто используется в декоративных целях для создания туристической атмосферы и привлечения большего числа людей, что ведет к повышению экономии в ночное время (Heath, 1997; Guo et al., 2011). Розничные торговцы используют освещение для обозначения вывесок, а архитекторы применяют его для усиления определенных архитектурных особенностей здания в ночное время (Rea, 2000). При всех преимуществах и преимуществах, которые ночное освещение дает городской среде, есть побочные эффекты, которые также необходимо учитывать.Эти негативные воздействия являются результатом светового загрязнения, создающего неудобства из-за чрезмерного освещения, выходящего за пределы обозначенной зоны (Bennie et al., 2014). Плохо спроектированные устройства ночного освещения могут создавать дискомфортные блики, когда возникает инстинктивное желание отвернуться от направления источника света, или блики, связанные с инвалидностью, когда взаимное отражение света в глазном яблоке снижает способность людей различать задача и источник яркого света (Narisada and Schreuder, 2004).Серьезные заболевания, включая такие заболевания, как рак груди (Touitou et al., 2017), также связаны с чрезмерным воздействием ночного светового загрязнения. Воздействие светового загрязнения не ограничивается воздействием на поведение человека, поскольку дикая природа также может подвергаться сильному влиянию (Truscott et al., 2017). Например, доступная литература свидетельствует о пагубном влиянии ночного освещения на виды птиц (Ouyang et al., 2017).

Интеллектуальные системы освещения или энергоэффективное освещение, например светодиодное (Beatley, 2007; Cellucci et al., 2015; Villa et al., 2017) были описаны как устойчивая мера, которая сводит к минимуму потребление энергии наряду с общими экономическими затратами, связанными с освещением городских территорий (Khatavkar et al., 2017; Mahoor et al., 2017). При рассмотрении расположения фонарных столбов в городских районах, освещающих рассматриваемую территорию, необходимо, чтобы общественные и частные интересы были сбалансированы.

При ближайшем рассмотрении становится очевидно, что во многих городских районах использование ночного освещения является чрезмерным, что приводит к неэффективному освещению, что способствует возникновению проблем светового загрязнения (Maithili et al., 2017). Расточительный свет также приводит к чрезмерному потреблению энергии и, таким образом, негативно отражается на окружающей среде (Galvão et al., 2015). Следовательно, необходимо устойчивое решение, которое поможет обеспечить адекватный уровень освещения, который минимизирует вмешательство, связанное с освещением, и в то же время избегает чрезмерного затемнения городов в ночное время, что может привести к экономическому падению наряду с проблемами безопасности (бренды и др., 2015). Для достижения этой цели в данной статье предлагается новый подход, основанный на математической модели оптимизации для оптимизации расположения городского освещения.В частности, предлагаемая модель обращается к социальному аспекту организации городского освещения за счет постоянного покрытия территорий, тем самым обеспечивая соблюдение требований безопасности в ночное время. Кроме того, экономический аспект также учитывается за счет минимизации стоимости установки, связанной с компоновкой освещения.

Фон

Прежде чем обсуждать литературу по оптимизации схемы освещения, дается определение нескольких терминов, относящихся к свету.Яркость, которая измеряется в канделах на квадратный метр, описывает количество света, которое отражается от данной поверхности. Освещенность, с другой стороны, описывает измерение количества света, падающего на данную поверхность; он измеряется в люксах (Schreuder, 2008).

