Services de données IoT fournis par la plateforme IoT EMS
Résumé : La plateforme Acrel IoT EMS, basée sur le centre de données Acrel IoT, a établi des normes de transmission de données montantes et descendantes afin de fournir aux utilisateurs d'Internet des services de données IoT énergétiques. Acrel IoT EMS est une plateforme en ligne centralisée permettant de connecter tous les produits réseau Acrel. Elle offre des fonctionnalités unifiées d'accès, de surveillance et de contrôle, ce qui permet un gain de temps et une supervision complète de votre parc réseau. Si votre appareil Acrel est connecté à IoT EMS, il peut être utilisé pour générer des liens d'accès à distance vers des équipements connectés à un réseau 4G ou Wi-Fi. En cas d'alarme, les informations pertinentes sont transmises en quelques secondes via l'application afin d'avertir la personne concernée.
Mots clés : IoT ; système de gestion de l’énergie ; compteur IoT ; plateforme cloud
I. Introduction
Ces dernières années, le concept d'Internet des objets (IoT) s'est rapidement intégré aux applications industrielles et est devenu un élément clé de la réflexion technique sur les villes intelligentes et la numérisation globale. Aujourd'hui, l'IoT est entré dans une nouvelle phase d'intégration transfrontalière, d'innovation intégrée et de développement à grande échelle, abandonnant ainsi les spéculations conceptuelles, les applications fragmentées et le développement en boucle fermée. Il a joué un rôle important dans la transformation et la modernisation des industries traditionnelles, l'urbanisation, la construction de villes intelligentes et l'amélioration continue de la qualité de vie. Et il a obtenu des résultats remarquables dans ces domaines.
La plateforme Acrel IoT EMS est un ensemble de modèles commerciaux Internet qui combine la vente en ligne pour fournir des services PaaS à un large public d'utilisateurs d'Internet. Après l'installation des produits Acrel IoT, les utilisateurs peuvent accéder facilement à la plateforme en scannant un QR code avec leur téléphone mobile, sans se soucier du débogage ni de l'utilisation, et sélectionner en toute autonomie les fonctionnalités et les services de données souhaités.
II. Analyse de la demande
Les groupes de clients de la plateforme IoT EMS se divisent en deux catégories : les internautes et les villes intelligentes. Les internautes comprennent généralement les types suivants :
1. Un locataire possède trois ou cinq appartements à louer et doit être équipé de compteurs et facturé pour l'eau et l'électricité ;
2. Il existe plusieurs petites chaînes de supermarchés qui souhaitent mettre en place une gestion de l'énergie, une télécommande et une gestion de la sécurité électrique ;
3. Pour une propriété située dans une certaine communauté, si vous souhaitez acheter plusieurs bornes de recharge pour une gestion centralisée de la recharge, vous devez facturer les frais d'exploitation ;
4. La gestion d'un certain bâtiment ne nécessite que quelques compteurs pour effectuer la gestion du comptage de l'énergie à l'étage ;
5. Une petite usine souhaite gérer elle-même le comptage de l'énergie de sa propre petite usine ;
6. Un intégrateur de systèmes IoT souhaite obtenir directement les données des produits IoT et a besoin d'une plateforme de gestion unifiée ;
Les inconvénients du modèle commercial traditionnel pour les utilisateurs d'Internet mentionnés ci-dessus sont les suivants :
1. Les systèmes de données sont coûteux
2. Des services de données diversifiés sont nécessaires
3. Le débogage est trop professionnel
4. Le choix du matériel système est trop professionnel.
5. Le paiement du service est peu pratique.
Les besoins des villes intelligentes sont les suivants :
1. Nécessité d'accéder à différents types de matériel informatique massif
2. Il est nécessaire d'extraire les informations réglementaires qui préoccupent la direction et de combiner des technologies telles que le SIG et le BIM pour parvenir à une supervision macro.
