Einführung in DIALux

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Foliensatz zu meiner DIALux-Einführungsvorlesung im Wintersemester 2015 / 2016 am Fachbereich Automatisierung und Informatik an der Hochschule Harz.

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Einführung in DIALux

  1. 1. Seite 1 Fachbereich Automatisierung und Informatik Einführung in DIALux Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Photonic Communications Lab | FB AI Wintersemester 2015 / 2016 | 07.10.2015 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH)
  2. 2. Seite 2 Fachbereich Automatisierung und Informatik Kurzagenda Was sehen wir uns heute an? – Was ist DIALux? – Fallstudie ULOR – Fallstudie Innenbeleuchtung – Fallstudie Straßenbeleuchtung – 3D-Objektimport und Videorendering 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH)
  3. 3. Seite 3 Fachbereich Automatisierung und Informatik Kurzvorstellung Arbeit, Forschung und Lehre 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Arbeit bei der HarzOptics GmbH - An-Institut der HS Harz (seit 2007) - Gegründet 2006, 5 Mitarbeiter/innen - Entwicklung optischer Messverfahren zur Qualitätssicherung in der Luftfahrt - Projektierung des Breitbandausbaus im Auftrag von Kreisen und Kommunen - Fernlehrgang „Technische Optik“ Arbeit an der Hochschule Harz - Seit 2010 Forschung im Bereich AAL und Telepflege, seit 2013 Fundraising - IHK-Forschungspreis 2006 - 3. Platz Hugo-Junkers-Preis 2008 - 3. Platz Hugo-Junkers-Preis 2012 - NoAE Innovation Award 2011/2012 Bisherige Lehrerfahrung - Lehrbeauftragter an der HS Harz von 2006 bis 2010 (Marktforschung, SPSS, HTML, Businessinformationssysteme & strategisches Informationsmanagement) - Dozent für die Harzer Hochschulgruppe (2007 bis 2008) sowie an der Sternwarte St. Andreasberg / VHS Goslar (seit 2011) © MDKK GmbH
  4. 4. Seite 4 Fachbereich Automatisierung und Informatik Lichttechnische Analysen in Wernigerode Portfolio von Hochschule und An-Institut 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) pcl an der Hochschule Harz – Simulation von Mikrooptiken mit OPTALIX (Koppler, Splitter, Multiplexer, Prismen etc.) – Bestimmung der Abstrahlcharakteristika von Straßenlampen mittels Goniometer-Messung An-Institut HarzOptics GmbH – Simulation von Innenbeleuchtung mit DIALux – Simulation von Außenbeleuchtung mit DIALux – Charakterisierung von LEDs nach dem Farbort – Charakterisierung von LEDs nach der Intensität – Geomapping von Außenbeleuchtung mit Geoinfor- mationssystemen (Quantum GIS (QGIS) und PGA)
  5. 5. Seite 5 Fachbereich Automatisierung und Informatik Was ist DIALux? Softwaregestützte Beleuchtungsplanung 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) – 3D-Grafik-Software für professionelle Lichtplanung – Leuchtenhersteller bieten eine Vielzahl von Plugins (u.a. Siemens, Siteco, Artemide, Simes, Philips…) – Simulation von Innen- und Außenbeleuchtung – Optimierung der Beleuchtung mit Assistenten – Unterstützt Lichtplanung nach DIN-Normen – Durchführung von Energiebewertungen – Import beliebiger *3ds-Objekte – Erstellung von Kamerafahrten – Über POV-Ray lassen sich DIALux-Modelle rendern – Kostenfrei erhältlich (Schutzgebühr DVD: 20 EUR) – Hersteller: DIAL GmbH Lüdenscheid, www.dial.de
  6. 6. Innenraum-Beleuchtungssimulation mit DIALux
  7. 7. Bushaltestelle im Nationalpark Harz, Simulation für das BMWi-Projekt „AUBELE“ (Autarke Straßenbeleuchtung)
  8. 8. Detailansicht der Haltestellen-Simulation
  9. 9. Detailansicht der Haltestellen-Simulation
  10. 10. Simulation für das Projekt „AuLED“ im Auftrag der AUTEV AG in Brandenburg
  11. 11. Simulation von Abstrahlcharakteristika (Lichtverteilung / Beleuchtungsdichte)
  12. 12. Simulation einer Straßenzene für das BMWi- Projekt „AUBELE“ (Autarke Straßenbeleuchtung)
  13. 13. Lichtplanung für einen Seminarraum (4.003) an der Hochschule Harz (erarbeitet durch eine studentische Projektgruppe)
  14. 14. Seite 14 Fachbereich Automatisierung und Informatik DIALux – vorgestellt an Beispielprojekten Potsdam, Sankt Andreasberg und Osterode 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) IHK Potsdam Wie verändern Bodenleuchten die Upward Light Ratio (ULR / ULOR; das Verhältnis von nach oben abgegebenen Lumen zu insgesamt abgegebenen Lumen)? Wie groß ist der Beitrag solcher Leuchten zur allgemeinen Lichtverschmutzung? Sternwarte Sankt Andreasberg Aufgabe: Planung der LED-Beleuchtung im Vortragsraum der Sternwarte in Sankt Andreasberg und Visualisierung neuer Räumlichkeiten über 3D-Renderings. Stadt Osterode / HarzEnergie Aufgabe: Planung der Neuinstallation einer LED-Beleuchtung im Stadtteil „Freiheit“ in Osterode einschließlich der Auswahl von geeigneten Leuchten unter finanziellen und energetischen Gesichtspunkten.