Несмотря на то, что в литературе существует несколько исследований, посвященных оптимизации операций по освещению, очень немногие сосредотачиваются на устойчивой планировке освещения в городских регионах, которая одновременно обеспечивает баланс между экономическими, социальными и экологическими целями устойчивости.Генетические алгоритмы были применены для оптимизации дизайна офисного освещения с целью максимального повышения энергоэффективности при одновременном удовлетворении визуальных требований для рабочих (Cassol et al., 2011). Осветительная установка, уравновешивающая яркость, освещенность и блики, также была предложена с помощью подхода оптимизации (Yoshizawa and Kanematsu, 2010). Освещение спортивного поля было оптимизировано за счет обеспечения освещения, связанного с равномерным распределением света, которое удовлетворяло требованиям освещенности (Corcione and Fontana, 2003).Многоцелевой подход, оптимизирующий установку освещения с учетом предпочтений пользователей, был представлен Виллой и Лабайраде (2013). Однако не уделяется особого внимания оптимизации схемы освещения в городских районах, чтобы одновременно учитывались основные принципы устойчивости, включая социальные, экологические или экономические аспекты.

Чтобы восполнить пробел, в данной статье представлен новый подход, основанный на математической модели оптимизации для решения задачи определения местоположения городского освещения (ULLP), предложенной в этом исследовании.Новизна этого исследования заключается в интеграции 2 важных критериев устойчивости, которые очень важны при планировании требований к освещению в городском районе, а именно безопасности, благодаря достаточному освещению зоны, и связанных с этим экономических затрат, за счет минимизации установки. расходы. О важности надлежащего освещения с точки зрения сдерживания преступности и снижения уровня преступности в городах сообщалось в Arvate et al. (2017), Долак и Сандерс (2015) и Xu et al.(2018). Кроме того, необходимо достичь баланса между схемой освещения, используемой для максимального увеличения освещаемых участков, и стоимостью процедуры установки, необходимой для того, чтобы оставаться в пределах разумного денежного бюджета, ограничивающего местные органы планирования. В результате, еще одним новшеством в предлагаемом подходе является использование многоцелевой математической модели оптимизации, которая опирается на интегрированную задачу покрытия местоположения для достижения оптимизированного решения, которое приводит к компромиссу между рассматриваемыми критериями.Использование модели позволяет рационально оптимизировать расположение городского освещения. Обе сформулированные цели будут показаны как противоречащие одновременной оптимизации обеих функций, ведущей к фронту Парето, из которого могут быть получены устойчивые решения.

Настоящий документ организован следующим образом: в следующем разделе представлено понятие многокритериальной оптимизации. Затем предоставляется описание проблемы, а также структура, предлагаемая для решения ULLP.Затем формулируется модель двоичного целочисленного программирования (BIP), предложенная для ULLP. Затем в статье описываются приложения модели на реалистичном примере, где проблема решается с помощью моно и многоцелевого подхода. В конце представлены выводы и заключительные замечания.

Оптимизация для нескольких целей

Применения многоцелевой оптимизации широки и разнообразны в построенной среде (Wang et al., 2005; Asadi et al., 2012; Fesanghary et al., 2012; Hammad et al., 2015, 2016, a, b) и области городского дизайна (Bowerman et al., 1995; Hammad et al., 2017a, b, 2018). В отличие от оптимизации с одной / одной целью, оптимизация с несколькими целями включает оптимизацию более чем одной целевой функции. В результате вместо поиска единого решения, которое минимизирует все функции, принята концепция оптимальности по Парето (Censor, 1977). В частности, оптимальность по Парето основана на достижении компромисса между всеми рассматриваемыми целями. Формально понятие оптимальности по Парето можно сформулировать следующим образом:

Предполагая задачу минимизации, решение задачи многокритериальной оптимизации, z * является оптимальным по Парето, если не существует другого допустимого решения z¯, такого что fe (z¯) ≤fe (z *) ∀e∈O и fm (z¯) m ∈ O , где O — набор целевых функций, решаемых в многокритериальной задаче.

Концепция оптимальности по Парето принята в этой статье для решения предложенной многоцелевой ULLP. Далее приводится описание ULLP.

