IOT-Datendienste der IOT-EMS-Plattform
Zusammenfassung: Die Acrel IoT EMS-Plattform basiert auf dem Acrel IoT-Rechenzentrum, das Uplink- und Downlink-Datenstandards etabliert hat, um Internetnutzern Energie-IoT-Datendienste bereitzustellen. Acrel IoT EMS ist eine zentrale Online-Plattform zur Vernetzung aller Acrel-Netzwerkprodukte. Sie bietet einheitliche Zugriffs-, Überwachungs- und Steuerungsfunktionen, die Zeit sparen und Ihnen die Überwachung Ihrer gesamten Netzwerkflotte ermöglichen. Wenn Ihr Acrel-Gerät über IoT EMS verfügt, können Sie Fernzugriffsverbindungen zu Geräten herstellen, die mit dem 4G- oder WLAN-Netzwerk verbunden sind. Sobald ein Alarm eintritt, werden innerhalb weniger Sekunden relevante Alarm- und Ereignisinformationen über die App gesendet, um die zuständige Person zu benachrichtigen.
Schlüsselwörter: IoT; Energiemanagementsystem; IoT-Zähler; Cloud-Plattform
Ⅰ. Einleitung
In den letzten Jahren hat sich das Konzept des Internets der Dinge (IoT) zunehmend in industrielle Anwendungen integriert und ist zum zentralen technischen Konzept für Smart Cities und allgemeine Informatisierungslösungen geworden. Das IoT hat derzeit eine neue Phase der grenzüberschreitenden Integration, integrierten Innovation und groß angelegten Entwicklung erreicht – von konzeptionellen Spekulationen über fragmentierte Anwendungen bis hin zu geschlossenen Entwicklungskreisläufen. Es hat eine wichtige Rolle bei der Transformation und Modernisierung traditioneller Industrien, der Urbanisierung, dem Aufbau intelligenter Städte und der kontinuierlichen Verbesserung der Lebensqualität gespielt und in diesen Bereichen bemerkenswerte Ergebnisse erzielt.
Die Acrel IoT EMS-Plattform umfasst eine Reihe von Internet-Geschäftsmodellen, die Online-Verkäufe kombinieren, um PAAS-Dienste für weit verteilte Internetnutzer bereitzustellen. Nach Abschluss der Installation der Acrel IoT-Produkte können Benutzer einfach auf die Plattform zugreifen, indem sie den QR-Code mit ihrem Mobiltelefon scannen, ohne sich um den Debugging- und Plattformbetriebsprozess kümmern zu müssen. Sie können Plattformfunktionen selbstständig auswählen und entsprechende Datendienste erhalten.
Ⅱ. Bedarfsanalyse
Die Kundengruppen der IoT-EMS-Plattform sind in zwei Gruppen unterteilt: die erste sind Internetnutzer; die zweite sind Smart Cities. Zu den Internetnutzern zählen im Allgemeinen die folgenden Typen:
1. Ein Mieter hat drei oder fünf Wohnungen zu vermieten und muss Wasser und Strom messen und abrechnen lassen.
2. Es gibt mehrere kleine Supermarktketten, die Energiemanagement, Fernsteuerung und elektrisches Sicherheitsmanagement durchführen möchten.
3. Wenn Sie für ein Grundstück in einer bestimmten Gemeinde mehrere Ladesäulen für eine zentrale Ladeverwaltung erwerben möchten, müssen Sie für den Betrieb eine Gebühr erheben.
4. Das Gebäudemanagement eines bestimmten Gebäudes benötigt nur wenige Zähler, um das Energiemessmanagement auf der Etage durchzuführen.
5. Eine kleine Fabrik möchte die Strommessung ihrer eigenen kleinen Fabrik verwalten.
6. Ein IoT-Systemintegrator möchte die Daten von IoT-Produkten direkt abrufen und benötigt eine einheitliche Verwaltungsplattform.
