Новые возможности САПР за счет применения решений в области имитации естественного освещения

В статье рассмотрены возможности расширения традиционных подходов к проектированию систем искусственного освещения с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР) за счет применения некоторых разработок, относящихся к концепции имитации естественного освещения (квази-естественного освещения). В частности, в данной статье рассмотрены возможность автоматизированной оценки степени оценки способности управляемых источников искусственного света имитировать естественное освещение, а также возможность автоматизированной расстановки светильников в помещении на основании мобильного программно-аппаратного комплекса (ПАК) диагностики и управления системами искусственного освещения. В данной статье рассмотрены концептуальные предложения, планируемые в дальнейшем к реализации в рамках научной работы коллектива авторов статьи.

Ключевые слова:автоматизированная оценка, спектральная характеристика, СИД, квази-естетсвенное освещение, САПР, проектирование

Введение. Развитие технологий в области светотехники и систем управления привело к появлению качественно новых тенденций в области организации искусственного освещения. Благодаря активному внедрению светодиодных источников света с управляемым спектром излучения стало возможным перейти от акцентов на энергоэффективности освещения к акцентам его воздействия на организм человека. Так, например, в странах Европейского союза постепенно начинают внедрятся системы человеко-ориентированного освещения [1], суть которого сводится в создании максимально благоприятной световой среды соответствующей функциональной деятельности человека (например, периоды отдыха и активной трудовой деятельности). Данный вопрос является актуальным в настоящее время проводятся различные исследования, направленные на подтверждение или опровержение гипотезы о воздействии освещения на жизнедеятельность человека [2,3]. Учитывая важность естественного освещения, отсутствие или частичная денатурация которого могут существенно снижать производительность труда [4, с. 889–896] и мягкость европейских норм в области организации системы освещения, не требующих явного наличия естественного освещения [5], необходимость качественной имитации естественного излучения искусственным освещением становится очевидной, даже не смотря на то, что в нашей стране пока нет ярко выраженных посылок к исключению требований об обязательной необходимости естественного освещения в помещениях с постоянным пребыванием людей [6]. Тем не менее в настоящее время можно констатировать отсутствие широкого практического интереса к разработке подобных систем, и как следствие отсутствие на рынке популярных программных продуктов САПР обладающей функционалом оценки качества имитации естественного освещения искусственными источниками света [7]. В целях подготовки базисной платформы для применения и внедрения указанных систем, коллективом авторов статьи проводится соответствующий цикл исследований. В данной работе будут рассмотрены вопросы возможного расширения функционала САПР с учетом применения некоторых положений концепции об имитации естественного освещения.

Возможность оценки качества имитации естественного освещения впомещении без источников естественного света. Впредшествующих публикациях были рассмотрены вопросы, перспективы применения и оценка адекватности имитации естественного освещения системами имитации естественного освещения в помещениях [8]. На основании проведенных исследований были выявлены некоторые предварительные алгоритмы, позволяющие проводить оценку источников света на степень адекватности имитации освещения. Следующим рациональны шагом может стать применение полученных результатов оценки источников света, для автоматизированной оценки степени имитации естественного освещения источниками света, расположенными в помещении. В настоящее время широко применяются методы расчета освещенности и ее наглядной визуализации, которые можно получить с помощью различных программных комплексов и отобразить на планах помещений, например в виде изолиний, как показано на рисунке 1. С другой стороны если заменить показатели светового потока на коэффициент адекватности имитации естественного освещения осветительного прибора (далее ke), и провести расчет методами аналогичными расчету освещённости (например, точечным методом), то можно с помощью САПР получить изолинии с соответствующими параметрами kе для помещений. В качестве потенциальной платформы САПР возможно рассмотреть Nanocad благодаря наличию технологии MultiCAD.NETAPI [10], что должно обеспечить удобство разработки и переносимость программных библиотек на другие популярные САПР.