Описание проблемы

ULLP можно описать следующим образом. Предположим, что рассматриваемый городской район является плоской территорией, которую можно разделить на зоны (рис. 1A), чтобы удовлетворить различные требования к освещению в регионе. Основная цель состоит в том, чтобы установить оптимальную схему освещения по всей плоской области, чтобы учитывались две цели: первая цель — максимизировать охват осветительной системы, чтобы обеспечить максимальную безопасность области в ночное время.Вторая целевая функция касается стоимости осветительной установки. Для определения местоположения опор освещения, которые должны быть размещены в области, представлена дискретная версия плоской области. В частности, предлагается процедура дискретизации, при которой рассматриваемая очерченная область делится на сеточную структуру для определения требований спроса для каждой зоны в пределах городского района. Многие примеры реальных проблем местоположения могут быть представлены с помощью системы на основе сетки (Noor-E-Alam et al., 2012). В литературе они называются задачами определения местоположения по сетке (Noor-E-Alam and Doucette, 2015).

Рисунок 1 . Разбивая городские районы на зоны, (A) , затем сетки, (B) .

Рисунок 2 . Рамки для создания устойчивой схемы городского освещения.

На рисунке 1 показана процедура дискретизации. После того, как городское пространство разделено на несколько зон, где каждая зона затем представлена своим центроидом, i (рисунок 1A), каждая зона затем разбивается на несколько сеток, m (рисунок 1B).На Рисунке 1B только сетки, принадлежащие зоне 1 ( i = 1), помечены в иллюстративных целях. Количество сеток должно определяться компромиссом между точностью решения и затратами на вычисления; чем больше количество сеток, тем выше точность решения, тем не менее, тем больше времени требуется на вычисление, чтобы прийти к решению. Это особенно важно учитывать, поскольку исследуемый ULLP, вероятно, будет NP-трудным из-за использования целочисленных переменных (Floudas, 1995; Daskin, 2011).

Делается ряд предположений: во-первых, требования к освещению каждой зоны представлены в виде числа, расположенного в центре тяжести этой зоны. Во-вторых, для обслуживания определенной зоны установленный фонарный столб должен быть размещен в пределах решетки этой зоны. Любой фонарный столб, расположенный за пределами зоны, не влияет на требования к освещению соответствующей зоны. В-третьих, световые полюса размещены в центре тяжести поясов. В-четвертых, для каждой сетки м предполагается неоднородное распределение света, моделируемое как градиент значений, измеряемых в люменах, а не в дискретных точках.В результате предполагается, что соотношение потребности в освещении таково, что каждая ячейка моделируемой сетки может быть представлена одним значением света; предполагается взаимосвязь между всеми значениями соседних ячеек. Вычисление мощности освещения в каждой сети выполняется как этап предварительной обработки, как будет объяснено позже. В следующем разделе структура, используемая для решения предлагаемой ULLP, будет дополнительно расширена.

Рамка

Схема описана для описания процесса, который следует при решении ULLP.Первый компонент структуры, обозначенный как Пространственная дискретизация, пояснялся на Рисунке 1 выше. Разделение городской планарной области на зоны необходимо, поскольку каждая зона может иметь отдельные требования к освещению в зависимости от характера деятельности, происходящей в этой зоне. Таким образом, требования безопасности для каждой зоны специфичны для этой зоны, и, следовательно, необходимо учитывать освещение в этой зоне. Лицо, принимающее решение, должно выбрать компромисс между точностью решения с точки зрения точного расположения опоры освещения и вычислительными усилиями, необходимыми для получения решения, чтобы определить шаг сетки.

Второй компонент каркаса, обозначенный как «Предварительная обработка освещения», вычисляет требования к уровню освещенности в каждой точке сетки дискретизированной зоны за счет размещения светового полюса в центре тяжести сеток. Расчет уровней освещенности производится в соответствии с требованиями, установленными Международной комиссией по освещению (CIE, 2000). Чтобы уменьшить вычислительные затраты при решении задачи оптимизации, предлагается этап предварительного расчета для предварительной обработки подачи света, который генерируется каждым расположенным осветительным столбом.В следующем подразделе объясняется процедура расчета.

