Какие существуют методы измерения освещенности улиц и зданий. Какие нормативы регламентируют данные измерения. Какое оборудование используется для замеров. Какие особенности нужно учитывать при проведении измерений.
Нормативные требования к освещенности улиц и зданий
Освещенность улиц, дорог, площадей и других объектов городской инфраструктуры должна соответствовать определенным нормативам. Основные требования установлены следующими документами:
- СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение»
- ГОСТ Р 55706-2013 «Освещение наружное утилитарное. Классификация и нормы»
- ГОСТ Р 55707-2013 «Освещение наружное утилитарное. Методы измерений нормируемых параметров»
Согласно этим нормативам, средняя освещенность на поверхности проезжей части улиц и дорог должна составлять:
- Для магистральных дорог и улиц общегородского значения — 20-30 лк
- Для улиц и дорог местного значения — 10-15 лк
- Для пешеходных улиц — 10 лк
- Для внутриквартальных проездов — 4 лк
При этом неравномерность освещения (отношение минимальной освещенности к средней) не должна превышать 0,35 для магистральных улиц и дорог и 0,25 для остальных объектов.
Оборудование для измерения освещенности
Для проведения замеров освещенности используются следующие приборы:
- Люксметры — измеряют освещенность в люксах (лк)
- Яркомеры — измеряют яркость дорожного покрытия в кд/м2
- Колориметры — определяют цветовые характеристики освещения
- Спектрорадиометры — анализируют спектральный состав света
Наиболее распространенным прибором является люксметр. Современные цифровые люксметры позволяют быстро и точно измерить освещенность в диапазоне от 0,01 до 200 000 лк с погрешностью 2-5%.
Методика проведения измерений освещенности улиц
Измерения освещенности улиц и дорог проводятся в следующем порядке:
- Выбираются контрольные участки длиной 50-100 м
- На каждом участке намечается сетка контрольных точек с шагом 3-5 м
- В каждой точке люксметром измеряется горизонтальная освещенность на уровне дорожного покрытия
- Для оценки равномерности освещения измеряются минимальные и средние значения
- Результаты заносятся в протокол и сравниваются с нормативами
Замеры проводятся в темное время суток, не ранее чем через час после включения освещения. При измерениях необходимо исключить влияние посторонних источников света.
Особенности измерения освещенности зданий и помещений
При оценке освещенности зданий и помещений необходимо учитывать следующие факторы:
- Измерения проводятся отдельно для искусственного и естественного освещения
- Контрольные точки размещаются на рабочей поверхности или на высоте 0,8 м от пола
- Учитывается коэффициент запаса, зависящий от загрязненности помещения
- Оценивается равномерность и пульсация освещенности
- Измеряется яркость рабочих поверхностей и коэффициент естественной освещенности
Нормативы освещенности помещений различного назначения приведены в СП 52.13330.2016 и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.
Обработка результатов измерений освещенности
После проведения замеров освещенности выполняется обработка полученных данных:
- Рассчитывается средняя освещенность на контрольном участке
- Определяется неравномерность освещения
- Вычисляется коэффициент пульсации (для помещений)
- Строятся изолинии освещенности
- Результаты сравниваются с нормативными значениями
- Составляется протокол измерений с выводами
При выявлении отклонений от нормативов разрабатываются рекомендации по оптимизации системы освещения.
Современные тенденции в измерении освещенности
В последние годы появились новые подходы к оценке качества освещения:
- Применение мобильных измерительных комплексов на базе автомобилей
- Использование беспилотных летательных аппаратов для аэрофотосъемки
- Создание 3D-моделей освещения на основе лазерного сканирования
- Внедрение систем непрерывного мониторинга с датчиками освещенности
- Анализ больших данных для оптимизации городского освещения
Эти инновационные методы позволяют повысить точность измерений и эффективность управления системами освещения.
Требования к персоналу, проводящему измерения освещенности
Специалисты, выполняющие измерения освещенности, должны:
- Иметь профильное образование в области светотехники
- Пройти обучение работе с измерительными приборами
- Знать нормативные документы по освещению
- Владеть методиками проведения измерений
- Уметь анализировать результаты и составлять отчеты
Измерения должны проводиться аккредитованными лабораториями с использованием поверенных средств измерений.
Заключение
Измерение освещенности улиц и зданий — важная задача для обеспечения безопасности и комфорта городской среды. Применение современных методов и оборудования позволяет точно оценить качество освещения и оптимизировать работу осветительных систем. При этом необходимо строго соблюдать требования нормативных документов и методик проведения измерений.
СНиП 2.01.53-84. Методика измерения уровней освещённости.
Проектирование освещения
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
Обязательное
Методика измерения уровней освещённости, создаваемой светильниками внутреннего и наружного освещения, и производственными огнями.
Перед измерением освещенности необходимо убедиться в том, что прямой световой поток светильников внутреннего и наружного освещения не попадает в верхнюю полусферу. Проверка осуществляется визуальным осмотром светильников и их расположения относительно кронштейнов и подвесов.
В соответствии с размещением освещенной поверхности в пространстве приемная пластина фотоэлемента должна располагаться на этой поверхности горизонтально, вертикально или наклонно в том месте, где необходимо измерить освещенность.
Положение гальванометра люксметра при измерениях должно быть горизонтальным. Не рекомендуется устанавливать гальванометр на металлические поверхности. Если порядок измеряемой величины неизвестен, то переключатели пределов во избежание зашкаливания гальванометра устанавливаются на наибольший предел. Затем при необходимости чувствительность гальванометра увеличивают путем переключения пределов и изменения насадок.
При проверке наружного маскировочного освещения измерения освещенности производятся на горизонтальной освещаемой поверхности непосредственно под светильником. При нахождении вблизи светильника освещенных вертикальных и наклонных поверхностей освещенность измеряется и на них.
При проверке внутреннего освещения измерения освещенности производятся:
а) по оси установки светильников внутреннего освещения — непосредственно под светильником, на полу между светильниками, на рабочих поверхностях и на наиболее освещенных частях оборудования;
б) у световых проемов — с внутренней стороны помещения на горизонтальной поверхности;
в) снаружи здания — в наиболее освещенной части светового пятна на поверхности земли за оконным проемом.
При комбинированном освещении рабочих мест сначала измеряется освещенность от светильников общего освещения, затем суммарная освещенность от светильников местного освещения и светильников общего освещения. Количество контрольных точек, в которых измеряется освещенность, должно быть не менее 10.
В современных больших многопролетных зданиях освещенность от светильников общего освещения измеряется в каждом пролете здания, на его торцах и в центральной части.
Для увеличения точности необходимо производить измерения одной и той же освещенности не менее трех раз и усреднять полученные результаты. Учитывая значительную зависимость светового потока от напряжения сети, при измерениях освещенности каждый раз следует производить контроль напряжения осветительной сети. При отличии напряжения сети более чем на 10 % от номинального измерения повторяются. Перед измерением должны быть произведены чистка светильников и замена неисправных ламп. Результаты измерений освещенности заносятся в журнал, а котором должна быть приведена и схема осветительных установок с нанесенными контрольными точками.
Журнал может заполняться по следующему образцу:
Предприятие ______________________________________
Цех ______________________________________________
Тип светильника ___________________________________
Мощность источника света ___________________________
Дата измерения освещенности ________________________
Напряжение сети, В _________________________________
Номера рольных точек Измеренные значения освещенности, лк Нормированные значения освещенности, лк
Комбинированное
освещение Общее освещение Комбинированное освещение Общее освещение
1
2
3
Приведенная выше методика полностью применима для измерения освещенности, создаваемой световым излучением промышленных агрегатов, направленным в нижнюю полусферу. В этом случае измерение освещенности производится в наиболее светлых местах горизонтальных и вертикальных поверхностей, на которые попадает это излучение.
Мэр Николай Овчаров раскритиковал активистов, проводящих замеры освещенности города — Sekunda.media
Политика
Акция #Овчароввключисвет началась еще осенью. Активисты стали устраивали рейды по замерам освещенности улиц и уже с показаниями люксметра призывали муниципальные власти к ответу. Однако мэр города Николай Овчаров тогда заявил, что «проблема с уличным освещением в Курске — надуманная тема и вызвана желанием разрушить существующий контракт». И вот в начале апреля глава города решился прокомментировать инициативу неравнодушных горожан.
В ноябре руководитель политического клуба «Точка зрения» Любовь Прилуцкая, предприниматель Роман Алехин и фотограф Олег Погожих, вооружившись люксметром вышли на темные городские улицы. Активистам удалось не просто заявить о проблеме освещенности города, а поднять волну недовольства. В социальных сетях акция #Овчароввключисвет была так же популярна, как фраза мэра, мигом превратившаяся в мем: «Это надуманная проблема».
В прямом эфире местной телекомпании Николай Овчаров даже игнорировал вопросы, связанные с освещенностью городских улиц. Но 7 апреля все же был вынужден дать комментарий по ситуации.
— Замеры освещенности улиц — это достаточно сложная методика. Это не так просто: пришел, включил прибор, посмотрел на его показания, — начинает мэр с критики. — Надо учесть много факторов: влажность воздуха, напряжение в сети, расстояние до ближайших деревье. Все это нужно учитывать при замерах освещения. Несколько лет назад мы провели большую реконструкцию наших сетей наружного освещения. Были заменены 20 тысяч светильников, ламп, были заменены сети, шкафы распределения. Была внедрена система автоматического включения с помощью интернета. А не так, как раньше: обходчик выключал-включал рубильник. Ну, будем работать дальше над тем, как вы там сказали? Чтобы город не погружался во тьму?
Стоит ли говорить, что Николай Иванович ни словом не обмолвился о том, что по требованию прокуратуры было возбуждено уголовное дело о превышении служебных полномочий городским комитетом ЖКХ.
Напомним, в рамках контракта, заключенного между муниципалитетом и энергосервисной компанией, не была произведена инвентаризация оборудования наружного освещения и обязательное категорирование дорожной сети. В итоге исследование показало, что освещение на разных участках дороги не достигает даже минимальных значений.
«В нарушение законодательства о закупках стороны заключили дополнительное соглашение, по которому увеличивалось количество подлежащих замене светильников и суммарная мощность энергопринимающего оборудования. Неправомерное изменение базовых параметров системы уличного освещения повлекло необоснованное увеличение прибыли энергосервисной компании и причинило ущерб бюджету города на сумму более 250 млн. руб», — пояснили в прокуратуре.
Фотометрическая лаборатория Архилайт — Фотометрическая лаборатория Архилайт
10. Измерения характеристик освещённости объектов инфраструктуры: улиц городов, магистралей, архитектурных сооружений и др.
В распоряжении лаборатории имеется всё для обеспечения сервиса по измерениям параметров и характеристик освещения улиц городов, магистралей, архитектурных и спортивных сооружений, станций, вокзалов, аэропортов и иных объектов инфраструктуры, фотометрических параметров светофоров и устройств световой сигнализации, в т.ч. на объектах ОАО «РЖД».
Комплект мобильной лаборатории обеспечивает измерения всех требуемых СП 52.13330.2016, ПНСТ 27 – 2015, ГОСТ Р 54305-2011, ГОСТ 33176-2014, ГОСТ Р 55706—2013 (и др. соответствующими стандартами) параметров указанных выше объектов непосредственно на месте их расположения, основными из которых являются: яркость и освещённость дорожного полотна, яркость и колориметрические характеристики освещённых зданий и сооружений, спортивных объектов, аналогичные характеристики архитектурной подсветки, силу света, цветность, яркость и др. светофорных объектов, устройств световой сигнализации.
Передвижной вариант лаборатории позволяет также непосредственно на месте установки проводить измерения колориметрических характеристик (параметров цветности – цветовых температур, координат цветности) как самих объектов – дорожных покрытий и фасадов зданий, так и источников света, их освещающих. Особое место в передвижном варианте лаборатории занимает аппаратура, позволяющая с высокой точностью измерять параметры пульсации светового потока (освещённости) любых источников света непосредственно в месте их установки.
Основные нормативные документы на методы измерений: ГОСТ 26824—2010, ГОСТ Р 54944-2012, ГОСТ 33393-2015, ГОСТ Р 54350-2015, ГОСТ Р 55707—2013, ГОСТ Р 54308-2011, ГОСТ Р 55708—2013 и др. Основные средства измерений передвижного варианта лаборатории: яркомер-колориметр Minolta CS-100A, спектрометр Ocean optics HR4000, люксметр TESTO 545, люксметр Minolta T10, фотометры, дальномеры, аналитическая аппаратура. Применяемые основные фотометрические средства измерений основаны на высокостабильных кремниевых фотодиодах с высокоточной коррекцией к кривой видности, и имеют ряд метрологических преимуществ перед приборами на основе ПЗС-матриц (которые средствами измерений не являются), особенно это касается измерений яркости (высокая воспроизводимость результатов, низкая погрешность). Метрологические характеристики оборудования позволяют измерять яркость с точностью до 0,01 кд/м2.
Среди масштабных заказов, реализованных силами лаборатории по выполнению измерений параметров освещения перечисленных выше типов объектов, стоит отметить следующие.
— Светотехнический аудит спортивных объектов в г. Сочи в 2014г. – Большой Ледовой Арены, санно-бобслейной трассы, отдельных участков лыжных трасс.
— Измерение параметров уличного освещения города Брянска.
— Светотехнический аудит сети магазинов «Пятёрочка».
— Измерение параметров уличного освещения города Рязани.
— Измерение параметров освещения надземных пешеходных переходов на МКАД (г. Москва).
— Измерение параметров уличного освещения города Петрозаводска.
— Измерение характеристик информационного экрана и архитектурного освещения объектов в г. Тобольске.
— Измерение параметров уличного освещения ряда объектов в Московской области
— Светотехнический аудит стадиона «ЦСКА» на Ходынском поле в г. Москве.
