Knowledge

از آنجایی که شهرهای سراسر جهان از بهره وری انرژی و روشنایی تطبیقی ​​استقبال می کنند، چراغ های خیابانی با قابلیت تنظیم نور به سنگ بنای زیرساخت های شهری مدرن تبدیل شده اند. از خیابان‌های شلوغ مرکز شهر گرفته تا مسیرهای مسکونی آرام، توانایی کاهش خروجی نور در ساعات اوج مصرف{1}} باعث صرفه‌جویی در مصرف برق، کاهش انتشار کربن و به حداقل رساندن آلودگی نوری می‌شود. با این حال، فناوری کم‌نور خطرات ایمنی بالقوه-از تاریک شدن ناگهانی و روشنایی ناهموار گرفته تا آسیب‌پذیری‌های امنیت سایبری و خرابی تجهیزات را نیز معرفی می‌کند. بنابراین، چگونه می توان خطرات ایمنی چراغ های خیابانی را کاهش داد؟ پاسخ در یک رویکرد چند لایه نهفته است که منطق کنترل هوشمند، طراحی سخت افزار قوی، انطباق دقیق با استانداردها، اقدامات امنیت سایبری، نگهداری پیشگیرانه و مهندسی نوری دقیق را ادغام می کند. این مقاله هر یک از این لایه‌ها را به تفصیل بررسی می‌کند و نمونه‌های{7}}جهانی واقعی و بینش‌های فنی را در بر می‌گیرد تا به برنامه‌ریزان شهری، مهندسان برق و شهروندان نگران کمک کند تا بفهمند چگونه خیابان‌های خود را پس از تاریکی هوا ایمن نگه داریم.

تغییر از نورپردازی معمولی به نورپردازی قابل کاهش

برای دهه‌ها، چراغ‌های خیابانی معمولی بر اساس یک برنامه روشن/خاموش ساده کار می‌کردند. وقتی غروب شد، تا سپیده دم با تمام قدرت می سوخت. در حالی که این رویکرد قابل اعتماد است، انرژی را هدر می دهد و تابش خیره کننده بیش از حد ایجاد می کند. سپس چراغ خیابانی کلاسیک-اغلب-لامپ بخار سدیم یا جیوه با فشار بالا- آمد که کارایی بهتری داشت اما همچنان فاقد انعطاف بود. چراغ‌های خیابانی قدیمی و چراغ‌های خیابانی سبک قدیمی (مانند لامپ‌های رشته‌ای یا لامپ‌های تخلیه زودرس) حتی کارآمدی کمتری داشتند و مستعد خرابی‌های ناگهانی بودند. این فناوری‌های قدیمی‌تر جای خود را به چراغ‌های خیابانی مدرن دادند، که معمولاً از دیودهای{8} ساطع نور (LED) استفاده می‌کند. امروزه فانوس های خیابانی LED و چراغ های خیابانی LED به استانداردهای صنعتی تبدیل شده اند که به دلیل عمر طولانی، مصرف انرژی کم و قابلیت کم نور بودن ذاتی، ارزشمند هستند. اما با قابلیت کنترل عالی، مسئولیت بزرگی نیز به همراه دارد. نور ضعیف خیابان می تواند مناطق تاریک ایجاد کند، رانندگان را گیج کند یا حتی در یک لحظه بحرانی به طور کامل خاموش شود. بنابراین، درک کاهش خطر برای هر جامعه ای که از چراغ های خیابانی شهری با قابلیت های کم نور استفاده می کند، ضروری است.

لایه 1: منطق کنترل تیرگی را بهینه کنید

اولین خط دفاعی در برابر خطرات ایمنی، کنترل هوشمند کم نور است. روش‌های سنتی اغلب از برنامه‌های ثابت -نور کم- استفاده می‌کردند، برای مثال، بدون توجه به شرایط واقعی، خروجی را از نیمه‌شب تا ساعت ۵ صبح به ۱۰ درصد کاهش می‌دادند. این روش ایستا تغییرات زمانی واقعی در ترافیک، فعالیت عابران پیاده یا آب و هوای محیط را در نظر نمی‌گیرد. یک استراتژی موثرتر از کم نور تطبیقی ​​بر اساس ورودی های حسگر استفاده می کند. به عنوان مثال، یک سیستم چراغ های خیابانی هوشمند می تواند از رادار، دوربین یا آشکارسازهای مادون قرمز برای نظارت بر ترافیک خودرو و پیاده استفاده کند. هنگامی که هیچ کس حضور ندارد، ممکن است نورها به حداقل ممکن کاهش یابد. به محض تشخیص حرکت، آنها فوراً به روشنایی کامل می رسند. به طور مشابه، سنسورهای نور محیط می توانند خروجی را برای جبران نور ماه، پوشش ابر یا مه تنظیم کنند.