Предварительный расчет количества света

Подача света за счет опоры, размещенной на сетке в пределах городской зоны, будет в значительной степени зависеть от характеристик устанавливаемого осветительного прибора (т. Е. Светового потока всех светильников в осветительной арматуре, факторов обслуживания светильников и атмосферных условий). факторы потерь). Каждый осветительный прибор моделируется как источник с определенным покрытием; Зона покрытия рассчитывается исходя из распределения света.Для моделирования распределения света от одного источника используется обратная зависимость между яркостью света и расстоянием от источника света (Simons and Bean, 2008). Для удовлетворения требований спроса для конкретной области предполагается, что покрытие может накапливаться за счет положений требований от ряда источников света. Таким образом, каждый источник света отвечает за обеспечение определенного уровня освещения зон, требующих освещения.

Световой поток рассчитывается по методу люмен (Rea, 2000). Набор устанавливаемых опор обозначается как l ∈ L . Пусть E _мл обозначает освещенность в люксах из-за светового столба l , который расположен в точке сетки м , пусть δ обозначает расстояние от точки, освещенной от источника, м ∈ G , пусть θ обозначает угол света относительно нормали, пусть h обозначает перпендикулярное расстояние от источника до плоскости, и пусть Iθ обозначает долю потока лампы, достигающего определенной площади за счет источника света l ; это получается из I-таблицы / схемы изолюкс для светильника, рассматриваемого l ∈ L .В таблицах I указывается сила света в канделах на 100 люменов лампы на основе опорных B-плоскостей (CIE, 2011). Такие двутавровые столы можно получить у производителей светильников.

Рисунок 3 создан для обозначения некоторых основных параметров, участвующих в расчете количества света, измеряемого как освещенность. Освещенность основана на законе обратных квадратов, который гласит, что при удвоении монтажной высоты светильника уровень освещенности уменьшается до четверти исходного значения.Уравнение (1), которое выводится на основе закона обратных квадратов, используется для предварительного вычисления уровня освещенности, создаваемого в центре тяжести каждой зоны за счет светового полюса l , размещенного в каждой из точек сетки м ∈ G . Затем это используется для определения процента покрытия, необходимого в каждой зоне, как указано в световом столбике -1.

Eml = Iθh3 (cosθ) 3 ∀m∈G, ∀l∈L (1)

Пример, демонстрирующий расчет уровня освещенности на основе B-плоскости и использования I-таблиц, приведен на рисунке 4.В плоскости B вертикальный угол обозначается как B , а азимутальный угол обозначается как β. После определения обоих этих углов для одного столба они наносятся на таблицу изолюкс, показанную на рисунке 4, чтобы получить меру уровня освещенности в интересующей точке P .

Рисунок 3 . Закон обратных квадратов для расчета освещенности.

Рисунок 4 . Пример расчета освещенности на основе B-Plane.

Математическая модель

В этом разделе описаны обозначения набора и формулировки математической модели оптимизации BIP, предложенной для решения ULLP.

Установить обозначение

Наборы:

i ∈ I : городские зоны, требующие определенного уровня освещения

м ∈ M : Набор ячеек сетки, разделяющих городской район

l ∈ L : устанавливаемый тип фонарного столба.

k ∈ K : набор всех уровней охвата в возрастающем порядке охвата (например, 60, 70, 80% и т. Д.)

k ∈ R _i: Набор разрешенного покрытия в зоне i ∈ I

м ∈τ _ikl: Набор точек сетки в пределах городского района i ∈ I , которые обеспечивают уровень покрытия k ∈ R _i для типа фонаря l ∈ L , как определено на этапе предварительной обработки освещенности с использованием B-Plane

Параметры:

αkl: количество световых полюсов l ∈ L , которые будут обеспечивать покрытие k ∈ K , как определено на этапе предварительной обработки освещенности с использованием B-Plane

r _i: Критический уровень обеспечения покрытия для региона i ∈ I

Переменных:

y _ik ∈ {0, 1}: двоичная переменная, которая равна 1, если городская территория i ∈ I покрывается на уровне k ∈ K и 0 в противном случае.

z _ml ∈ {0, 1}: двоичная переменная, которая равна 1, если ячейка сетки m ∈ M , содержит световой столб l ∈ L , и 0 в противном случае.

