Servizi dati IoT forniti dalla piattaforma IOT EMS
Abstract: La piattaforma Acrel IoT EMS è una piattaforma basata sul data center Acrel IoT, che ha stabilito standard di dati uplink e downlink per fornire agli utenti Internet servizi dati IoT per l'energia. Acrel IoT EMS è una piattaforma online centralizzata per la connessione di tutti i prodotti di rete Acrel. Offre funzionalità di accesso, monitoraggio e controllo unificate, che consentono di risparmiare tempo e di supervisionare l'intera flotta di rete. Se il dispositivo Acrel è su IoT EMS, può essere utilizzato per generare collegamenti di accesso remoto ad apparecchiature connesse alla rete 4G o Wi-Fi. Una volta che si verifica un evento di allarme, entro pochi secondi, le informazioni relative all'allarme e all'evento verranno rapidamente inviate tramite l'APP per avvisare la persona interessata.
Parole chiave: IoT; sistema di gestione dell'energia; contatore IoT; piattaforma cloud
Ⅰ. Introduzione
Negli ultimi anni, il concetto di Internet of Things (IoT) ha subito un'accelerazione per integrarsi con le applicazioni industriali, diventando il concetto tecnico chiave nelle smart city e nelle soluzioni di informatizzazione in generale. Attualmente, l'IoT è entrato in una nuova fase di integrazione transfrontaliera, innovazione integrata e sviluppo su larga scala, passando da speculazioni concettuali, applicazioni frammentate, sviluppo a ciclo chiuso e così via. Ha svolto un ruolo importante nella trasformazione e nell'ammodernamento delle industrie tradizionali, nell'urbanizzazione, nella costruzione di smart city e nel miglioramento continuo della qualità della vita delle persone. E ha ottenuto risultati notevoli in questi ambiti.
La piattaforma Acrel IoT EMS è un insieme di modelli di business Internet che combinano le vendite online per fornire servizi PAAS a utenti Internet ampiamente distribuiti. Dopo aver completato l'installazione dei prodotti Acrel IoT, gli utenti possono accedere facilmente alla piattaforma scansionando il codice QR con i propri telefoni cellulari, senza dover prestare attenzione al debug e al funzionamento della piattaforma, e possono selezionare autonomamente le funzioni della piattaforma e ottenere i relativi servizi dati.
Ⅱ. Analisi della domanda
I gruppi di clienti della piattaforma IoT EMS sono suddivisi in due gruppi: il primo è costituito dagli utenti Internet; il secondo dalle smart city. Gli utenti Internet includono generalmente le seguenti tipologie:
1. Un inquilino ha tre o cinque appartamenti in affitto e deve misurare e addebitare i costi di acqua ed elettricità;
2. Ci sono diverse piccole catene di supermercati e vogliono occuparsi della gestione energetica, del controllo remoto e della gestione della sicurezza elettrica;
3. Per una proprietà in una determinata comunità, se si desidera acquistare più colonnine di ricarica per la gestione centralizzata della ricarica, è necessario addebitare il costo del funzionamento;
4. La gestione dell'edificio di un determinato edificio necessita solo di pochi contatori per effettuare la gestione della misurazione dell'energia al piano;
5. Una piccola fabbrica vuole gestire la misurazione dell'energia elettrica della propria piccola fabbrica;
6. Un integratore di sistemi IoT desidera ottenere direttamente i dati dei prodotti IoT e necessita di una piattaforma di gestione unificata;
Gli svantaggi del modello di business tradizionale per gli utenti Internet sopra menzionati sono i seguenti:
1. I sistemi di dati sono costosi
2. Sono necessari servizi dati diversificati
3. Il debug è troppo professionale
4. La selezione dell'hardware del sistema è troppo professionale
5. Il pagamento del servizio è scomodo
Le esigenze delle città intelligenti sono le seguenti:
1. Necessità di accedere a vari tipi di hardware di grandi dimensioni
2. È necessario estrarre le informazioni normative che interessano alla leadership e combinare tecnologie come GIS e BIM per ottenere una macro-supervisione
3. Fornire una piattaforma di servizi operativi unificata per fornire servizi di dati IoT agli utenti finali
3. Struttura del sistema
IOT EMS considera come linea guida il flusso energetico di fornitura, gestione energetica, gestione delle apparecchiature e analisi dei consumi energetici. Collega i collegamenti tra produzione, elaborazione, distribuzione e trasmissione dell'energia, consumo e risparmio. Combinato con l'interconnessione di persone e cose, forma un ecosistema IoT energetico con Acrel Products come media. I prodotti IoT e gli attori del settore energetico interagiscono con la piattaforma sotto forma di flussi di dati e flussi aziendali.
