Technické služby v Brně inovují. Používají moderní technologii pro měření světla i umělou inteligenci - Euro.cz

Zprávy

Přihlášení

Technické služby v Brně inovují. Používají moderní technologii pro měření světla i umělou inteligenci

,
  • Brněnské TSB díky spolupráci s VUT začalo používat jasoměr – tedy zařízení, které na první pohled vypadá jako fotoaparát a slouží k měření veřejného osvětlení

  • Pohyb chodců a cyklistů mapují za pomoci senzorů s umělou inteligencí, jež připevňuje právě na lampy

  • Na jasoměru jakožto výzkumném projektu pracuje tým z VUT přes dvacet let a měří jím například i jaderný rozpad

Ve městě aby člověk pohledal místo, odkud uvidí alespoň jednu hvězdu. Obzvlášť v ulicích, kam už byly instalovány moderní LED lampy, je často i o půlnoci světlo málem jako ve dne. Na jedné straně to přináší nepopiratelné bezpečnostní výhody, na druhé si ale někteří lidé mohou stěžovat, že tak mají narušený spánkový cyklus.

Kupříkladu v ulicích Brna se totiž nachází 42 tisíc míst veřejného osvětlení, která se tempem zhruba jedné tisícovky ročně vyměňují za nové LED verze. A po každé z výměn se musí technické služby postarat o to, aby se svítilo správně. Minimální požadavky na osvětlení komunikací se pohybují v řádech desetin až jednotek kandel na metr čtvereční (cd/m2), maximální hodnoty prý ještě žádná lampa nepřekročila tak, aby nešlo záři na místě redukovat.

„Při výběru svítidel tvoří podstatnou část hodnocení nabídek světelné parametry, kde je nejvíce zvýhodněná nabídka, která se nejvíce blíží normovým hodnotám. Tím jsou sami dodavatelé nuceni držet se již ve světelných výpočtech s hladinou osvětlení co nejníže. To má samozřejmě pozitivní vliv i na příkon svítidel,“ přibližuje problematiku Josef Šaroun z TSB.

Malý, ale šikovný

S měřením jasu Šarounově týmu nově pomáhá takzvaný jasový analyzátor. Zařízení, které výzkumníci z místního VUT vylepšují posledních 25 let a jehož vývojem strávili tisíce hodin. Na první pohled vypadá jako obyčejný fotoaparát, jehož skořápka také tvoří kostru měřiče. Přetvořit komerčně dostupný a odolný předmět v nový vynález byl totiž jeden z hlavních záměrů lidí okolo Petra Baxanta, již se na univerzitě vývoji jasoměru věnují. Protože se to podařilo, mohou si přístroj s obdobnými vlastnostmi, jako mají mnohem dražší specializované profesionální a laboratorní jasové kamery, zakoupit technické služby či jiné firmy kdekoli na světě.

Digitální technická mapa stojí kraje stovky milionů. Profitovat z ní budou investoři i veřejná správa

Každý jeden kus je pečlivě kalibrován v laboratoři světelné techniky, a to s ohledem na mnoho parametrů. Technici korigují všechny dostupné vady, fotoaparát se adaptuje na citlivost lidského oka a na normalizované standardy. Dnes se za tímto účelem používají speciálně vyvinuté optické filtry. Pomocí kalibračních dat a algoritmů se pak ze surových dat z fotoaparátu vypočítávají hodnoty nejen jasu, ale i pozice každého bodu s vysokou přesností úhlů a následně i prostorových úhlů, což se dá vzápětí využít pro výpočty osvětleností v rovině objektivu přístroje.

„Princip jasoměru je poměrně jednoduchý – každý jeden pixel snímače snímá určitý vybraný prostorový úhel, odkud přichází světlo. Vyfocený snímek je tak obrazem rozložení energie v prostoru a odpovídá rozložení jasu. Je však třeba korigovat optické vady přístroje a zejména spektrálně přizpůsobit přístroj. A pak už je to jen hromada algoritmů, které data vizualizují a umožňují používat různé nástroje, jako například histogram nebo jasový řez, bodové mříže a podobně,“ popisuje Baxant.