Функции цели

В модели сформулированы две целевые функции. Первая целевая функция, уравнение (2), оценивает покрытие в каждой зоне. В частности, он сформулирован как прокси к уровню безопасности зоны. Уравнение (2) является максимальным, поскольку максимальное покрытие за счет увеличения уровней освещения приводит к меньшему количеству угроз безопасности (грабеж, нападение и т. Д.).), как показано в предыдущей литературе (Bromley et al., 2000). Уровень охвата, k , в каждой зоне желательно максимизировать, поскольку предполагается, что максимальный уровень освещенности создаст наивысший уровень безопасности в ночное время.

макс∑i∈I∑k∈Kkyik (2)

Вторая целевая функция направлена на минимизацию общей стоимости установки, связанной с размещением осветительных столбов. Разные зоны будут иметь разные требования к установке, и, следовательно, функция стоимости, c _ml, в зонах городского района будет отличаться.

min∑l∈Lcmlzml (3)

Ограничения

Ряд ограничений определен в ULLP, чтобы очертить возможную область проблемы. Первое сформулированное ограничение, уравнение (4), требует, чтобы каждая зона была покрыта до определенного уровня покрытия. Поскольку каждая зона будет иметь разные требования к освещению, набор R _i сконструирован и развернут в уравнении (4), чтобы обеспечить соответствующий выбор уровня покрытия, который соответствует требованиям к освещению соответствующей зоны.

∑k∈Riyik = 1 ∀i∈I (4)

Второе ограничение, Уравнение (5), утверждает, что каждая ячейка сетки в пределах определенной зоны может содержать максимум 1 фонарный столб.

∑l∈Lzml ≤1∀m∈M (5)

Третье ограничение, Уравнение (6), указывает, что если область i ∈ I покрывается на уровне k ∈ K , то должно быть минимальное количество световых столбов, расположенных на сетках м ∈τ _ikl, который может достичь уровня охвата k ∈ K в области i ∈ I .Как указывалось ранее, набор τ _ikl определяется на этапе предварительной обработки освещенности путем вычисления уровня освещенности при изменении положения полюса по всем поясам зоны с использованием концепции B-плоскости. на рисунке 4. Важно отметить, что уравнение (6) сформулировано так, чтобы учесть неявное освещение (Murray et al., 2010), когда освещение, подаваемое в зону, может быть достигнуто за счет накопленного покрытия, связанного с несколькими световыми полюсами. расположен в этой зоне.

∑m∈τiklzml≥αklyik ∀i∈I, ∀k∈K, ∀l∈L (6)

Набор ограничений, уравнения (7, 8) определяют область целочисленных переменных

yik∈ {0,1} ∀i∈I, ∀k∈K (7)
zml∈ {0,1} ∀m∈M, l∈L (8)

Подход к решению

ϵ — Ограниченный подход

Подход ϵ-ограничений принят для решения задачи многокритериальной оптимизации. В своей простейшей форме модель переформулирует набор заданных целевых функций таким образом, чтобы одна была оптимизирована, а остальные выполнялись как ограничения (Chankong and Haimes, 2008).Поскольку в этой статье рассматриваются только 2 целевые функции, преобразование многоцелевой целевой модели в единую целевую задачу показано ниже:

min (f1 (x), f2 (x)) minf1 (x) st stgu (x) ≤0 ∀u = 1… k → gu (x) ≤0 ∀u = 1… kx∈X f2 (x) ≤z2 * (1 + ε) ∀ε = 0… ∞ x∈X