Die Nachteile des traditionellen Geschäftsmodells für die oben genannten Internetnutzer sind folgende:
1. Datensysteme sind teuer
2. Diversifizierte Datendienste sind erforderlich
3. Das Debuggen ist zu professionell
4. Die Auswahl der Systemhardware ist zu professionell
5. Die Bezahlung der Dienste ist unbequem
Die Anforderungen intelligenter Städte lauten wie folgt:
1. Sie müssen auf verschiedene Arten massiver Hardware zugreifen
2. Es ist notwendig, die regulatorischen Informationen zu extrahieren, die für die Führung von Belang sind, und Technologien wie GIS und BIM zu kombinieren, um eine Makroüberwachung zu erreichen
3. Bereitstellung einer einheitlichen Betriebsdienstplattform zur Bereitstellung von IoT-Datendiensten für Endbenutzer
Ⅲ. Systemstruktur
IOT EMS betrachtet den Energiefluss von Energieversorgung, Energiemanagement, Gerätemanagement und Energieverbrauchsanalyse als Hauptlinie. Es verbindet die Bereiche Energieerzeugung, -verarbeitung, -verteilung und -übertragung, -verbrauch und -einsparung. In Kombination mit der Vernetzung von Menschen und Dingen bildet es ein Energie-IoT-Ökosystem mit Acrel-Produkten als Medien. IoT-Produkte und Energieakteure interagieren in Form von Daten- und Geschäftsströmen mit der Plattform.
3.1 Netzwerkstruktur
Die Acrel IoT EMS-Plattform verfügt über eine geschichtete und verteilte Struktur, die hauptsächlich aus drei Teilen besteht: Wahrnehmungsschicht (Terminalerfassungsgerät), Netzwerkschicht (Kommunikationsverwaltungsterminal) und Plattformschicht (Energie-IoT-Cloud-Plattform).
● Wahrnehmungsebene: Verschiedene mit dem Netzwerk verbundene Sensoren, darunter Multifunktionszähler, Prepaid-Stromzähler, Mehrschleifenzähler, IoT-Stromzähler, IoT-Wasserzähler, Batterieladesäulen für Autos, Autoladesäulen, Straßenlaternensteuerungen usw.
● Netzwerkschicht: Das intelligente Gateway sammelt die Daten der Wahrnehmungsschicht, führt die Protokollkonvertierung und Speicherung durch und lädt die Daten dann auf die IoT-EMS-Plattform hoch.
● Plattformebene: Die Plattformebene umfasst Anwendungsserver und Datenserver, die Anwendungen im Web oder in Apps implementieren können.
3.2 Plattformarchitektur
Die Systemnetzwerkstruktur der IoT-EMS-Plattform weist eine mehrschichtige und verteilte Struktur auf, die aus einer Wahrnehmungsschicht, einer Datenschicht, einer Anwendungsschicht, einer Präsentationsschicht und einer Betriebsschicht besteht. Das Systemarchitekturdiagramm ist in der Abbildung dargestellt.
Die Sensorebene umfasst verschiedene Produkte unseres Unternehmens. Sie bildet die unterste Ebene des gesamten Systems und ist das Grundelement, das zum Aufbau der IoT-Cloud-Plattform erforderlich ist. Dazu gehören Multifunktionszähler, Prepaid-Zähler, Mehrschleifenzähler, IoT-Zähler, Ladesäulen, Straßenlaternensteuerungen und so weiter.
Die zwischengeschaltete Datenverarbeitungsplattform ist hauptsächlich für die Datenverarbeitung, Datenspeicherung und Dateninteraktion verantwortlich. Um die Datenverarbeitungsfähigkeit der gesamten umfassenden Plattform sicherzustellen, speichern wir Echtzeitdaten, historische Daten und Geschäftsdaten in verschiedenen Bibliotheken und bieten verschiedene Schnittstellen, um die Dateninteraktion mit Systemen von Drittanbietern zu ermöglichen.