Содержание программы:
| № | Параметр | Стоимость, руб |
| Внимание! Цены в Таблице указаны БЕЗ УЧЕТА НДС | ||
| 1 | Базовая программа измерений светотехнических характеристик освещённости от осветительных установок объектов инфраструктуры: магистралей, дорог и улиц городов, архитектурной и художественной подсветки зданий и др. непосредственно на месте их размещения на соответствие треб. СП 52.13330.2016, ПНСТ 27 – 2015, ГОСТ Р 54305-2011, ГОСТ 33176-2014, ГОСТ Р 55706—2013 1 — Напряжение питания, U,В | 50 000 / 1 объект (ориентировочно) |
| 2 | Расширенная программа измерений светотехнических характеристик освещённости от осветительных установок объектов инфраструктуры: магистралей, дорог и улиц городов, архитектурной и художественной подсветки зданий и др. непосредственно на месте их размещения на соответствие треб. СП 52.13330.2016, ПНСТ 27 – 2015, ГОСТ Р 54305-2011, ГОСТ 33176-2014, ГОСТ Р 55706—2013 1 — Напряжение питания, U,В | 80 000 / 1 объект (ориентировочно) |
| 3 | Программа измерений светотехнических характеристик светофоров и устройств световой сигнализации 1 – Сила света, Iv, кд | 50 000 / 1 объект (ориентировочно) |
Глава 2.12. Электрическое освещение / КонсультантПлюс
2.12.1. Требования Правил, изложенные в настоящей главе, распространяются на устройства электрического освещения Потребителей, помещений и сооружений, жилых и общественных зданий, открытых пространств и улиц, а также на рекламное освещение.
2.12.2. Рабочее и аварийное освещение во всех помещениях, на рабочих местах, открытых пространствах и улицах должно обеспечивать освещенность в соответствии с установленными требованиями.
Рекламное освещение, снабженное устройствами программного управления, должно удовлетворять также требованиям действующих норм на допустимые индустриальные радиопомехи.
Применяемые при эксплуатации электроустановок светильники рабочего и аварийного освещения должны быть только заводского изготовления и соответствовать требованиям государственных стандартов и технических условий.
2.12.3. Светильники аварийного освещения должны отличаться от светильников рабочего освещения знаками или окраской.
Светоограждение дымовых труб и других высоких сооружений должно соответствовать установленным правилам.
2.12.4. Питание светильников аварийного и рабочего освещения должно осуществляться от независимых источников. При отключении рабочего освещения переключение на аварийное должно происходить автоматически или вручную согласно проектным решениям исходя из целесообразности по местным условиям и в соответствии с требованиями правил устройства электроустановок.
Питание сети аварийного освещения по схемам, отличным от проектных, не допускается.
Присоединение к сети аварийного освещения переносных трансформаторов и других видов нагрузок, не относящихся к этому освещению, не допускается.
Сеть аварийного освещения должна быть выполнена без штепсельных розеток.
2.12.5. На лицевой стороне щитов и сборок сети освещения должны быть надписи (маркировка) с указанием наименования (щита или сборки), номера, соответствующего диспетчерскому наименованию. С внутренней стороны (например, на дверцах) должны быть однолинейная схема, надписи с указанием значения тока плавкой вставки на предохранителях или номинального тока автоматических выключателей и наименование электроприемников <1>, соответственно, через них получающих питание. Автоматические выключатели должны обеспечивать селективность отключения потребителей, получающих от них питание.———————————
<1> Наименование электроприемников (в частности, светильников) должно быть изложено так, чтобы работники, включающие или отключающие единично расположенные или групповые светильники, смогли бы безошибочно производить эти действия.
Использование сетей освещения для подключения каких-либо переносных или передвижных электроприемников не допускается.
2.12.6. Для питания переносных (ручных) электрических светильников в помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных помещениях должно применяться напряжение не выше 50 В, а при работах в особо неблагоприятных условиях и в наружных установках — не выше 12 В.
Вилки приборов на напряжение 12 — 50 В не должны входить в розетки с более высоким номинальным напряжением. В помещениях, в которых используется напряжение двух и более номиналов, на всех штепсельных розетках должны быть надписи с указанием номинального напряжения.
Использование автотрансформаторов для питания светильников сети 12 — 50 В не разрешается.
Применение для переносного освещения люминесцентных ламп, не укрепленных на жестких опорах, не допускается.
2.12.7. Установка в светильники сети рабочего и аварийного освещения ламп, мощность или цветность излучения которых не соответствует проектной, а также снятие рассеивателей, экранирующих и защитных решеток светильников не допускается.
2.12.8. Питание сетей внутреннего, наружного, а также охранного освещения Потребителей, сооружений, жилых и общественных зданий, открытых пространств и улиц, как правило, должно быть предусмотрено по отдельным линиям.
Управление сетью наружного освещения, кроме сети освещения удаленных объектов, а также управление сетью охранного освещения должно, как правило, осуществляться централизованно из помещения щита управления энергохозяйством данного Потребителя или иного специального помещения.
2.12.9. Сеть освещения должна получать питание от источников (стабилизаторов или отдельных трансформаторов), обеспечивающих возможность поддержания напряжения в необходимых пределах.
Напряжение на лампах должно быть не выше номинального значения. Понижение напряжения у наиболее удаленных ламп сети внутреннего рабочего освещения, а также прожекторных установок должно быть не более 5% номинального напряжения; у наиболее удаленных ламп сети наружного и аварийного освещения и в сети напряжением 12 — 50 В — не более 10%.
2.12.10. В коридорах электрических подстанций и распределительных устройств, имеющих два выхода, и в проходных туннелях освещение должно быть выполнено с двусторонним управлением.
2.12.11. У оперативного персонала, обслуживающего сети электрического освещения, должны быть схемы этой сети, запас калиброванных вставок, соответствующих светильников и ламп всех напряжений данной сети освещения.
Оперативный и оперативно-ремонтный персонал Потребителя или объекта даже при наличии аварийного освещения должен быть снабжен переносными электрическими фонарями с автономным питанием.
2.12.12. Очистку светильников, осмотр и ремонт сети электрического освещения должен выполнять по графику (плану ППР) квалифицированный персонал.
Периодичность работ по очистке светильников и проверке технического состояния осветительных установок Потребителя (наличие и целость стекол, решеток и сеток, исправность уплотнений светильников специального назначения и т.п.) должна быть установлена ответственным за электрохозяйство Потребителя с учетом местных условий. На участках, подверженных усиленному загрязнению, очистка светильников должна выполняться по особому графику.
2.12.13. Смена перегоревших ламп может производиться групповым или индивидуальным способом, который устанавливается конкретно для каждого Потребителя в зависимости от доступности ламп и мощности осветительной установки. При групповом способе сроки очередной чистки арматуры должны быть приурочены к срокам групповой замены ламп.
2.12.14. При высоте подвеса светильников до 5 м допускается их обслуживание с приставных лестниц и стремянок. В случае расположения светильников на большей высоте разрешается их обслуживание с мостовых кранов, стационарных мостиков и передвижных устройств при соблюдении мер безопасности, установленных правилами безопасности при эксплуатации электроустановок и местными инструкциями.2.12.15. Вышедшие из строя люминесцентные лампы, лампы типа ДРЛ и другие источники, содержащие ртуть, должны храниться в специальном помещении. Их необходимо периодически вывозить для уничтожения и дезактивации в отведенные для этого места.
2.12.16. Осмотр и проверка сети освещения должны проводиться в следующие сроки:
проверка исправности аварийного освещения при отключении рабочего освещения — 2 раза в год;
измерение освещенности внутри помещений (в т.ч. участков, отдельных рабочих мест, проходов и т.д.) — при вводе сети в эксплуатацию в соответствии с нормами освещенности, а также при изменении функционального назначения помещения.
2.12.17. Проверка состояния стационарного оборудования и электропроводки аварийного и рабочего освещения, испытание и измерение сопротивления изоляции проводов, кабелей и заземляющих устройств должны проводиться при вводе сети электрического освещения в эксплуатацию, а в дальнейшем — по графику, утвержденному ответственным за электрохозяйство Потребителя, но не реже одного раза в три года. Результаты замеров оформляются актом (протоколом) в соответствии с нормами испытания электрооборудования (приложение 3).2.12.18. Техническое обслуживание и ремонт установок наружного (уличного) и рекламного освещения должен выполнять подготовленный электротехнический персонал.
Потребители, не имеющие такого персонала, могут передать функции технического обслуживания и ремонта этих установок специализированным организациям.
Периодичность планово-предупредительных ремонтов газосветных установок сети рекламного освещения устанавливается в зависимости от их категории (месторасположения, системы технического обслуживания и т.п.) и утверждается ответственным за электрохозяйство Потребителя.
2.12.19. Включение и отключение установок наружного (уличного) и рекламного освещения, как правило, должно осуществляться автоматически в соответствии с графиком, составленным с учетом времени года, особенностей местных условий и утвержденным местными органами власти.
2.12.20. Обо всех неисправностях в работе установок рекламного освещения и повреждениях (мигание, частичные разряды и т.п.) оперативный или оперативно-ремонтный персонал Потребителя обязан немедленно сообщить своим руководящим работникам и принять меры к их устранению. Работа установок рекламного освещения при видимых повреждениях не допускается.
2.12.21. При централизованной автоматической системе управления установками уличного и рекламного освещения должно обеспечиваться круглосуточное дежурство персонала, имеющего в своем распоряжении транспортные средства и телефонную связь.
Измерение освещенности
Измерение освещенности является необходимой процедурой для определения соответствия заявленных по проекту освещения значений освещенности с установленными нормами, например СНИП, или требованиями заказчика освещения. Измерение освещенности производится в соответствии с ГОСТ 24040-96 Межгосударственный стандарт «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности». В данном стандарте описаны методы для определения уровней искусственного освещения зданий, коэффициента естественного освещения — КЕО, минимально допустимые значения освещенности для зданий, при проведении различных видов работ, для освещения улиц, дорог, освещения тоннелей.
Освещенность (Е, лк) – это отношение светового потока, падающего на элемент поверхности, содержащий данную точку, к площади этого элемента
Минимальная освещенность (Емин, лк) — наименьшее значение освещенности в помещении, на освещаемом участке, в рабочей зоне
Цилиндрическая освещенность (Ец, лк) — характеристика насыщенности помещения светом, определяемая как средняя плотность светового потока на поверхности вертикально расположенного в помещении цилиндра, радиус и высота которого стремятся к нулю
Коэффициент естественной освещенности (КЕО) — отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражения), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода.
Если не вдаваться в подробности, то обычно измерение освещенности производится специальными приборами – люксметрами на уровне 0,85 метра от освещаемой поверхности пола. Светотехнические программы, используемые для расчета освещенности, также должны обеспечивать определение проектных значений освещенности на аналогичном уровне.
Расчет освещенности, сделанный на этапе проектирования, не гарантирует полного совпадения с итоговыми значениями освещенности на объекте. На итоговые значения освещенности, например, торгового зала влияет наличие и цвет мебели, торгового оборудования, товаров. Конечно, на этапе проектирования можно учесть коэффициенты поправки на цвет стен, пола, потолка и торговое оборудование, но при измерении освещенности на реальном объекте цифры будут все равно другими.
Перед тем как измерить освещенность, создаваемую искусственным освещением, необходимо заменить перегоревшие лампы в светильниках, стекла или рассеиватели светильников должны быть чистыми. Коэффициент естественной освещенности (КЕО) будет реалистичным, если окна в помещении будут предварительно вымыты.
Измерение освещенности может производиться в двух системах: метрической (люксы) и импирической (fc). Метрическая система используется у нас в России и в Европе, импирическая – в Америке. Диапазон измерений большинства люксметров 0,1 – 200.000 люкс или 0,01 – 20.000 fc. Люксметр должен иметь свидетельство о проверке и аттестации и обеспечивать погрешность измерения освещенности не более 3%.
СТК — системы освещения
Солодунова Лариса Николаевна
В энергетике со студенческой скамьи
В энергетическую отрасль Солодунова Лариса Николаевна, электромонтер по надзору за трассами кабельных сетей Производственной лаборатории, пошла осознанно, будучи студенткой электротехнического техникума. В ЭСП «Ленсвет» она пришла по совету свекра, который в то время работал в ГлавТЭУ (ныне ГУП «ТЭК СПб»). Случилось это в 1979 году, когда при предприятии была образована производственная лаборатория в связи с необходимостью измерения уровня освещенности города. В новое подразделение набирали электромонтеров, в числе которых оказалась и Лариса Николаевна.
Первое время молодой специалист занималась испытанием защитных средств (инструменты, диэлектрические перчатки). При работе, связанной с электроустановками, одним из ключевых пунктов является соблюдение правил безопасности. Ответственное отношение к делу и требовательный подход в решении производственных задач помогли Ларисе Николаевне в начале пути.
Спустя год, Л.Н. Солодунова с коллегами стала выезжать на «линию». Вместе с напарницей Л.В. Морозовой они производили измерение уровня освещенности, нагрузки на электросети, повторные заземления. «Поначалу машин нам не давали, на замеры ездили на общественном транспорте. При этом нужно было нести люксметр, который был громоздким и неудобным в транспортировке. Работы было очень много, так как замеры мы делали по всему городу. А когда нам стали выделять автомобиль, тогда работать стало намного легче», – вспоминает Лариса Николаевна.
Измерение уровня освещенности по обращениям жителей города, а также по аварийным участкам проводились ежегодно. Данные замеры выполнялись сотрудниками лаборатории, в числе которых была Лариса Николаевна, совместно с районными сотрудниками ГАИ. Также освещенность замеряли на первых развязках КАД, на новых объектах при вводе в эксплуатацию, на объектах после их реконструкции (мосты, парки и улицы города). Так, за 40 лет Лариса Николаевна со своими коллегами, можно сказать, пешком обошла весь город.
«Когда идешь по вечернему городу и любуешься освещением улиц, подсветкой зданий и мостов, так становится приятно! И мысль о том, что и я вношу свой вклад в освещение города, – согревает душу», – делится Лариса Николаевна.
За время работы на предприятии Лариса Николаевна награждена почетной грамотой Министерства промышленности и энергетики РФ, знаком «Почетный работник жилищно-коммунального хозяйства России».
В Курске продолжается модернизация уличного освещения
Только за последние две недели на улицах Курска смонтированы более 3000 новых светодиодных светильников. Монтажные бригады компании «Световые Технологии ЭСКО» продолжают работать в рамках энергосервисного контракта.
В общей сложности заменено порядка 15 700 светильников – это более 60% от запланированного количества. Уже полностью модернизировано освещение на 252 улицах областного центра.
В ближайшее время подрядчик приступит к монтажу «умных» светильников на центральных улицах – они будут снабжены модулями беспроводной связи, что дает техническую возможность управлять каждым из умных светильников в отдельности. Когда заказчиком будет определен оператор системы, можно будет пользоваться полнофункциональным сервисом: из единой диспетчерской специалисты смогут дистанционно видеть статус светильника, потребление электроэнергии, управлять его световым потоком в зависимости от загруженности улиц. Например, снижение мощности светильника в ночные часы поможет уменьшить платежи за электроэнергию без ущерба для комфорта горожан.