Целевая функция покрытия представлена как f ₁ ( x ), а целевые затраты на установку определены как f ₂ ( x ), где x — вектор переменных решения, принадлежащих к набору возможных решений X , а z2 * — оптимальное решение целевой функции стоимости установки, удовлетворяющее всем ограничениям k , g _u ( x ), заданное для двух моделей (Эрготт, Рузика, 2008; Мавротас, 2009).Каждая целевая функция первоначально решается лексикографическим способом для получения матрицы выигрыша, в которой находятся недоминируемые решения на фронте Парето. Эта матрица выигрыша используется для определения правой части (RHS) целевой функции, переданной в качестве ограничения. В результате, после получения экстремальных точек для каждой соответствующей целевой функции на границе Парето, наложенное ограничение на f ₂ ( x ) постепенно ослабляется, а параметр ε постепенно увеличивается.

Пример использования

Для демонстрации применимости предложенной модели рассмотрен реалистичный пример. Городской район, состоящий из 9 регионов, расположенный в 70 км к юго-западу от города Вуллонгонг в Новом Южном Уэльсе, Австралия, предлагается стать коммерческим и туристическим центром. Разделение 9 регионов показано на рисунке 5.

Рис. 5. (A) Рассматриваемый случай; и (B) Распределение зон и дискретизация ячеек пояса для исследуемого примера.Число в каждой зоне указывает на относительную важность освещения в зоне: 10 — наименее важное, а 1000 — самое важное.

Для освещения рассматриваются три уровня освещения, а именно 1 (покрытие 60%), 2 (покрытие 80%) и 3 (покрытие 100%). Предполагаются три типа фонарных столбов. Количество световых столбов каждого типа, необходимое для обеспечения заданного уровня освещения, приведено в таблице 1. В таблице 2 показаны требования к освещению в каждой зоне.

Таблица 1 .Требуемое количество осветительных столбов.

Таблица 2 . Требования к освещению в каждой зоне.

Чтобы построить набор R _i, важность освещения для каждой зоны указывается, как показано на рисунке 5 (10 наименьшее, что означает, что требуется низкий охват, и 1000 наибольшее, что означает, что высокое необходимо освещение зоны).

Пример случая на Рисунке 5 решается с помощью 2 подходов: в первом подходе проблема решается путем сосредоточения внимания только на одной целевой функции, а именно на целевой функции охвата, уравнении (2).Второй подход включает введение стоимости установки освещения и решение проблемы как многоцелевой задачи оптимизации с помощью метода ϵ-ограничений.

Максимальное покрытие моно-повтора

Решение проблемы, при которой в качестве целевой функции формулируется только максимизация покрытия, без ограничения количества световых столбов, которые могут использоваться, и с требованием обеспечения покрытия для всех районов городского района, приводит к распределению как есть показано на рисунке 6.Распределение равномерное, все зоны освещены с максимальным уровнем освещенности 150 лк. Затраты на установку, связанные с максимальным распределением покрытия, составляют 1 140 505 долларов США. Таким образом, использование задачи максимального охвата без ограничения потерь освещения за счет экономических затрат приводит к дорогостоящей компоновке световых столбов.

Рисунок 6 . Распределение освещения вокруг городского района, где обеспечивается максимальное покрытие, черным цветом обозначено 150 лк освещения в зонах региона.

С точки зрения безопасности, влияние распределения, показанного на рисунке 6, заключается в том, что, поскольку все районы в городской зоне освещены на самом высоком уровне, ожидается, что уровень преступности будет ниже в ночное время, на основе корреляции, которая В литературе очевидно, что между снижением уровня преступности и хорошо освещенными районами в городах (Xu et al., 2018). С экономической точки зрения решение, представленное на рисунке 6, не является жизнеспособным, так как процедура решения, которая привела к изображенному распределению, не учитывает проблемы бюджета; это будет важным фактором для градостроителей и местных советов при принятии решения об уличном освещении.

