System monitoringu zużycia energii elektrycznej w firmie

Taki system opracowała firma Episensor. Bazuje on na czujnikach komunikujących się drogą bezprzewodową w standardzie ZigBee ze stacją akwizycji danych opartą na platformie M2M smart device, pełniącą funkcję łącznika komunikacyjnego pomiędzy dużą liczba czujników a nadrzędnym systemem komputerowym, do którego trafiają zebrane dane. Dzięki platformie pośredniczącej (gateway) i połączeniu bezprzewodowemu rozwiązanie takie jest niezależne od infrastruktury istniejącej w obiekcie.

Oszczędzanie - jak zacząć

Rys. 1. Centralnym punktem sieci pomiarowej jest platforma pośrednicząca M2M Kontrona

Wskazówek do tego, jak oszczędzać energię, dostarcza standard ISO 50001, gdzie opisane zostały założenia do implementacji, utrzymania i eksploatacji systemu zarządzania energią elektryczną. Celem istnienia takiego systemu i opisanego w ISO 50001 jest oczywiście redukcja kosztów energii.

Pierwszym krokiem w takich działaniach jest instalacja na terenie całego zakładu rozproszonego systemu pomiarowego. Czujniki monitorują pobór mocy przez poszczególne urządzenia i wody instalacji, a w wersji rozszerzonej także mierzą zużycie wody, gazu, ciepła, temperaturę w poszczególnych pomieszczeniach i wilgotność oraz zapasy nośników energii.

Zastosowane rozwiązania firmy EpiSensor pozwalają także odczytywać dane z istniejących mierników mediów, dzięki czemu nie wprowadza się dodatkowych komplikacji. Czujniki tworzą samoorganizującą się sieć mesh bazującą na ZigBee. Są one umieszczone w odpornych na warunki środowiskowe obudowach i pracują w paśmie ISM z wykorzystaniem szyfrowania danych AES. Zasięg komunikacji sięga 100 metrów, dzięki czemu cała sieć mesh może objąć duży i rozległy zakład przemysłowy.

Zarządzanie siecią czujników i eksport danych oraz ich archiwizacja oraz analiza i wyświetlanie należy do platformy pośredniczącej. Oprogramowanie platformy realizuje buforowanie danych, ma wbudowany webserwer pozwalający na sterowanie urządzeniem i obsługuje wiele protokołów (m.in. FTP, https) i formatów danych (CSV, XML, JSON) akceptowanych przez systemy ERP lub MIS wykorzystywane do zarządzania przedsiębiorstwem, dzięki czemu całość staje się systemem EMS (Energy Management System). Dzięki temu integracja systemu z istniejącą infrastrukturą IT nie stwarza problemów.

System analiz dostarcza danych i wykresów ilustrujących chwilowe i maksymalne zużycie energii, danych o napięciach w sieci. Dane te można przeglądać na dowolnym urządzeniu wyposażonym w przeglądarkę internetową. Połączenie platformy pośredniczącej z Internetem realizowane jest poprzez kablowe łącze ethernetowe lub Wi-Fi.

Platforma pośrednicząca

Rys. 2. M2M smart device obsługuje sieć czujników z interfejsem Wi-Fi i ZigBee

Wydajne zarządzanie dużą siecią rozproszonych czujników pomiarowych wymaga wydajności i niezawodności od systemu komputerowego stanowiącego bazę tego urządzenia. EpiSensor wybrał do tego celu rozwiązanie M2M smart device firmy Kontron o otwartej architekturze, bazującej na procesorze Atom firmy Intel.

Zawiera ono także modem komórkowy 2G/3G wspomagający pracę zwykłego połączenia komunikacyjnego, na wypadek ew. awarii łącza głównego (certyfikat PTCRB). Elastyczność tego urządzenia pozwala w przyszłości na rozszerzenie funkcjonalności o systemy klasy Internet-of-Things, które będą zawierać wielokrotnie więcej czujników niż obecne sieci rozproszone, a teraz możliwe jest wykorzystywanie do celów zarządzania danymi pomiarowymi usług dostępnych w chmurach obliczeniowych.

Elastyczność dostępnych interfejsów

Platforma pośrednicząca łączy się z systemem nadrzędnym przez Ethernet lub WLAN. Do podłączania czujników dostępne są interfejsy 802.11a/b/g/n WLAN (Wireless Local Area Network) i 802.15.4 WPAN (Wireless Personal Area Network) a także slot Mini PCI Express na specyficzne rozwiązania własne.

Claus Giebert, Kontron
Brendan Carroll, EpiSensor
Kontron East Europe sp. z o.o.
www.kontron.com