Zastosowanie przemysłowego systemu sterowania IoT UW2100 eDCS w platformie monitorowania zużycia energii

1. Tło

Obecnie, wraz z ciągłym wzrostem poziomu urbanizacji mojego kraju, brak energii i rosnące zapotrzebowanie społeczne na energię stały się wyraźnymi sprzecznościami, które ograniczają ciągły postęp i rozwój społeczeństwa. Zgodnie z doświadczeniami krajów rozwiniętych, wraz z ciągłym postępem urbanizacji i ciągłą poprawą standardów życia ludzi, udział zużycia energii w budynkach będzie nadal rósł i osiągnie około 33% całkowitego zużycia energii, a ostatecznie przewyższy przemysł publiczny, transport i inne gałęzie przemysłu. ostatecznie stać się głównym źródłem zużycia energii. Wśród nich roczne zużycie energii elektrycznej w budynkach biurowych agencji państwowych i dużych budynkach użyteczności publicznej stanowi około 22% całkowitego zużycia energii elektrycznej w miastach i miasteczkach w całym kraju. Roczne zużycie energii elektrycznej na metr kwadratowy jest 10 do 20 razy większe niż w zwykłych budynkach mieszkalnych, czyli jest wyższe niż podobne poziomy w krajach rozwiniętych, takich jak Europa i Japonia. 1,5 do 2 razy więcej niż budynek.

W tym kontekście, w oparciu o badania i praktykę społeczności energetycznej z ostatnich 30 lat, powszechnie uważa się, że oszczędzanie energii w budynkach jest najbardziej potencjalnym, najbardziej bezpośrednim i skutecznym sposobem spośród różnych podejść do oszczędzania energii oraz jest najskuteczniejszym sposobem złagodzenie sprzeczności pomiędzy rozwojem społeczno-gospodarczym a niewystarczającymi dostawami energii. Jedno z działań stanie się także głównym czynnikiem poprawy społecznego wykorzystania energii. W związku z tym należy pilnie zaproponować kompleksowe, systematyczne i skuteczne zintegrowane rozwiązanie w zakresie zarządzania energią.

2. Cele konstrukcyjne

Projekt ten ma na celu wykorzystanie kompleksowego systemu zarządzania zużyciem energii w budynku do zbudowania kompletnej platformy cyfrowej do zarządzania w czasie rzeczywistym, która integruje pomiary w czasie rzeczywistym, analizę statystyczną i systemy zarządzania zużyciem energii w budynku oraz realizuje dane dotyczące zużycia energii przy założeniu zapewnienia bezpieczeństwo informacji. Bądź otwarty i przejrzysty, a następnie zrealizuj zarządzanie kwotami zużycia energii oraz bezpłatne i tanie zarządzanie zużyciem energii, a także ustanowij naukowy system zarządzania zużyciem energii.

3. Ogólny plan projektu

Rozwiązanie to integruje przetwarzanie w chmurze, technologię Internetu rzeczy, inteligentną izolację bezpieczeństwa „firewall” i tryb scentralizowanego zarządzania. Przyjmuje warstwową i rozproszoną koncepcję zintegrowanego projektu, aby zbudować niezawodny system w oparciu o zapewnienie bezpieczeństwa informacji całego systemu. Potężna, wydajna i łatwo udostępniana platforma monitorowania oszczędzania energii dla instytucji publicznych. W oparciu o potężną bazę danych monitorowania zużycia energii w budynkach publicznych, platforma realizuje funkcję informatyzacyjną monitorowania zużycia energii w budynkach publicznych i stopniowo przeprowadza ocenę efektywności energetycznej, standardy zużycia energii, ujawnianie efektywności energetycznej, kwoty zużycia energii, usługi oszczędzania energii i inne biznes.

Ogólna architektura całego rozwiązania obejmuje warstwę urządzeń polowych, warstwę komunikacji sieciowej i warstwę zarządzania monitorowaniem. Przyjmując topologię systemu rozproszonego, interfejs systemu automatyki budynku i interfejs sieciowy systemu monitorowania zużycia energii w budynku wykorzystują sieć urządzeń budowlanych w systemie słaboprądowym jako nośnik, aby zapewnić ekonomiczność i praktyczność systemu oraz uniknąć powielania inwestycji.