3.1 Struttura della rete
La piattaforma Acrel IoT EMS adotta una struttura distribuita e stratificata, composta principalmente da tre parti: livello di percezione (apparecchiatura di acquisizione terminale), livello di rete (terminale di gestione delle comunicazioni) e livello di piattaforma (piattaforma cloud IoT energetica).
● Livello di percezione: vari sensori collegati alla rete, tra cui contatori multifunzione, contatori elettrici prepagati, contatori multi-circuito, contatori elettrici IoT, contatori idrici IoT, colonnine di ricarica per auto a batteria, colonnine di ricarica per auto, regolatori di illuminazione stradale, ecc.
● Livello di rete: il gateway intelligente raccoglie i dati del livello di percezione, esegue la conversione e l'archiviazione del protocollo e quindi carica i dati sulla piattaforma IoT EMS.
● Livello piattaforma: il livello piattaforma include il server applicativo e il server dati, che possono implementare applicazioni sul Web o APP.
3.2 Architettura della piattaforma
La struttura di rete del sistema della piattaforma IoT EMS adotta una struttura stratificata e distribuita, che include: livello di percezione, livello dati, livello applicativo, livello di presentazione e livello operativo. Il diagramma dell'architettura del sistema è mostrato in figura.
Il livello dei sensori comprende vari prodotti della nostra azienda, che rappresentano il livello inferiore dell'intero sistema e l'elemento di base necessario per costruire la piattaforma cloud IoT, tra cui contatori multifunzione, contatori prepagati, contatori multi-circuito, contatori IoT, colonnine di ricarica, controller per lampioni stradali e così via.
La piattaforma di elaborazione dati intermedia è principalmente responsabile dell'elaborazione, dell'archiviazione e dell'interazione dei dati. Per garantire la capacità di elaborazione dei dati dell'intera piattaforma, memorizziamo dati in tempo reale, dati storici e dati aziendali in diverse librerie e forniamo diverse interfacce per consentire l'interazione dei dati con sistemi di terze parti.
Il livello applicativo superiore è la piattaforma IoT EMS, che realizza principalmente diverse applicazioni funzionali. La piattaforma è suddivisa in quattro sezioni principali in base al flusso di energia: fornitura di energia, gestione dell'energia, gestione delle apparecchiature e analisi del consumo energetico. La fornitura di energia include la raccolta di energia, il funzionamento intelligente e la manutenzione. La gestione dell'energia include il consumo sicuro di elettricità e i sottomoduli di qualità dell'energia. La gestione delle apparecchiature include l'illuminazione intelligente, la ricarica prepagata e la stazione di ricarica. L'analisi del consumo energetico include la gestione dell'energia e i sottomoduli di servizi a valore aggiunto. La piattaforma fornisce agli utenti un'interfaccia di interazione uomo-computer tramite web e app, e diversi utenti del livello operativo possono accedere e utilizzare la piattaforma attraverso questi due metodi.
Ⅲ. Funzione della piattaforma
3.1、Fornitura di energia
3.1.1 Raccolta di energia
Il modulo di raccolta dati può effettuare interrogazioni, analisi, allerte precoci e visualizzazione completa di vari dati di monitoraggio per garantire la compatibilità ambientale della sala di distribuzione elettrica. In termini di intelligenza, vengono implementate la misurazione remota, la segnalazione remota e il controllo remoto del sistema di monitoraggio dell'alimentazione e della distribuzione, che viene rilevato e gestito in modo completo. In termini di gestione delle risorse dati, può visualizzare o interrogare il funzionamento di ciascuna apparecchiatura nella sala di distribuzione elettrica, inclusi dati storici e in tempo reale. In base alle diverse esigenze, è possibile consultare e stampare report giornalieri, mensili e annuali per migliorare l'efficienza lavorativa e risparmiare risorse umane.