Die obere Anwendungsebene ist die IoT-EMS-Plattform, die hauptsächlich verschiedene funktionale Anwendungen realisiert. Die Plattform ist entsprechend dem Energiefluss in vier Hauptbereiche unterteilt: Energieversorgung, Energiemanagement, Gerätemanagement und Energieverbrauchsanalyse. Die Energieversorgung umfasst Stromgewinnung, intelligenten Betrieb und Wartung. Das Energiemanagement umfasst sicheren Stromverbrauch und Untermodule zur Stromqualität. Das Gerätemanagement umfasst intelligente Beleuchtung, Prepaid und Ladesäulen. Die Energieverbrauchsanalyse umfasst Energiemanagement und Untermodule für Mehrwertdienste. Die Plattform bietet Nutzern eine Mensch-Computer-Interaktionsschnittstelle über Web und App, und verschiedene Nutzer der Betriebsebene können über diese beiden Methoden auf die Plattform zugreifen und sie bedienen.
Ⅲ. Plattformfunktion
3.1、Energieversorgung
3.1.1 Stromabnahme
Das Stromerfassungsmodul ermöglicht die Abfrage, Analyse, Frühwarnung und umfassende Anzeige verschiedener Überwachungsdaten, um die Umweltfreundlichkeit des Stromverteilungsraums zu gewährleisten. Intelligente Funktionen wie Fernmessung, Fernsignalisierung und Fernsteuerung des Stromversorgungs- und Verteilungsüberwachungssystems werden realisiert und das System umfassend erkannt und verwaltet. Im Hinblick auf das Datenressourcenmanagement kann der Betrieb aller Geräte im Stromversorgungs- und Verteilungsraum, einschließlich historischer und Echtzeitdaten, angezeigt oder abgefragt werden. Je nach Bedarf können Tages-, Monats- und Jahresberichte abgefragt und ausgedruckt werden, um die Arbeitseffizienz zu verbessern und Personal einzusparen.
3.1.2 Intelligenter Betrieb und Wartung
Das intelligente Betriebs- und Wartungsmodul nutzt einen multifunktionalen Leistungsmesser, drahtlose Kommunikation, ein Edge-Computing-Gateway und Big-Data-Analysetechnologie. Es sammelt Felddaten über das intelligente Gateway, speichert sie lokal und überträgt sie regelmäßig an die Cloud-Plattform. Die Plattform kann gleichzeitig auf Tausende von Benutzerdaten von Umspannwerken zugreifen. Zu den von der Plattform erfassten Daten gehören die elektrischen Parameter und Umgebungsdaten des Umspannwerks, darunter Stromstärke, Spannung und Leistung, Schaltzustand, Transformatortemperatur, Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, Wassereinbruch, Rauch, Video, Zugangskontrolle und weitere Informationen. Bei Störungen wird innerhalb von 10 Sekunden ein Alarm per SMS und App gesendet. Die Plattform sendet die Betriebs- und Wartungsaufgaben über die Handy-App an das Mobiltelefon des zuständigen Personals und verfolgt den Betriebs- und Wartungsausführungsprozess per NFC, um den Kreis zu schließen, die Betriebs- und Wartungseffizienz zu verbessern und Betriebsfehler sofort zu finden und zu beheben.
3.2、Energiemanagement
3.2.1 Elektrische Sicherheit
Das Stromsicherheitsmodul führt eine ununterbrochene Datenverfolgung und statistische Analyse der Hauptfaktoren für elektrische Brände (Kabeltemperatur, Leckstrom, Laststrom, Spannung) durch und sammelt Daten vor Ort über 4G. Potenzielle Sicherheitsrisiken von Stromleitungen und elektrischen Geräten (wie anormale Kabeltemperatur, Überlastung, Überspannung, Unterspannung und Leckage usw.) werden erkannt und rechtzeitig per SMS, APP-Push, automatischem Sprachanruf usw. gewarnt, um elektrische Brände wirksam zu verhindern. Das System kann elektrische Parameter wie Leckstrom und Kabeltemperatur an allen Überwachungspunkten anzeigen, Inspektionsprotokolle und Dispatch-Vorgänge unterstützen, Berichte zur Analyse potenzieller Sicherheitsrisiken erstellen und den Status der Stromsicherheit im Unternehmen in Echtzeit bewerten.