3.1 Warstwa urządzeń polowych:

Sprzęt do zbierania danych na miejscu wykorzystuje programowalny kontroler UW2100. To urządzenie sprzętowe ma duże możliwości komunikacyjne: jest wyposażone w interfejs komunikacyjny RS485, obsługuje protokół master-slave MODBUS-RTU; obsługuje planową transmisję danych; można podłączyć do liczników energii elektrycznej, wodomierzy, przepływomierzy, przetwornic częstotliwości itp. i można go używać jako zdalną stację we/wy systemu DCS lub PLC; ma silne możliwości sieciowe: obsługuje komunikację bezprzewodową Ethernet/GSM; potężna skala systemu: skala jednostanowiskowa AIO: 32 punkty/DIO: 32 punkty, system jest największy Skala AIO: 16384 punkty/DIO: 16384 punkty; a kod programu użytkownika i dane konfiguracyjne można trwale zapisać bez wpływu na przerwy w dostawie prądu. Zapisywanie danych modułu CPU w czasie rzeczywistym jest opcjonalne; jest zgodny z międzynarodowym standardem języka konfiguracji IEC61131-1 i utrzymuje standardy. Jest elastyczny, realizuje wieloaspektową transformację algorytmów, obsługuje koncepcję bloków podalgorytmicznych, wiąże prymitywy algorytmów i zapewnia interfejsy umożliwiające dostęp do algorytmów stron trzecich.

3.2 Warstwa komunikacyjna sieci

W oparciu o rozbudowane funkcje komunikacyjne sterownika programowalnego UW2100, odpowiednie dane są aktywnie zbierane poprzez standardowy protokół Modbus-RTU z przyrządów pomiarowych z funkcją zdalnej transmisji zainstalowanych w każdym punkcie energii i wody w monitorowanym punkcie oraz poprzez moduł bezprzewodowy GPRS do GSM Metody komunikacji są przesyłane i podsumowywane do platformy nadzoru nad oszczędzaniem energii instytucji publicznej w celu scentralizowanego i kompleksowego przetwarzania. GPRS to nowy rodzaj usługi komunikacji mobilnej, która ustanawia połączenie między użytkownikami mobilnymi a sieciami danych w celu zapewnienia użytkownikom mobilnym szybkich bezprzewodowych usług IP lub X.25. GPRS wykorzystuje technologię przełączania pakietów. Każdy użytkownik może zajmować wiele kanałów bezprzewodowych. Jednocześnie kanał bezprzewodowy może być współdzielony przez wielu użytkowników. Zasoby są efektywnie wykorzystywane. Szybkość interpretacji danych wynosi aż 160 Kb/s. Komunikacja GPRS wykorzystywana jest do realizacji pakietowego wysyłania i odbierania danych. Użytkownicy są zawsze online i rozliczani są według ruchu. Jest szybki i zmniejsza koszty usług.

System nadzoru i bezpieczeństwa zużycia energii oraz oszczędności energii w budynku oparty na GPRS charakteryzuje się następującymi cechami:

a) Zawsze online: GPRS DTU może automatycznie połączyć się z siecią GPRS zaraz po jej włączeniu i nawiązać połączenie komunikacyjne z centrum danych, aby w dowolnym momencie przyjmować dane z urządzeń użytkownika. Jest potężny i ma wysoką wydajność w czasie rzeczywistym;

b) Rozliczenia według ruchu: GPRS DTU jest zawsze online, a opłaty naliczane są na podstawie liczby odebranych i wysłanych pakietów danych. W przypadku braku ruchu danych nie są pobierane żadne opłaty, co pozwala zaoszczędzić koszty;

c) Szybka transmisja Prędkość transmisji w sieci GPRS może osiągnąć maksymalnie 160Kbps. Szybkość zależy od ustawień sieciowych operatora komórkowego. Zgodnie z warunkami sieci China Mobile, może ona obecnie zapewniać stabilną transmisję danych z szybkością 20~40 Kb/s;

d) Tworzenie sieci jest proste, szybkie i elastyczne. Bezprzewodowy system GPRS może zbudować wirtualną sieć komunikacji mobilnej obejmującą całe Chiny w dowolnym miejscu i czasie za pośrednictwem sieci Internet, zapewniając wygodę dostępu większości małych i średnich użytkowników oraz oszczędzając inwestycje w dostęp.

