طرق الكشف عن تدهور الإضاءة في مصابيح إنارة الشوارع الشمسية

أصبحت مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية مكونات أساسية في البنية التحتية الحديثة للإضاءة الحضرية والريفية، مما يوفر كفاءة في استخدام الطاقة والاستدامة وتقليل تكاليف التشغيل. ومع ذلك، مثل جميع أنظمة الإضاءة، فإن مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية عرضة لتدهور الضوء، والمعروف باسم انحلال الضوء أو انخفاض التدفق الضوئي. تشير هذه الظاهرة إلى الانخفاض التدريجي في إنتاج الضوء بمرور الوقت، مما قد يضر بالرؤية والسلامة وكفاءة الطاقة. يعد اكتشاف تدهور الضوء في مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء الأمثل وضمان الصيانة في الوقت المناسب. تستكشف هذه المقالة طرقًا مختلفة لتقييم ومراقبة انحلال الضوء في هذه الأنظمة.

1. قياسات الإضاءة باستخدام مقاييس الضوءتعد قياسات الإضاءة باستخدام مقاييس الضوء المتخصصة، والمعروفة أيضًا باسم مقاييس اللوكس أو مقاييس الإضاءة، إحدى أكثر الطرق المباشرة للكشف عن تدهور الضوء. تقيس هذه الأجهزة شدة الضوء (بالوكس) التي تصل إلى سطح معين. بالنسبة لمصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، يمكن للفنيين:

• إجراء القياسات الأولية عند المصابيحتم تثبيتها حديثًا لتحديد مستوى الإضاءة الأساسي.
• إعادة قياس الإضاءة بشكل دوري في نفس المواقع وتحت ظروف مماثلة (على سبيل المثال، سماء ليلية صافية، ضوء محيط ثابت) للمقارنة مع خط الأساس.
• حساب النسبة المئوية لفقدان الضوء عن طريق مقارنة القراءات الحالية بالقيم الأولية. يشير الانخفاض الكبير (الذي يتجاوز عادةً 20-30٪ على مدى العمر المتوقع) إلى تدهور كبير في الضوء.

توفر هذه الطريقة بيانات كمية ولكنها تتطلب التواجد الفعلي في كل وحدة إنارة، مما يجعلها كثيفة العمالة للتركيبات واسعة النطاق.

2. التحليل الطيفييمكن أن يؤثر تدهور الضوء أيضًا على التوزيع الطيفي للضوء المنبعث من مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، وخاصة تلك التي تستخدم الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs)، والتي تعتبر شائعة في الأنظمة الشمسية. تقيس المحللات الطيفية شدة الضوء عبر أطوال موجية مختلفة، مما يسمح للفنيين بما يلي:

• تحديد التحولات في درجة حرارة اللون أو مؤشر تجسيد اللون (CRI) لإخراج الضوء.
• اكتشاف التدهور غير المتكافئ عبر طيف الضوء، والذي قد لا يظهر من خلال قياسات الإضاءة البسيطة.
• مقارنة البيانات الطيفية بمواصفات الشركة المصنعة أو القياسات الأولية لتقييم شدة التدهور.

يعد التحليل الطيفي مفيدًا بشكل خاص لتقييم أداء وحدات LED، حيث يمكن أن تتغير خصائصها الطيفية بشكل كبير بمرور الوقت بسبب عوامل مثل تدهور الفوسفور.

3. مراقبة الأداء عبر المستشعرات المتكاملةغالبًا ما تأتي مصابيح الشوارع الشمسية الحديثة مزودة بمستشعرات مدمجة و أنظمة مراقبة ذكية التي تتعقب باستمرار مقاييس الأداء. يمكن لهذه الأنظمة:

• قياس إنتاج الضوء في الوقت الفعلي ونقل البيانات إلى منصة إدارة مركزية.
• مراقبة المعلمات ذات الصلة مثل جهد البطارية وكفاءة الشحن ودرجة حرارة تشغيل LED، والتي يمكن أن تشير بشكل غير مباشر إلى تدهور الضوء.
• توليد تنبيهات عندما ينخفض إنتاج الضوء عن عتبة محددة مسبقًا، مما يتيح الصيانة الاستباقية.

تقلل أنظمة المراقبة الذكية من الحاجة إلى عمليات التفتيش اليدوية وتوفر رؤية مستمرة وعن بعد لحالة كل وحدة إنارة، مما يجعلها مثالية لشبكات كبيرة من مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية.

4. الفحص البصري والتحليل المقارنفي حين أنها أقل دقة من الطرق الكمية، يظل الفحص البصري أداة قيمة للكشف عن تدهور الضوء، خاصة بالاقتران مع التحليل المقارن. يمكن للفنيين:

• تقييم سطوع مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية بصريًا بالنسبة إلى التركيبات المجاورة من نفس الطراز والعمر.
• البحث عن علامات التلف المادي لمصدر الضوء أو المكونات البصرية (على سبيل المثال، الشقوق أو تغير اللون أو تراكم الأوساخ)، والتي يمكن أن تساهم في تقليل إنتاج الضوء.
• مقارنة مظهر الضوء المنبعث (على سبيل المثال، الخفوت، تحولات الألوان) بصور مرجعية أو ذكريات لأداء التركيبات عندما تكون جديدة.