  15. 15. Seite 15 Fachbereich Automatisierung und Informatik 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Erstellung von DIALux-Videos Einführung in DIALux | Christian Reinboth | 01.12.2010 Beispielprojekt: ULR von Bodenleuchten Simulation für das Forum „Effiziente Beleuchtung“ der IHK Potsdam 2010 ULR = Upward Light Ratio
  16. 16. Szenario ohne Bodenleuchten
  17. 17. ULR = 6% (Upward Light Ratio) ULR = 6% Lichtverteilung ohne Bodenleuchten
  18. 18. Szenario mit Bodenleuchten
  19. 19. ULR = 43% Lichtverteilung mit Bodenleuchten
  20. 20. Szenario ohne Straßenlampe
  21. 21. ULR = 99% Lichtverteilung ohne Straßenlampe
  22. 22. Seite 22 Fachbereich Automatisierung und Informatik Beispielprojekt: Seminarraum der Sternwarte St. Andreasberg
  23. 23. Seite 23 Fachbereich Automatisierung und Informatik 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH)
  24. 24. Seite 25 Fachbereich Automatisierung und Informatik 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Untexturiertes Drahtgittermodell
  25. 25. Seite 26 Fachbereich Automatisierung und Informatik 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Texturiertes Oberflächenmodell
  26. 26. Seite 27 Fachbereich Automatisierung und Informatik 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Modell mit simulierter Beleuchtung
  27. 27. Seite 28 Fachbereich Automatisierung und Informatik 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Darstellung der Lichtverteilung
  28. 28. Beispielprojekt: Lichtplanung für den OT Freiheit in Osterode
  29. 29. Seite 35 Fachbereich Automatisierung und Informatik Planungsbasis: DIN EN 13 201 (seit 2004) 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH)
  30. 30. Entwicklung optischer KomponentenFür die Erstellung der Grundkarte wurde auf freie Daten aus dem Projekt Open Street Map zurückgegriffen. Deren Bearbeitung erfolgte mit Hilfe der Open Source-Software QGIS. Daten und Software sind frei verwendbar. Karte © OpenStreetMap-Mitwirkende, Lizenz: CC BY-SA
  31. 31. Die von der HarzEnergie gelieferten Lichtpunktdaten wurden manuell evaluiert und eingepflegt. Die Anzahl und (etwaige) Position der Lichtpunkte je Straße stimmen mit der schriftlichen Dokumentation von HarzEnergie überein. Karte © OpenStreetMap-Mitwirkende, Lizenz: CC BY-SA
  32. 32. Aus von der Stadtverwaltung gelieferten Daten ließ sich weiterhin die Lage von Bushaltestellen und Fußgängerüberwegen bestimmen. Besondere Unfall- oder Kriminalitätsschwerpunkte existieren laut Stadtverwaltung in Freiheit nicht. Karte © OpenStreetMap-Mitwirkende, Lizenz: CC BY-SA
  33. 33. Die farbige Markierung gibt die Straßenklassifizierung nach DIN 13 201 wieder. Diese erfolgte auf Basis der DIN sowie des Klassifizierungs-Assistenten von DIALux. Wegen veralteter Verkehrsdaten sind Fehler nicht auszuschließen. Karte © OpenStreetMap-Mitwirkende, Lizenz: CC BY-SA
  34. 34. Seite 40 Fachbereich Automatisierung und Informatik 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Da sich der QGIS-Layer mit den Positionsdaten der Lampen theoretisch auch bei Google Earth einbinden lässt, kann mit Hilfe von Satellitenaufnahmen die Genauigkeit der Standorterfassung evaluiert werden Kartendaten © Google Earth / DigitalGlobe