Всего к концу декабря будут заменены более 25 800 светильников на 961 улице.
Каждый светильник проходит двухэтапную приемку качества: сначала самим подрядчиком, а потом представителями заказчика – комитетом жилищно-коммунального хозяйства Курска.
В конце сентября в городе работали представители специализированной лаборатории, которые производили замеры освещенности на ряде участков до и после замены светильников. Испытания, проведенные по методике соответствующей ГОСТу, показали, что нормы освещенности на улицах, где установлены новые светильники, не просто выполняются, а превышены. Это делается для большего комфорта и безопасности людей.
Напомним, горожане могут следить за прогрессом проекта не только по изменению освещенности на улицах, но и дистанционно на онлайн-карте – она размещена на сайте Администрации в разделе Городское хозяйство – Жилищное хозяйство – Карта замены светильников.
Как измерить распределение яркости дорожного освещения?
Дорожное освещение оказывает особое влияние на повышение безопасности дорожного движения, и именно измерение яркости определяет уровень «яркости» дорожного покрытия, наблюдаемый водителем. В этой статье мы обсудим, как использовать прибор для измерения яркости изображения для проверки дорожного освещения в соответствии с действующими правилами.
от Miko Przybyla | GL оптика
Почему рекомендуется измерение яркости?
Дорожное освещение оказывает особое влияние на повышение безопасности дорожного движения, и именно измерение яркости определяет уровень «яркости» дорожного покрытия, наблюдаемый водителем.Поскольку есть другие участники движения и в поле зрения водителя могут появляться различные препятствия, дорожное освещение улучшает время реакции водителя. Чтобы обеспечить надлежащие условия освещения, как конструкция, так и выбор осветительных приборов и их установка должны соответствовать действующим стандартам и техническим условиям.
Инвестиционный процесс, связанный со строительством или заменой системы освещения, является многоступенчатым, долгосрочным и очень сложным. Это требует участия многих людей и организаций, и поэтому кажется, что единственный объективный метод проверки качества освещения и соответствия стандартам — это измерения на месте при установке.Таким образом можно четко оценить окончательный эффект улучшения условий видимости на дороге. До сих пор на практике такие измерения проводились спорадически или не проводились вовсе. Вероятно, это было по ряду причин, но одной из них была ограниченная доступность и высокая цена подходящих измерительных приборов, а также трудоемкий и сложный процесс измерения.
Новый стандарт EN 13201: 2016 Дорожное освещение состоит из пяти частей и составляет основу для проектирования и оценки параметров дорожного освещения.Общие предположения, касающиеся как процедур выбора, так и количественных требований к освещению, включенных в новый стандарт, основаны на публикации 2010 года Международной комиссии по освещению «Освещение дорог для автомобильного и пешеходного движения».
Основные требования к освещению дорог, предназначенных в основном для высокоскоростного и среднескоростного движения, основаны на критериях, касающихся уровня и равномерности освещения самой дороги, освещения ее непосредственного окружения и ограничения ослепления. .Правильно спроектированное дорожное освещение способствует безопасности водителей и пешеходов, участвующих в дорожном движении. Метод яркости, используемый для оценки качества дорожного освещения, применяется к классам освещения M. Классы M предназначены для использования на моторизованных дорогах, где разрешены средние и высокие скорости. В таблице 1 приведены минимальные требования к яркости для освещения класса M.
Таблица 1: Классы освещения с определенными минимальными уровнями яркости и общей однородностью Uo и продольной однородностью Ul
Новый европейский проект измерителя яркости изображения.
В 2020 году работа по созданию нового европейского измерительного прибора была завершена в рамках сотрудничества между GL Optic из Польши, компанией, специализирующейся на производстве светотехнических приборов, и кафедрой светотехники Познаньского технологического университета. . Результатом разработок и промышленных исследований является GL Opticam 3.0 4K TEC , инновационная система для измерения яркости изображения на дорогах. Этот проект был реализован в рамках программы «Fast Track», софинансируемой Национальным центром исследований и разработок.
Команда Технологического университета провела множество измерений яркости на скоростных автомагистралях и в городах и поддержала проект своим опытом и знаниями. По мнению профессора Кшиштофа Вандаховича из Технологического университета Познани, была создана чрезвычайно продуманная система, полностью адаптированная к измерениям в соответствии со стандартом дорожного освещения EN 13201: 2016. Помимо современной измерительной системы, счетчик подключается к выделенному компьютеру и соответствующему программному обеспечению.Устройство имеет герметичный корпус и оснащено независимой системой электропитания, что необходимо для измерений, часто выполняемых на закрытых участках дорог без доступа к электросети. Набор также оснащен всеми необходимыми дополнительными элементами, такими как кабели, переходники и даже отвертки и светоотражающие жилеты.
Рис. 1 GL Opticam 3.0 4K TEC во время полевых измерений
УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О GL OPTICAM 3.0 4K TECУсловия, необходимые для проведения измерений
Измерения распределения яркости на дороге необходимо проводить после наступления сумерек, когда освещенность дороги больше не «дополнительно освещается» световым люком и при благоприятных погодных условиях.Рекомендуется, чтобы погодные условия не оказывали существенного влияния на измерения.
Высокие или низкие температуры могут повлиять на светоотдачу ламп или точность измерительных приборов. Сильный ветер может вызвать раскачивание светильников, понизить температуру ламп и изменить их световой поток. Влага на дорожном покрытии может существенно повлиять на яркость дороги. Степень прозрачности атмосферы влияет на рассеивание света и, в случае измерений яркости, влияет на уровень сигнала, отраженного от измеряемой поверхности, регистрируемого датчиком измерителя.
Кроме того, следует обратить внимание на вопросы, связанные с установкой освещения и окружающей средой. Газоразрядным лампам, светодиодным лампам и модулям требуется время для стабилизации светового потока. Измерения яркости следует проводить после завершения процесса запуска и после того, как убедитесь в достижении стабилизации.
В городских или населенных пунктах или вблизи других объектов следует исключить прямой свет и свет, отраженный от внешней установки.Посторонний свет может исходить из витрин, рекламных щитов и светофоров. Эти огни должны быть выключены или замаскированы, или корректировки могут быть сделаны при выключенных светофорах на основе отдельных измерений.
Определение поля измерения
Согласно стандарту, измерение распределения яркости должно включать участок дороги между двумя последовательными световыми столбами. На рисунке 1 приведены общие указания по методу определения поля измерения.В зависимости от принятого в конструкции класса освещения и выбранного типа светильников и высоты столба измеренное расстояние между осветительными колоннами может варьироваться от нескольких метров до нескольких десятков метров. Поэтому размер поля измерения должен быть указан в проекте и подтвержден на месте, так как фактическое распределение столбцов может отличаться от запланированного, что влияет на результаты измерений.
Рисунок 1: Поле расчета яркости
Измерения производятся в соответствии с направлением движения, анализируется вся ширина дороги, включая все полосы движения.Таким образом, ширина поля измерения зависит от ширины и количества спроектированных полос. В соответствии с Регламентом минимальная ширина полосы движения зависит от категории дороги и составляет от 2,50 м (подъездные пути) до 3,75 м (автомагистрали вне населенных пунктов). Максимальная ширина полосы застройки составляет от 3,5 м (автомагистраль), до 3,0 м (сборная дорога) до 2,5 м (двухполосная подъездная дорога) [2].
Например, ширина поля измерения для дороги с двусторонним движением в городе может составлять 5-6 м.С другой стороны, в случае трехполосного участка автомагистрали ширина может составлять 10,5 м и более.
Следовательно, следует выбирать участок дороги с минимально возможной кривизной. При анализе результатов измерений необходимо убедиться, что точки измерения не перекрывают горизонтальную дорожную разметку, например на разделительных линиях полос движения. Кроме того, дорога за измерительным полем должна быть освещена на расстоянии, по крайней мере, в двенадцать раз превышающем высоту осветительных столбов.
Для обеспечения эффективного измерения углы измерительного поля должны быть визуально и практически отмечены. В рамках конструкции нового измерителя были разработаны специальные «активные маркеры», которые можно легко разместить на дороге и легко обнаружить с помощью программного обеспечения во время анализа записанного изображения. Это уникально в мировом масштабе, и маркеры защищены патентом; подана соответствующая заявка в патентное ведомство для защиты результатов проекта.
Рис. 2 Активный маркер, защищенный патентом
Настройка счетчика и геометрия измерения
Измеритель должен быть установлен в центре полосы на высоте 1,5 м над поверхностью дороги и 60 м перед полем измерения, а используемая оптическая система должна быть способна измерять яркость по всей ширине дороги. измеряется. В случае дороги с несколькими полосами движения измеряемый участок необходимо измерять последовательно, перемещая счетчик в центр каждой полосы движения.Угол между оптической осью измерителя и поверхностью дороги изменяется только в пределах от 1,5 ° до 0,5 °, то есть немного ниже линии горизонта, чтобы покрыть все поле измерения. Таким образом воспроизводится поле зрения водителя, ведущего транспортное средство и наблюдающего перед ним на участке дороги между 60 м и 160 м.
Рис. 2. Идеальное расположение расходомера с соответствующей геометрией измерения.
Измерение и анализ результатов
Если используется точечный измеритель яркости, ось измерения должна быть точно нацелена на отдельные точки измерения.Из-за очень большого количества точек и их плотности, зависящей от точки зрения наблюдателя, такие измерения очень сложны и требуют много времени. Следовательно, точечные измерители яркости служат только для оценки уровней яркости. Детальный анализ и расчет средней и продольной яркости в некоторых случаях невозможен.
Когда используется измеритель яркости изображения, анализ уровней яркости и расчет результатов на соответствие стандартам основаны на анализе изображения.После того, как измерение выполнено, то есть сделана фотография отмеченного участка дороги, соответствующие функции программного обеспечения позволяют наложить сетку измерений на изображение, а также немедленно выполнить расчет и сравнение с требованиями стандарта. Программа содержит библиотеку требований для различных классов освещения и автоматически анализирует данные, полученные в результате измерений.
Полный измерительный набор GL Opticam 3.0 4K TEC включает калиброванный измеритель яркости, модуль питания от аккумулятора, профессиональный штатив, измерительное колесо, набор активных маркеров поля, светоотражающие жилеты, необходимую проводку и даже набор отверток.Кроме того, система оснащена специальными транспортными кейсами, которые образуют устойчивую измерительную стойку с ноутбуком, на котором установлено аналитическое программное обеспечение. Дополнительно можно купить автомобильный конвертер и модуль GPS. GL Optic предлагает Opticam 3.0 с профессиональным обучением работе с системой, которое проходит в реальных полевых условиях. Благодаря такому решению в течение десятка минут можно установить измерительное оборудование, разметить и измерить поле измерения, измерить уровни яркости и распределение, а также определить, соответствует ли установка требованиям стандарта и технических условий.
Заключение
Проверка проектных предположений путем оценки параметров освещения на дороге возможна благодаря использованию приспособленных для этих целей высококлассных счетчиков. Выбор измерителя особенно важен в случае измерения яркости, поскольку это сложно, требует много времени и требует остановки движения для подготовки и измерения. В этой ситуации лучшим решением является использование измерительной системы, состоящей из измерителя яркости изображения с правильно подобранной оптикой и удобным программным обеспечением для оценки параметров дороги в соответствии с требованиями стандартов дорожного освещения.
Компактная форма измерительной системы позволяет быстро и эффективно измерять распределение яркости на дороге даже одним человеком и сводит к минимуму неудобства, связанные с ограничением движения транспортных средств во время измерений, если измерения производятся на используемых дорогах.
Литература
[1] Закон о дорожном движении (Законодательный вестник 2020 г., поз. 110)
[2] § 15 Постановления министра транспорта и морской экономики от 2 марта 1999 г. о технических условиях, которым должны соответствовать дороги общего пользования, и их местонахождении. (Законодательный вестник 2016 г., п.124).
[3] Законодательный вестник 2006 г., пункт 625 — Закон об энергетике от 10 апреля 1997 г.
[4] CEN / TR 13201-1: 2016 — Дорожное освещение. Часть 1: Рекомендации по выбору классов освещения.
[5] EN 13201-2: 2016 — Дорожное освещение. Часть 2: Требования к производительности.
[6] EN 13201-3: 2016 — Дорожное освещение. Часть 3: Расчет производительности.
[7] EN 13201-4: 2016 — Дорожное освещение. Часть 4: Методы измерения эффективности освещения.
[8] EN 13201-5: 2016 — Дорожное освещение. Часть 5: Показатели энергоэффективности.
[9] M. Zalesińska: Projektowanie oświetlenia drogowego. Przewodnik projektanta № 3/2019 (июль-сентябрь), WPIIB, 2019.
Проверка качества дорожного освещения по критерию освещенности
Качество дорожного освещения и способ освещения городских и общественных пространств широко обсуждались в последние годы ввиду все более широкого использования светодиодного освещения, которое значительно отличается от традиционных систем освещения с газоразрядными лампами.
Новая технология влияет на изменение конструкции светильника, уровня яркости (яркости) источника, цветовой температуры и фотометрической формы, то есть распределения силы света (LID), что, в свою очередь, позволяет значительно сэкономить электроэнергию. . В настоящее время во многих городах и муниципалитетах проводятся многочисленные модернизации дорожного освещения. Старые светильники заменяются светильниками, изготовленными по светодиодной технологии. Однако бывают ситуации, в которых в результате такой замены не происходит ожидаемого улучшения качества дорожного освещения, а иногда светодиодное освещение критикуют только за то, что оно заменило ранее использовавшееся освещение, к которому пользователи уже привыкли.
Итак, как города, муниципалитеты и дорожные менеджеры могут проверить качество освещения в рамках основных параметров освещения? В предыдущей статье мы обсудили способы проверки освещения с помощью измерений освещенности дороги, которые применяются к дорогам класса M (автомобильные), то есть в основном с высокой интенсивностью движения, и скоростным шоссе. В этой статье мы обсудим принципы светового дизайна для других классов дорожного освещения, где метод освещенности используется при проектировании и проверке.Мы также обсудим действующие стандарты и правила и представим дополнительные передовые методы и условия, которые влияют на способ проектирования и оценки дорожного освещения, но не требуются по закону.
Какие дороги, зачем и как освещать?