3. Fournir une plateforme de services opérationnels unifiée pour proposer des services de données IoT aux utilisateurs finaux
III. Structure du système
La solution IoT EMS s'articule autour des flux énergétiques liés à l'approvisionnement, la gestion et le pilotage des équipements, ainsi qu'à l'analyse de la consommation d'énergie. Elle connecte les maillons de la chaîne de production, de transformation, de distribution, de transport, de consommation et d'économie d'énergie. En intégrant l'interconnexion des personnes et des objets, elle forme un écosystème IoT énergétique dont les produits Acrel constituent le support. Les objets connectés et les acteurs du secteur de l'énergie interagissent avec la plateforme via des flux de données et des flux métier.
3.1 Structure du réseau
La plateforme Acrel IoT EMS adopte une structure en couches et distribuée, composée principalement de trois parties : la couche de perception (équipement d'acquisition terminal), la couche réseau (terminal de gestion des communications) et la couche plateforme (plateforme cloud IoT énergétique).
● Couche de perception : Divers capteurs connectés au réseau, notamment des compteurs multifonctions, des compteurs d'électricité prépayés, des compteurs multi-boucles, des compteurs d'électricité IoT, des compteurs d'eau IoT, des bornes de recharge pour voitures électriques, des bornes de recharge pour voitures, des contrôleurs d'éclairage public, etc.
● Couche réseau : La passerelle intelligente collecte les données de la couche de perception, effectue la conversion et le stockage du protocole, puis télécharge les données sur la plateforme IoT EMS.
● Couche plateforme : La couche plateforme comprend le serveur d'applications et le serveur de données, qui peuvent implémenter des applications sur le Web ou sur une application mobile.
3.2 Architecture de la plateforme
L'architecture réseau du système de la plateforme IoT EMS est de type multicouche et distribuée, comprenant : une couche de perception, une couche de données, une couche applicative, une couche de présentation et une couche d'exploitation. Le schéma d'architecture du système est présenté dans la figure.
La couche de capteurs comprend divers produits de notre société, qui constituent la couche inférieure de l'ensemble du système et l'élément de base nécessaire à la construction de la plateforme cloud IoT, notamment les compteurs multifonctions, les compteurs prépayés, les compteurs multi-boucles, les compteurs IoT, les bornes de recharge, les contrôleurs de lampadaires, etc.
La plateforme de traitement intermédiaire des données est principalement responsable du traitement, du stockage et de l'interaction des données. Afin de garantir la capacité de traitement des données de l'ensemble de la plateforme, nous stockons les données en temps réel, les données historiques et les données métier dans différentes bibliothèques et fournissons diverses interfaces permettant l'interaction avec des systèmes tiers.
La couche applicative supérieure est la plateforme IoT EMS, qui met en œuvre diverses applications fonctionnelles. Cette plateforme est divisée en quatre sections principales selon le flux d'énergie : approvisionnement, gestion, gestion des équipements et analyse de la consommation. L'approvisionnement comprend la collecte de l'énergie, l'exploitation et la maintenance intelligentes. La gestion inclut la sécurité de la consommation et des modules de qualité de l'énergie. La gestion des équipements comprend l'éclairage intelligent, le prépaiement et les bornes de recharge. L'analyse de la consommation inclut la gestion de l'énergie et des modules de services à valeur ajoutée. La plateforme offre une interface utilisateur web et mobile, permettant aux différents utilisateurs de la couche d'exploitation d'y accéder et de l'utiliser.
III. Fonction de la plateforme
3.1. Approvisionnement en énergie
3.1.1 Collection d'énergie
Le module de collecte de données permet la consultation, l'analyse, l'alerte précoce et l'affichage complet des données de surveillance afin de garantir le respect de l'environnement dans la salle de distribution électrique. Côté intelligence, il assure la mesure, la signalisation et le contrôle à distance du système de surveillance de l'alimentation et de la distribution électrique, permettant ainsi une détection et une gestion complètes. Pour la gestion des données, il est possible de consulter et d'afficher le fonctionnement de chaque équipement de la salle de distribution, en consultant les données historiques et en temps réel. Selon les besoins, des rapports quotidiens, mensuels et annuels peuvent être générés et imprimés, optimisant ainsi la productivité et réduisant les coûts humains.