مهمتر از همه، هر استراتژی کم نور باید حداقل آستانه روشنایی را اعمال کند. تحقیقات و استانداردها (مانند EN 13201) توصیه می کنند که در مناطقی که پتانسیل استفاده دارند، کاهش نور هرگز کمتر از 20 تا 30 درصد خروجی کامل نمی شود. مکان‌های پرخطر-تقاطع‌ها، گذرگاه‌ها، مناطق مدرسه و ورودی‌های مسکونی-حتی به حداقل‌های بالاتری نیاز دارند، اغلب 50٪ یا بیشتر. این تضمین می کند که حتی در خلوت ترین ساعات، نور کافی برای ایمنی وجود دارد. نمونه ای از نصب رضایت بخش چراغ های خیابانی در یک شهر هلندی از کم نور تطبیقی ​​با 25 درصد کف استفاده کرد که منجر به صرفه جویی 40 درصدی در انرژی بدون افزایش تصادفات شبانه شد. در مقابل، یک سیستم با طراحی ضعیف که به شدت کم می‌شود، می‌تواند چراغ‌های خیابان شهری را به خطر تبدیل کند، به‌ویژه برای عابران پیاده یا دوچرخه‌سواران مسن.

لایه 2: افزایش قابلیت اطمینان و افزونگی سیستم

حتی هوشمندترین منطق کم نور کردن نیز در صورت خرابی سخت افزار بی فایده است. چراغ های خیابانی با قابلیت تنظیم نور به درایورهای الکترونیکی برای تنظیم جریان و ولتاژ متکی هستند. درایوری که بیش از حد گرم می شود، دچار نوسانات برق می شود، یا مشکل ارتباطی را تجربه می کند، می تواند باعث سوسو زدن، نادرست کم شدن نور یا خاموش شدن کامل آن شود. برای کاهش این خطرات، مهندسان باید درایورهای قابل تنظیم نور را مشخص کنند. به دنبال علائمی مانند UL (ایالات متحده آمریکا)، CE (اروپا)، یا ENEC (اروپا) باشید - این نشان می‌دهد که راننده تست‌های سختی را برای حفاظت از مدار بیش از-ولتاژ، بیش از-جریان و مدار کوتاه- گذرانده است. علاوه بر این، یک طراحی مستحکم شامل مکانیسم‌های ناکارآمد{9}}ایمن است. رایج‌ترین خرابی{11}}ایمن حالت "پیش‌فرض تا روشنایی کامل" است: اگر سیگنال کنترل از بین برود (به دلیل سیم شکسته، قطع شبکه یا نقص سنسور)، راننده به‌طور خودکار آرایه LED را در خروجی 100٪ هدایت می‌کند. این از تاریک شدن ناگهانی جلوگیری می کند و تضمین می کند که یک نقص فنی یک خیابان را در تاریکی فرو نمی برد. برای برنامه‌های حیاتی مانند تونل‌ها یا تقاطع‌های اصلی، افزونگی را می‌توان بیشتر{15}}درایورهای دوگانه، منابع تغذیه پشتیبان یا حتی مدارهای روشنایی ثانویه مستقل افزایش داد. پروژه چراغ‌های خیابانی LED تجاری را در یک پارکینگ مجتمع تجاری بزرگ در نظر بگیرید. نصب‌کننده درایورهایی را انتخاب کرد که-در{19}}ایمن‌شده{19} و یک کنترل‌کننده ثانویه، ضربان قلب کنترل‌کننده اولیه را کنترل می‌کند. هنگامی که کنترل‌کننده اولیه در طول یک به‌روزرسانی میان‌افزار از کار افتاد، همه چراغ‌ها فوراً به روشنایی کامل می‌رسند و از یک موقعیت بالقوه خطرناک برای خریداران اواخر شب جلوگیری می‌کنند.