3.1.2 Funzionamento e manutenzione intelligenti
Il modulo intelligente di gestione e manutenzione adotta un misuratore di potenza multifunzione, comunicazione wireless, gateway di edge computing e tecnologia di analisi dei big data, raccoglie i dati sul campo tramite il gateway intelligente e li memorizza localmente, per poi inviarli regolarmente alla piattaforma cloud. La piattaforma può accedere simultaneamente a migliaia di dati delle sottostazioni utente. I dati raccolti dalla piattaforma includono i parametri elettrici e i dati ambientali della sottostazione, tra cui corrente, tensione e potenza, stato di commutazione, temperatura del trasformatore, temperatura e umidità ambiente, immersione in acqua, fumo, video, controllo degli accessi e altre informazioni. In caso di anomalia, un allarme verrà inviato tramite SMS e APP entro 10 secondi. La piattaforma invia le attività di gestione e manutenzione al telefono cellulare del personale designato tramite l'APP per dispositivi mobili e monitora il processo di esecuzione di gestione e manutenzione tramite NFC per chiudere il ciclo, migliorare l'efficienza di gestione e manutenzione e individuare immediatamente i difetti di funzionamento ed eliminarli.
3.2、gestione dell'energia
3.2.1 Sicurezza elettrica
Il modulo di sicurezza elettrica esegue un monitoraggio continuo dei dati e un'analisi statistica sui principali fattori di incendio elettrico (temperatura dei cavi, corrente di dispersione, corrente di carico, tensione), raccogliendo dati in loco tramite 4G. I potenziali rischi per la sicurezza delle linee elettriche e delle apparecchiature elettriche (come temperatura anomala dei cavi, sovraccarico, sovratensione, sottotensione e perdite, ecc.) e gli avvisi tempestivi tramite SMS, push APP, chiamate vocali automatiche, ecc., prevengono efficacemente il verificarsi di incendi elettrici. Il sistema può visualizzare parametri elettrici come la corrente di dispersione e la temperatura dei cavi in tutti i punti di monitoraggio, supportare i registri di ispezione e le operazioni di dispatching, fornire report di analisi dei potenziali rischi per la sicurezza e valutare lo stato di sicurezza elettrica aziendale in tempo reale.
3.2.2 Qualità dell'energia
Il tema della qualità dell'energia ha attirato sempre più attenzione ed è diventato uno dei temi caldi della ricerca nel sistema elettrico. Da un lato, con lo sviluppo della scienza e della tecnologia e l'ampia applicazione di varie apparecchiature elettriche sofisticate e complesse, la maggior parte di queste apparecchiature è molto sensibile alla qualità dell'energia; di conseguenza, la qualità dell'energia diventa molto instabile. Lo scopo principale dell'analisi della qualità dell'energia è determinare il tipo e l'entità dei disturbi del segnale di potenza e regolare e compensare efficacemente le relative fonti di disturbo. Pertanto, la chiave per migliorare la qualità dell'energia è ottenere informazioni tempestive e accurate sulle diverse fonti di disturbo.
Il monitoraggio della qualità dell'alimentazione include lo squilibrio trifase, le armoniche e il fattore di potenza. Quando le tre fasi sono sbilanciate o il fattore di potenza è troppo basso, verrà generato un allarme e gli utenti saranno avvisati tramite push dell'APP, SMS, e-mail e così via.
3.3. Gestione dei dispositivi
3.3.1 Illuminazione intelligente
Con il continuo miglioramento degli standard di vita delle persone, le loro esigenze in termini di ambiente di lavoro e di vita diventano sempre più elevate, e anche i requisiti per i sistemi di illuminazione diventano sempre più elevati. Il consumo energetico nel settore dell'illuminazione rappresenta una quota considerevole del consumo energetico totale e il risparmio energetico e il miglioramento della qualità dell'illuminazione sono le massime priorità. Come parte importante del consumo di elettricità, l'elettricità per l'illuminazione ha rappresentato circa il 10% del consumo di elettricità. Con il rapido sviluppo dell'economia nazionale del mio Paese e il continuo miglioramento degli standard di vita delle persone, il consumo di elettricità per l'illuminazione continuerà ad aumentare.