Проблема решается повторно, где на этот раз устанавливается ограничение в 9 световых столбов путем введения следующего ограничения в модель, Уравнение (9):

Полученное распределение освещения показано на рисунке 7. Как можно заметить, световые столбы устанавливаются только в зонах, где относительная важность освещения, связанного с зоной, установлена на высоком уровне, а именно в зонах 3, 6, 7 и 9. Большинство зон остается без освещения, так как доступно лишь ограниченное количество световых столбов.Относительная важность каждой зоны с точки зрения требований к освещению, как правило, будет основываться на технических требованиях к безопасности и рабочей деятельности (например, торговый район), как это определено местными властями.

Рисунок 7 . Распределение освещенности вокруг городского района, где установлено ограничение на количество источников освещения.

Многоцелевые результаты

Оптимальный по Парето фронт, полученный в результате решения задачи с помощью метода ϵ-ограничений, показан на рисунке 8.Важно отметить, что при решении многоцелевой ULLP не накладывается никаких ограничений на количество осветительных столбов, которые могут быть использованы. Очевиден очевидный компромисс между освещением и световой установкой; при максимальном уровне общего светового потока в регионе, 700 лк, оцененная световая установка в регионе оценивается примерно в 1 156 383 долл. США (точка A), тогда как для более низкого уровня разрешенного светового потока, 400 лк, указана соответствующая стоимость как $ 413 842 (точка B).

Рисунок 8 .Оптимальный по Парето перед. В точке А меньше внимания уделяется стоимости установки по сравнению с точкой Б.

Одно из оптимальных по Парето решений представлено на рисунке 9 (см. Точку A на рисунке 8). Модель размещает фонарные столбы, обеспечивающие необходимый уровень освещения в каждой зоне. По сравнению с рисунком 7, распределение по региону ниже, так как охват установлен только на требуемом уровне в каждой зоне городского района; это связано с целевой функцией экономических затрат, которая не позволяет модели использовать максимальный уровень освещения в каждой зоне.В результате одновременное решение двух конфликтующих целевых функций приводит к конфигурации фонарного столба, в которой потребность удовлетворяется при минимизации потерь из-за избыточного предложения в зонах городского района.

Рисунок 9 . Распределение освещенности на основе максимальных уровней покрытия вокруг зон с небольшим акцентом на стоимость установки освещения, точка A.

На рисунке 10 полученное распределение обусловлено увеличением влияния стоимости осветительной установки за счет увеличения правой части функции-ограничения (см. Точку B на рисунке 8).

Рисунок 10 . Распределение освещенности на основе максимальных уровней покрытия вокруг зон, с большим влиянием стоимости осветительной установки на производимое решение, точка B.

По сравнению с рис. 9, общий уровень освещенности в каждом из городских районов теперь меньше. Несмотря на то, что минимальный уровень покрытия удовлетворяется в каждой зоне, уровни яркости, связанные с каждой зоной, упали примерно на 15%. Учитывая, что влияние стоимости установки освещения увеличилось, используется меньше освещения, и поэтому уровни покрытия в каждой зоне, соответственно, снижаются.

Результаты на рисунках 9, 10 связаны с оптимизационной моделью, которая является более экономически жизнеспособной, так как учитывает стоимость размещения световых столбов. Таким образом, соответствующая модель может быть принята руководящими органами для согласования с бюджетными требованиями, предъявляемыми к установке освещения в городских районах.