لایه 3: استانداردها و مقررات روشنایی را به شدت رعایت کنید

مهم نیست که فناوری چقدر پیشرفته است، ایمنی در نهایت به رعایت استانداردهای روشنایی تعیین شده بستگی دارد. این استانداردها حداقل روشنایی، یکنواختی، محدودیت های تابش خیره کننده، و محدوده کم نور را برای کلاس های مختلف جاده مشخص می کنند. برای مثال، استاندارد اروپایی EN 13201 جاده‌ها را از M1 (-بزرگراه‌های پرسرعت) تا M6 (خیابان‌های مسکونی کم-سرعت) طبقه‌بندی می‌کند و سطوح روشنایی خاصی را تجویز می‌کند. CJJ 45 چین و IESNA RP{16}}8 ایالات متحده راهنمایی مشابهی را ارائه می دهند. یک چراغ خیابانی 120 واتی که در یک جاده جمع‌آوری استفاده می‌شود، ممکن است نیاز داشته باشد که حداقل 10 لوکس متوسط ​​را تحت توان کامل نگه دارد. وقتی کم نور می شود، نباید زیر 5 لوکس بیفتد. اگر سیستم کم نور سعی کند پایین تر برود، استاندارد را نقض می کند و خطر ایمنی ایجاد می کند. انطباق فقط مربوط به اعداد ملاقات نیست، بلکه شامل اجتناب از تابش خیره کننده نیز می شود. کم نور شدن گاهی اوقات می تواند باعث توزیع ناهموار نور یا افزایش درک سوسو زدن شود که هر دو حواس رانندگان و عابران پیاده را پرت می کند. بنابراین، هرگونه استقرار چراغ‌های خیابانی جدید باید شامل تست فتومتریک در سطوح کم‌نور چندگانه باشد. به عنوان مثال، یک چراغ خیابانی 70 واتی نصب شده در یک خیابان مسکونی ممکن است در 100٪ یکنواخت به نظر برسد، اما به دلیل طراحی نوری، نقاط تاریک را در 30٪ کاهش می دهد. انطباق مناسب تضمین می‌کند که چراغ‌های خیابانی LED در کل محدوده کم‌نور آن تأیید شده است. شهرها همچنین باید از تولیدکنندگان بخواهند که فایل‌های IES (داده‌های فتومتریک) را برای حالت‌های کم‌نور ارائه کنند، نه فقط خروجی کامل. این امر به ویژه برای واحدهای چراغ خیابانی 100 واتی که در جاده‌های شریانی استفاده می‌شوند مهم است، جایی که حتی افت نور جزئی می‌تواند بر زمان واکنش راننده تأثیر بگذارد.