  35. 35. Seite 41 Fachbereich Automatisierung und Informatik 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Die Position der Lichtpunkte (z.B. Doppelbeleuchtung am Zebrasteifen, Anzahl der Lichtpunkte pro Straße) zeigt, dass die Übertragung prinzipiell funktioniert hat. Lichtpunkte in Häusern lassen aber vermuten, dass in den Originaldaten Positionsabweichungen von bis zu einigen Metern vorkommen dürften. Kartendaten © Google Earth / DigitalGlobe
  36. 36. Seite 42 Fachbereich Automatisierung und Informatik Straßenklassierung nach DIN EN 13 201 Auf welche Kriterien kommt es (u.a.) an? – Gibt es bauliche Maßnahmen zur Beruhigung des Verkehrs? – Ja – Nein – Wie viele Kreuzungen finden sich im Durchschnitt pro km Straße? – Weniger als 3 Kreuzungen – 3 und mehr Kreuzungen 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) – Wie viele Fahrzeuge passieren den Straßenabschnitt pro Tag? – Weniger als 7.000 Fahrzeuge – 7.000 und mehr Fahrzeuge – Ist das Parken von Fahrzeugen am Fahrbahnrand gestattet? – Ja – Nein
  37. 37. Seite 43 Fachbereich Automatisierung und Informatik Beleuchtungsanforderungen der Klassen 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Klasse Emit Emin Uo TI SR ME2 20,0 lx -//- 0,4 lx 10% 0,5 ME4b 10,0 lx -//- 0,4 lx 15% 0,5 ME5 7,5 lx -//- 0,4 lx 15% 0,5 S4 5,0 lx 1,0 lx -//- -//- -//- S5 3,0 lx 0,6 lx -//- -//- -//- Emit = Wartungswert der mittleren Beleuchtungsstärke auf der Fahrbahn Emin = Wartungswert der minimalen Beleuchungsstärke auf der Fahrbahn Uo = Gesamtgleichmäßigkeit (Verhältnis min. Beleuchtungsstärke zum Mittel) TI = Längsgleichheit (Verhältnis von min. zu max. Leuchtdichte am Mittelstreifen) SR = Verhältnis der Umgebungs-Beleuchtungsstärke zur Beleuchtung der Fahrbahn
  38. 38. Seite 44 Fachbereich Automatisierung und Informatik Ergebnisse der Straßenklassierung (Auszug) 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Straße EAE LPs Situation 13201 Klasse 13201 Alte Burg AS4 2 D3 S5 Alte Harzstraße SS2 21 B2 ME4b Am Unteren Vogelherd AS4 22 D3 S4 Am Oberen Vogelherd AS4 6 D3 S4 Baumhofstraße SS2 29 B2 ME2 Branntweinstein SS2 22 B2 ME4b Buchenweg AS4 4 D3 S5 Bündgenberg fehlt 3 B2 S5 Burgblick AS4 2 D3 S5 Burgweg fehlt 11 B2 ME5 Gümpelhof AS4 4 D3 S5 Hauptstraße HSS3 61 B2 ME4B
  39. 39. Seite 45 Fachbereich Automatisierung und Informatik Beplanung der Straße „Am Oberen Vogelherd“ 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Karte © OpenStreetMap-Mitwirkende, Lizenz: CC BY-SA
  40. 40. Seite 46 Fachbereich Automatisierung und Informatik Planungsrelevante Daten für den Vogelherd 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Straßenbreite 6,00 m GM unsicher Anzahl Fahrstreifen 2 GM unsicher Klassierung nach EAE AS4 Stadt sicher Beleuchtungssituation D3 HO sicher Beleuchtungsklassierung S4 HO sicher Anzahl der Lichtpunkte 22 HE sicher Lichtpunkthöhe 5,00 m (22) HE sicher Mastabstand 25,00 m QGIS unsicher Masttyp konisch (22) HE sicher Lichtpunktüberhang 0,00 m (22) HE sicher Lichtpunktneigung 0° (22) HE sicher Fahrbahnabstand 1,50 m HE unsicher Mastenanordnung einseitig QGIS unsicher
  41. 41. Seite 47 Fachbereich Automatisierung und Informatik Simulierte Straßenleuchten (Auswahl) 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) SITECO SR 50 (LED)SITECO A2 mini (LED)
  42. 42. Seite 48 Fachbereich Automatisierung und Informatik DIALux-Planungsworkflow (1/7) 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Wie sieht die zu beplanende Straße aus? Wie viele Fahr- bahnen gibt es? Wie viele Rad- spuren gibt es? Wie stark reflektiert die Oberfläche? etc. pp.
