IOT EMSプラットフォームが提供するIoTデータサービス
概要：Acrel IoT EMSプラットフォームは、Acrel IoTデータセンターを基盤とするプラットフォームです。アップリンクおよびダウンリンクのデータ標準を確立し、インターネットユーザーにエネルギーIoTデータサービスを提供しています。Acrel IoT EMSは、すべてのAcrelネットワーク製品を接続するための集中型オンラインプラットフォームです。統合されたアクセス、監視、制御機能を提供することで、時間を節約し、ネットワーク全体を監視できます。AcrelデバイスがIoT EMSに接続されている場合、4GまたはWi-Fiネットワークに接続された機器へのリモートアクセスリンクを生成できます。アラームイベントが発生すると、数秒以内に関連するアラームおよびイベント情報がアプリを通じて迅速にプッシュされ、関係者に通知されます。
キーワード: IoT、エネルギー管理システム、IoTメーター、クラウドプラットフォーム
Ⅰ. はじめに
近年、モノのインターネット（IoT）の概念は産業アプリケーションとの融合を加速させ、スマートシティや情報化ソリューション全体における重要な技術的思考となっています。現在、IoTは概念的な思索、細分化されたアプリケーション、クローズドループ開発などから、国境を越えた統合、統合イノベーション、そして大規模な発展という新たな段階に入り、伝統産業の変革と高度化、都市化、スマートシティの構築、そして人々の生活の質の継続的な向上において重要な役割を果たし、これらの分野で目覚ましい成果を上げています。
Acrel IoT EMSプラットフォームは、オンライン販売と連携し、広範囲に分散したインターネットユーザーにPAASサービスを提供するインターネットビジネスモデルです。Acrel IoT製品のインストールが完了すると、ユーザーはデバッグやプラットフォームの操作プロセスを気にすることなく、携帯電話でQRコードをスキャンするだけでプラットフォームに簡単にアクセスでき、プラットフォーム機能を自由に選択して対応するデータサービスを取得できます。
Ⅱ. 需要分析
IoT EMSプラットフォームの顧客グループは、インターネットユーザーとスマートシティの2つのグループに分けられます。インターネットユーザーには、一般的に以下のタイプが含まれます。
1. 借主が賃貸アパートを 3 軒または 5 軒所有しており、水道と電気のメーターを設置して料金を請求する必要がある場合。
2. 小規模チェーンのスーパーマーケットがいくつかあり、エネルギー管理、リモート制御、電気安全管理を実施したいと考えています。
3. 特定のコミュニティ内の物件では、集中充電管理のために複数の充電スタンドを購入する場合、操作料金を請求する必要があります。
4. ある建物の建物管理では、フロアごとにエネルギー計測管理を行うために数個のメーターしか必要としません。
5. 小さな工場が自社の小さな工場の電力計測を管理したいと考えています。
6. IoT システム インテグレーターは IoT 製品のデータを直接取得したいと考えており、統合管理プラットフォームを必要としています。
上記のインターネット ユーザーにとって、従来のビジネス モデルの欠点は次のとおりです。
1. データシステムは高価である
2. 多様なデータサービスが必要
3. デバッグが専門的すぎる
4. システムハードウェアの選択が専門的すぎる
5. サービスの支払いが不便
スマートシティのニーズは次のとおりです。
1. さまざまな種類の大規模なハードウェアにアクセスする必要がある
2. 指導部が懸念する規制情報を抽出し、GISやBIMなどの技術を組み合わせてマクロ的な監督を実現することが必要である。
3. エンドユーザーにIoTデータサービスを提供するための統合運用サービスプラットフォームを提供する
Ⅲ. システム構成
IOT EMSは、エネルギー供給、エネルギー管理、設備管理、エネルギー消費分析といったエネルギーフローを主軸とし、エネルギーの生産、処理、配電・伝送、消費、そして節約といった一連の流れを繋ぎます。さらに、人とモノの相互接続と組み合わせることで、Acrel製品をメディアとするエネルギーIoTエコシステムを構築します。IoT製品とエネルギーアクターは、データストリームやビジネスストリームといった形でプラットフォームと連携します。
3.1 ネットワーク構造
Acrel IoT EMS プラットフォームは階層化分散構造を採用しており、主に認識層（端末取得装置）、ネットワーク層（通信管理端末）、プラットフォーム層（エネルギー IoT クラウド プラットフォーム）の 3 つの部分で構成されています。
● 認識層: 多機能メーター、プリペイド電気メーター、マルチループメーター、IoT 電気メーター、IoT 水道メーター、バッテリーカー充電スタンド、車充電スタンド、街灯コントローラーなど、ネットワークに接続されたさまざまなセンサー。
● ネットワーク層：インテリジェントゲートウェイは、知覚層のデータを収集し、プロトコル変換と保存を実行し、データを IoT EMS プラットフォームにアップロードします。
● プラットフォーム層: プラットフォーム層には、Web または APP 上でアプリケーションを実装できるアプリケーション サーバーとデータ サーバーが含まれます。
3.2 プラットフォームアーキテクチャ
IoT EMSプラットフォームのシステムネットワーク構造は、知覚層、データ層、アプリケーション層、プレゼンテーション層、オペレーション層を含む階層型分散構造を採用しています。システムアーキテクチャ図を図に示します。
センサー層には、多機能メーター、プリペイドメーター、マルチループメーター、IoTメーター、充電パイル、街灯コントローラーなど、システム全体の最下層であり、IoTクラウドプラットフォームを構築するために必要な基本要素である当社のさまざまな製品が含まれています。
中間データ処理プラットフォームは、主にデータ処理、データ保存、データ連携を担っています。総合プラットフォーム全体のデータ処理能力を確保するため、リアルタイムデータ、履歴データ、ビジネスデータをそれぞれ異なるライブラリに保存し、サードパーティシステムとのデータ連携を可能にする様々なインターフェースを提供しています。
上位アプリケーション層はIoT EMSプラットフォームであり、主に様々な機能アプリケーションを実現します。プラットフォームは、エネルギーの流れに応じて、エネルギー供給、エネルギー管理、設備管理、エネルギー消費分析の4つの主要セクションに分かれています。エネルギー供給には、電力収集、インテリジェント運用・保守が含まれます。エネルギー管理には、安全な電力消費、電力品質のサブモジュールが含まれます。設備管理には、インテリジェント照明、プリペイド、充電スタンドが含まれます。エネルギー消費分析には、エネルギー管理、付加価値サービスのサブモジュールが含まれます。プラットフォームは、Webとアプリを通じてユーザーにヒューマンコンピュータインタラクションインターフェースを提供し、運用層の様々なユーザーがこの2つの方法を通じてプラットフォームにアクセスし、操作することができます。
Ⅲ. プラットフォーム機能
3.1、エネルギー供給
3.1.1 電力収集
電力収集モジュールは、各種監視データの照会、分析、早期警報、総合的な表示を実現し、配電室の環境配慮性を確保します。インテリジェンス面では、電力供給・配電監視システムの遠隔計測、遠隔信号伝送、遠隔制御を実現し、システムを総合的に検知・管理します。データリソース管理面では、電力供給・配電室内の各機器の動作状況（履歴データとリアルタイムデータを含む）を表示または照会できます。さまざまなニーズに応じて、日次、月次、年次レポートの照会と印刷が可能で、作業効率の向上と人的資源の節約に役立ちます。
3.1.2 インテリジェントな運用と保守
インテリジェント運用保守モジュールは、多機能電力計、無線通信、エッジコンピューティングゲートウェイ、ビッグデータ分析技術を採用し、インテリジェントゲートウェイを介して現場データを収集し、ローカルに保存した後、定期的にクラウドプラットフォームにデータをプッシュします。プラットフォームは、数千のユーザー変電所データに同時にアクセスできます。プラットフォームが収集するデータには、変電所の電気パラメータと環境データが含まれており、電流、電圧、電力、スイッチング状態、変圧器温度、周囲温度と湿度、浸水、煙、ビデオ、アクセス制御などの情報が含まれます。異常が発生した場合、10秒以内にSMSとAPPを通じてアラームが送信されます。プラットフォームは、携帯電話APPを通じて指定された担当者の携帯電話に運用保守タスクを送信し、NFCを通じて運用保守実行プロセスを追跡してループを閉じ、運用保守効率を向上させ、操作上の欠陥を即座に発見して排除します。
3.2、エネルギー管理
3.2.1 電気安全
電気安全モジュールは、電気火災の主な発生要因（ケーブル温度、漏電電流、負荷電流、電圧）に関するデータ追跡と統計分析を継続的に実施し、4Gを介して現場データを収集します。電線および電気設備の潜在的な安全上の危険性（ケーブル温度異常、過負荷、過電圧、低電圧、漏電など）をSMS、APPプッシュ通知、自動音声通話などを通じてタイムリーに警告し、電気火災の発生を効果的に防止します。システムは、すべての監視ポイントで漏電電流やケーブル温度などの電気パラメータを表示し、検査記録とディスパッチ操作をサポートし、潜在的な安全上の危険性分析レポートを提供し、企業の電気安全状況をリアルタイムで評価します。
3.2.2 電力品質
電力品質の問題はますます注目を集めており、電力システムの研究におけるホットスポットの一つとなっています。一方で、科学技術の発展と高度で複雑な各種電気機器の普及に伴い、これらの機器の多くは電力品質に非常に敏感になっています。その結果、電力品質は非常に不安定になります。電力品質解析の主な目的は、電力信号擾乱の種類と範囲を特定し、対応する擾乱源を効果的に調整・補償することです。したがって、電力品質改善の鍵は、さまざまな擾乱信号源に関する情報をタイムリーかつ正確に取得することです。
電力品質監視には、三相不平衡、高調波、力率が含まれます。三相不平衡または力率が低すぎる場合、アラームが生成され、APPプッシュ、SMS、メールなどでユーザーに通知されます。
3.3. デバイス管理
3.3.1 スマート照明
人々の生活水準の継続的な向上に伴い、人々の労働環境や生活環境への要求はますます高まっており、照明システムへの要求もますます高まっています。照明分野のエネルギー消費は総エネルギー消費量のかなりの割合を占めており、省エネと照明品質の向上は最優先事項となっています。電力消費の重要な部分として、照明電力は電力消費量の約10％を占めています。我が国の国民経済の急速な発展と人々の生活水準の継続的な向上に伴い、照明電力の消費量は今後も増加し続けるでしょう。
スマート照明は、IoT（モノのインターネット）技術を活用し、街の各エリアに設置された照明回路の電力消費状況を常時監視します。プラットフォームは、照明回路の電流値と電圧値を監視することで、ランプの動作状態を判断します。異常な動作状態が発生した場合は、プラットフォームが監視し、モバイルアプリ、SMS、メールを通じて警告・警報情報をプッシュ通知することで、担当者に迅速に連絡し、接触器のトリップや電源の電圧低下などをオペレーターに通知します。
3.3.2 プリペイド管理
プリペイド電力機能は、様々な商業施設、コミュニティ、オフィスビル、オフィスビル、ホテル型マンションなどの物件、学校の物流管理部門、工場の寮、スーパーマーケットチェーン、大規模物件などでご利用いただけます。現在、プリペイド水道・電気は上記のシナリオで既に運用されており、長年にわたり安定的に稼働しています。不動産会社による住宅、オフィス、店舗テナントへのプリペイド電力管理、または学校による学生寮のプリペイド電力と電力消費量、セキュリティ管理システムなどにも適しています。
3.3.3 自動車/バッテリーカーの充電操作
電気自動車は広く普及しているグリーンエネルギー交通手段となっています。同時に、電動自転車の台数も増加しており、人々の近距離移動の問題を解決しています。しかし、電動自転車に関連する安全事故や火災事故のニュースも頻繁に報じられており、年々増加傾向にあります。これは社会に多大な損失をもたらし、人々の生命と財産の安全に対する潜在的な脅威となっています。電動自転車火災の危険性と特徴に基づき、各レベルの政府機関は電動自転車火災の駐車および充電行動を規制するための文書を発行しています。自動車/バッテリーカーの充電操作機能モジュールは、IoT技術を通じて、充電スタンド設置場所とシステムに接続された各充電スタンドのデータを継続的に収集・監視するとともに、充電器の過熱保護、充電器の入出力過電圧、電圧不足、絶縁不良の検出、一連の故障など、さまざまな故障から保護し、早期警報を発します。ユーザーがアプリでQRコードをスキャンすると、システムは充電リクエストを発行し、QRコードに対応する充電スタンドを制御して電気自動車の充電プロセスを完了します。充電スタンドには無線モジュールを搭載し、インターネットに接続し、暗号化技術や鍵配布技術と連携し、TCP/IPベースのデータ交換プロトコルに基づいてクラウドに直接接続することができます。
3.4. エネルギー分析
3.4.1 エネルギー管理
デュアルカーボン目標の着実な推進のためには、エネルギー消費原単位と総消費量の「デュアルコントロール」を背景に、企業はエネルギー消費のデュアルコントロールへの対応を検討し、正常な生産を確保する必要があります。既存の企業の多くは、電気、水道、ガス、冷暖房などの各種エネルギー供給システムにおいて、依然として「個別計画、自主設計、自主運転」の方式を採用しています。計測設備の不足が一般的に見られ、計測設備の計測精度は高くなく、計測データも不正確です。手動検針の信頼性は低く、主要なエネルギー消費設備のエネルギー効率を効果的に監視・評価することは困難です。信頼性の高い参考データを提供する一方で、有効な企業エネルギー効率評価指標システムが欠如しており、エネルギー消費管理措置の実施が困難です。
エネルギー管理モジュールは、自動化と情報技術を採用し、エネルギーデータ収集、プロセス監視、エネルギー媒体消費分析、エネルギー消費管理など、全プロセスの自動的かつ科学的な管理を実現します。そのため、エネルギー管理、エネルギー生産、エネルギー使用の全プロセスを有機的に組み合わせ、高度なデータ処理および分析技術を使用してオフライン生産分析と管理を行い、工場全体のエネルギーシステムの統一的なスケジュール設定を実現し、エネルギー媒体のバランスと有効利用を最適化します。また、エネルギー品質の向上、エネルギー消費の削減を実現し、省エネと消費削減の目的を達成し、全体的なエネルギー管理レベルを向上させます。
3.4.2 付加価値サービス
（1）産業構成
従来の産業オートメーション構成アプリケーション開発方法では、開発者はコードを記述する能力、概念を理解する能力、そして関連する開発フレームワークの手法を活用する能力を必要とします。また、この開発方法は開発サイクルが長く、開発者への要求も非常に高いものとなります。同時に、従来の産業オートメーション構成アプリケーションは産業分野に導入されており、導入の利便性とアクセシビリティは非常に低いという問題がありました。
インダストリアル・インターネットの急速な発展に伴い、アプリケーション要件の更新と反復が非常に頻繁に行われ、設備メーカーは関連する産業用構成ソフトウェアの開発経験を有していないことが多く、そのため産業用構成ソフトウェアの開発と更新の速度が非常に遅く、急速なビジネス成長のニーズに対応できないことがよくあります。同時に、産業用構成ソフトウェアへのアクセスはもはや産業現場に限定されなくなり、産業現場外からのアクセスの需要も高まっています。
IoT EMSプラットフォームの産業用構成モジュールは、従来の産業用オートメーション構成アプリケーションの導入の難しさやアクセスのしやすさといった問題を解決します。ユーザーは開発ツール上でマウスをドラッグ＆ドロップすることで、構成画面のコンポーネントを調整できます。属性、位置、サイズなどを調整でき、豊富な構成コンポーネントライブラリが組み込まれているため、ユーザーはコード作成スキルや産業用オートメーション構成ソフトウェア開発の専門知識を必要とせず、産業用構成インターフェースを容易に開発できます。また、データ表示、リモートコントロールなどの機能もサポートします。
（2）3D可視化
3D可視化技術は、仮想シミュレーションを通じて多次元的な可視化を実現し、顧客にデジタルサービスを提供し、企業のエネルギー経済の双方向管理を支援し、エネルギー管理レベルを向上させます。実現可能な主な機能は、各エリアの情報のリアルタイム同期、各エリアのエネルギー消費のグローバル制御、設備の稼働状況の視覚的監視、インテリジェント検査、設備の稼働状況、電力品質、電気安全、検査経路における異常なエネルギー消費などの自動分析、検査結果の記録などです。
Ⅴ. 要約する
エネルギーIoTは、伝統的なエネルギー産業とIoT技術を融合させた産業発展形態として、国家エネルギー革命とデジタル革命の統合発展にとって重要な戦略的サポートです。エネルギーIoTは、IoTをエネルギーの生産、配置、消費プロセスにまで拡張したものです。「ビッグクラウドIoTスマートチェーン」などの現代情報技術の急速な発展に伴い、電力IoTは情報、通信、デジタル技術、電力システム開発を統合し、送電、変電、配電、電力消費の各分野を深く統合することで、多方向の状態監視、インテリジェント情報処理とインテリジェント相互接続、ヒューマンコンピュータインタラクション、インテリジェントサービスを実現します。
投稿日時: 2022年8月1日