L'illuminazione intelligente utilizza la tecnologia dell'Internet of Things per monitorare costantemente il consumo energetico dei circuiti di illuminazione installati in diverse aree della città. La piattaforma valuta le condizioni di funzionamento delle lampade monitorando i valori di corrente e tensione del circuito di illuminazione. Qualsiasi stato di funzionamento anomalo può essere monitorato dalla piattaforma e le informazioni di avviso e allarme possono essere inviate tramite app mobile, SMS ed e-mail, raggiungendo rapidamente il responsabile, ricordando all'operatore che il contattore è scattato, l'alimentazione è caduta, ecc.
3.3.2 Gestione prepagata
La funzione di elettricità prepagata può essere utilizzata per vari complessi commerciali, comunità, edifici per uffici, appartamenti in stile hotel e altre proprietà, dipartimenti di gestione logistica di scuole, dormitori industriali, catene di supermercati e proprietà di grandi dimensioni. Attualmente, acqua ed elettricità prepagate sono state utilizzate con successo negli scenari sopra descritti e funzionano stabilmente da molti anni. È adatta alla gestione dell'elettricità prepagata da parte di società immobiliari per inquilini di residenze, uffici e negozi, o per l'elettricità prepagata e il consumo di elettricità di dormitori studenteschi da parte di scuole e sistemi di controllo di sicurezza.
3.3.3 Funzionamento della ricarica dell'auto/batteria dell'auto
I veicoli elettrici sono diventati un mezzo di trasporto a energia verde ampiamente utilizzato. Allo stesso tempo, il numero di biciclette elettriche è in aumento, risolvendo il problema degli spostamenti a breve distanza. Tuttavia, anche le notizie di incidenti e incendi legati alle biciclette elettriche sono frequenti, e si registra una tendenza ad aumentare di anno in anno. Questo fenomeno ha causato gravi perdite alla società ed è diventato un pericolo nascosto per la sicurezza della vita e delle proprietà delle persone. Sulla base dei pericoli e delle caratteristiche degli incendi causati dalle biciclette elettriche, i dipartimenti governativi a tutti i livelli hanno emanato documenti per regolamentare le modalità di parcheggio e ricarica in caso di incendi. Il modulo di funzionamento della funzione di ricarica dell'auto/auto a batteria raccoglie e monitora costantemente i dati del sito di ricarica e di ciascuna colonna di ricarica collegata al sistema tramite la tecnologia Internet of Things, e allo stesso tempo protegge da vari guasti come la protezione da sovratemperatura del caricabatterie e sovratensione in ingresso e in uscita del caricabatterie, sottotensione, guasto di rilevamento dell'isolamento e una serie di guasti per l'allerta precoce. Dopo che l'utente ha scansionato il codice QR tramite l'APP, il sistema avvia una richiesta di ricarica e controlla la colonnina di ricarica corrispondente al codice QR per completare il processo di ricarica del veicolo elettrico. La colonnina di ricarica può essere dotata di un modulo wireless per la connessione a Internet, supporta la tecnologia di crittografia e la tecnologia di distribuzione delle chiavi e si collega direttamente al cloud tramite il protocollo di scambio dati TCP/IP.
3.4. analisi energetica
3.4.1 gestione dell'energia
Per promuovere costantemente l'obiettivo del doppio carbonio, nel contesto del "doppio controllo" dell'intensità del consumo energetico e del consumo totale, le imprese devono valutare come gestire il doppio controllo del consumo energetico per garantire una produzione normale. La maggior parte delle imprese esistenti utilizza ancora la modalità di "pianificazione individuale, progettazione indipendente, gestione indipendente" per vari sistemi di fornitura energetica come elettricità, acqua, gas, raffreddamento e riscaldamento. Generalmente si rilevano apparecchiature di misurazione inadeguate; la precisione delle apparecchiature di misurazione non è elevata e i dati di misurazione sono imprecisi; l'affidabilità della lettura manuale dei contatori è bassa; è difficile monitorare e valutare efficacemente l'efficienza energetica delle principali apparecchiature che consumano energia; fornire dati di riferimento affidabili; mancanza di un efficace sistema di indici di valutazione dell'efficienza energetica aziendale ed è difficile implementare misure di gestione del consumo energetico.