3.2.2 Netzqualität
Das Thema Stromqualität hat zunehmend an Bedeutung gewonnen und ist zu einem der wichtigsten Forschungsschwerpunkte im Stromnetz geworden. Mit der Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technik und der zunehmenden Verbreitung hochentwickelter und komplexer elektrischer Geräte reagieren die meisten dieser Geräte sehr empfindlich auf die Stromqualität. Dies führt zu einer stark instabilen Stromqualität. Der Hauptzweck der Stromqualitätsanalyse besteht darin, Art und Umfang von Störungen im Stromsignal zu bestimmen und die entsprechenden Störquellen effektiv zu kompensieren. Der Schlüssel zur Verbesserung der Stromqualität liegt daher darin, Informationen über verschiedene Störsignalquellen zeitnah und präzise zu erfassen.
Die Überwachung der Netzqualität umfasst die Überwachung von Dreiphasenunsymmetrie, Oberschwingungen und Leistungsfaktor. Bei einer Phasenunsymmetrie oder einem zu niedrigen Leistungsfaktor wird ein Alarm ausgelöst und die Benutzer per APP-Push, SMS, E-Mail usw. benachrichtigt.
3.3. Geräteverwaltung
3.3.1 Intelligente Beleuchtung
Mit der kontinuierlichen Verbesserung des Lebensstandards der Menschen steigen auch die Anforderungen an die Arbeits- und Wohnumgebung, und auch die Anforderungen an Beleuchtungssysteme steigen stetig. Der Energieverbrauch im Beleuchtungsbereich macht einen erheblichen Teil des Gesamtenergieverbrauchs aus, und Energieeinsparung und Verbesserung der Beleuchtungsqualität haben oberste Priorität. Als wichtiger Teil des Stromverbrauchs macht der Beleuchtungsstrom etwa 10 % des Stromverbrauchs aus. Mit der rasanten Entwicklung der Volkswirtschaft meines Landes und der kontinuierlichen Verbesserung des Lebensstandards der Bevölkerung wird der Beleuchtungsstromverbrauch weiter steigen.
Intelligente Beleuchtung nutzt die Technologie des Internets der Dinge, um den Stromverbrauch von Beleuchtungskreisen in verschiedenen Bereichen der Stadt kontinuierlich zu überwachen. Die Plattform beurteilt den Betriebszustand der Lampen anhand der Strom- und Spannungswerte des Beleuchtungskreises. Jeder anormale Betriebszustand kann von der Plattform überwacht werden. Warn- und Alarminformationen können über die mobile App, SMS und E-Mail übermittelt werden, um schnell die verantwortliche Person zu erreichen und den Bediener an Auslösungen des Schützes, Spannungsverluste im Netzteil usw. zu erinnern.
3.3.2 Prepaid-Verwaltung
Die Prepaid-Stromfunktion kann für verschiedene Gewerbekomplexe, Wohnanlagen, Bürogebäude, Hotelwohnungen und andere Immobilien, Logistikabteilungen von Schulen, Fabrikwohnheime, Supermarktketten und Großimmobilien genutzt werden. Prepaid-Wasser und -Strom werden in den oben genannten Szenarien bereits erfolgreich eingesetzt und laufen seit vielen Jahren stabil. Sie eignet sich für die Verwaltung von Prepaid-Strom von Immobilienunternehmen für Wohn-, Büro- und Ladenmieter oder für Prepaid-Strom und Stromverbrauch von Studentenwohnheimen durch Schulen und Sicherheitskontrollsysteme.