Рис. 1. План помещения с изолиниями освещенности

Рис. 2. План помещения с изолиниями ke

Возможность автоматизированной расстановки светильников. Другой возможностью расширения САПР могло бы стать применение решений, позволяющих организовать замкнутый цикл от этапа проектирования до подготовки эксплуатационной документации [11]. В рамках данного решения предполагается применения специальных диагностических комплексов [12], информация от которых могла бы поступать на центральный сервер и впоследствии служить источником данных для автоматизированной разработки или корректировки рабочей, или эксплуатационной документации. Предположительно это могло бы быть реализовано следующим образом: оператор выбирает помещение, вводит команду (рисунок 3 слева), после чего система на основании данных обследования предлагает вариант автоматизированной расстановки светильников в помещении (рисунок 3 справа) выполненный с применением алгоритмов нечеткой логики и сведений о состоянии спектральных характеристик освещения в помещении.

Рис. 3. План помещения до ввода команды по автоматической расстановке светильников (слева), после отработки команды (справа)

Заключение. Несмотря на то, что в силу сложившихся экономических условий в настоящее время разработка соответствующих САПР не носит ярко выраженного практического характера, учитывая текущие тенденции к применению управляемого освещения, с учетом развития на ближайшую перспективу целесообразно дальнейшее проведение исследований и технических разработок способных в будущем с одной стороны упростить процессы проектирования указанных систем. а с другой стороны привести к их более активному применению на рынке систем освещения.

Литература:

1. Human Centric Lighting: Going Beyond Energy Efficiency [Электронныйресурс] // lightingeurope.org Publications — 2013. URL: https://goo.gl/1Ln4Vj (дата обращения: 18.09.2016).

2. Исследование влияния цветовой температуры светодиодных источников света на работоспособность и психоэмоциональное состояние человека [Электронный ресурс] / Световые технологии // 2015 URL: http://ltcompany.com/media/uploads/2015/09/10/ bdjnhq.pdf (дата обращения: 30.10.2016).

3. Бокова Ольга Романовна, Гизингер Оксана Анатольевна Стратегии исследований в области безопасности освещения // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика. 2012. № 37 (296) С.26–29.

5. Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю. Б. Айзенберга. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Знак, 2006. —950 с.

6. Отечественный и зарубежный опыт гигиенического нормирования факторов производственной среды: отчет о НИР / ФГБУ «ВНИИ охраны и экономики труда» Минтруда России. — Москва, 2013. — 48 с. 14–17

7. PN-EN 12464–1 Light and lighting — Lighting of work places — Part 1: Indoor work places. Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny, — 2012. — 55 с.

8. Ульянов Р. С. Актуальность разработки автоматизированной методики оценки соответствия излучения светодиодных источников света для применения в системах квазиестественного освещения [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы III междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2015 г.). — СПб.: Свое издательство, 2015. — С. 46–49.

9. Завьялов В. А. Системы имитации естественного освещения в помещениях, перспективы их применения и оценка адекватности имитации. / В. А. Завьялов, Р. С. Ульянов, И. А. Шиколенко // Научное обозрение. — 2016. — № 11. — С. 8–11.

10. Creating custom entities in CAD with MultiCAD.NET API [Электронныйресурс] // NanoCAD API blog — 2014. URL: http://developer.nanocad.com/blog/2014/03/ 27/creating-custom-entities-in-cad-with-multicad-net-api/ (датаобращения: 28.10.2016).

11. Bekker Yu.L. Using Bim Technologies At Key Stages Of Life Cycles Of Natural Light Emulation Systems As A New Qualitative Approach To Organization Of Indoors Lighting / Yu.L. Bekker, R. S. Ulianov, V. A. Zavialov I. A. Shikolenko // International Journal of Applied Engineering Research (IJAER) 2015. — vol. 10 (No. 20) -pp. 40830–40833

12. Завьялов В. А. Перспективы применения автоматизированного комплекса управления и диагностики систем управляемого освещения. / В. А. Завьялов, Р. С. Ульянов, Р. О. Чернов, И. А. Шиколенко // Научное обозрение. — 2016. — № 1. — С. 37–41.