3.1.2 Fonctionnement et maintenance intelligents
Le module intelligent d'exploitation et de maintenance utilise un compteur d'énergie multifonction, la communication sans fil, une passerelle de calcul en périphérie et des technologies d'analyse de données massives. Il collecte les données de terrain via la passerelle intelligente, les stocke localement, puis les transfère régulièrement vers une plateforme cloud. Cette plateforme peut accéder simultanément aux données de milliers de sous-stations. Les données collectées comprennent les paramètres électriques et environnementaux de la sous-station, notamment le courant, la tension et la puissance, l'état de commutation, la température des transformateurs, la température et l'humidité ambiantes, l'immersion dans l'eau, la présence de fumée, les données vidéo, les informations de contrôle d'accès, etc. En cas d'anomalie, une alarme est envoyée par SMS et via l'application mobile dans les 10 secondes. La plateforme transmet les tâches d'exploitation et de maintenance au personnel désigné via l'application mobile et suit leur exécution grâce à la technologie NFC, assurant ainsi une traçabilité complète. Ce système améliore l'efficacité des opérations de maintenance et permet de détecter et de corriger immédiatement les anomalies.
3.2. Gestion de l'énergie
3.2.1 Sécurité électrique
Le module de sécurité électrique assure un suivi continu des données et une analyse statistique des principaux facteurs d'incendie électrique (température des câbles, courant de fuite, courant de charge, tension), et collecte des données sur site via la 4G. Il détecte les risques potentiels pour la sécurité des lignes et équipements électriques (tels qu'une température anormale des câbles, une surcharge, une surtension, une sous-tension et des fuites de courant, etc.) et envoie des alertes en temps réel par SMS, notifications push d'application, appels vocaux automatiques, etc., afin de prévenir efficacement les incendies. Le système affiche les paramètres électriques, comme le courant de fuite et la température des câbles, à tous les points de surveillance, conserve les enregistrements d'inspection et les instructions d'intervention, génère des rapports d'analyse des risques potentiels et évalue en temps réel l'état de la sécurité électrique de l'entreprise.
3.2.2 Qualité de l'alimentation électrique
La question de la qualité de l'énergie électrique suscite un intérêt croissant et est devenue un axe de recherche majeur dans le domaine des réseaux électriques. D'une part, le développement scientifique et technologique et la généralisation des équipements électriques sophistiqués et complexes rendent la qualité de l'énergie extrêmement sensible à ses variations. Il en résulte une forte instabilité de cette dernière. L'analyse de la qualité de l'énergie vise principalement à déterminer la nature et l'étendue des perturbations du signal électrique, et à corriger et compenser efficacement les sources de ces perturbations. Par conséquent, l'amélioration de la qualité de l'énergie repose sur l'obtention rapide et précise d'informations concernant les différentes sources de perturbation.
La surveillance de la qualité de l'énergie électrique inclut le déséquilibre triphasé, les harmoniques et le facteur de puissance. En cas de déséquilibre triphasé ou de facteur de puissance trop faible, une alarme est générée et les utilisateurs sont notifiés par notification push de l'application, SMS, e-mail, etc.
3.3. Gestion des périphériques
3.3.1 Éclairage intelligent
Avec l'amélioration constante du niveau de vie, les exigences en matière d'environnement de travail et de vie, ainsi que celles relatives aux systèmes d'éclairage, augmentent sans cesse. La consommation d'énergie liée à l'éclairage représente une part considérable de la consommation énergétique totale, et l'économie d'énergie et l'amélioration de la qualité de l'éclairage constituent des priorités absolues. L'éclairage représente environ 10 % de la consommation d'électricité totale. Compte tenu du développement rapide de l'économie nationale et de l'amélioration continue du niveau de vie, la consommation d'électricité liée à l'éclairage continuera de croître.