Il modulo di gestione energetica adotta l'automazione e la tecnologia informatica per realizzare la gestione automatica e scientifica dell'intero processo, dalla raccolta dei dati energetici, al monitoraggio del processo, all'analisi del consumo energetico, alla gestione del consumo energetico, ecc. Pertanto, combina organicamente l'intero processo di gestione energetica, produzione e utilizzo dell'energia e utilizza tecnologie avanzate di elaborazione e analisi dei dati per condurre analisi e gestione della produzione offline, per ottenere una pianificazione unificata dell'intero sistema energetico dell'impianto e per ottimizzare il bilancio energetico e l'uso efficace. Inoltre, migliora la qualità dell'energia, riduce il consumo energetico e raggiunge l'obiettivo di risparmiare energia, ridurre i consumi e migliorare il livello complessivo di gestione energetica.
3.4.2 Servizi a valore aggiunto
（1）Configurazione industriale
Il metodo tradizionale di sviluppo delle applicazioni di configurazione per l'automazione industriale richiede agli sviluppatori la capacità di scrivere codice, comprendere i concetti e utilizzare i metodi dei framework di sviluppo correlati. Questo metodo di sviluppo richiede un lungo ciclo di sviluppo e requisiti molto elevati per gli sviluppatori. Allo stesso tempo, le applicazioni di configurazione per l'automazione industriale tradizionali vengono implementate in ambito industriale e la praticità e l'accessibilità di implementazione sono molto basse.
Con il rapido sviluppo dell'Internet industriale, i requisiti applicativi vengono spesso aggiornati e iterati molto rapidamente e i produttori di apparecchiature spesso non dispongono delle competenze necessarie per lo sviluppo di software di configurazione industriale, il che rende lo sviluppo e l'aggiornamento del software di configurazione industriale molto lenti, spesso incapaci di soddisfare le esigenze di una rapida crescita aziendale. Allo stesso tempo, l'accesso al software di configurazione industriale non è più limitato al sito industriale e anche la domanda di accesso dall'esterno è in aumento.
Il modulo di configurazione industriale nella piattaforma IoT EMS risolve i problemi di scarsa implementazione e scarsa accessibilità delle tradizionali applicazioni di configurazione dell'automazione industriale. Gli utenti possono regolare i componenti della schermata di configurazione trascinandoli e rilasciandoli con il mouse nello strumento di sviluppo. È possibile modificare attributi, posizione, dimensioni, ecc. e una ricca libreria di componenti di configurazione integrata, in modo che gli utenti non richiedano competenze di scrittura di codice o competenze tecniche nello sviluppo di software di configurazione per l'automazione industriale, ma possano anche sviluppare facilmente un'interfaccia di configurazione industriale e supportare la visualizzazione dei dati, il controllo remoto e altre funzioni.
（2）Visualizzazione 3D
La tecnologia di visualizzazione 3D realizza visualizzazioni multidimensionali attraverso la simulazione virtuale, fornisce ai clienti servizi digitali, supporta le aziende nella gestione bidirezionale del risparmio energetico e migliora il livello di gestione energetica. Le principali funzioni realizzabili sono: sincronizzazione in tempo reale delle informazioni in ogni area; controllo globale del consumo energetico in ogni area; monitoraggio visivo dello stato di funzionamento delle apparecchiature; ispezione intelligente, analisi automatica del funzionamento delle apparecchiature, qualità dell'energia, sicurezza elettrica e consumi energetici anomali lungo il percorso di ispezione, ecc., e registrazione dei risultati dell'ispezione.
Ⅴ. Riassumere
In quanto forma di sviluppo industriale che combina l'industria energetica tradizionale e la tecnologia dell'Internet delle Cose, l'Internet delle Cose dell'Energia rappresenta un importante supporto strategico per lo sviluppo integrato della rivoluzione energetica nazionale e della rivoluzione digitale. L'Internet delle Cose dell'Energia è un'estensione dell'Internet delle Cose al processo di produzione, configurazione e consumo di energia. Con il rapido sviluppo di moderne tecnologie informatiche come la "Big Cloud IoT Smart Chain", l'Internet delle Cose dell'Energia integra informazione, comunicazione, tecnologia digitale e sviluppo del sistema energetico. Tutti gli aspetti della trasmissione, trasformazione, distribuzione e consumo di elettricità sono profondamente integrati per realizzare il monitoraggio multidirezionale dello stato, l'elaborazione intelligente delle informazioni e l'interconnessione intelligente, l'interazione uomo-computer e i servizi intelligenti.
Data di pubblicazione: 01-08-2022