3.3 Zarządzanie monitorowaniem

Platforma nadzoru nad oszczędzaniem energii instytucji publicznych opiera się na oprogramowaniu do monitorowania i zarządzania UWin Pro z niezależnymi prawami własności intelektualnej Hangzhou Youwen Automation System Co., Ltd. w celu scentralizowanej analizy, oceny, oceny, zarządzania, nagrywania itp. UWin Pro monitorowanie i oprogramowanie do zarządzania integruje menedżera projektu (UWinWks), oprogramowanie do konfiguracji sprzętu systemowego (UWinCFG), bazę danych czasu rzeczywistego (UWinRDB), konfigurację rekordów historycznych (UWinHDB), menedżera urządzeń (UWinDev), system tworzenia ekranów (UWinView) i oprogramowanie do zarządzania konfiguracją alarmów (UWinAlarm), edytor algorytmów (UWinIEC), oprogramowanie do analizy szeregów czasowych (UWinSOE) i serwer WEB (UWinWEB) są zintegrowane w jednym. Pojedyncze oprogramowanie może realizować gromadzenie danych na miejscu, wykonywanie algorytmów, tworzenie baz danych w czasie rzeczywistym i przetwarzanie danych historycznych. Mechanizmy alarmowe i zabezpieczające, kontrola procesu, wyświetlanie ekranu, krzywa trendu i wyjście raportu oraz monitorowanie funkcji sieciowych. Każda część działa odpowiednio na różnych platformach sprzętowych i współdziała z różnymi danymi, informacjami dotyczącymi zarządzania i kontroli za pośrednictwem sieci sterowania i sieci systemowej, aby skoordynować realizację różnych funkcji całego systemu monitorowania zużycia energii oraz oszczędzania energii i bezpieczeństwa w całym budynku.

4. Funkcje systemu

System nadzoru i bezpieczeństwa zużycia energii oraz oszczędzania energii w budynku integruje monitorowanie, sterowanie i zarządzanie. Głównie realizuje następujące funkcje:

1) Kompleksowe zarządzanie wszystkimi rodzajami urządzeń zużywających energię, utworzenie panoramicznej bazy danych, gromadzenie danych z monitorowania zużycia energii i ustanowienie modelu danych o zużyciu energii w celu zapewnienia podstawy danych do późniejszej analizy danych dotyczących zużycia energii i diagnozy oszczędzania energii.

2) Przeprowadzić analizę statystyczną danych dotyczących zużycia energii w celu analizy, oceny i oceny składu, wzorców zmian i efektywności wykorzystania energii w zużyciu energii itp., aby zapewnić jakościową lub ilościową podstawę do oceny skutków późniejszych renowacji oszczędzających energię .

3) Na podstawie wyników analizy danych dotyczących zużycia energii określić poziom zużycia energii, zaproponować kompletny proces diagnostyczny zużycia energii, przeprowadzić diagnostykę oszczędzania energii i uzyskać wyniki diagnozy oszczędzania energii.

4) Zintegrować różne systemy zarządzania budynkiem, ustanowić system oceny zużycia energii, zoptymalizować projekt oszczędzania energii w budynku w oparciu o wyniki diagnozy oszczędzania energii i opracować plany renowacji oszczędzającej energię.

5) Wdrażaj plany oszczędzania energii, przekształcaj urządzenia wykorzystujące energię, zarządzaj nawykami dotyczącymi korzystania z energii i w pełni osiągaj cele w zakresie oszczędzania energii w budynku dzięki inteligentnym systemom sterowania.

Drzewo funkcji nadzoru nad zużyciem energii i oszczędzaniem energii oraz systemem bezpieczeństwa

5. Interfejs monitorowania

Zbudowany tym razem interfejs monitorujący platformę nadzoru nad oszczędzaniem energii instytucji publicznej obejmuje głównie: przegląd zużycia energii, przegląd mapy, podstawowe informacje, dynamikę zużycia energii, analizę zużycia energii w budynku, analizę zużycia energii w instytucji publicznej, analizę zużycia energii na obszarze administracyjnym, energię ocena zużycia, odbiór i przesyłanie zużycia energii, zarządzanie systemem. Za pomocą tych modułów funkcjonalnych można realizować gromadzenie, monitorowanie, statystykę, analizę i diagnozę danych dotyczących zużycia energii, zapewniając silne wsparcie danych i podstawę naukową dla zarządzania energią i energooszczędnych renowacji budynków użyteczności publicznej w centrum administracyjnym.