Applicazione del sistema di controllo IoT industriale UW2100 eDCS nella piattaforma di monitoraggio del consumo energetico

1. Contesto

Attualmente, con il continuo miglioramento del livello di urbanizzazione del mio Paese, la mancanza di energia e la crescente domanda sociale di energia sono diventate contraddizioni evidenti che limitano il progresso e lo sviluppo continui della società. Secondo l’esperienza dei paesi sviluppati, con il continuo avanzamento dell’urbanizzazione e il continuo miglioramento degli standard di vita delle persone, la percentuale del consumo energetico degli edifici continuerà ad aumentare e raggiungerà circa il 33% del consumo totale di energia, e alla fine supererà l’industria pubblica, trasporti e altre industrie. finiranno per diventare la principale fonte di consumo energetico. Tra questi, il consumo annuo di elettricità degli uffici delle agenzie statali e dei grandi edifici pubblici rappresenta circa il 22% del consumo totale di elettricità nelle città e nei paesi di tutto il Paese. Il consumo annuo di elettricità per metro quadrato è da 10 a 20 volte quello dei normali edifici residenziali, un livello superiore a livelli simili nei paesi sviluppati come Europa e Giappone. Da 1,5 a 2 volte quella dell'edificio.

In questo contesto, sulla base della ricerca e della pratica nella comunità energetica negli ultimi 30 anni, si ritiene generalmente che il risparmio energetico edilizio sia il modo più potenziale, più diretto ed efficace tra i vari approcci di risparmio energetico, ed è il modo più efficace alleviare la contraddizione tra sviluppo sociale ed economico e insufficiente approvvigionamento energetico. Una delle misure diventerà anche il fattore principale per migliorare l’utilizzo sociale dell’energia. A questo proposito, è urgente proporre una soluzione integrata, completa, sistematica ed efficace di gestione dell’energia.

2. Obiettivi della costruzione

Questo progetto mira a utilizzare il sistema di gestione completo del consumo energetico degli edifici per costruire una piattaforma digitale completa di gestione in tempo reale che integri misurazioni in tempo reale, analisi statistiche e sistemi di gestione del consumo energetico degli edifici e realizzi i dati sul consumo energetico con la premessa di garantire informazioni di sicurezza. Essere aperti e trasparenti, quindi realizzare una gestione delle quote di consumo energetico e una gestione del consumo energetico gratuita e a basso costo e stabilire un sistema scientifico di gestione del consumo energetico.

3. Piano di progettazione generale

Questa soluzione integra il cloud computing, la tecnologia Internet of Things, un "firewall" di isolamento di sicurezza intelligente e una modalità di gestione centralizzata. Adotta un'idea di progettazione integrata stratificata e distribuita per costruire un sistema affidabile sulla base della garanzia della sicurezza delle informazioni dell'intero sistema. Una piattaforma di monitoraggio del risparmio energetico potente, efficiente e altamente condivisibile per le istituzioni pubbliche. Basandosi su un potente database di monitoraggio del consumo energetico degli edifici pubblici, la piattaforma realizza la funzione di informatizzazione del monitoraggio del consumo energetico degli edifici pubblici ed effettua gradualmente la valutazione dell'efficienza energetica, gli standard di consumo energetico, la divulgazione dell'efficienza energetica, le quote di consumo energetico, i servizi di risparmio energetico e altro imprese.

L'architettura complessiva della soluzione complessiva include il livello del dispositivo di campo, il livello di comunicazione di rete e il livello di gestione del monitoraggio. Adottando una topologia di sistema distribuita, l'interfaccia del sistema di automazione dell'edificio e l'interfaccia di rete del sistema di monitoraggio del consumo energetico dell'edificio utilizzano la rete delle apparecchiature dell'edificio nel sistema a corrente debole come vettore per garantire l'economia e la praticità del sistema ed evitare la duplicazione degli investimenti.

3.1 Livello dispositivo di campo:

L'apparecchiatura di raccolta del terminale dati in loco adotta il controller programmabile UW2100. Questo dispositivo hardware ha forti capacità di comunicazione: è dotato di interfaccia di comunicazione RS485, supporta il protocollo MODBUS-RTU master-slave; supporta la trasmissione dati programmata; può essere collegato a contatori elettrici, contatori d'acqua, flussometri, convertitori di frequenza, ecc. e può essere utilizzato come stazione remota I/O di DCS o PLC; ha forti capacità di rete: supporta la comunicazione wireless Ethernet/GSM; scala del sistema potente: scala AIO a stazione singola: 32 punti/DIO: 32 punti, il sistema è il più grande Scala AIO: 16384 punti/DIO: 16384 punti; inoltre il codice del programma utente e i dati di configurazione possono essere salvati in modo permanente senza essere influenzati da interruzioni di corrente. Il salvataggio dei dati in tempo reale del modulo CPU è opzionale; segue lo standard internazionale del linguaggio di configurazione IEC61131-1 e mantiene gli standard. Pur essendo flessibile, realizza trasformazioni multi-sfaccettate degli algoritmi, supporta il concetto di blocchi di sotto-algoritmi, lega le primitive degli algoritmi e fornisce interfacce per supportare l'accesso ad algoritmi di terze parti.