  43. 43. Seite 49 Fachbereich Automatisierung und Informatik DIALux-Planungsworkflow (2/7) 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Welcher Klasse ist die zu bepla- nende Straße zuzurechnen? Falls noch nicht bekannt: Festlegung via DIN EN 13 201- Klassenassistent
  44. 44. Seite 50 Fachbereich Automatisierung und Informatik DIALux-Planungsworkflow (3/7) 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Auf welche der Parameter der DIN EN 13 201 soll von DIALux optimiert werden? Emit Emin UO TI SR Je nach Klasse stehen andere Parameter zur Auswahl
  45. 45. Seite 51 Fachbereich Automatisierung und Informatik DIALux-Planungsworkflow (4/7) 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Soll zusätzlich noch eine Liste mit Leuchten- anordnungen zweiter Klasse erstellt werden?
  46. 46. Seite 52 Fachbereich Automatisierung und Informatik DIALux-Planungsworkflow (5/7) 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Mit welchen Leuchten soll eine Simulation durchgeführt werden?
  47. 47. Seite 53 Fachbereich Automatisierung und Informatik DIALux-Planungsworkflow (6/7) 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Welche der Parameter des Beleuchungssze- narios können für die Optimierung noch variiert werden? Neigung Überhang Mastabstand Auslegerlänge Lichtpunkthöhe Fahrbahnabstand
  48. 48. Seite 54 Fachbereich Automatisierung und Informatik DIALux-Planungsworkflow (7/7) 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Welche der vorstellbaren Anordnungen sollen simuliert werden?
  49. 49. Beleuchungsplanung mit DIALux (8) Simulationsergebnisse SITECO SR 50
  50. 50. Simulationsergebnisse SITECO SR 50
  51. 51. Seite 57 Fachbereich Automatisierung und Informatik Wie schnell amortisiert sich LED-Beleuchtung? 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH)
  52. 52. Seite 58 Fachbereich Automatisierung und Informatik Wie schnell amortisiert sich LED-Beleuchtung? 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH)
  53. 53. Seite 59 Fachbereich Automatisierung und Informatik Wie schnell amortisiert sich LED-Beleuchtung? 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Einsparung nach 20 Jahren: 6.366,95 EUR (19%)
  54. 54. Seite 60 Fachbereich Automatisierung und Informatik Negativ-Beispiel: Alte Harzstraße 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH) Klasse Emit Emin Uo TI SR ME4b 10,0 lx -//- 0,4 lx 15% 0,5 Karte © OpenStreetMap-Mitwirkende, Lizenz: CC BY-SA
  55. 55. Simulationsergebnisse SITECO mini Dunkelzonen als Gefahrenbereiche (suboptimale Adaption an die Intensität)
  56. 56. Abschließender Arbeitsschritt: Realistische Modellierung eines einzelnen Straßenzugs
  57. 57. Abschließender Arbeitsschritt: Realistische Modellierung eines einzelnen Straßenzugs
  58. 58. Abschließender Arbeitsschritt: Realistische Modellierung eines einzelnen Straßenzugs
  59. 59. Seite 65 Fachbereich Automatisierung und Informatik Import von *3ds-Objekten in DIALux 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH)
  60. 60. Seite 69 Fachbereich Automatisierung und Informatik Erstellung von Videoanimationen mit DIALux 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH)
  61. 61. Definition von Kamerapfaden in DIALux
  62. 62. Definition von Kamerapfaden in DIALux
  63. 63. Definition von Kamerapfaden in DIALux
  64. 64. Definition von Kamerapfaden in DIALux
  65. 65. Seite 74 Fachbereich Automatisierung und Informatik Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Gibt es Interesse an einer DIALux-Vorlesung? Einführung in DIALux 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH)
  66. 66. Seite 75 Fachbereich Automatisierung und Informatik Christian Reinboth Telefon +49 3943 – 896 Telefax +49 3943 – 5896 E-Mail creinboth@hs-harz.de Friedrichstraße 57 –  59 38855 Wernigerode 07.10.2015 Christian Reinboth, Dipl.-Wi.Inf.(FH)

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