L'éclairage intelligent utilise l'Internet des objets pour surveiller en continu la consommation électrique des circuits d'éclairage installés dans différents quartiers de la ville. La plateforme évalue le fonctionnement des lampes en mesurant le courant et la tension du circuit. Toute anomalie est détectée et des alertes sont envoyées via une application mobile, par SMS et par e-mail, permettant ainsi d'informer rapidement le responsable en cas de déclenchement du disjoncteur, de coupure de courant, etc.
3.3.2 Gestion des paiements prépayés
Le système de prépaiement d'électricité peut être utilisé dans divers complexes commerciaux, ensembles résidentiels, immeubles de bureaux, résidences hôtelières et autres propriétés, ainsi que pour la gestion logistique des établissements scolaires, les foyers d'entreprises, les chaînes de supermarchés et les grands ensembles immobiliers. À l'heure actuelle, le prépaiement d'eau et d'électricité est utilisé avec succès et de manière stable dans les contextes susmentionnés depuis de nombreuses années. Il convient à la gestion de l'électricité prépayée par les sociétés immobilières pour les locataires de logements, de bureaux et de commerces, ainsi qu'à la gestion de la consommation d'électricité prépayée des résidences étudiantes par les établissements scolaires et les systèmes de contrôle de sécurité.
3.3.3 Fonctionnement de la recharge de la voiture/du véhicule électrique
Les véhicules électriques sont devenus un mode de transport écologique largement répandu. Parallèlement, le nombre de vélos électriques augmente, répondant ainsi aux besoins des déplacements de courte distance. Cependant, les accidents et incendies liés aux vélos électriques sont fréquents et leur nombre ne cesse d'augmenter. Ces incidents engendrent des pertes considérables pour la société et constituent un danger latent pour la sécurité des personnes et des biens. Face à ces risques et caractéristiques, les autorités compétentes ont publié des réglementations concernant le stationnement et la recharge des vélos électriques. Le module de gestion de la recharge des véhicules électriques collecte et surveille en continu les données des bornes de recharge grâce à l'Internet des objets. Il assure également une protection contre divers dysfonctionnements, tels que la surchauffe, la surtension et la sous-tension du chargeur, ainsi que les défauts d'isolation, et fournit une alerte précoce. Une fois le code QR scanné par l'utilisateur via l'application, le système lance une demande de charge et active la borne de recharge correspondante pour finaliser la recharge du véhicule électrique. Cette borne peut être équipée d'un module sans fil pour se connecter à Internet, utilise des technologies de chiffrement et de distribution de clés, et se connecte directement au cloud via le protocole d'échange de données TCP/IP.
3.4. Analyse énergétique
3.4.1 Gestion de l'énergie
Afin de progresser durablement vers le double objectif carbone, dans un contexte de double contrôle de l'intensité et de la consommation totale d'énergie, les entreprises doivent réfléchir à la manière de gérer ce double contrôle pour garantir une production normale. La plupart des entreprises actuelles fonctionnent encore selon un modèle de planification, de conception et d'exploitation individualisées pour leurs différents systèmes d'approvisionnement en énergie (électricité, eau, gaz, refroidissement et chauffage). Ce modèle présente un manque d'équipements de mesure, une précision de mesure insuffisante et des données imprécises. La fiabilité du relevé manuel des compteurs est faible, ce qui rend difficile le suivi et l'évaluation efficaces de l'efficacité énergétique des principaux équipements consommateurs d'énergie, la fourniture de données de référence fiables et l'absence d'un système efficace d'indicateurs d'évaluation de l'efficacité énergétique. Par conséquent, la mise en œuvre de mesures de gestion de la consommation d'énergie s'avère complexe.