Ačkoli to říká s lehkostí, jako by sestavení přístroje bylo hračkou, rešerše, jež vývoji předcházely, sahají až do 50 let starých prací, které pro záznam jasu využívaly klasickou fotografii. Na českém území však tento nápad rozvinul až právě Petr Baxant, když v roce 1997 obhajoval svoji ,disertačku‘ na Ústavu elektroenergetiky. Vedoucího mu dělal Jiří Plch, který téma práce formuloval jako využití digitální fotografie pro hodnocení oslnění. Právě počítačové zpracování fotografie totiž bylo pro první primitivní jasoměr klíčové. Původní studentský projekt by v současném profesionálním a komerčně nabízeném produktu s vlastním hardwarem a softwarem nejspíš už nikdo nepoznal, princip však zůstává neměnný.

Čekání na vhodný okamžik

Dnes se výrobek používá hlavně k měření jasu v interiéru a exteriéru – brněnské TSB ho dokonce na objednávku realizuje i pro přilehlé obce. Nicméně z kapacitních důvodů v této oblasti poptávka převyšuje nabídku, a tak aby mohly obsloužit více případných zákazníků, plánují technické služby rozšířit o tým světelných techniků.

„Neměří se svítidlo jako takové, ale jas povrchu komunikace. Zpravidla provádíme jedno měření na ulici, pokud je uspořádání soustavy veřejného osvětlení homogenní. V případě, že se uspořádání (třeba rozteč stožárů, počet jízdních pruhů…) mění, provádí se měření více. Ve zkratce – měřicí pole je obdélník na komunikaci s délkou rovnou vzdálenosti dvou stožárů a šířkou shodnou se šířkou komunikace,“ objasňuje činnost techniků Šaroun.

Tady zpomalit, sem přidat další pruh. Česká platforma DataFromSky učí svět spoléhat se při plánování silniční sítě na drony

Pozorovatel stojí s fotoaparátem ve vzdálenosti 60 metrů od tohoto pole, doba expozice se pohybuje v rozmezí od 15 do 30 vteřin. Po tuto dobu nesmí být měření ovlivněno světlem automobilů, výskytem chodců v měřicím poli a podobně. V hustém provozu proto může trvat i půl hodiny, než nastane vhodný okamžik. Také musejí být vhodné povětrnostní podmínky – musí být sucho, bezvětří a bez mlhy. Samotné vyhodnocení už probíhá následující den v kanceláři.

Bazény jaderného paliva

Další využití jasoměrů z dílny VUT nachází při hodnocení oslnění ve vnitřních i venkovních prostorech, srovnávání rovnoměrnosti jasu i osvětlenosti, hledání kontrastů, rušivého světla nebo světelného znečištění. Lze jím však testovat i kvalitu displejů, zobrazovacích jednotek, viditelnost chodců, překážek, dopravních značení anebo jej použít na kalibrační procesy ve výrobě proměnného dopravního značení. „Přístroj jsme dokonce použili na detekci Čerenkovova záření v bazénech vyhořelého jaderného paliva, které vytváří světelnou emisi záchytem částic jaderného rozpadu,“ dodává Baxant.

Přestože v komerční oblasti má jasoměr poměrně široké uplatnění a pravděpodobně časem najde i další možnosti použití, zůstává výzkumným projektem, jehož vývoj a distribuci má v plně v rukou VUT. Zato Technické služby v Brně jsou, co se inovací týče, mimořádně aktivní. Nedávno si totiž pořídily speciální optické senzory, které díky umělé inteligenci pomáhají mapovat pohyb chodců po tamním náměstí Svobody, počty cyklistů na cyklostezkách či množství vozidel projíždějících obcí Želešice. A umisťují se kam jinam než na stožáry veřejného osvětlení.