Правильно спроектированная и правильно выполненная установка дорожного освещения предназначена для обеспечения всех участников движения, то есть водителей, велосипедистов и пешеходов, адекватным визуальным комфортом и оказывает влияние на повышение безопасности движения и улучшение общего ощущения безопасности после темный.Во многих странах по экономическим причинам освещение всех улиц и дорог не используется, а действующие правила определяют места и участки, которые должны освещаться в ночное время [1].
Такие правила обычно сосредоточены на определенных местах или условиях дорог общего пользования, где должно использоваться дорожное освещение, например:
- когда дорога пересекает освещенную территорию и участники движения могут видеть блики,
- на стыке или перекрестке с уже освещенной дорогой, с переходной зоной между освещенным и неосвещенным участком дороги с убывающей освещенностью и протяженностью не менее 200 м — на автомагистралях (класс А) или скоростных (класс S) и 100 м — на дорогах с ускоренным движением (класс GP) и на дорогах более низких классов
- на пересечении со скоростной автомагистралью и на перекрестке с круговым движением,
- по основным дорогам с ускоренным движением при перекрестке с островами в бордюрах,
- между освещенными участками — если длина участка не превышает 500 м,
- в секции, прилегающей к освещенному мосту,
- в пунктах взимания платы,
- на улице с одной проезжей частью и четырьмя и более полосами движения,
- на перекрестке в застроенной зоне, где расположены общественные здания и остановки общественного транспорта,
- и в зоне пешеходных переходов и выхода к остановкам общественного транспорта в застроенной зоне.
За исключением случаев, упомянутых выше, обычно муниципалитет несет ответственность за планирование освещения общественных мест и дорог в муниципалитете [2].
Еще одним важным нормативным документом является последний стандарт EN 13201-2: 2016 Освещение дорог. Нормы, содержащиеся в этом стандарте, определяют основные требования к освещению для обеспечения высокой визуальной эффективности и комфорта для всех участников дорожного движения с минимально возможными инвестиционными и эксплуатационными расходами на систему освещения.Технический отчет TR 13201-1: 2016 [3], первая часть этого документа, не имеет статуса польского стандарта, но определяет способ выбора класса освещения. Отдельные части стандарта определяют соответственно: количественные требования к отдельным классам освещения [4], метод расчета параметров освещения [5], методы измерения качества освещения [6] и метод оценки энергоэффективности дорожного освещения [7] ].
Основным критерием при проектировании дорожного освещения является яркость и освещенность.Соответствующий уровень яркости или освещенности следует выбирать в зависимости от условий, в которых находится участник дорожного движения, его скорости движения и, следовательно, времени, которое он должен заметить препятствие, как на дороге, так и в непосредственной близости от нее, в зависимости от форма дороги и в зависимости от того, кто является основным пользователем, движущимся по дороге.
Методы, определяющие выбор класса освещения, определены в стандарте [3]. Стандарт также определяет, какие дороги должны быть спроектированы в соответствии с критерием освещенности, а какие — в соответствии с критерием освещенности.По стандарту различают три основных класса освещения:
.- Класс М (автотранспортные средства) — классы освещения на дорогах с автомобильным движением, где разрешены средние и высокие скорости — критерием проектирования является критерий яркости;
- Класс C (конфликтные зоны) — следует использовать в первую очередь в тех случаях, когда классы M не могут использоваться из-за коротких расстояний обзора (менее 160 м) или когда положение наблюдателя особенно важно. Такая ситуация имеет место в зонах конфликта, таких как переходы дорог, перекрестки с круговым движением, торговые улицы, автостоянки и районы, где образуются очереди автомобилей.Кроме того, класс C также применяется к движению пешеходов и велосипедистов, когда класс P не подходит — критерием проектирования является критерий освещенности;
- Класс P (пешеход) — относится к пешеходам и велосипедистам, едущим по тротуарам, велосипедным дорожкам, парковочным полосам и дорогам жилых домов, автостоянкам, школьным дворам и т. Д. — критерий проектирования является критерием освещенности.
Как проверить качество освещения?
Принимая во внимание критерии и принципы проектирования посредством соответствующих измерений освещенности, мы можем проверить, была ли установка освещения выполнена в соответствии с действующими нормативами.В таблице 1 представлены средние значения освещенности [лк] и однородности для конфликтных зон, т.е. класса C.
В таблице 2 ниже указаны требуемые уровни освещенности для пешеходного движения, т. Е. Класс P.
Для обеспечения адекватной однородности фактическая средняя освещенность не должна превышать в 1,5 раза нормативное значение для данного класса.
Подробные положения стандарта предусматривают дополнительные классы: SC, HS и EV в дополнение к классам C и P.Эти классы предназначены для мест, где освещение в основном используется для идентификации людей, предметов и зон с высоким риском совершения преступлений. Если есть особая необходимость идентифицировать вертикальные поверхности, дорога принимает класс EV.
Кроме того, стандарт предоставляет ряд более подробных критериев, которые необходимо учитывать при выборе классов освещения при проектировании специальных осветительных установок. Подробнее об этом М. Залесинская пишет в [Руководстве дизайнера] (No.3/2019), опубликованный издательством Польской палаты инженеров-строителей [8].
Как проводить измерения?
Измерения освещенности следует проводить с помощью соответствующего измерительного оборудования, например, измерителя освещенности, люксметра или спектрорадиометра, оборудованного правильно сконструированной и откалиброванной головкой для измерения освещенности.
Правила измерения напрямую связаны с правилами проектирования, потому что оценка качества освещения основана на реконструкции ситуации в реальных условиях, что позволяет проверить выполнение критериев и предположений, сделанных проектировщиком на этапе реализации проекта.В этом конкретном случае измеритель следует разместить в четко определенных местах на дороге и соответствующим образом измерить распределение освещенности. Часть 4 стандарта определяет методы измерения освещенности. Чтобы применять их должным образом, важно понимать принципы и критерии проектирования, содержащиеся в стандарте.
Следует отметить, что уровни освещенности, указанные в таблице 1, относятся к измерениям, выполненным горизонтально на поверхности дороги.Расположение точек измерения зависит от расстояния между светильниками и ширины проезжей части. Измерение освещенности следует проводить на рассматриваемой территории, которая включает в продольном направлении два последовательных светильника в одном ряду, а в поперечном направлении — ширину области с одинаковым классом освещенности, т. Е. Если дорога и прилегающая тротуарная или велосипедная дорожка имеют одного и того же класса освещенности, при измерениях их можно рассматривать как одну площадку.Точки измерения должны быть равномерно распределены в пределах измерительного поля.
Расстояние между точками измерения (D в [м]) в продольном направлении следует рассчитывать по формуле:
где:
S — расстояние между светильниками в [м],
N — количество точек измерения в продольном направлении,
для S ≤ 30 м, это N = 10,
для S> 30 м, наименьшее целое число, дающее D ≤ 3 м.
Расстояние между точками измерения (d в [м] в поперечном направлении следует рассчитывать по формуле:
где:
Wr — ширина дороги или рассматриваемой территории в [м],
n — количество точек измерения в поперечном направлении, равное 3 или более и являющееся целым числом, дающим d ≤ 1.5 мес.
Расстояние между точками и краями рассматриваемой поверхности должно быть D / 2 в продольном направлении и d / 2 в поперечном направлении. Расположение точек измерения в поле измерения показано на рисунке 1.
Рисунок 1: Измерительная сетка, используемая для измерения освещенности дороги
Если требуется дополнительное освещение для улучшения видимости информации, вертикальные знаки и распознавание лиц, следует определять вертикальную освещенность и полуцилиндрическую освещенность (см. Требования в таблице 2 и требования для классов EV и SC).И вертикальную, и цилиндрическую освещенность следует измерять на высоте 1,5 м над рассматриваемой поверхностью. Вертикальную освещенность следует измерять в вертикальной плоскости. Следует помнить, что вертикальная освещенность зависит от направления наблюдения; поэтому плоскость вертикального освещения должна быть направлена перпендикулярно основным направлениям движения, которые обычно представляют собой два направления, параллельные дороге.
Рисунок 2: Полуцилиндрическая освещенность, измеренная по вертикали на высоте 1.5 м над дорожным покрытием
Полуцилиндрическая освещенность также меняется в зависимости от направления наблюдения; поэтому задняя плоская поверхность полуцилиндра должна быть направлена перпендикулярно основным пешеходным направлениям, которые на дороге обычно находятся в продольном направлении. На рисунке 2 представлена принципиальная схема для измерения освещенности полуцилиндрической формы с помощью измерителя, снабженного головкой, предназначенной для измерения освещенности на плоских поверхностях (горизонтальная или вертикальная освещенность).
Рисунок 3: Свет, излучаемый светильниками со слишком большим углом наклона по отношению к поверхности дороги:
α — угол в поперечном направлении, в котором освещается поверхность дороги,
ß — угол поперечного направления, в котором освещается дорожное покрытие и его ближайшее окружение.
Дополнительные критерии оценки качества освещения
- Правильное расположение светильников
Выбор и расположение подходящих светильников должны гарантировать, что значения освещенности и равномерность освещения достигаются, которые соответствуют требованиям стандарта.Дизайнеры обычно ищут светильники, которые можно расположить как можно дальше, чтобы добиться высокой энергоэффективности осветительной установки. Однако при использовании больших расстояний между светильниками равномерность освещения может не достичь требуемого значения. Использование светодиодных светильников открывает большие возможности для повышения энергоэффективности. Такие светильники оснащены источниками света высокой яркости, а современные оптические системы с линзами позволяют правильно формировать фотометрические твердые тела, например.грамм. так что их можно разместить на значительном расстоянии. Оптимально спроектированный фотометрический корпус также помогает направить как можно больше светового потока в направлении освещаемой поверхности. Это увеличивает эффективность освещения и снижает проблему светового загрязнения.
Натриевые лампы высокого давления, широко используемые в последние несколько десятилетий, имели низкий индекс цветопередачи и теплый цвет света. Внедрение светодиодных источников в дорожное освещение было связано с улучшением индекса цветопередачи и значительным повышением цветовой температуры (более холодный свет).Холодный цвет светодиодных источников способствует достижению большей световой отдачи, но в последние годы внимание было уделено проектированию наружного освещения, особенно в городах, с лампами с более теплым цветом света. Такие рекомендации оправданы тем, что в спектральном распределении светодиодных источников присутствует много синего излучения. Высокая доля синего излучения значительно влияет на регуляцию циркадного ритма, подавляя уровень меланина, который является гормоном сна.Понижение уровня мелатонина ночью нарушает циркадный ритм, может вызвать трудности с засыпанием и привести к другим проблемам со здоровьем.
Спектрорадиометр с светоизмерительной головкой (GL Optic Spectis 1.0 Touch + Flicker) используется для измерения освещенности с одновременным измерением спектрального распределения, цветовой температуры и показателей, связанных с оценкой влияния спектра лампы на регулирование циркадный ритм.
Литература
1.Постановление министра транспорта и морской экономики от 23 декабря 2015 г. о технических условиях, которым должны соответствовать дороги общего пользования, и их местонахождении, Законодательный вестник 2016 г., позиция 124.
2. Закон от 10 апреля 1997 г. — Закон об энергетике, Журнал 625.
3. CEN / TR 13201-1: 2016 — Дорожное освещение. Часть 1: Рекомендации по выбору классов освещения.
4. EN 13201-2: 2016 — Дорожное освещение. Часть 2: Эксплуатационные требования.
5. EN 13201-3: 2016 — Дорожное освещение. Часть 3: Расчет параметров освещения.
6. EN 13201-4: 2016 — Дорожное освещение. Часть 4: Методы измерения эффективности освещения.
7. EN 13201-5: 2016 — Дорожное освещение. Часть 5: Индекс энергоэффективности.
8. М. Залесинска, Проектирование дорожного освещения, «Przewodnik projektanta» № 3/2019 (июль-сентябрь), WPIIB, 2019.
Автор статьи:
M. Zalesińska, K. Wandachowicz, Познанский технологический университет,
M. Przybyła — GL Optic
Дизайн уличного освещения: схема и расчеты
Дизайн уличного освещения — это дизайн уличного освещения, позволяющий безопасно продолжить путешествие по дороге.Схемы уличного освещения никогда не создают такой же вид дневного света, но обеспечивают достаточное освещение, чтобы люди могли видеть важные объекты, необходимые для движения по дороге. Уличное освещение играет важную роль:
- Снижение риска несчастных случаев в ночное время
- Помощь в защите зданий / имущества (предотвращение вандализма)
- Предотвращение преступности
- Создание безопасной среды для проживания
Основные характеристики светильников уличного освещения
Основными характеристиками светильников уличного освещения являются:
- Проездные светильники устанавливаются горизонтально и поэтому имеют фиксированное вертикальное наведение.
- Светильники для освещения проезжей части дороги имеют особое распределение интенсивности, которое требуется для освещения длинных узких горизонтальных полос на одной стороне светильника, минимизируя при этом интенсивность на другой стороне светильника.
- Распределение интенсивности вверх и вниз по узкой полосе в целом одинаково.
- Любой фиксированный направленный светильник, не имеющий такого распределения силы света, называется светильником зоны.
Основные цели схемы проектирования уличного освещения
Основные цели схемы проектирования уличного освещения приведены ниже:
- Идеальное визуальное ощущение для безопасности
- Освещенная среда для быстрого движения транспортных средств
- Четкое изображение объектов для комфортного движение участников дорожного движения.
Какие лампы используются в уличном освещении?
В светильниках уличного освещения используются различные типы ламп. Это
- Натриевая лампа высокого давления
- Металлогалогенные лампы
- Натриевые лампы низкого давления
- Лампа накаливания (не рекомендуется)
- LED
- CFL (не широко используется на переулках или улицах)
Основные факторы в Схема уличного освещения
- Уровень яркости должен быть правильным
Яркость всегда влияет на контрастную чувствительность препятствий по отношению к фону.Если улица ярче, то более темное окружение заставляет водителя адаптироваться, если только водитель не сможет воспринимать окружающие предметы. Согласно CIE, 5 м от дороги с обеих сторон будут освещены уровнем освещенности не менее 50% от уровня освещенности дороги. - Должна быть достигнута однородность яркости
Для обеспечения визуального комфорта глазам зрителя требуется достаточная однородность света. Однородность света означает отношение минимального уровня яркости к среднему уровню яркости, т.е.е.
Он называется коэффициентом продольной однородности, поскольку он измеряется вдоль линии, проходящей через место для зрителей в середине транспортного потока, обращенного к транспортному потоку. - Степень бликов В схеме проектирования всегда учитывается ограничение.
Блики означают визуальный дискомфорт из-за высокой яркости. Есть два типа бликов, создаваемых уличными светильниками: первый тип — это блики для людей с ограниченными возможностями, а второй — блики, вызывающие дискомфорт. Ослепление для людей с ограниченными возможностями не является сильным фактором, скорее, дискомфортные блики являются обычным фактором из-за незапланированной схемы уличного освещения. - Спектры лампы для визуальной резкости зависят от правильного освещения
Очень важно создать объект по размеру и размеру. - Эффективность визуального наведения также является важным фактором
Он помогает зрителю угадать, насколько далеко от него находится другой объект.
Типы дорог для реализации различных схем проектирования уличного освещения
Согласно CIE 12 дорог в целом подразделяются на пять типов.
Тип А проектирования уличного освещения
- Интенсивное и высокоскоростное движение.
- Дороги разделены разделителями.
- Переход запрещен.
- Контролируемый доступ
- В качестве примера: экспресс-способы.
Проектирование уличного освещения, тип Б
- Тяжелое и высокоскоростное движение.
- Отдельная дорога для медленного движения транспорта или пешеходов.
- В качестве примера: Магистраль.
Проектирование уличного освещения типа C
- Интенсивное смешанное движение с умеренной скоростью.
- Сельские и городские дороги.
- В качестве примеров: КАД или Радиальная дорога.
Проектирование уличного освещения тип D
- Медленное движение и пешеходное движение.
- Дорога в черте города или ТЦ.
- Как пример: Торговые улицы.
Тип E дизайна уличного освещения
- Смешанное движение с ограниченной скоростью.
- Подъездная дорога между жилыми массивами.
- В качестве примера: Местная улица.
Уличный светильник
Распределение силы света уличного фонаря измеряется с помощью зеркального гониофотометра.И это графически представлено диаграммой полярной интенсивности.
Но распределение интенсивности дорожного света измеряется в соответствии с фотометрическим условием C-. В фотометрии C-, C — это угол на плоскости поверхности дороги, а ɣ — это угол, образованный между вертикальной осью светильника и направлением светового потока, или, другими словами, ɣ — угол падения.
Изначально на поверхности дороги собираются значения освещенности для конкретных точек.
Затем интенсивность I рассчитывается по уравнению освещенности,
Где E P — освещенность в точке P на дороге, а h — высота по вертикали от точки P до светильника.После расчета интенсивности мы помещаем все значения интенсивности в таблицу C-в соответствии с их угловым положением.
Формат таблицы C-ɣ показан выше. На приведенной выше диаграмме C ’- позиция максимальной интенсивности на столе.
Три основных плоскости силы света рассматриваются на поверхности дороги по отношению к одному светильнику:
- Плоскость 1: C-0 o до C-180 o вдоль дороги.
- Самолет 2: C-90 o до C-270 o через дорогу.
- Плоскость 3: Основная плоскость, через точку максимальной силы света, то есть от C ‘до C’ + 180 o
Чтобы получить C ‘, мы должны подготовить диаграмму распределения интенсивности дорожного светового светильника на Дорога. Там, где интенсивность будет соответствовать максимальному значению, это градусное значение C ’. Чтобы нарисовать главную ось плоскости, мы должны добавить 180 o с C ’.
Угол распространения и распространения светильника для уличного освещения
Два основных термина, относящихся к светильнику для уличного освещения:
- Угол распространения: это угол, под которым светильник направляет световой поток через дорогу.
- Угол освещения: это угол светильника, под которым световой поток направляется вдоль дороги.
Обозначается следующим образом:
Схемы расположения столбов в дизайне уличного освещения
Односторонний
Когда ширина (W) дороги почти равна высоте столба (H), то есть W = H, тогда полюса расположены только с одной стороны. Обычно высота опоры составляет 10 метров.
Пролет между двумя опорами равен ширине дороги.
Двусторонний
Когда ширина (W) дороги почти вдвое превышает высоту столба (H), т.е.е. W = 2H, то полюса располагаются по обеим сторонам напротив друг друга.
Расстояние между двумя опорами не может быть равно ширине дороги.
Зигзагообразно или в шахматном порядке
Когда ширина (W) дороги почти в 1,5 раза больше высоты стойки (H), то есть W = 1,5 H, тогда столбы располагаются с обеих сторон зигзагообразно.
Расстояние между двумя опорами не может быть равно ширине дороги.
Положение центральной кромки
Когда ширина (W) дороги намного больше, чем высота опоры (H), т.е.е. W >> H тогда столбы расставлены на центральной обочине дороги. Светильники обращены к обеим дорожным покрытиям от центральной кромки.
Расстояние между двумя опорами не должно равняться ширине дороги.
Каковы параметры дизайна уличного освещения?
Расчетный параметр уличного освещения измеряется, оценивается или моделируется на всем протяжении дороги.
- Средний поддерживаемый уровень яркости в люксах
- По всей однородности (U 0 ) освещенности для всей площади (пролет × ширина) дороги
- Продольная однородность измеряется по длине дороги (по умолчанию центральная длина )
- Поперечная равномерность измеряется поперек дороги по линии, проходящей через точку надира.
- Ослепление для инвалидности выражается в приращении порога.
- Дискомфорт Блики обозначаются знаком контроля бликов.
- Удельная мощность измеряется на единицу длины.
Где,
где нет. светильника (n) = 1 для одностороннего расположения столбов
= 2 для двухстороннего расположения столбов
= 2 для расположения столбов в шахматном порядке.
Базовый контроллер уличного освещения построить несложно. Лучшие стартовые комплекты Arduino уже будут поставляться с необходимыми для этого Arduino и фоторезистором.
Как вычислить среднюю освещенность дорожного покрытия?
Средняя освещенность рассчитывается методом люмена, где учитываются коэффициент обслуживания (MF) и коэффициент использования (COU).
Где,
Φ L = Люмен светильника,
A eff = эффективная площадь дорожного покрытия при освещении = Размах × Ширина = S × W
N = Количество светильников
Опять же,
N = 1 для односторонний дизайн уличного освещения и
N = 2 для двухстороннего и ступенчатого дизайна уличного освещения,
n = количество ламп, используемых в одинарном светильнике = 1 для уличного освещения.
Коэффициент использования (COU) — это отношение используемого просвета к установленному просвету. И это получается из графика COU, рекомендованного CIE.
Удельная яркость точки (L) на поверхности дороги
Относится к конкретной точке освещенности (E).
Выражается как, L = q × E,
Где q — коэффициент яркости в, зависящий от двух углов β и ɣ.
β — угол между плоскостью падения света (плоскость 1) и плоскостью наблюдения (плоскость 2).
Ɣ — это угол падения в плоскости 1.
Итак, теперь
Поскольку r и q оба являются функцией двух углов β и ɣ, мы должны записать уравнение как
Как вычислить удельную освещенность точки из Схема изо-люкс уличного фонаря?
Диаграмма Iso-Lux — это распределение освещенности уличного светильника на улице или дорожном покрытии. Точка максимальной освещенности называется точкой надира. Уровни освещенности других точек даны в процентах по отношению к E max точки Надира.Предположим, что E max в надире составляет 100 люкс, а в другой точке освещенность составляет 73 люкс, тогда эта точка отмечена как 73% от E max . Таким образом, все точки с 73% E max соединяются вместе, чтобы получить диаграмму Iso-Lux для 73% E max . Таким образом строятся все кривые Iso-Lux. Делая точку надира центром, рисуются две оси вдоль и поперек дороги.
Допустим, у нас есть диаграмма Изо-Люкс уличного фонаря.
Согласно приведенной выше примерной схеме Iso-Lux, мы должны разделить размер двух осей на член относительно высоты светильника (h).
Предположим, что в точке P мы должны рассчитать освещенность, и у нас уже есть диаграмма Iso-Lux светильника.
Теперь мы узнаем координату этой точки P относительно положения светильника. Предположим, что эта точка P находится на расстоянии h от светильника 1 и на расстоянии 2h от светильника 2 и на расстоянии 0,8h от дороги светильников 1 и 2.
Теперь мы должны рассчитать освещенность в точке P для каждого светильника по одному из диаграмма Изо-Люкс.
Let, Вклад светильника 1 в освещенность в точке P равен E P, 1 = x 1 %,
Вклад освещения светильника 2 в точку P равен E P, 2 = x 2 %,
Вклад светильника 3 в освещенность в точке P равен E P, 3 = x 3 %,
Итак, предельная освещенность в точке P составляет
. Опять же, E max рассчитывается по уравнению, рекомендованному CIE, т.е.е.
Значение Φ уже указано производителем светильника. Таким образом, мы можем получить значение E max и, следовательно, E P в точке P.
Блики в уличном освещении
Блики — это визуальный дискомфорт для глаз человека из-за неправильного уровня распределения яркости светильника. для просмотра объекта. Ослепление можно разделить на два типа:
- Ослепление для инвалидности
- Ослепление для дискомфорта
Ослепление для инвалидности
Ослепление для инвалидности на короткое время лишает человеческие глаза возможности видеть любой объект.Например, когда мы смотрим на любой яркий источник в течение нескольких секунд, а затем смотрим на любой объект с низкой яркостью, мы перестаем видеть этот объект должным образом, вместо этого мы несколько раз видим черное пятно. Это один из видов мгновенной слепоты.
Ослепление для инвалидности измеряется при пороговом значении приращения. С помощью распределения света светильника и номограммы можно определить пороговое значение установки светильника.
Номограмма представляет собой графическое представление формулы эквивалентной яркости вуалирования; значение порогового приращения представлено T I и рассчитывается в процентах.
Он определяется как
, где L V — это вуалирующая яркость, а L avg — средняя яркость объекта или поверхности дороги. Где L V — это вуалирующая яркость, а L avg — средняя яркость объекта или поверхности дороги.
Ослепление с дискомфортом
Ослепление с дискомфортом не является причиной мгновенной слепоты, как ослепление при инвалидности, но оно может влиять на видимость человеческими глазами в течение длительного времени.Этот вид бликов зависит от установки светильника. Если яркость имеет более высокое значение, человеческий глаз не может должным образом наблюдать объект с более низкой яркостью, кроме этой более высокой яркости. Ослепление, вызывающее дискомфорт, рассчитывается логарифмически. Если у нас есть удельный световой индекс (SLI) светильника, мы можем легко вычислить этот дискомфортный блеск этого светильника. SLI — это характеристика светораспределения светильника.
Обозначается знаком контроля ослепления (G). Для уличного освещения знак контроля дискомфортного ослепления определяется по формуле:
Где,
SLI = Specific Luminaire Index,
L avg = средняя яркость дорожного покрытия (кд / м 2 )
h ‘= уменьшенная монтажная высота ( м).
p = количество светильников на километр.
SLI вычисляется логарифмически.
Где,
I 80 и I 88 — сила света (кд) в нисходящих вертикальных направлениях по вертикали, параллельной оси дороги, соответствует углу 80 градусов и 88 градусов соответственно.
F — видимая светоизлучающая площадь ( 2 м) светильника, если смотреть под углом ɣ = 76 градусов к нисходящей вертикали.
C — это коэффициент цвета, соответствующий SPD используемой электрической лампы.Для натриевой лампы низкого давления C = 0,4 и C = 0 для всех остальных ламп белого цвета.
Когда SLI <2, контроль бликов ограничен. Когда 2 ≤ SLI ≤ 4, контроль бликов умеренный. Когда SLI> 4, контроль бликов высокий.
Более высокое значение SLI означает меньшую вероятность создания дискомфортных бликов.
Ввод в эксплуатацию уличного освещения в соответствии с EN13201
12 апреля 2018 г., Публикуется в статьях: EE Publishers, статьях: Vector.
проф.S Matei, Eletromagnetica SA
Измерения яркости дорожного и уличного освещения позволяют анализировать световую среду с точки зрения водителя.
Качественное дорожное освещение важно для обеспечения безопасности движения на дорогах общего пользования. Хорошее освещение на маршрутах движения может снизить количество ночных происшествий на 30%. Поэтому поверхность дороги должна быть освещена, чтобы водители могли хорошо видеть предметы на ней.
Яркость, иначе называемая яркостью, зависит от количества света, направляемого на поверхность дороги осветительными приборами, и от отражающих свойств самой поверхности дороги. Также необходимо знать отражающие свойства поверхности дороги, чтобы оптимально расположить светильники, чтобы разработать модель в качестве эталона для оценки практических результатов перед практической оценкой.
Также важно знать распределение яркости во всем поле зрения или, по крайней мере, в большом количестве его сегментов для детальной оценки освещенности.
Таким образом, очевидно, что выполнение измерения с использованием метода двухточечного измерения требует огромного количества времени или может быть выполнено только в грубой сети, если это вообще возможно.
Однако разработка фотометров с камерой с заряженной связью (ПЗС) позволила решить такие проблемы измерения. Это может включать оценку Unified Glare Rating (UGR), анализ условий видимости на обочине дороги, запись контраста и многое другое (см. Рис.1).
Рис. 1: «Традиционный» измеритель яркости (слева) и тип камеры CCD (справа).
Яркость традиционно является основной величиной, определяющей качество дорожного освещения.
Проектирование и расчет дорожного освещения в Европе основаны на техническом отчете EN 13201: 1 и европейском стандарте EN 13201: 2-4. В техническом отчете указаны классы освещения, установленные в стандарте, и даны рекомендации по применению этих классов. В стандарте приведены значения среднего уровня освещенности дорожного покрытия; общая равномерность яркости U 0 ; равномерность яркости по продольной оси U l ; потеря видимости, вызванная ослеплением по инвалидности (Threshold Increment TI) и освещением окружающей среды (объемное звучание или SR).Рекомендации по дорожному освещению для средней яркости дорожного покрытия в Европе варьируются от 0,3 до 2 кд / м 2 , что соответствует мезопическому региону.
Проблема с измерением уличного освещения
Точные и поддающиеся количественной оценке измерения уличного освещения необходимы для получения желаемых результатов в практических приложениях. От измерения количества света на поверхности дороги до обеспечения соответствия стандартам, измерение и анализ освещенности являются важным шагом в обеспечении безопасности и эффективности дорожного движения.
Кажущаяся яркость на поверхности области определяется количеством света, отраженного в глаза наблюдателя, в данном случае глаза водителя (см. Рис. 2).
Рис. 2: Угловое соотношение, используемое для описания яркости любой точки на поверхности дороги, освещенной одним уличным фонарем и просматриваемой автомобилистом в позиции с надписью «Наблюдатель».
Текущие стандарты заявляют, что одной из основных целей освещения проезжей части является повышение яркости и однородности яркости вдоль и по всей ширине проезжей части.
Таким образом, классы освещения были определены набором фотометрических требований, направленных на визуальные потребности определенных участников дорожного движения в определенных типах дорожных участков и окружающей среды. Пример этих требований показан на рис. 3.
Рис. 3: Схема освещения проезжей части и пример освещения класса
При определении классов освещения специалисты по освещению часто используют люксметры или другие специализированные устройства, которые измеряют освещенность (в люксах), чтобы подтвердить соответствие уровня освещенности (в кд / м 2 ).
Освещение основных дорог обычно определяется с помощью следующих параметров:
- Средняя яркость дорожного покрытия ( L av ).
- Общая равномерность освещенности дорожного покрытия ( U O ).
- Равномерность продольной освещенности дорожного покрытия ( UL ).
- Приращение порога ( TI ).
- Коэффициент объемного звучания ( SR ).
Измерения дорожного освещения (т.е. Lav, U O и U L ) обычно изготавливаются с помощью измерителей яркости, таких как те, что показаны на рис. 1. Однако использование «традиционных» измерителей яркости приводит к длительной настройке и измерению. время из-за большого количества точек измерения (≥ 30 точек), распределенных по полю измерения, в соответствии с требованиями стандарта.
Что еще более важно, необходимо несколько часов перекрытия дороги (включая встречные полосы, если таковые имеются) для обеспечения возможности измерения без влияния фар автомобиля.Это приведет к перебоям в трафике и затратам, не говоря уже об обработке данных. Однако детали яркости дорожного покрытия между точками измерения (вызванные износом и погодными условиями) могут не приниматься во внимание при использовании этого точечного метода. Таким образом, фактическая максимальная и минимальная яркость дорожного покрытия и последующий анализ среднего значения и однородности могут не отражать фактическое состояние дороги.
Стандарты уличного освещения явно не указывают категорию приборов, которые будут использоваться, или связанные с ними ошибки.В EN 13201-4: 2015, например, упоминается, что: «Яркость должна измеряться с помощью измерителя яркости, характеристики которого подходят для целей измерений».
Стандарт включает следующие комментарии к КИП:
«Метрологические характеристики приборов должны оцениваться для конкретных условий применения.
Следовательно, при необходимости калибровочные и фотометрические характеристики используемого детектора должны быть скорректированы с учетом условий окружающей температуры и влажности во время измерений и спектров, излучаемых в видимой области светильниками.
Приборы, используемые для измерения фотометрических параметров, должны характеризоваться в соответствии с EN 13032-1 для всех соответствующих параметров, и их влияние должно учитываться в модели оценки неопределенности ».
Тем не менее, в стандарте EN 13201-1 содержатся следующие рекомендации по приборам:
Рекомендации по работе измерителя яркости приведены в CIE 69: 1987 и 53: 1982. Для измерения яркости в точке сетки измеритель яркости должен иметь возможность ограничивать общий угол измерительного конуса до 2 минут по вертикальной дуге и 20 минут по горизонтали.Для измерения средней яркости посредством однократного считывания измерительный прибор должен иметь маскирующее устройство, с помощью которого в измерение включается только свет, исходящий из данной области поверхности дороги. Угол падения измерительного прибора должен составлять 89 ± 0,5 ° к нормали на поверхность дороги .
Расчетное поле, указанное в EN 13201-3, начинается на расстоянии 60 м от наблюдателя. Это означает предотвращение перекрытия областей измерения, поскольку они наблюдаются измерителем яркости, оставленным на этом расстоянии, а угол, образованный измерительным конусом, мал, как указано выше.В качестве менее строгого решения можно использовать измеритель яркости с большим измерительным конусом на меньшем расстоянии и меньшей высоте. Рекомендуется, чтобы измерительный конус измерителя яркости не превышал 30 угловых минут, а размер измерительной зоны на дороге не превышал 0,5 м в продольном направлении 2,5 м .
Рис. 4: Теоретическая модель, разработанная в Dialux.
Погрешности измерения
Как упоминалось ранее, проект уличного освещения должен гарантировать, что установка работает в соответствии с необходимыми фотометрическими параметрами.Поэтому следует учитывать любые разумные изменения ключевых параметров, влияющих на работу измерителя яркости. В связи с этим, специальные стандарты определяют показатели качества, которые характеризуют работу измерителей яркости и люкс при их использовании для измерений общего освещения.
Стандарты также определяют процедуры измерения для каждого из индикаторов, а также стандартные условия калибровки. Кроме того, рекомендации касаются не только состояния оборудования, но и характеристик его датчиков.Таким образом, необходимо убедиться, что, например, они имеют правильное поле обнаружения и кривая отклика как можно ближе к кривой CIE V (λ) . Эти требования к калибровке особенно рекомендуются при выполнении измерений для договорных целей.
Также рекомендуется, чтобы инструменты, используемые для измерения фотометрических параметров, были по крайней мере типа F («Полевые», для использования вне помещений). Следующий класс — Тип L («лаборатория»). Полный список допустимых ошибок для обоих типов приведен в CIE 69: 1987 (см. Таблицу 1).Таким образом, калибровка прибора является важным фактором снижения неопределенности.
Фотометрыобычно калибруются с помощью стандартной лампы накаливания с вольфрамовой нитью (т. Е. В аккредитованных лабораториях и в соответствии со стандартами). В прошлом результаты измерений обычно обрабатывались с применением коэффициента коррекции цвета (CCF) для корректировки спектральных характеристик измеряемого источника света. Этот коэффициент может изменяться от одного до нескольких десятков процентов в зависимости от источника света и спектрального подхода фотометра функцией V (λ) .
К счастью, этот подход был заменен требованием, чья специфическая характеристика определения цвета для фотометров характеризуется так называемым индексом несоответствия f1 ‘и определена в CIE 69: 1987. Таким образом, предполагается, что все эти аспекты приняты во внимание, особенно при измерении производительности светодиодных систем освещения. Но независимо от того, является ли это светодиодной установкой или любым другим источником света, спектральное несоответствие фотометра будет потенциальным источником погрешности измерения.Таким образом, эти ошибки будут минимизированы за счет использования прибора с небольшим эталонным индексом f1 ’.
Краткий анализ ошибок, указанных в таблице 1, показывает, что максимально допустимая неопределенность для измерителей яркости должна быть менее 4,41% для приборов L-типа и менее 6,5% для приборов F-типа.
| Источник ошибки | Максимальная ошибка в эффективном диапазоне% | |
Тип L | Тип F | |
| Погрешность калибровки,% диапазон 0,1 — 1000 кд / м 2 | 2,5 | 3 |
| Погрешность калибровки,% диапазон 1000 — 10000 кд / м 2 | 3 | 3,5 |
| Нелинейность,% диапазон 0,1 — 1000 кд / м 2 | 0,15 | 0,5 |
| Нелинейность,% диапазон 1000 — 10000 | 0,25 | 1 |
| Коэффициент спектральной поправки,% | 3 | 4 |
| Инфракрасный отклик,% | 0,05 | 0,1 |
| Ультрафиолетовый ответ | 0,05 | 0,1 |
| Коррекция косинуса (если не отмечена как неисправленная),% | 2 | 4 |
| Окрестности | 0,3 | 1 |
| Усталость,% | 0,2 | 0,4 |
| Изменение температуры,% на К | 0,1 | 0,2 |
| Изменение диапазона | 0,3 | 0,6 |
Трудно достичь высокого уровня точности при измерении яркости дороги, поскольку на уровень неопределенности влияют несколько параметров.Неопределенность измерения может рассматриваться как имеющая три типа компонентов:
- Те, которые касаются метрологических характеристик системы измерения и влияния методики измерения.
- Те, которые касаются влияния номинальных характеристик и схемы измеряемого дорожного освещения.
- Те, которые касаются влияния мгновенных характеристик измеряемой установки дорожного освещения, а также погодных условий и условий окружающей среды.
Характеристики фотометров не позволяют определить неопределенность измерения для конкретного действия измерения, но инструменты с «лучшими» характеристиками обычно дают меньшую погрешность, чем инструменты с «более слабыми» свойствами.
Расчет яркости
Для оценки освещенных сцен необходимо знать распределение яркости во всем поле зрения или, по крайней мере, в большом количестве выбранных его сегментов. Выполнение измерительных задач с использованием метода точечного измерения либо требует огромного количества времени, либо может быть достигнуто только в грубой сетке, либо просто невозможно вообще.Также должна быть создана теоретическая модель для генерации значений яркости (расчет яркости) с помощью программного обеспечения (см. Рис. 4).
В контексте этих измерений освещения теперь возникает вопрос, насколько хорошо эти данные коррелируют с рассчитанными значениями из фотометрических таблиц распределения интенсивности и с известными геометрическими и фотометрическими параметрами светильников (см. Рис. 4a) в конкретной установке. тестового поля.
Рис. 4a: Распределение света светильника в полярных координатах.
На практике муниципальные чиновники обычно выбирают дорожное освещение на основе предложений программного обеспечения, такого как DIALux (см. Рис. 4), с входными данными, основанными, например, на предполагаемом классе освещения, сложности дорожной среды. и прогнозировать интенсивность движения. Таким образом, муниципальные чиновники довольно свободно выбирают классы освещения, исходя из условий дорожной среды, муниципальной политики и личного опыта чиновников. Однако эти теоретические методы обычно разрабатываются для идеальных условий определения освещенности или яркости.Уровень видимости рассчитывается с использованием яркости цели и фона в идеальных условиях.
На самом деле, все условия и ограничения, накладываемые при проектировании, должны быть приняты во внимание. Однако существует множество факторов, затрудняющих оценку и включение уравнения проекции света и аспектов измерения яркости в уравнение освещения.
| Параметры | Значения |
| Номер камеры | 1332721880 |
| Линза | 11010295 |
| Время захвата | 08.02.2018 12:40:52 |
| Тип захвата | Canon |
| Время выдержки | 30,29 с |
| Диафрагма | 3,564 |
| Прирост | 100 |
| Номер дела | 3541 |
| Повторная калибровка | 0,117 |
| Серый фильтр | 1 (без фильтра) |
| Цветовые коэффициенты | Стандартный |
| Относительная величина | 123,5% |
| Повышающая передача | 0,1% |
Человеческий глаз сложен, и сложно спроектировать систему внешнего освещения, основываясь только на теоретических гипотезах.На рис. 5 показан пример восприятия условий освещения (оценка визуальных характеристик) в сравнении с теоретической моделью. Изображение справа на рис. 5 показывает, как условия дорожного освещения при различных условиях обзора и погодных условиях отличаются от условий моделирования. Снимок сделан ночью. Часть измерений была проведена путем размещения камеры рядом с полосой движения на высоте 1,5 м в соответствии с рекомендациями CIE [CIE 1982].
Поскольку это дорога дальнего следования, была получена и сохранена серия изображений.Эти изображения яркости содержат информацию о свете и геометрии и позволяют проводить простые и эффективные измерения.
Рис. 5: Имитационная модель (слева) и фактическая установка (справа).
ПЗС-камерыLuminance позволяют использовать обработку изображений вместо «результатов аналоговой сетки» для измерения яркости. Таким образом, можно решить эту и другие проблемы измерения, включая измерения для оценки ослепления в соответствии с методом UGR; анализ видимости в дорожном движении в ночное время; оценка излучения источников ослепления; контрастность при различных условиях освещения или на самих источниках (например,грамм. лампы, светильники или дисплеи) и многое другое.
Фотометр с двумерным изображением, использующий ПЗС-датчик высокого разрешения, может измерять распределение яркости для всей площади поверхности дороги, в отличие от яркости предопределенных точек (точек сетки), что дает более полную информацию для анализа характеристик дорожного освещения с меньшими затратами. время.
Измерение яркости с помощью ПЗС
Как указывалось ранее, камеры яркости CCD (устройство с заряженной связью) имеют ряд преимуществ перед обычными экспонометрами.Чтобы проиллюстрировать это, был обследован участок произвольной дороги (см. Рис. 6). Яркость измерялась с помощью фотометра яркости изображения LMK Mobile Advanced (на основе Canon EOS 550D) и соответствующего программного обеспечения LMK Labsoft. LMK Mobile Advance преобразует изображения непосредственно в значения яркости с помощью программного обеспечения, используя оптическое отображение объектива камеры.
Рис. 6: Выбранный участок дороги.
Следовательно, геометрическая информация об изображении «проективно искажена».Программное обеспечение для оценки изображений предоставляет модуль для проективного исправления областей оценки, который позволяет преобразовывать метрологическую информацию в систему координат x-y (2D). Таким образом, может быть реализована прямая связь с другими методами измерения и оценки с использованием подхода «точка за точкой» (см. Рис. 7).
Два набора фотографий были сделаны на земле, чтобы обозначить углы дороги, так что точное местоположение поверхности дороги можно было найти в программе.Все измерения проводились в сухих ночных условиях. Температура во время измерения изменялась менее чем на 10 ° C. Характеристики анализируемого участка дороги следующие:
- Высота осветительной установки: 9 м.
- Ширина улицы: 5 м.
- Расстояние между опорами: 35 м.
Материалом дорожного покрытия считается каменно-мастичный асфальт, и коэффициент световозвращения можно оценить субъективно. Фотоаппарат Canon EOS 550D был установлен на штативе на высоте 1,5 м в центре проезжей части.Стоящий человек отмечает расстояние 60 м от наблюдателя. Камера представляет собой цифровую однообъективную зеркальную камеру с CMOS-сенсором с разрешением 18 эффективных мегапикселей и имеет рабочий диапазон температур от 0 до 40 ° C. Параметры камеры на момент измерения перечислены в таблице 2.
Рис. 7: Необработанное яркостное изображение участка дороги.
Изображения были обработаны программой LMK LabSoft для анализа сценариев освещения. Этот анализ влечет за собой определение глобальной средней однородности и однородности продольной яркости и выполняется в соответствии со спецификациями европейского стандарта EN 13201-4.
Псевдо-трехмерное изображение или перспективное изображение яркости (см. Рис. 7) обрабатывается графически в двухмерной проекционной плоскости, поскольку каждое значение яркости соответствует цветовому оттенку. Область оценки или поверхность преобразования обведена красным многоугольником для проективного преобразования, как показано на рис. 8.
Рис. 8: Изображение источника яркости с выделением многоугольника.