لایه 4: تقویت امنیت سایبری برای سیستم های کم نور هوشمند

همانطور که چراغ‌های خیابان از طریق Zigbee، LoRaWAN، NB{1}}IoT یا حتی شبکه‌های سلولی- متصل می‌شوند، به اهداف سایبری بالقوه تبدیل می‌شوند. هکری که به سیستم کنترل روشنایی یک شهر دسترسی پیدا می‌کند، می‌تواند همه چراغ‌ها را به طور همزمان خاموش کند، باعث سوسو زدن تصادفی رانندگان شود یا سیستم را برای باج نگه دارد. چنین سناریوهایی صرفاً نظری نیستند. در سال 2019، یک شهر ایالات متحده با حمله باج افزاری مواجه شد که کنترل های روشنایی هوشمند آن را برای چند روز غیرفعال کرد و خدمه را مجبور کرد صدها قطب روشنایی در فضای باز را به صورت دستی تنظیم مجدد کنند. برای جلوگیری از این امر، امنیت سایبری باید از همان ابتدا در سیستم کم نور تعبیه شود. ابتدا، همه پروتکل‌های ارتباطی{8}}هم بین سیستم مدیریت مرکزی و دروازه‌ها و هم بین دروازه‌ها و چراغ‌های منفرد را رمزگذاری کنید. از استانداردهایی مانند TLS 1.3 برای ترافیک شبکه و AES{19}}128 یا بهتر برای پیوندهای بی سیم استفاده کنید. دوم، فایروال‌ها و تقسیم‌بندی شبکه را به‌گونه‌ای اجرا کنید که شبکه روشنایی از سایر سیستم‌های شهری (مانند مدیریت ترافیک یا SCADA آب) جدا شود. سوم، به روز رسانی سیستم عامل منظم را برای کنترلرها و درایورها اجرا کنید. بسیاری از حملات سایبری از آسیب پذیری های شناخته شده در سیستم عامل قدیمی سوء استفاده می کنند. مکانیزم به روز رسانی قوی باید شامل امضای دیجیتال باشد تا از بارگذاری کدهای غیرمجاز جلوگیری شود. چهارم، نظارت بر ترافیک شبکه برای ناهنجاری‌ها-فرمان‌های ناگهانی برای کم‌نور کردن همه چراغ‌ها تا 0% از یک آدرس IP ناشناخته باید یک هشدار را ایجاد کند و به طور خودکار فرمان را رد کند. یک لامپ ال‌ای‌دی ال‌ای‌دی القایی به خوبی محافظت‌شده (نوعی که از فناوری القایی همراه با LED استفاده می‌کند) یا هر لامپ هوشمندی فقط به اندازه ضعیف‌ترین حلقه آن ایمن است. تدارکات شهری باید مستلزم این باشد که چراغ‌های خیابانی شهرداری با قابلیت کاهش نور از راه دور، قبل از پذیرش، آزمایش نفوذ شخص ثالث را پشت سر بگذارند.

لایه 5: اجرای بازرسی و نگهداری منظم

حتی مطمئن ترین سیستم ها نیز با گذشت زمان تخریب می شوند. درایورهای LED پیر می شوند، سنسورها با خاک پوشیده می شوند و ماژول های ارتباطی از تراز خارج می شوند. بدون بازرسی منظم، یک چراغ خیابانی 50 واتی LED که به آرامی کم‌نور می‌شد، ممکن است پس از دو سال کارکرد، شروع به سوسو زدن یا خاموش شدن نامنظم کند. بنابراین، یک برنامه نگهداری پیشگیرانه ضروری است. حداقل سالیانه، خدمه باید رانندگان کم نور را برای علائم گرمای بیش از حد (تغییر رنگ، برآمدگی خازن‌ها)، دقت سنسور تست (مثلاً مقایسه قرائت‌های نور محیط با یک متر کالیبره‌شده) بررسی کنند و بررسی کنند که مکانیسم‌های ایمن با خرابی هنوز کار می‌کنند (مثلاً سیگنال کنترل را قطع کنید و تأیید کنید که نور به 100٪ می‌رود). بررسی‌های مکرر-سه ماهه یا حتی ماهانه-برای مناطق یا سیستم‌هایی که دارای{14}خطر بالا هستند، توصیه می‌شود. جایگزینی فعال اجزای قدیمی بسیار ارزان تر و ایمن تر از تعمیرات واکنشی پس از خرابی است. به عنوان مثال، یک چراغ خیابانی 150 واتی در یک بزرگراه خارج از{18}رامپ ممکن است راننده را برای 50000 ساعت رتبه بندی کند. پس از 40000 ساعت، برای جلوگیری از خرابی ناگهانی در یک شب طوفانی، باید برای تعویض برنامه ریزی شود. داده‌های گزارش‌های تعمیر و نگهداری همچنین می‌توانند الگوها را نشان دهند: اگر برند خاصی از چراغ خیابانی 200 واتی به طور مداوم پس از 18 ماه ناپایداری کم‌نور نشان دهد، آن فروشنده باید از پیشنهادات آتی محروم شود. یک چراغ خیابانی LED 25 واتی که به خوبی نگهداری می‌شود برای روشنایی مسیرها می‌تواند سال‌ها خدمات ایمن و قابل تنظیم را ارائه دهد، اما تنها در صورتی که فتوسل و راننده آن به‌طور دوره‌ای تمیز و آزمایش شوند. شهرها همچنین باید کارکنان تعمیر و نگهداری را در مورد تفاوت‌های خاص سیستم‌های کم‌نور آموزش دهند{31}به‌عنوان مثال، نحوه تمایز بین یک ماژول LED از کار افتاده و یک درایور ناموفق زمانی که چراغ به دستورات کم‌نور پاسخ نمی‌دهد.

لایه 6: بهینه سازی طراحی نوری

در نهایت، اپتیک فیزیکی لامپ نقش مهمی در ایمنی هنگام کاهش نور دارد. یک چراغ خیابان با یک بازتابنده یا عدسی با طراحی ضعیف ممکن است یک پرتو یکنواخت را با قدرت کامل ایجاد کند، اما در جریان کاهش یافته، توزیع نور می تواند به طور چشمگیری تغییر کند. این به این دلیل اتفاق می‌افتد که ال‌ای‌دی‌ها الگوهای انتشار زاویه‌ای متفاوتی در جریان‌های کم دارند و برخی از اپتیک‌های ثانویه برای یک سطح شار خاص بهینه شده‌اند. نتیجه: نقاط تاریک، رگه های روشن، یا خیرگی بیش از حد که می تواند رانندگان را کور کند یا عابران پیاده را پنهان کند. برای جلوگیری از این امر، سازندگان باید از بازتابنده‌های{4} با کارایی بالا یا لنزهای بازتاب داخلی کامل (TIR) ​​استفاده کنند که روشنایی یکنواخت را در طیف وسیعی از سطوح کم نور حفظ می‌کنند. برای مثال، یک محصول تجاری چراغ‌های خیابانی LED که برای پارکینگ‌ها طراحی شده است، ممکن است از توزیع «batwing» استفاده کند که از 20% تا 100% خروجی به خوبی کار می‌کند. علاوه بر این، طراحی نوری باید این واقعیت را در نظر بگیرد که کم نور باعث کاهش درخشندگی کلی می شود، که می تواند کنتراست درک شده بین مناطق روشن و بدون نور را افزایش دهد. اینجاست که تابش خیره کننده به ویژه مشکل ساز می شود: یک لامپ بیش از حد روشن در یک میدان کم نور می تواند باعث غیرفعال شدن تابش خیره کننده شود. بنابراین، طراحی نوری خوب شامل سپرهای تابش نور یا زوایای قطع دقیق است. فانوس خیابانی ال ای دی که در مناطق تاریخی استفاده می شود (اغلب شبیه لامپ های گازی قدیمی است) باید به دقت مهندسی شود تا حتی در 30 درصد کاهش نور، سایه های تیز یا درخشندگی حجاب وجود نداشته باشد. برای چراغ های خیابان های شهر در امتداد مسیرهای دوچرخه، روشنایی افقی یکنواخت مهم تر از روشنایی خام است. نصب رضایت‌بخش نور خیابان همیشه شامل یک اعتبارسنجی فتومتریک در سطوح کاهش نور برنامه‌ریزی‌شده است، نه فقط در 100%. در یک مطالعه موردی از کپنهاگ، شهر چراغ‌های خیابانی سبک قدیمی را با وسایل جدید LED با قابلیت کم‌نور جایگزین کرد، اما در ابتدا شکایت‌هایی در مورد اثر "دید تونل" با کاهش 40٪ کاهش یافت. راه حل این بود که عدسی‌های استاندارد را با لنزهای میکرو{19} لانه زنبوری که پرتو را همگن می‌کنند، تعویض کنیم. چراغ‌های شهری ارتقا یافته اکنون یکنواختی عالی را تا 20 درصد خروجی ارائه می‌کنند و ثابت می‌کنند که اپتیک خوب از کم نور کردن ایمن جدا نیست.