Аналитика

Предложенная модель оптимизации позволяет сделать ряд выводов. Во-первых, тот факт, что социальные меры распределения освещения вокруг городского района (т.д., повышенная безопасность за счет хорошо освещенных регионов) является важным фактором, который необходимо учитывать при выборе схемы установки для освещения в городских районах, может быть достигнута путем формулирования проблемы как проблемы неявного покрытия. Покрытие каждой зоны городского района предполагается накопительным, с несколькими опорами освещения, обеспечивающими необходимый уровень освещенности, заданный для данных зон. Во-вторых, как показали результаты оптимизации на рисунках 6–10, при решении ULLP многоцелевой подход приводит к устойчивому распределению света, при котором снижается неэффективное освещение, особенно при увеличении влияния стоимости установки на модель оптимизации.В основном это связано с противоречивым характером двух целевых функций, смоделированных в этой задаче. В-третьих, средний расход света, который экономится за счет использования многоцелевого подхода, составил в среднем 79% (рисунок 6 и рисунок 10), что подчеркивает важность учета затрат на установку при решении ULLP. Несмотря на то, что цель установки является чисто экономической функцией затрат, решение стоимости установки в сочетании с целью охвата дает устойчивое решение, которое сводит к минимуму бесполезный уровень света, подаваемого в регион, при сохранении уровня освещенности зон на уровне достаточный уровень для поддержания безопасности в данной местности.Это приводит к идее, что устойчивость осветительной установки может быть достигнута за счет надлежащего использования экономических мер, которые в конечном итоге приводят к экономии социальных и экологических затрат в виде чрезмерного светового загрязнения и потерь энергии соответственно.

Заключение

В этом документе представлена математическая модель оптимизации для устойчивого размещения фонарных столбов в городских районах. Модель основана на многоцелевом подходе, при котором охват рассматриваемого региона максимизируется в попытке удовлетворить требования безопасности, в то время как затраты, связанные с установкой опор освещения, сводятся к минимуму.Спрос региона предполагается как априорный ввод, а поставка освещения основывается на используемых светильниках, которые рассчитываются на этапе предварительной обработки с использованием закона обратных квадратов и диаграмм изолюкс, полученных от производителей светильников. Городское пространство дискретно разделено на зоны, причем зоны далее делятся на группы. Затем вводятся целочисленные переменные, чтобы выделить место расположения фонарных столбов в городском пространстве. Для получения фронта Парето был принят подход ϵ-constraitnt.Был подчеркнут очевидный компромисс между покрытием и стоимостью установки. Кроме того, использование ограничения на количество полюсов приводит к тому, что ограниченное количество огней устанавливается в местах, где требования к освещению считаются критическими. Также было замечено различие между решениями, полученными с использованием единственной и множественной цели оптимизации, с введением цели по стоимости установки, обеспечивающей экономию в среднем 79%.

Предлагаемый метод находит применение во многих областях, связанных с городским дизайном, включая уличное освещение, освещение магазинов и парковое освещение.Ограничение этой работы заключается в неявном моделировании светового загрязнения путем учета социальных и экологических мер с помощью только одной целевой функции, которая действует как прокси (т. Е. Целевая функция охвата). Несмотря на то, что это дает устойчивое решение, как было продемонстрировано в этой работе, дальнейшее расширение этой работы может включать формулировку многоцелевой задачи оптимизации с дополнительными целевыми функциями, которые явно измеряют потери энергии и световое загрязнение в каждой соответствующей моделируемой городской зоне. .Тогда это можно противопоставить многоцелевому подходу, представленному в этой статье.

Авторские взносы

AH выполнила работы по разработке и внедрению системы оптимизации. AA внесла свой вклад в определение проблемы и руководила работой, ведущей к публикации.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Рецензент, BH, заявил о совместной принадлежности, без сотрудничества, с одним из авторов, AA, редактору, занимающемуся обработкой.

Список литературы

Арвате П., Фальсете Ф. О., Рибейро Ф. Г. и Соуза А. П. (2017). Освещение и убийства: оценка влияния политики электрификации в сельских районах Бразилии на снижение уровня насильственной преступности. J. Quant. Криминол . 1–32. DOI: 10.1007 / s10940-017-9365-6