Программа оценки изображений LMK метрологически преобразует информацию в координаты x-y в выпрямленной области.
При применении проективного выпрямления к целевой области (см. Многоугольник 1 на рис. 9) алгоритм ограничивает исходное (см. Многоугольник 2 на рис. 9) и целевое изображения двумя областями соответственно.
Во время исправления точка исходного изображения (см. Рис. 10) сопоставляется с точкой целевого изображения, точка 2 — с точкой 2 и так далее. При рисовании прямоугольников углы всегда располагаются в указанном порядке: сверху слева по часовой стрелке.
Рис. 9: 3D-преобразование (левое перспективное изображение) в 2D (правое преобразование).
После завершения процесса преобразования 3D в 2D, программа выполняет расчет глобальной средней однородности и продольной однородности яркости отмеченной поверхности многоугольника.
На рис. 10 показан результат исправления с системой координат, определенной с помощью прямоугольника, который также показан.
Можно определить прямую и косвенную яркость в положении камеры в любой плоскости, а также среднюю яркость и отношения яркости. Результаты следует сравнить с расчетными значениями, как в уравнении.1:
(1)
где:
U = рассчитанная равномерность общей яркости дороги.
U L = рассчитанная равномерность освещения дороги в продольном направлении.
L = средняя яркость.
Яркость и однородность освещения дороги при измерении демонстрируют, что оно не является удовлетворительным и не соответствует классификации M. Этот пример указывает на плохое или недостаточное освещение, а участок дороги явно недостаточно освещен.
Заключение
Основная функция дорожного и уличного освещения — обеспечение безопасности. Измерения яркости дорожного и уличного освещения необходимы для получения данных с поля и анализа освещенности с точки зрения водителей. Измерения яркости также являются хорошим способом контроля и обеспечения качества дорожного освещения. Преимуществами фотометра яркости на основе ПЗС являются скорость измерения и возможность одновременного сбора информации о яркости из большой визуальной сцены.
Рис. 10: Проективное выпрямленное изображение и соответствующие значения яркости.
Приборы, используемые для измерения фотометрических параметров, должны характеризоваться в соответствии с EN 13032-1 для всех соответствующих параметров, и их влияние должно учитываться в модели оценки неопределенности.
Список литературы
[1] Европейский комитет по стандартизации (CEN): Дорожное освещение — Часть 1: Выбор классов освещения ; EN 13201-1; CEN: Брюссель, Бельгия, 2015 г.
[2] Европейский комитет по стандартизации (CEN): Дорожное освещение — Часть 2: Требования к рабочим характеристикам ; EN 13201-2; CEN: Брюссель, Бельгия, 2016.
[3] Европейский комитет по стандартизации (CEN): Дорожное освещение — Часть 3: Расчет производительности ; EN 13201-3; CEN: Проф. Брюссель, Бельгия, 2016.
[4] Европейский комитет по стандартизации (CEN): Дорожное освещение — Часть 4: Методы измерения характеристик освещения ; EN 13201-4; CEN: Брюссель, Бельгия, 2016 г.
[5] TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH: «Мобильный фотометр LMK на базе цифровой зеркальной камеры Canon EOS700».
[6] TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH: «Руководство по эксплуатации LMK Labsoft».
Связаться с профессором Матей Стелиан, Electromagnetica SA, [email protected]
Статьи по теме
Уличные фонари как стандартные свечи
Астрономические расстояния
Изображение: Созвездие Ориона.Каждая из семи главных звезд этого созвездия, образующих плечи, пояс и ступни Ориона, от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч раз ярче Солнца. Предоставлено: Mouser, изображение глубокого космоса созвездия Ориона, CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/legalcode
Астрономы — далекие наблюдатели. За очень редкими исключениями внутри нашей солнечной системы мы не можем путешествовать к объектам нашего исследования. Вместо этого нам нужно вывести свойства звезд, туманностей и планет из наших наблюдений.Знание расстояния до объекта — ключ к такой космической детективной работе. Если бы все, что мы знали, это видимая яркость объекта на небе, мы не могли бы отличить объекты, которые находятся довольно близко, но не очень яркие, и те, которые находятся далеко, но излучают много света!
Это очевидно, когда речь идет о некоторых из самых основных небесных объектов: звездах. По нашему непосредственному опыту ясной ночью, звезды — это крошечные лучи света. Простой фонарик даст нам намного больше света, чем все тысячи звезд, которые мы видим в звездную ночь, вместе взятые.Но Солнце — тоже звезда, и это самый яркий объект, который большинство из нас когда-либо видел — настолько яркий, что представляет опасность для наших глаз, и мы не должны смотреть на него прямо! Тем не менее, некоторые из звезд, которые мы видим ночью, излучают намного больше света, чем наше Солнце. Ключевым фактором, из-за которого они кажутся менее яркими для наблюдателя
здесь, на Земле, является расстояние. Единственная разница — расстояние. Даже ближайшая звезда, Альфа Центавра, более чем в 265 000 раз удалена от нас по сравнению с Солнцем.
Оценка космических расстояний — сложная задача.Даже расстояния в пределах нашей Солнечной системы значительны по повседневным меркам. Астрономическая единица, соответствующая среднему расстоянию от Земли до Солнца, составляет около 150 миллионов километров.
Ближайшая звезда, Альфа Центавра, находится на расстоянии 4 · 10 13 км. Такие гигантские числа громоздки, и астрономы ввели альтернативный способ определения расстояний. Ничто не движется быстрее света, и астрономы привыкли использовать время прохождения света в качестве меры расстояний до ближайших звезд (парсеки и их производные, а также красные смещения используются для больших расстояний).Солнце, например, находится на расстоянии около 8 световых минут от нас: свету требуется 8 минут, чтобы добраться от Солнца до нас. Альфа Центавра удалена от нас на 4,2 световых года.
(Пусть вас не смущает появление в этих единицах таких слов, как «минута» или «год». Световые минуты и световые годы являются мерой расстояния, а не времени.)
Самые далекие объекты, которые мы знаем, намного дальше. Свету требуются миллиарды лет, чтобы преодолеть расстояние между этими объектами и нами, поэтому эти объекты находятся на расстоянии миллиардов световых лет (что соответствует десяткам секстиллионов, или 10 22 километров).Ни один единственный метод не может покрыть этот огромный диапазон расстояний. Вместо этого астрономы полагаются на то, что они называют космической лестницей расстояний: набор дополнительных методов определения расстояний, где методы, применяемые к более удаленным объектам, калибруются с использованием методов, применимых к менее удаленным объектам.
Видимая яркость: формула обратных квадратов
Ряд ключевых методов измерения астрономических расстояний основаны на следующем основном принципе: Предположим, что мы знаем, сколько света излучает объект (это называется «светимостью»).Мы можем измерить видимую яркость объекта на небе. Сравнение яркости и видимой яркости напрямую связано с удалением объекта от нас. Количественно предположим, что объекты излучают энергию L в секунду, и что это излучение не имеет определенного направления (изотропное излучение). L называется светимостью объекта. На расстоянии d от объекта эта полная энергия будет распространяться по сферической поверхности площадью 4 pi d 2 . Представьте, что наш детектор — например, зеркало нашего телескопа — покрывает область A, как показано на следующем рисунке, которая находится на расстоянии d от излучающего объекта O:
Поскольку световое излучение объекта равномерно распространяется по всей сфере, наш детектор будет получать только часть A / (4 pi d 2 ) этого излучения; другими словами, наш детектор будет получать
энергии в секундуF = L · A / (4 шт. В диаметре 2 )
от объекта.Мы можем переписать эту формулу, разделив площадь детектора, чтобы получить интенсивность излучения
I = F / A = L / (4 пи d 2 ),
, то есть количество энергии в секунду на единицу площади детектора, достигающее нас от определенного объекта. Это знаменитый закон обратных квадратов для излучения. Типичная демонстрация закона обратных квадратов в классе включает фотодетектор, такой как небольшой солнечный элемент, расположенный на разном расстоянии от источника света (например, Stanger 2008).
Стандартные свечи
Изображение: Сверхновые типа Ia, такие как эта в 1994 году в галактике NGC 4526, представляют собой стандартные свечи, которые позволяют астрономам определять расстояние до далеких галактик. Авторы и права: НАСА, Европейское космическое агентство, команда проекта «Хаббл» и группа по поиску сверхновых с высокой Z. CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/legalcode
Закон обратных квадратов связывает величины I, L и d. Представьте себе класс объектов, все члены которого имеют одинаковую светимость L.Такие предметы называют стандартными свечами. Когда мы наблюдаем стандартную свечу, мы знаем ее яркость L, можем измерить интенсивность I и использовать закон обратных квадратов для вычисления расстояния до объекта.
Так называемые сверхновые типа Ia — самые важные стандартные свечи для очень далеких галактик в контексте космологии, науки о Вселенной в целом. Эти сверхновые — это сильные термоядерные взрывы белых карликов. Они очень яркие и видны с большого расстояния.Тип сверхновой можно определить по свойствам света, который мы получаем от взрыва (точнее, по спектру сверхновой). Когда становится ясно, что действительно наблюдают сверхновую звезду этого типа, можно определить (максимальную) яркость взрыва.
Для большинства астрономических стандартных свечей L не является постоянной величиной для всех объектов в классе, но вместо этого коррелирует с измеряемым свойством объектов этого типа. Самый известный пример — переменные звезды цефеиды, которые показывают периодические изменения яркости.Период этих изменений коррелирует со светимостью звезд; Измерьте период, и вы сможете определить светимость L. Эта корреляция была впервые замечена и использована Генриеттой Суон Ливитт в 1908-1912 годах.
Такие стандартные свечи сыграли ключевую роль в истории астрономии. В начале 20 века цефеиды использовались, чтобы показать, что наша галактика — лишь одна из многих. А в последние годы 20-го века сверхновые типа Ia использовались, чтобы показать, что космическое расширение ускоряется — открытие «Темной энергии» было награждено Нобелевской премией по физике 2011 года.
Идеальная стандартная свеча была бы чрезвычайно яркой и, следовательно, видимой на больших расстояниях, ее можно было бы легко идентифицировать (например, путем определения спектра), и было бы достаточно распространено, чтобы позволить широкий диапазон определений расстояний. В идеале у нас было бы несколько очень близких примеров этого типа стандартной свечи в нашем космическом районе, что позволяет калибровать стандартную свечу (то есть измерять ее светимость L), и множество очень далеких примеров, которые также позволяют определять расстояния до галактик. что касается космологических измерений.
На самом деле ни одна стандартная свеча не удовлетворяет сразу всем критериям. Вместо этого астрономы построили дистанционную лестницу из стандартных свечей. Например, для почти 300 переменных цефеид расстояние до них можно измерить напрямую, используя базовую геометрию (звездный параллакс). Эти известные расстояния можно использовать для калибровки соотношения период-светимость цефеид. Как только это соотношение станет известно, мы сможем исследовать близлежащие сверхновые типа Ia в галактиках, содержащих цефеиды. Используя расстояния до цефеид, мы можем определить максимальную светимость сверхновых типа Ia.Как только мы узнаем эти светимости, мы сможем использовать сверхновые типа Ia в качестве стандартных свечей, которые настолько ярки, что их можно увидеть на значительных внегалактических и космологических расстояниях.
Представленное здесь упражнение позволяет вашим ученикам открыть для себя и изучить ключевые принципы стандартных свечей на простом примере в повседневной обстановке.
Стандартные свечи и закон обратных квадратов
На практике количественное измерение интенсивности является сложной задачей, которая требует тщательной калибровки приборов, выходящих за рамки этой деятельности.Вместо этого мы будем использовать тот факт, что мы проводим измерения различных источников с помощью одного и того же оборудования — нашей цифровой камеры.
Предполагая, что мы получаем свет интенсивности I от объекта, наша камера будет собирать общее количество света в секунду, соответствующее P = I · A · η, где A — площадь сбора камеры, а η <1 - безразмерное константа, которая позволяет нам кодировать: (а) часть света будет поглощаться линзой камеры и (б) часть света может не достигнуть микросхемы камеры, а будет рассеиваться в другом месте.Полная энергия, вложенная в чип, равна E = P · t, где t - время воздействия. Предположим, что на нашем изображении рассматриваемый объект охватывает определенную область пикселей, и предположим, что это линейный отклик чипа и линейная обработка, тогда E будет пропорционально сумме S значений пикселей для этой области. (Необязательная часть упражнения включает проверку этой линейности.)
Что значительно упрощает нашу задачу, так это то, что сумма значений пикселей S линейно зависит от интенсивности I. Пока мы берем все наши изображения в одинаковых условиях (одинаковое время экспозиции, тот же объектив, одинаковые настройки), эта линейность означает что мы можем сравнить интенсивности I 1,2 различных источников, сравнивая суммы S 1,2 значений пикселей для изображений этих источников,
S 1 / S 2 = I 1 / I 2 .
Это не может быть проще, чем эта, и эта простая формула вместе с формулой обратного квадрата, связывающей светимость, интенсивность и расстояние, ляжет в основу следующего упражнения.
Как осуществить эту деятельность?
Это задание может выполняться на разных уровнях, в зависимости как от степени независимости деятельности (то есть от того, сколько заранее подготовлено учителем), так и от уровня анализа. Что касается подготовки, то на самом базовом уровне учитель исследует одно или несколько вероятных мест, заботится о настройке необходимого программного обеспечения и готовит упрощенные рецепты использования программного обеспечения.Затем студенты могут сосредоточиться на науке, а именно на измерениях и их оценке. Такой уровень подготовки позволяет максимально быстро завершить упражнение. Если, с другой стороны, упражнение настроено как совершенно бесплатный запрос, учащимся нужно найти свое собственное местоположение, изучить, какое программное обеспечение им нужно (например, для преобразования необработанных изображений в FITS или другой подходящий формат для их анализа) и установите то, что им нужно. Это дает гораздо более реалистичный опыт, поскольку такая подготовка является стандартной частью астрономических исследований.Естественно, это также делает упражнения намного более трудоемкими. Самый базовый уровень анализа напрямую использует формулу обратных квадратов, чтобы связать измеренную яркость с расстоянием, используя эталонный объект, для которого расстояние было измерено обычными средствами (либо напрямую, либо с помощью карты, например Google Maps). В этой версии упражнения основное внимание уделяется фундаментальной концепции, которую необходимо усвоить, и ее можно выполнить в кратчайшие сроки.