تعتبر عمليات الفحص البصري فعالة من حيث التكلفة ويمكن إجراؤها أثناء فحوصات الصيانة الروتينية، على الرغم من أنها تعتمد على الحكم الذاتي وقد لا تكتشف التدهور الدقيق.

5. اختبار صيانة التجويفتشير صيانة التجويف إلى قدرة مصدر الضوء على الاحتفاظ بإنتاج الضوء الأولي بمرور الوقت. بالنسبة لمصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، يتضمن اختبار صيانة التجويف:

• إجراء اختبارات الشيخوخة المتسارعة في بيئات المختبرات للتنبؤ بالأداء على المدى الطويل. غالبًا ما توفر الشركات المصنعة بيانات صيانة التجويف (على سبيل المثال، تصنيفات L70 أو L50، مما يشير إلى الوقت الذي ينخفض فيه إنتاج الضوء إلى 70٪ أو 50٪ من المستويات الأولية).
• الاختبار الميداني عن طريق تتبع إنتاج الضوء للتركيبات المحددة على مدى فترة طويلة، ومقارنة النتائج بمنحنى صيانة التجويف المتوقع من الشركة المصنعة.
• حساب معدل صيانة التجويف الفعلي ومقارنته بالقيم المتوقعة لتحديد التدهور غير الطبيعي.

تساعد هذه الطريقة في التنبؤ بالعمر المتبقي لمصادر الضوء والتخطيط لجداول الاستبدال، مما يقلل من حالات الفشل غير المتوقعة.

6. التصوير الحرارييمكن أن تؤدي الحرارة المفرطة إلى تسريع تدهور الضوء في مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي تعتمد على LED، حيث أن مصابيح LED حساسة لدرجات حرارة التشغيل المرتفعة. يمكن لكاميرات التصوير الحراري:

• اكتشاف أنماط درجة الحرارة غير الطبيعية في وحدة LED أو المشتت الحراري أو دائرة السائق.
• تحديد مشكلات مثل تبديد الحرارة الضعيف، مما قد يتسبب في انحلال الضوء قبل الأوان.
• ربط بيانات درجة الحرارة بقياسات إنتاج الضوء لتقييم تأثير الإجهاد الحراري على الأداء.

يوفر التصوير الحراري رؤى حول الأسباب الجذرية للتدهور، مما يتيح الصيانة المستهدفة (على سبيل المثال، تنظيف المشتتات الحرارية، واستبدال السائقين المعيبين).

7. تقييم أداء البطارية و الألواح الشمسية في حين أنها لا تقيس إنتاج الضوء بشكل مباشر، فإن تقييم أداء اللوحة الشمسية والبطارية يمكن أن يشير بشكل غير مباشر إلى تدهور الضوء. يمكن أن يؤدي الانخفاض في سعة البطارية أو كفاءة الشحن بالطاقة الشمسية إلى تقليل وقت التشغيل أو انخفاض إنتاج الضوء، مما قد يُخطئ في انحلال الضوء. تشمل الطرق:قياس حالة شحن البطارية (SOC) وسعتها بمرور الوقت.

• اختبار خرج الطاقة للوحة الشمسية في ظل ظروف قياسية.
• ضمان عمل نظام إدارة الطاقة بشكل صحيح لتوزيع الطاقة بشكل مناسب على مصدر الضوء.
• عن طريق استبعاد مشكلات إمداد الطاقة، يمكن للفنيين أن ينسبوا بدقة أكبر انخفاض إنتاج الضوء إلى التدهور الفعلي لمصدر الضوء.

الخلاصة

يتطلب اكتشاف تدهور الضوء في مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية مزيجًا من القياسات الكمية والمراقبة التكنولوجية والفحوصات البصرية. لكل طريقة نقاط قوتها، من دقة التحليل الضوئي والطيفي إلى راحة المستشعرات الذكية وعملية الفحوصات البصرية. من خلال تنفيذ استراتيجية مراقبة شاملة تتضمن تقنيات متعددة، يمكن للمشغلين تتبع انحلال الضوء بشكل فعال، وجدولة الصيانة في الوقت المناسب، وضمان استمرار مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية في توفير إضاءة موثوقة وفعالة لسنوات قادمة. مع تقدم تقنية

الإضاءة الشمسية، قد يؤدي دمج الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في أنظمة المراقبة إلى زيادة دقة وكفاءة اكتشاف تدهور الضوء، مما يساهم في حلول إضاءة حضرية أكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة.