Serviços de dados IoT fornecidos pela plataforma IoT EMS
Resumo: A plataforma Acrel IoT EMS é baseada no data center Acrel IoT, que estabeleceu padrões de dados de uplink e downlink para fornecer aos usuários da Internet serviços de dados de IoT para o setor de energia. A Acrel IoT EMS é uma plataforma online centralizada para conectar todos os produtos de rede Acrel. Ela oferece acesso unificado, monitoramento e controle, o que economiza tempo e permite supervisionar toda a sua frota de rede. Se o seu dispositivo Acrel estiver na plataforma IoT EMS, ele poderá ser usado para gerar links de acesso remoto para equipamentos conectados à rede 4G ou Wi-Fi. Assim que um alarme ocorrer, em poucos segundos, as informações relevantes sobre o alarme e o evento serão enviadas rapidamente pelo aplicativo para notificar a pessoa responsável.
Palavras-chave: IoT; sistema de gestão de energia; medidor IoT; plataforma em nuvem
I. Introdução
Nos últimos anos, o conceito de Internet das Coisas (IoT) acelerou sua integração com aplicações industriais e se tornou o pensamento técnico fundamental nas cidades inteligentes e na solução de informatização em geral. Atualmente, a IoT entrou em uma nova fase de integração transfronteiriça, inovação integrada e desenvolvimento em larga escala, saindo da especulação conceitual, da aplicação fragmentada e do desenvolvimento em circuito fechado. Ela desempenhou um papel importante na transformação e modernização das indústrias tradicionais, na urbanização, na construção de cidades inteligentes e na melhoria contínua da qualidade de vida das pessoas, alcançando resultados notáveis nessas áreas.
A plataforma EMS da Acrel IoT é um conjunto de modelos de negócios da Internet que combina vendas online para fornecer serviços PaaS a usuários da Internet amplamente distribuídos. Após a instalação dos produtos IoT da Acrel, os usuários podem acessar facilmente a plataforma escaneando o código QR com seus celulares, sem se preocuparem com a configuração e operação da plataforma, podendo selecionar funções da plataforma e obter os serviços de dados correspondentes de forma independente.
II. Análise da Demanda
Os grupos de clientes da plataforma IoT EMS dividem-se em dois grupos: o primeiro é composto por usuários da Internet; o segundo, por cidades inteligentes. Os usuários da Internet geralmente incluem os seguintes tipos:
1. Um inquilino possui três ou cinco apartamentos para alugar e precisa que sejam instalados medidores e que o consumo de água e eletricidade seja cobrado;
2. Existem várias pequenas cadeias de supermercados que desejam implementar gestão de energia, controle remoto e gestão de segurança elétrica;
3. Para um imóvel em determinada comunidade, se desejar adquirir vários pontos de recarga para gerenciamento centralizado de carregamento, será necessário cobrar uma taxa de operação;
4. A administração de um determinado edifício precisa apenas de alguns metros para realizar a gestão da medição de energia em cada andar;
5. Uma pequena fábrica deseja gerenciar a medição de energia de sua própria fábrica;
6. Um integrador de sistemas IoT deseja obter diretamente os dados dos produtos IoT e precisa de uma plataforma de gerenciamento unificada;
As desvantagens do modelo de negócios tradicional para os usuários da Internet acima mencionados são as seguintes:
1. Os sistemas de dados são caros.
2. São necessários serviços de dados diversificados.
3. Depurar é algo muito profissional.
4. A seleção de hardware do sistema é excessivamente profissional.
5. O pagamento do serviço é inconveniente.
As necessidades das cidades inteligentes são as seguintes:
1. Necessidade de acesso a vários tipos de hardware de grande porte
2. É necessário extrair as informações regulatórias que interessam à liderança e combinar tecnologias como SIG e BIM para alcançar a macro-supervisão.
3. Fornecer uma plataforma unificada de serviços operacionais para disponibilizar serviços de dados de IoT aos usuários finais.
III. Estrutura do Sistema
O sistema de gestão de energia IoT (IoT EMS) tem como foco principal o fluxo de energia, desde o fornecimento e gestão energética até a gestão de equipamentos e a análise do consumo. Ele conecta os elos da produção, processamento, distribuição e transmissão de energia, bem como o consumo e a economia de energia. Combinado com a interconexão de pessoas e coisas, forma um ecossistema de IoT para energia, tendo os produtos da Acrel como meio de interação. Produtos de IoT e agentes do setor energético interagem com a plataforma por meio de fluxos de dados e fluxos de negócios.
3.1 Estrutura da Rede
A plataforma Acrel IoT EMS adota uma estrutura em camadas e distribuída, composta principalmente por três partes: camada de percepção (equipamento terminal de aquisição), camada de rede (terminal de gerenciamento de comunicação) e camada de plataforma (plataforma de nuvem IoT de energia).
● Camada de percepção: Vários sensores conectados à rede, incluindo medidores multifuncionais, medidores de eletricidade pré-pagos, medidores de múltiplos circuitos, medidores de eletricidade IoT, medidores de água IoT, pontos de recarga para carros elétricos, pontos de recarga para carros elétricos, controladores de iluminação pública, etc.
● Camada de rede: O gateway inteligente coleta os dados da camada de percepção, realiza a conversão e o armazenamento do protocolo e, em seguida, carrega os dados para a plataforma IoT EMS.
● Camada de plataforma: A camada de plataforma inclui o servidor de aplicativos e o servidor de dados, que podem implementar aplicativos na web ou em aplicativos móveis.
3.2 Arquitetura da Plataforma
A estrutura de rede do sistema da plataforma IoT EMS adota uma estrutura distribuída em camadas, incluindo: camada de percepção, camada de dados, camada de aplicação, camada de apresentação e camada de operação. O diagrama da arquitetura do sistema é mostrado na figura.
A camada de sensores inclui diversos produtos da nossa empresa, sendo a camada inferior de todo o sistema e o elemento básico necessário para construir a plataforma de nuvem IoT, incluindo medidores multifuncionais, medidores pré-pagos, medidores multiloop, medidores IoT, pontos de recarga, controladores de iluminação pública e assim por diante.
A plataforma intermediária de processamento de dados é a principal responsável pelo processamento, armazenamento e interação de dados. Para garantir a capacidade de processamento de dados de toda a plataforma, armazenamos dados em tempo real, dados históricos e dados comerciais em diferentes bibliotecas, além de fornecer diversas interfaces para permitir a interação de dados com sistemas de terceiros.
A camada superior de aplicação é a plataforma IoT EMS, que implementa principalmente diversas aplicações funcionais. A plataforma é dividida em quatro seções principais de acordo com o fluxo de energia: fornecimento de energia, gestão de energia, gestão de equipamentos e análise de consumo de energia. O fornecimento de energia inclui a coleta de energia, a operação inteligente e a manutenção. A gestão de energia inclui os submódulos de consumo seguro de eletricidade e qualidade da energia. A gestão de equipamentos inclui iluminação inteligente, sistemas pré-pagos e pontos de recarga. A análise de consumo de energia inclui os submódulos de gestão de energia e serviços de valor agregado. A plataforma oferece aos usuários uma interface de interação humano-computador por meio da web e de um aplicativo, e diversos usuários da camada de operação podem acessar e operar a plataforma por meio desses dois métodos.
III. Função da Plataforma
3.1. Fornecimento de energia
3.1.1 Coleta de energia
O módulo de coleta de energia permite a consulta, análise, alerta precoce e exibição abrangente de diversos dados de monitoramento, garantindo a sustentabilidade ambiental da sala de distribuição de energia. Em termos de inteligência, o sistema realiza medições, sinalizações e controle remotos do sistema de monitoramento de fornecimento e distribuição de energia, permitindo a detecção e o gerenciamento abrangentes de falhas. Quanto ao gerenciamento de recursos de dados, o módulo exibe e permite a consulta do funcionamento de cada equipamento na sala de distribuição de energia, incluindo dados históricos e em tempo real. De acordo com as necessidades, é possível consultar e imprimir relatórios diários, mensais e anuais, otimizando a eficiência do trabalho e economizando recursos humanos.
3.1.2 Operação e manutenção inteligentes
O módulo inteligente de operação e manutenção adota medidor de energia multifuncional, comunicação sem fio, gateway de computação de borda e tecnologia de análise de big data. Ele coleta dados de campo por meio do gateway inteligente, armazena-os localmente e os envia regularmente para a plataforma em nuvem. A plataforma pode acessar simultaneamente dados de milhares de subestações de usuários. Os dados coletados pela plataforma incluem parâmetros elétricos e dados ambientais da subestação, como corrente, tensão e potência, status de chaveamento, temperatura do transformador, temperatura e umidade ambiente, imersão em água, fumaça, vídeo, controle de acesso e outras informações. Se ocorrer alguma anormalidade, um alarme será enviado por SMS e aplicativo em até 10 segundos. A plataforma envia as tarefas de operação e manutenção para o celular do pessoal designado por meio do aplicativo e rastreia o processo de execução da operação e manutenção via NFC para fechar o ciclo, melhorar a eficiência da operação e manutenção e identificar e corrigir imediatamente as falhas operacionais.
3.2、gestão de energia
3.2.1 Segurança elétrica
O módulo de segurança elétrica realiza o rastreamento contínuo de dados e a análise estatística dos principais fatores de incêndio elétrico (temperatura do cabo, corrente de fuga, corrente de carga, tensão), coletando dados no local via 4G. Ele identifica os potenciais riscos de segurança em linhas e equipamentos elétricos (como temperatura anormal do cabo, sobrecarga, sobretensão, subtensão e fuga, etc.) e envia alertas em tempo real por SMS, notificações no aplicativo, chamadas de voz automáticas, etc., prevenindo eficazmente a ocorrência de incêndios elétricos. O sistema exibe parâmetros elétricos como corrente de fuga e temperatura do cabo em todos os pontos de monitoramento, registra inspeções e auxilia no despacho de equipes, fornece relatórios de análise de riscos potenciais e avalia o status de segurança elétrica da empresa em tempo real.
3.2.2 Qualidade da Energia
A questão da qualidade da energia elétrica tem atraído cada vez mais atenção e se tornou um dos principais focos de pesquisa em sistemas de energia. Por um lado, com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia e a ampla aplicação de diversos equipamentos elétricos sofisticados e complexos, a maioria desses equipamentos é muito sensível à qualidade da energia; como resultado, a qualidade da energia torna-se muito instável. O principal objetivo da análise da qualidade da energia é determinar o tipo e a extensão das perturbações no sinal de energia e ajustar e compensar efetivamente as fontes de perturbação correspondentes. Portanto, a chave para melhorar a qualidade da energia é obter informações sobre as diversas fontes de sinal de perturbação de forma oportuna e precisa.
O monitoramento da qualidade da energia inclui desequilíbrio trifásico, harmônicos e fator de potência. Quando as três fases estão desequilibradas ou o fator de potência está muito baixo, um alarme é gerado e os usuários são notificados por meio de notificações no aplicativo, SMS, e-mail, entre outros.
3.3. Gerenciamento de dispositivos
3.3.1 Iluminação Inteligente
Com a melhoria contínua do padrão de vida das pessoas, suas exigências em relação ao ambiente de trabalho e de vida estão cada vez maiores, assim como as exigências em relação aos sistemas de iluminação. O consumo de energia na área de iluminação representa uma parcela considerável do consumo total de energia, sendo a economia de energia e a melhoria da qualidade da iluminação prioridades máximas. Como uma parte importante do consumo de eletricidade, a energia para iluminação representa cerca de 10% do consumo total. Com o rápido desenvolvimento da economia nacional do meu país e a melhoria contínua do padrão de vida das pessoas, o consumo de energia para iluminação continuará a aumentar.
A iluminação inteligente utiliza a tecnologia da Internet das Coisas (IoT) para monitorar continuamente o consumo de energia dos circuitos de iluminação instalados em diversas áreas da cidade. A plataforma avalia o funcionamento das lâmpadas monitorando os valores de corrente e tensão do circuito. Qualquer anormalidade pode ser detectada pela plataforma, e alertas e alarmes são enviados por meio de aplicativo móvel, SMS e e-mail, chegando rapidamente ao responsável e alertando o operador sobre situações como desarme do contator, queda de tensão, etc.
3.3.2 Gestão de planos pré-pagos
A função de energia elétrica pré-paga pode ser utilizada em diversos complexos comerciais, condomínios, edifícios de escritórios, apartamentos estilo hotel e outras propriedades, departamentos de gestão logística de escolas, dormitórios de fábricas, redes de supermercados e grandes empreendimentos. Atualmente, o sistema de água e energia elétrica pré-pago tem sido utilizado com sucesso nos cenários acima mencionados e opera de forma estável há muitos anos. É adequado para a gestão do consumo de energia elétrica pré-paga por empresas imobiliárias para inquilinos residenciais, comerciais e de escritórios, ou para o controle do consumo de energia elétrica pré-paga em dormitórios estudantis por escolas e sistemas de controle de segurança.
3.3.3 Operação de carregamento de carro/carro a bateria
Os veículos elétricos tornaram-se um meio de transporte de energia limpa amplamente utilizado. Ao mesmo tempo, o número de bicicletas elétricas está aumentando, o que resolve o problema de deslocamentos de curta distância para as pessoas. No entanto, notícias sobre acidentes e incêndios relacionados a bicicletas elétricas também são frequentes e têm apresentado uma tendência crescente ano após ano. Isso tem causado grandes prejuízos à sociedade e se tornado um perigo oculto para a segurança da vida e do patrimônio das pessoas. Com base nos riscos e características dos incêndios em bicicletas elétricas, órgãos governamentais em todos os níveis emitiram documentos para regulamentar o estacionamento e o carregamento dessas bicicletas. O módulo de operação de carregamento do carro/veículo elétrico coleta e monitora continuamente os dados do local de carregamento e de cada ponto de carregamento conectado ao sistema por meio da tecnologia da Internet das Coisas (IoT), e ao mesmo tempo protege contra várias falhas, como superaquecimento do carregador, sobretensão na entrada e saída do carregador, subtensão, falha na detecção de isolamento e uma série de outras falhas, emitindo alertas precoces. Após o usuário escanear o código QR através do aplicativo, o sistema inicia uma solicitação de carregamento e controla a estação de carregamento correspondente ao código QR para concluir o processo de carregamento do veículo elétrico. A estação de carregamento pode ser equipada com um módulo sem fio para conexão à internet, utilizando tecnologia de criptografia e distribuição de chaves, e se conectar diretamente à nuvem com base no protocolo de troca de dados TCP/IP.
3.4. Análise energética
3.4.1 gestão de energia
Para avançar de forma constante rumo à meta de dupla neutralidade de carbono, no contexto do "controle duplo" da intensidade e do consumo total de energia, as empresas precisam considerar como lidar com esse controle duplo para garantir a produção normal. A maioria das empresas ainda utiliza o modelo de "planejamento individual, projeto independente e operação independente" para diversos sistemas de fornecimento de energia, como eletricidade, água, gás, refrigeração e aquecimento. Geralmente, observa-se insuficiência de equipamentos de medição; a precisão das medições é baixa e os dados são imprecisos; a confiabilidade da leitura manual dos medidores é baixa; há dificuldade em monitorar e avaliar a eficiência energética dos principais equipamentos consumidores de energia; falta de dados de referência confiáveis; e ausência de um sistema eficaz de indicadores de avaliação da eficiência energética empresarial, o que dificulta a implementação de medidas de gestão do consumo de energia.
O módulo de gestão de energia adota automação e tecnologia da informação para realizar a gestão automática e científica de todo o processo, desde a coleta de dados energéticos, monitoramento do processo, análise do consumo de energia, gestão do consumo de energia, etc. Dessa forma, ele integra organicamente todo o processo de gestão, produção e utilização de energia, e utiliza tecnologia avançada de processamento e análise de dados para realizar análises e gestão da produção offline, alcançando o planejamento unificado de todo o sistema energético da planta e otimizando o equilíbrio e o uso eficiente da energia. Além disso, melhora a qualidade da energia, reduz o consumo e atinge o objetivo de economizar energia, reduzir o consumo e elevar o nível geral de gestão energética.
3.4.2 Serviços de valor agregado
(1) Configuração industrial
O método tradicional de desenvolvimento de aplicações de configuração para automação industrial exige que os desenvolvedores tenham a capacidade de escrever código, compreender os conceitos e utilizar as metodologias das estruturas de desenvolvimento relacionadas. Além disso, esse método de desenvolvimento requer um longo ciclo de desenvolvimento e exigências muito elevadas por parte dos desenvolvedores. Ao mesmo tempo, as aplicações tradicionais de configuração para automação industrial são implantadas em campo, apresentando baixa facilidade e acessibilidade de implantação.
Com o rápido desenvolvimento da Internet Industrial, os requisitos de aplicação são frequentemente atualizados e iterados com muita rapidez, e os fabricantes de equipamentos muitas vezes não possuem a experiência necessária em desenvolvimento de software de configuração industrial, o que torna o desenvolvimento e a atualização desse software muito lentos, muitas vezes incapazes de atender às necessidades do rápido crescimento dos negócios. Ao mesmo tempo, o acesso ao software de configuração industrial não se limita mais ao ambiente industrial, e a demanda por acesso externo também está aumentando.
O módulo de configuração industrial na plataforma IoT EMS resolve os problemas de baixa implantação e acessibilidade dos aplicativos tradicionais de configuração de automação industrial. Os usuários podem ajustar os componentes da tela de configuração arrastando e soltando o mouse na ferramenta de desenvolvimento. É possível definir atributos, localização, tamanho, etc., e a plataforma conta com uma biblioteca de componentes de configuração integrada e abrangente. Dessa forma, os usuários não precisam de habilidades de programação nem conhecimento técnico em desenvolvimento de software para configuração de automação industrial, mas podem desenvolver facilmente uma interface de configuração industrial, além de oferecer suporte à exibição de dados, controle remoto e outras funções.
(2) Visualização 3D
A tecnologia de visualização 3D permite a visualização multidimensional por meio de simulação virtual, oferece serviços digitais aos clientes, auxilia as empresas na gestão bidirecional da economia de energia e aprimora o nível de gestão energética. As principais funções que podem ser implementadas são: sincronização de informações em tempo real em cada área; controle global do consumo de energia em cada área; monitoramento visual do status de operação dos equipamentos; inspeção inteligente, análise automática da operação dos equipamentos, qualidade da energia, segurança elétrica e consumo anormal de energia no percurso da inspeção, etc., e registro dos resultados da inspeção.
V. Resumir
Como uma forma de desenvolvimento industrial que combina a indústria energética tradicional com a tecnologia da Internet das Coisas (IoT), a IoT da energia é um importante suporte estratégico para o desenvolvimento integrado da revolução energética nacional e da revolução digital. A IoT da energia é uma extensão da IoT para os processos de produção, configuração e consumo de energia. Com o rápido desenvolvimento de tecnologias de informação modernas, como a "Big Cloud IoT Smart Chain", a IoT da energia integra informação, comunicação, tecnologia digital e desenvolvimento de sistemas de energia. Todos os aspectos de transmissão, transformação, distribuição e consumo de eletricidade são profundamente integrados para realizar o monitoramento multidirecional de status, o processamento inteligente de informações e a interconexão inteligente, a interação homem-computador e os serviços inteligentes.
Data da publicação: 01/08/2022