جمع کردن همه چیز: یک استراتژی کل نگر

کاهش خطرات ایمنی چراغ‌های خیابانی با قابلیت تنظیم نور، انتخاب یک یا دو اقدام نیست. این نیاز به یک استراتژی کل نگر دارد که تمام لایه های مورد بحث در بالا را یکپارچه کند. یک شهر ممکن است با ارزیابی ریسک موجودی روشنایی موجود در فضای باز شروع کند و مشخص کند کدام تیرهای چراغ خیابان مجهز به کنترل‌های کم نور هستند و کدام‌ها مجهز نیستند. برای نصب‌های جدید، مشخصات باید منطق کم‌نور تطبیقی را با حداقل آستانه روشنایی (لایه 1)، درایورهای تایید شده با خطا-ایمن تا 100% (لایه 2)، مطابقت با EN 13201 یا معادل آن (لایه 3)، ارتباطات رمزگذاری‌شده و برنامه‌ریزی تعمیر و نگهداری منظم (Layer a Layer tests) الزامی کند. اعتبارسنجی در سطوح کم نور چندگانه (لایه 6). مقاوم‌سازی سیستم‌های قدیمی‌تر چالش‌برانگیزتر است اما همچنان ممکن است. به عنوان مثال، یک چراغ خیابانی معمولی قدیمی را می توان با یک کیت مقاوم سازی لامپ خیابانی مدرن که شامل یک چراغ خیابانی LED قابل تنظیم و یک کنترلر بی سیم است، ارتقا داد. با این حال، باید مراقب بود که قطب و سیم‌کشی موجود بتواند از وسایل الکترونیکی جدید پشتیبانی کند و طراحی نوری با فاصله اصلی مطابقت داشته باشد. بسیاری از شهرها با موفقیت راهروهای روشنایی خیابانی کلاسیک را به شبکه‌های کم نور هوشمند تبدیل کرده‌اند و 60 تا 70 درصد صرفه‌جویی در مصرف انرژی را بدون به خطر انداختن ایمنی به دست آورده‌اند. کلید اجرای سیستم در یک منطقه محدود، نظارت بر معیارهای ایمنی (به عنوان مثال، گزارش تصادفات، شکایات شهروندان)، و تنظیم منحنی های کم نور قبل از عرضه در سطح شهر است.

نتیجه گیری: شب های امن تری در پیش است

همانطور که دیدیم، سوال "چگونه می توان خطرات ایمنی چراغ های خیابانی با قابلیت تنظیم نور را کاهش داد؟" پاسخ چندوجهی دارد این نه تنها شامل فناوری، بلکه استانداردها، امنیت سایبری، تعمیر و نگهداری و علوم نوری نیز می شود. انتقال از چراغ‌های خیابانی قدیمی و چراغ‌های خیابانی سبک قدیمی به چراغ‌های خیابانی هوشمند و سیستم‌های لامپ ال‌ای‌دی القایی خیابانی، مزایای بی‌شمار-کاهش قبض انرژی، کاهش آلودگی نوری، و توانایی تطبیق روشنایی بر اساس نیازهای زمان واقعی را به همراه دارد. اما این مزایا هرگز نباید به قیمت امنیت عمومی تمام شود. با اتخاذ رویکرد -شش لایه ای که در اینجا توضیح داده شده است، شهرها می توانند چراغ های خیابانی LED جدید با هر رده قدرتی-چه یک چراغ خیابانی متوسط ​​25 واتی برای مسیر باغ و چه یک چراغ خیابانی LED قدرتمند 200 واتی برای تبادل بزرگراه{10}}با اطمینان استفاده کنند. حتی مدل‌های خاصی مانند چراغ خیابانی 50 واتی، چراغ خیابانی 70 واتی، چراغ خیابانی 100 واتی، چراغ خیابانی 120 واتی و چراغ خیابانی led 150 واتی را می‌توان در یک اکوسیستم کم‌نور ایمن ادغام کرد، اگر هر کدام به درستی مشخص و نگهداری شوند. در نهایت، نور خیابان رضایت‌بخش، نوری است که هرگز به آن فکر نمی‌کنید{18}}به سادگی مقدار مناسبی از نور را در زمان مناسب، بدون سوسو زدن، تابش خیره کننده یا تاریکی ناگهانی ارائه می‌کند. با برنامه‌ریزی دقیق و اجرای دقیق، چراغ‌های خیابانی با قابلیت کم‌نور می‌توانند به این ایده‌آل دست یابند، و چراغ‌های خیابانی شهر و چراغ‌های خیابانی شهرداری را برای نسل‌های آینده سبز و ایمن کنند. مسیر رو به جلو روشن است: خطرات را به طور فعال کاهش دهید، و شب زمانی امن خواهد بود، نه خطر.

 

 

برای سوالات بیشتر، لطفا از وب سایت ما دیدن کنیدwww.nszlamp.com

ایمیل بهsales@nszlamp.com

تماس بگیرید:+86 199 0658 5812 / +86 190 4568 8355 / +86(0574) 65358138

برنامه چیست:+86 199 0658 5812 / +86 190 4568 8355