3.3.3 Auto-/Batterieladebetrieb
Elektrofahrzeuge sind zu einem weit verbreiteten, umweltfreundlichen Verkehrsmittel geworden. Gleichzeitig steigt die Zahl der Elektrofahrräder, was das Kurzstreckenproblem der Bevölkerung löst. Dennoch häufen sich die Nachrichten über Sicherheits- und Brandunfälle im Zusammenhang mit Elektrofahrrädern, und die Tendenz nimmt von Jahr zu Jahr zu. Sie haben der Gesellschaft große Verluste zugefügt und stellen eine versteckte Gefahr für Leben und Eigentum dar. Aufgrund der Gefahren und Merkmale von Bränden bei Elektrofahrrädern haben Regierungsbehörden auf allen Ebenen Dokumente herausgegeben, um das Park- und Ladeverhalten von Elektrofahrrädern zu regeln. Das Ladebetriebsfunktionsmodul des Autos/Batteriefahrzeugs sammelt und überwacht kontinuierlich die Daten des Ladesäulenstandorts und jeder mit dem System verbundenen Ladesäule über die IoT-Technologie und bietet gleichzeitig Schutz vor verschiedenen Fehlern wie Übertemperaturschutz des Ladegeräts und Überspannung an Ein- und Ausgang des Ladegeräts, Unterspannung, Isolationsfehlern und einer Reihe von Fehlern zur Frühwarnung. Nachdem der Benutzer den QR-Code über die App gescannt hat, initiiert das System eine Ladeanforderung und steuert die dem QR-Code entsprechende Ladesäule, um den Ladevorgang des Elektrofahrzeugs abzuschließen. Die Ladesäule kann mit einem drahtlosen Modul ausgestattet werden, um eine Verbindung zum Internet herzustellen, mit Verschlüsselungstechnologie und Schlüsselverteilungstechnologie zusammenzuarbeiten und basierend auf dem auf TCP/IP basierenden Datenaustauschprotokoll eine direkte Verbindung mit der Cloud herzustellen.
3.4. Energieanalyse
3.4.1 Energiemanagement
Um das duale CO2-Ziel stetig voranzutreiben, müssen Unternehmen vor dem Hintergrund der „dualen Kontrolle“ von Energieverbrauchsintensität und Gesamtverbrauch überlegen, wie sie mit der doppelten Kontrolle des Energieverbrauchs umgehen, um eine normale Produktion zu gewährleisten. Die meisten bestehenden Unternehmen nutzen noch immer den Modus „individuelle Planung, unabhängiges Design, unabhängiger Betrieb“ für verschiedene Energieversorgungssysteme wie Strom, Wasser, Gas, Kühlung und Wärme. In der Regel wird festgestellt, dass die Messausrüstung unzureichend ist. Die Messgenauigkeit der Messgeräte ist nicht hoch und die Messdaten sind ungenau. Die Zuverlässigkeit der manuellen Zählerablesung ist gering. Es ist schwierig, die Energieeffizienz wichtiger energieintensiver Geräte effektiv zu überwachen und zu bewerten. Es gibt keine zuverlässigen Referenzdaten. Es fehlt ein wirksames Indexsystem zur Bewertung der Energieeffizienz in Unternehmen, und es ist schwierig, Maßnahmen zum Energieverbrauchsmanagement umzusetzen.
Das Energiemanagementmodul nutzt Automatisierungs- und Informationstechnologie, um den gesamten Prozess von der Energiedatenerfassung über die Prozessüberwachung und -analyse bis hin zum Energieverbrauchsmanagement automatisch und wissenschaftlich zu steuern. Es vereint somit den gesamten Prozess des Energiemanagements, der Energieerzeugung und -nutzung und nutzt fortschrittliche Datenverarbeitungs- und -analysetechnologien für die Offline-Produktionsanalyse und -steuerung, eine einheitliche Planung des gesamten Energiesystems der Anlage sowie die Optimierung der Energiebilanz und -effizienz. Darüber hinaus verbessert es die Energiequalität, senkt den Energieverbrauch und ermöglicht Energieeinsparungen, -reduzierung und ein verbessertes Energiemanagement.
