Современное развитие промышленности предъявляет высокие требования к эффективности использования ресурсов, обеспечению безопасности и комфортных условий труда работников. Особое внимание уделяется вопросам экономии энергии, поскольку затраты на энергообеспечение составляют значительную долю в себестоимости продукции большинства промышленных предприятий, включая объекты топливно-энергетического комплекса (далее — ТЭК). [1]

Согласно принятой в 2025 году Энергетической стратегии России к 2050 году отрасль электроэнергетики достигнет существенной трансформации, обусловленной растущим объёмом потребления электроэнергии за счёт дополнительного потребления реализуемых в промышленности проектов, направленных на импортозамещение и удовлетворение внутреннего спроса, реализации крупных инфраструктурных проектов, включая развитие железных дорог и увеличение использования автомобильного электротранспорта, стремительного развития технологий обработки данных и применения искусственного интеллекта [2].

Энергосбережение является важнейшей задачей современной экономики. Использование устаревших технологий освещения ведёт к значительным затратам электроэнергии и снижению эффективности производства. Предприятия ТЭК характеризуются высокими требованиями к безопасности, непрерывности процессов, в тоже время нарастающим запросом на минимизацию энергозатрат, эффективного использования энергоресурсов.

Одним из наиболее перспективных направлений повышения энергоэффективности является модернизация систем освещения, поскольку именно освещение традиционно потребляет значительное количество электрической энергии [3]. Переход на современные технологии и автоматизацию позволяет значительно сократить потребление электричества, одновременно улучшая условия труда и снижая риски травматизма.

Цель проекта заключалась в разработке комплексной автоматизированной системы управления освещением для предприятий ТЭК, позволяющей обеспечить оптимальный уровень освещённости рабочих зон, уменьшить энергопотребление и повысить экономичность производственного процесса.

Объекты ТЭК характеризуются большой площадью и длительным временем работы (круглосуточно в некоторых случаях), что предъявляет высокие требования к организации комфортного и безопасного освещения производственных и административных помещений, а также территорий. Высокие энергозатраты, связанные с освещением, требуют внедрения эффективных систем управления светом.

Оптимизация освещения и снижение энергопотребления за счёт применения цифровых решений на предприятиях ТЭК будет способствовать не только снижению затрат, но и уменьшению негативного воздействия на окружающую среду, что соответствует современным требованиям устойчивого развития и энергосбережения.

Для проверки работоспособности концепции и эффективности предложенной системы была изготовлена действующая модель-прототип автоматической интеллектуальной системы управления освещением объектов ТЭК.

Рис. 1. Прототип автоматизированной системы управления освещением

Разработанное устройство на базе платы Arduino предназначено для использования в лабораторных, производственных и промышленных условиях. Устройство представляет собой автоматизированную интеллектуальную систему управления освещением и параметрами микроклимата (температура, влажность) в заданных временных интервалах, задаваемых как на этапе прошивки, так и через мобильное приложение.

Конструкция устройства оснащена аккумуляторами стандарта 18650, обеспечивающими автономное электропитание. Синхронизированное время предоставляется Real Time Clock (RTC)-модулем, отображающим точное время и статус релейного блока на специальном дисплее. Это позволяет пользователю визуально контролировать состояние и текущие параметры системы.

Управление устройством возможно, как вручную, так и автоматически. Пользователи могут вмешиваться в процесс управления, выставляя временные ограничения и непосредственно управлять релейным модулем через специализированное мобильное приложение. Встроенный температурно-влажностный датчик DHT11 непрерывно контролирует и передает на смартфон точные показания температуры и относительной влажности в помещении.

Связь мобильного устройства с прибором осуществляется через встроенный модуль Wi-Fi (ESP), работающий на локальном сервере. Телефон обменивается информацией с устройством посредством отправки и приема пакетов формата JSON, что обеспечивает надежную связь и оперативное получение актуальной информации о состоянии системы.

Корпус протипа спроектирован в программе КОМПАС 3D, подготовлен для печати в программе Bambu Studio и напечатан на 3D-принтере Bambu Lab P1S. Это позволило создать компактное и эстетичное устройство, готовое к эксплуатации.

В рамках проекта разработано программное обеспечение, которое реализует интеграцию аппаратной инфраструктуры Arduino Mega и коммуникационного модуля ESP-01 в единый комплекс автоматизированного контроля и дистанционного управления освещением производственных объектов. Для разработки и компиляции кода для проекта использовалась среда Arduino IDE — это программная среда для разработки, которая позволяет писать, редактировать и загружать код на микроконтроллеры Arduino. Она упрощает создание и отладку проектов для работы с электроникой.

Для удобства управления системой было создано мобильное приложение в среде разработки Flutter от компании Dart. Его интерфейс позволяет: видеть текущие показания температуры и влажности в реальном времени; включать и выключать освещение вручную или по заданному расписанию (планировщик событий); контролировать статус сетевого подключения.

Мобильное приложение трансформирует систему управления освещением в современную технологическую платформу, обеспечивающую гибкость, масштабируемость и высокий уровень автоматизации процессов.

Тестирование прототипа проводилось в мастерской колледжа, в приближённых к реальным условиям. Испытания осуществлялись как в ручном, так и в автоматическом режимах, с имитацией различных сценариев эксплуатации: изменение уровня естественного освещения, присутствие и отсутствие персонала, аварийные ситуации (отключение питания, отказ датчиков).

В ходе тестирования подтверждена бесперебойная работа устройства в течение непрерывных циклов эксплуатации (до 72 часов без сбоев), что свидетельствует о высокой надёжности аппаратной части и программного обеспечения. Прототип продемонстрировал стабильность работы, соответствие заявленным характеристикам и удобство в эксплуатации.

Развитие авторского проекта представляет значительный интерес для широкого круга пользователей, заинтересованных в повышении энергоэффективности и оптимизации расхода электроэнергии.

Литература:

1. Прогноз социально-экономического развития Российской Федерации на 2026 год и на плановый период 2027 и 2028 годов. –URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/412659303/
2. Постановление Правительства Хабаровского края от 17 апреля 2012 г. № 119-пр «Об утверждении государственной программы Хабаровского края «Энергоэффективность и развитие энергетики в Хабаровском крае». — URL: https://base.garant.ru/25507539/
3. Приказ Министерства энергетики Российской Федерации от 28 ноября 2025 г. № 1553 «Об утверждении схемы и программы развития электроэнергетических систем России на 2026–2031 годы». — URL: https://base.garant.ru/413422634/.