В качестве дополнительного занятия можно изучить роль цифровой камеры.Как показано выше, использование камеры для измерения видимой яркости с помощью простых соотношений сумм значений пикселей основывается на линейной зависимости между количеством света, принимаемым из определенной области пейзажа, и значениями яркости для соответствующих пикселей изображения. Эту линейность можно проверить с помощью необязательных дополнительных действий, которые в то же время могут быть первыми шагами на пути к более продвинутой астрофотографии. На более продвинутом уровне учеников следует побуждать думать о причинах отклонения полученных ими расстояний от непосредственно измеренных расстояний.Они могут столкнуться с двумя фундаментальными причинами: внутренние вариации яркости (т. Е. Отклонения от стандартного допущения о свече) и затемнение (свет объекта затемняется материей). Оба имеют свои аналоги в астрономии, где простое стандартное предположение о свече (одинаковой внутренней яркости) часто требует уточнения (например, для сверхновых типа Ia, используя корреляцию между эволюцией кривой блеска сверхновой во времени и ее максимальной яркостью) , и где облака пыли и газа могут затемнять свет от удаленного источника.В этом упражнении мы находимся в удачной ситуации, когда мы можем приблизиться к нашим источникам света («путешествовать») и напрямую измерить их внутреннюю яркость. Учащиеся могут произвести эти измерения и применить соответствующую поправку к своему выводу расстояния; это должно значительно уменьшить отклонение. Мы также можем выявить препятствия в отработанном примере; например, те уличные фонари, которые кажутся более тусклыми, чем ожидалось, на самом деле оказываются затемненными ветвями деревьев. Хотя более продвинутый уровень занимает значительно больше времени, он учит ценным навыкам анализа данных и источников ошибок.
Разработанный пример с измерениями яркости и поправками, включая образцы изображений и образец электронной таблицы, можно найти по адресу http://www.haus-der-astronomie.de/materials/distances/street-lights
(PDF) Моделирование светодиодного уличного освещения
водителей и пешеходов не ухудшает видимость
бликов в их поле зрения [10].
В этом разделе проиллюстрирован потенциал нашей модели
для расчета характеристик уличного освещения, которые
можно оценить по параметрам качества и эффективности —
единиц.Некоторые другие параметры также важны
, и их расчет может быть приближен к математической модели
, представленной здесь. Эти параметры
четко определены в стандартах, которые содержат требования
для различных классов дорог [13–15].
Важные примеры включают: коэффициент объемного звучания,
, который показывает, как водители видят автомобили, пешеходов
и животных на обочине дороги в целях безопасности
позы; и яркость, которая определяет, как
водителей и пешеходов видят свет, отраженный поверхностью улицы
[19].
5. Резюме
Мы вывели простые уравнения, чтобы определить, как
свет распределяется в светодиодном уличном освещении. Во-первых, мы предложили
два математических представления для модели
сложных профилей интенсивности светильников LED
: одно уравнение для плавных кривых интенсивности и одно для профилей интенсивности с резкими пиками.
Во-вторых, мы смоделировали освещенность улицы,
, т.е. мы определили уравнения для моделирования распределения освещенности в любой точке пола, дороги,
или улицы.Поскольку модель является аналитической, уравнения
показывают явную зависимость от ключевых параметров
, таких как: высота светильника, длина плеча, наклон светильника,
и кривая силы света. Наконец, мы изменили характеристики светодиодных светильников. В частности,
лар, мы рассчитали четыре важных параметра уличного освещения LED
: эффективность использования света, световое загрязнение
, равномерность освещения и завуалированную яркость
бликов.В целом, простота модели
позволяет легко понять, применить и, возможно, усовершенствовать модель
. Эта модель представляет собой теоретический счетчик
, часть расчетов трассировки лучей и радиоизлучения Монте-Карло
[20], которая может дополнительно улучшить анализ
и производительность светодиодных систем уличного освещения.
Например, эта модель может быть полезна для внедрения
случайных вариантов изготовления и установки
светодиодных светильников для анализа и проектирования уличных систем освещения
.Дальнейшая работа может включать в себя определение проектных условий
, чтобы установки светодиодного уличного освещения
минимизировали световое загрязнение, увеличили общую освещенность и видимость, а также максимально увеличили как равномерность освещения, так и эффективность использования света.
Приложение A: Коэффициенты для моделирования излучения
Диаграмма светодиодных светильников [Рис. 3 (а) и 6 (б)].
Коэффициенты уравнения. (1) для моделирования Рис. 3 (а) составляют:
g11 0,203; g
12 0.0780; g
13 55,99
g21 0,579; g
22 0,0067; g
23 58,06
g31 0,318; g
32 0,0009; g
33
,17 коэффициенты Уравнение (5) для моделирования Рис. 6 (б) составляют:
gx11 0,035; gy
11 0,4610; g
21 2,984;
gx31 43; gy
31 61,81
gx12 0,035; gy
12 0,4738;
g22 11,15; gx
32 43; gy
32 60,80
g13 0.1693; g
23 38,78; g
33 19,57
m11 m12 8; m
31 m32 2.
Обратите внимание, что данный набор коэффициентов нормализует уравнение интенсивности
до 1 в максимуме и делает уравнение
функцией θ в градусах. Чтобы вычислить силу света
в люменах / ср, просто умножьте
Iθ; ϕ на максимальное значение лм / ср или кандел.
Это исследование было поддержано грантом CONACYT
(Consejo Nacional de Ciencia y Tecnológia)
128452.
Ссылки
1. К. Дж. Гастон, «Устойчивое развитие: зеленый свет для эффективности»,
Nature 497, 560–561 (2013).
2. Морено И., Сан К. Моделирование диаграммы направленности
светодиодов, Опт. Express 16, 1808–1819 (2008).
3. Ли Х. Х., Морено И. и С. С. Сан, «Высокоэффективное уличное освещение LED
с использованием массивов микролинз», Опт. Экспресс 21,
10612–10621 (2013).
4. З. Фэн, Ю. Луо и Ю. Хан, «Разработка светодиодной оптической системы произвольной формы
для дорожного освещения с высоким соотношением яркость / освещенность
», Опт.Express 18, 22020–22031 (2010).
5. Х.-К. Чен, Ж.-Й. Линь, Х.-Й. Чиу, «Прямоугольное освещение
с использованием вторичной оптики с цилиндрической линзой
для светодиодных уличных фонарей», Опт. Express 21, 3201–3212
(2013).
6. Ю. К. Ло, К. Т. Хуанг, Х. Х. Ли и К. С. Сан, «Оптическая конструкция линзы-бабочки
для уличного фонаря на основе двухкластерного светодиода
», Microelectron. Надежный. 52, 889–893
(2012).
7.Р. Ву, К. Ли, П. Лю, З. Чжэн, Х. Ли и X. Лю, «Концептуальный дизайн
специального дорожного освещения для городского парка и жилого комплекса
», Прил. Опт. 52, 5272–5278 (2013).
8. X. Liu, W. Cai, X. Lei, X. Du и W. Chen, «Расстояние в дальней зоне
для поверхностного источника света с различной световой площадью», Прил.
Опт. 52, 1629–1635 (2013).
9. I. Moreno, C.-C. Сан, Иванов Р. Состояние дальнего поля для светодиодных матриц
// Прикл.Опт. 48, 1190–1197
(2009).
10. И. Морено, Т. Соседо-А, Х. С. Перес-Уэрта и Э. де ла Роса-
Миранда, «Проектирование светодиодного уличного освещения», Прил. Опт. (будет опубликовано
).
11. М. Гарднер, «Суперэллипс Пита Хейна», в Mathematical Car-
nival: A New Round Up of Tantalizers and Puzzles (Scientific
American, 1977), стр. 240–254.
12. С. С. Сан, Т. Х. Ли, С. Х. Ма, Ю. Л. Ли и С. М. Хуанг,
«Точное оптическое моделирование светодиодного освещения, подтвержденное перекрестной корреляцией
в области среднего поля», Опт.Lett. 31, 2193–
2195 (2006).
13. П. Рейнхэм, «Изучение основ освещения дороги
для пешеходов и водителей», Lighting Res. Technol.
36, 307–316 (2004).
14. В. Луо, М. Пуолакка, М. Виикари, С. Куфеоглу, А. Илинен и
Л. Халонен, «Критерии освещения для дорожного освещения: обзор»,
Light Eng. 20,64–74 (2012).
15. М.С.Ри, изд., «Освещение проезжей части», в книге IESNA Lighting Hand —
: Справочник и применение, 9-е изд.(IESNA, 2000),
гл. 22.
16. Дж. А. Бронс, Дж. Д. Буллоу и М. С. Ри, «Освещение на открытом воздухе —
: комплексная и количественная основа для оценки светового загрязнения
», Lighting Res. Тех-
нол. 40, 201–224 (2008).
10 июля 2014 г. / Том. 53, No. 20 / ПРИКЛАДНАЯ ОПТИКА 4429
Может ли люксметр измерять светодиоды?
Хорошего может быть слишком много. Такие как свет.
Вы можете подумать, что чем больше света вокруг вас, тем лучше, но это не всегда так.В некоторых случаях вы можете обнаружить, что чем меньше света, тем лучше.
Итак, это подводит вас к необходимости тщательно измерять яркость света вокруг вас. Как ты можешь это сделать? Конечно, с люксметром или люменомером!
Если вы энтузиаст искусства, вам может потребоваться демонстрировать свои работы в точных условиях освещения. Ни слишком яркий, чтобы повредить нежные красители в краске, ни настолько тусклый, чтобы невозможно было разглядеть цвета.
Вы — работник дорожного ведомства, и вам нужно следить за тем, чтобы уличное освещение было с правильной яркостью.Он должен быть достаточно ярким, чтобы улучшить видимость и предотвратить несчастные случаи, но не слишком ярким, вызывающим световое загрязнение и высокие счета за электроэнергию.
Но чаще всего для достижения оптимальных настроек освещения при выращивании комнатных растений используются люксметры. Иногда этим растениям требуется цветной свет, и все больше и больше людей выбирают светодиодный свет для выращивания растений из-за его энергоэффективности.
Люксметры могут обнаруживать и измерять любой белый свет, особенно от солнца или лампы накаливания.Люксметры не могут точно улавливать светодиодный свет, поскольку светодиодные фонари имеют более высокую длину волны синего света. Кроме того, люксметры не смогут определить яркость синих, красных или пурпурных светодиодов.
Что такое люксметр?
Люменметр или люксметр показывает освещенность в люменах, люксах или фут-свече. Портативное устройство измеряет, насколько световой поток распространяется на заданную площадь.
Один люкс равен одному люмену на квадратный метр.
На передней панели устройства есть датчик, который определяет освещенность и преобразует ее в электрический сигнал, который отображает число, показывающее люкс.
Вы кладете измеритель на поверхность комнаты, где хотите считывать показания, например на столешницу. Свет отражается от этой поверхности для чтения. Если он будет продолжать зависать, показания будут неточными.
Люксметр измеряет общий световой поток. Этот размер также указан на коробках с лампочками, которые вы можете сравнить, а затем купить.
Люксметр также не может точно определять длины волн красного и синего света. Он лучше всего покажет меру зеленого и желтого света в видимом спектре солнечного света или света ламп накаливания.
Таким образом, если вы используете лампы для выращивания растений, которым нужен точный фиолетовый свет, люксметр может не определить интенсивность фиолетового света, что приведет к горению ваших растений.
Может ли люксметр измерять светодиоды любого цвета?
Как я объяснил выше, люксметры не могут уловить длины цветовых волн всего видимого спектра.
Таким образом, люксметры, по сути, являются мерой только для белого света. Ситуация усложняется тем, что люксметры сильнее обнаруживают зеленый свет.
Теперь, добавив к этому, вы можете знать, что светодиоды, как известно, содержат больше длины волны синего света, чем другие цвета.
Также прочтите: В чем разница между светодиодом и лазерным диодом?
Следовательно, люксметр не может точно отображать интенсивность светодиода, особенно если светодиод имеет одноцветный синий или красный свет, и уж тем более, когда это смешанный фиолетовый свет.
Однако, с растущим использованием светодиодных источников света, появились специальные светодиодные измерители яркости, которые регулируют настройки и исправляют ошибки, используя вычисления на графиках V-лямбда, и отображают уровень освещенности с максимально возможной точностью.
Они также дают отдельные показания для красного, синего или зеленого цветов, присутствующих в измеряемом свете.
Вот один из таких примеров откалиброванного светодиодного измерителя света (Amazon), который может улавливать цветные светодиодные фонари.
Многие люди также используют свои телефонные приложения для измерения освещенности.Опять же, это не очень точно, потому что его нельзя «скорректировать на косинус», чтобы показать разные цвета в свете.
Если вы измеряете белый светодиод с высоким индексом цветопередачи, люксметр может быть более дешевым вариантом.
В чем разница между PAR и люксметром?
В мире выращивания комнатных растений широко используются лампы для выращивания. Здесь также необходимо поддерживать оптимальный уровень освещенности, чтобы растения могли расти.
Устройство, которое позволяет это сделать, называется PAR-метр, сокращенно от «фотосинтетически активного излучения».Он измеряет интенсивность света в спектре, который растения используют больше всего для фотосинтеза, между спектральным окном от 400 до 700 нм.
PAR-метры обнаруживают весь свет во всем видимом спектре, от ультрафиолетовых лучей до начала инфракрасного излучения, включая все цвета.
Измерение силы света огней для выращивания растений с высокой точностью.
Его также не нужно калибровать для каждого нового источника света, поэтому его можно легко брать с собой и использовать для измерения освещенности различных ламп относительно друг друга.
С люксметром вы ограничены одним типом света, а именно светом, на который вы откалибровали свое устройство. Его нужно будет откалибровать для каждого нового типа света. Даже в этом случае он не покажет вам относительную разницу в освещенности между двумя разными источниками света.
PAR-метры дороже, чем люкс-метры, но если вы настоящий любитель или зарабатываете себе на жизнь выращиванием растений, инвестирование в PAR-счетчик принесет вам большую пользу в долгосрочной перспективе. Вот так называемый квантовый измеритель полного спектра (Amazon) или PAR-метр, любимый фанатами, который с успехом используют производители.
Заключительные слова
Световая и фотоспектрометрия широко используются во всем мире для облегчения нашей жизни и улучшения зрения. Это также необходимо для наиболее эффективного выращивания комнатных растений.
Теперь у вас есть четкое представление о том, как можно также использовать инструменты, которые измеряют эти показания спектрометра.