Le module de gestion de l'énergie s'appuie sur l'automatisation et les technologies de l'information pour assurer une gestion automatisée et scientifique de l'ensemble du processus : collecte des données énergétiques, surveillance des processus, analyse de la consommation des fluides énergétiques, gestion de la consommation, etc. Il intègre ainsi de manière cohérente la gestion, la production et l'utilisation de l'énergie, et utilise des technologies avancées de traitement et d'analyse des données pour réaliser une analyse et une gestion de la production hors ligne. Ceci permet une planification unifiée du système énergétique de l'usine, une optimisation de l'équilibre et de l'utilisation efficace des fluides énergétiques, ainsi qu'une amélioration de la qualité de l'énergie, une réduction de la consommation et une amélioration globale du niveau de gestion énergétique.
3.4.2 Services à valeur ajoutée
(1) Configuration industrielle
La méthode traditionnelle de développement d'applications de configuration pour l'automatisation industrielle exige des développeurs qu'ils maîtrisent la programmation, les concepts et les méthodes des frameworks de développement associés. Cette méthode implique un cycle de développement long et des exigences très élevées. Par ailleurs, le déploiement de ces applications sur le terrain présente une facilité et une accessibilité très limitées.
Avec le développement rapide de l'Internet industriel, les exigences des applications évoluent et s'améliorent constamment. Or, les fabricants d'équipements ne possèdent souvent pas l'expertise nécessaire en matière de développement de logiciels de configuration industrielle, ce qui ralentit considérablement le développement et la mise à jour de ces logiciels et les rend souvent inadaptés à la croissance rapide de leur activité. Parallèlement, l'accès à ces logiciels ne se limite plus au site industriel ; la demande d'accès depuis l'extérieur de ce site est en forte augmentation.
Le module de configuration industrielle de la plateforme IoT EMS résout les problèmes de déploiement et d'accessibilité limités des applications de configuration d'automatisation industrielle traditionnelles. Grâce à l'outil de développement, les utilisateurs peuvent ajuster les composants de l'écran de configuration par simple glisser-déposer (attributs, emplacement, taille, etc.) et à une bibliothèque de composants de configuration intégrée et riche. Ainsi, aucune compétence en programmation ni connaissance technique du développement de logiciels de configuration d'automatisation industrielle n'est requise. Les utilisateurs peuvent ainsi développer facilement une interface de configuration industrielle et bénéficier de fonctionnalités telles que l'affichage de données et le contrôle à distance.
(2) Visualisation 3D
La technologie de visualisation 3D permet une visualisation multidimensionnelle par simulation virtuelle, offrant aux clients des services numériques, aidant les entreprises à gérer efficacement leur consommation d'énergie et à optimiser leur performance énergétique. Ses principales fonctionnalités sont : la synchronisation en temps réel des informations dans chaque zone ; le contrôle global de la consommation d'énergie dans chaque zone ; la surveillance visuelle de l'état de fonctionnement des équipements ; l'inspection intelligente, l'analyse automatique du fonctionnement des équipements, de la qualité de l'énergie, de la sécurité électrique et des anomalies de consommation d'énergie sur le parcours d'inspection, etc., avec enregistrement des résultats.
V. Résumer
L'Internet des objets pour l'énergie, en tant que forme de développement industriel combinant l'industrie énergétique traditionnelle et l'Internet des objets (IoT), constitue un soutien stratégique majeur au développement intégré de la révolution énergétique et de la révolution numérique nationales. Il étend l'Internet des objets aux processus de production, de configuration et de consommation d'énergie. Grâce au développement rapide des technologies de l'information modernes, telles que la « chaîne intelligente IoT du cloud », l'Internet des objets pour l'énergie intègre l'information, la communication, les technologies numériques et le développement des réseaux électriques. Tous les aspects du transport, de la transformation, de la distribution et de la consommation d'électricité sont profondément intégrés afin de permettre une surveillance multidirectionnelle, un traitement intelligent de l'information, une interconnexion intelligente, une interaction homme-machine et des services intelligents.
Date de publication : 1er août 2022