3.4.2 Mehrwertdienste
(1) Industrielle Konfiguration
Die traditionelle Methode zur Entwicklung industrieller Automatisierungskonfigurationsanwendungen erfordert die Fähigkeit der Entwickler, Code zu schreiben und die Konzepte und Methoden der entsprechenden Entwicklungsframeworks zu verstehen. Diese Entwicklungsmethode erfordert einen langen Entwicklungszyklus und stellt sehr hohe Anforderungen an die Entwickler. Gleichzeitig werden traditionelle industrielle Automatisierungskonfigurationsanwendungen im industriellen Bereich eingesetzt, wobei der Bereitstellungskomfort und die Zugänglichkeit sehr gering sind.
Mit der rasanten Entwicklung des industriellen Internets werden Anwendungsanforderungen häufig sehr schnell aktualisiert und iteriert. Gerätehersteller verfügen häufig nicht über die entsprechende Erfahrung in der Entwicklung industrieller Konfigurationssoftware. Dies führt dazu, dass die Entwicklung und Aktualisierung industrieller Konfigurationssoftware sehr langsam erfolgt und den Anforderungen des schnellen Geschäftswachstums oft nicht gerecht wird. Gleichzeitig ist der Zugriff auf industrielle Konfigurationssoftware nicht mehr auf den Industriestandort beschränkt, und auch die Nachfrage nach Zugriff von außerhalb des Industriestandorts steigt.
Das Industriekonfigurationsmodul der IoT-EMS-Plattform löst die Probleme der geringen Implementierung und Zugänglichkeit herkömmlicher Konfigurationsanwendungen für die industrielle Automatisierung. Benutzer können die Komponenten des Konfigurationsbildschirms per Drag & Drop im Entwicklungstool anpassen. Attribut, Position, Größe usw. sowie eine integrierte umfangreiche Bibliothek von Konfigurationskomponenten ermöglichen es Benutzern, ohne Programmierkenntnisse und ohne technische Vorkenntnisse in der Entwicklung von Konfigurationssoftware für die industrielle Automatisierung problemlos eine industrielle Konfigurationsschnittstelle zu entwickeln und Datenanzeige, Fernsteuerung und andere Funktionen zu unterstützen.
(2) 3D-Visualisierung
Die 3D-Visualisierungstechnologie ermöglicht mehrdimensionale Visualisierung durch virtuelle Simulation, bietet Kunden digitale Dienste, unterstützt Unternehmen beim bidirektionalen Energiemanagement und verbessert das Energiemanagement. Die wichtigsten Funktionen sind: Echtzeit-Synchronisierung von Informationen in jedem Bereich, globale Kontrolle des Energieverbrauchs in jedem Bereich, visuelle Überwachung des Gerätebetriebsstatus, intelligente Inspektion, automatische Analyse des Gerätebetriebs, der Stromqualität, der elektrischen Sicherheit und des abnormalen Energieverbrauchs auf dem Inspektionspfad usw. sowie Aufzeichnung der Inspektionsergebnisse.
Ⅴ. Zusammenfassen
Als industrielle Entwicklungsform, die die traditionelle Energiewirtschaft mit der Technologie des Internets der Dinge verbindet, ist das Energie-Internet der Dinge eine wichtige strategische Unterstützung für die integrierte Entwicklung der nationalen Energierevolution und der digitalen Revolution. Das Energie-Internet der Dinge erweitert das Internet der Dinge auf die Prozesse der Energieerzeugung, -konfiguration und des Energieverbrauchs. Mit der rasanten Entwicklung moderner Informationstechnologien wie der „Big Cloud IoT Smart Chain“ integriert das Energie-Internet der Dinge Information, Kommunikation, Digitaltechnik und die Entwicklung von Energiesystemen. Alle Aspekte der Übertragung, Umwandlung, Verteilung und des Stromverbrauchs sind tiefgreifend integriert, um eine multidirektionale Statusüberwachung, intelligente Informationsverarbeitung und intelligente Vernetzung, Mensch-Computer-Interaktion und intelligente Dienste zu ermöglichen.
Veröffentlichungszeit: 01.08.2022