3.2 Livello di comunicazione di rete

Basandosi sulla potente funzione di comunicazione dell'hardware del controller programmabile UW2100, i dati rilevanti vengono raccolti attivamente attraverso il protocollo standard Modbus-RTU dagli strumenti di misurazione con funzioni di trasmissione remota installati in ciascun punto di energia e acqua nel punto monitorato e attraverso il modulo wireless GPRS al GSM I metodi di comunicazione vengono trasmessi e riepilogati alla piattaforma di supervisione del risparmio energetico dell'istituzione pubblica per un'elaborazione centralizzata e completa. GPRS è un nuovo tipo di servizio di comunicazione mobile che stabilisce una connessione tra utenti mobili e reti di dati per fornire agli utenti mobili servizi IP o X.25 wireless ad alta velocità. GPRS utilizza la tecnologia di commutazione di pacchetto. Ogni utente può occupare più canali wireless. Allo stesso tempo, un canale wireless può essere condiviso da più utenti. Le risorse vengono utilizzate in modo efficace. La velocità di interpretazione dei dati arriva fino a 160 Kbps. La comunicazione GPRS viene utilizzata per realizzare l'invio e la ricezione di pacchetti di dati. Gli utenti sono sempre online e fatturati in base al traffico. È ad alta velocità e riduce i costi di servizio.

Il sistema di supervisione e sicurezza del consumo energetico e del risparmio energetico dell'edificio basato su GPRS ha le seguenti caratteristiche:

a) Sempre online: la DTU GPRS può collegarsi automaticamente alla rete GPRS non appena viene accesa e stabilire un collegamento di comunicazione con il data center per accettare i dati dai dispositivi dati dell'utente in qualsiasi momento. È potente e ha elevate prestazioni in tempo reale;

b) Fatturazione per traffico: la DTU GPRS è sempre online e la tariffazione è basata sul numero di pacchetti dati ricevuti e inviati. Non si paga quando non c'è traffico dati, risparmiando sui costi;

c) Trasmissione ad alta velocità La velocità di trasmissione della rete GPRS può raggiungere al massimo i 160 Kbps. La velocità dipende dalle impostazioni di rete dell'operatore di telefonia mobile. Secondo le condizioni della rete China Mobile, attualmente può fornire una trasmissione dati stabile di 20~40 Kbps;

d) Il networking è semplice, veloce e flessibile. Il sistema wireless GPRS può costruire una rete di comunicazione mobile virtuale che copre l'intera Cina sempre e ovunque attraverso la rete Internet, fornendo comodità di accesso per la maggior parte degli utenti di piccole e medie dimensioni e risparmiando investimenti per l'accesso.

3.3 Gestione del monitoraggio

La piattaforma di supervisione del risparmio energetico dell'istituzione pubblica si basa sul software di monitoraggio e gestione UWin Pro con diritti di proprietà intellettuale indipendenti di Hangzhou Youwen Automation System Co., Ltd. per analisi, giudizio, valutazione, gestione, registrazione, ecc. centralizzati. Monitoraggio e il software di gestione integra il project manager (UWinWks), il software di configurazione hardware del sistema (UWinCFG), il database in tempo reale (UWinRDB), la configurazione dei record storici (UWinHDB), il gestore dispositivi (UWinDev), il sistema di sviluppo dello schermo (UWinView) e il software di gestione della configurazione degli allarmi (UWinAlarm), editor di algoritmi (UWinIEC), software di analisi delle serie temporali (UWinSOE) e server WEB (UWinWEB) sono integrati in uno solo. Un unico software può realizzare la raccolta dati in loco, l'esecuzione di algoritmi, il database in tempo reale e l'elaborazione dei dati storici. Meccanismi di allarme e sicurezza, controllo di processo, visualizzazione su schermo, curva di tendenza e output di report e monitoraggio delle funzioni di rete. Ciascuna parte funziona rispettivamente su diverse piattaforme hardware e interagisce con vari dati, informazioni di gestione e controllo attraverso la rete di controllo e la rete di sistema per completare in modo coordinato varie funzioni dell'intero sistema di supervisione e sicurezza del consumo energetico e del risparmio energetico.

4. Funzioni del sistema

Il sistema di supervisione e sicurezza del consumo energetico e del risparmio energetico dell'edificio integra monitoraggio, controllo e gestione. Implementa principalmente le seguenti funzioni:

1) Gestire in modo completo tutti i tipi di apparecchiature che consumano energia, creare un database panoramico, raccogliere dati di monitoraggio del consumo energetico e stabilire un modello di dati sul consumo energetico per fornire una base dati per la successiva analisi dei dati sul consumo energetico e la diagnosi del risparmio energetico.

2) Effettuare analisi statistiche dei dati sul consumo energetico per analizzare, giudicare e valutare la composizione, i modelli di cambiamento e l'efficienza di utilizzo dell'energia del consumo energetico, ecc., per fornire una base qualitativa o quantitativa per la valutazione degli effetti delle successive ristrutturazioni per il risparmio energetico .

3) Sulla base dei risultati dell'analisi dei dati sul consumo energetico, determinare il livello di consumo energetico, proporre un processo diagnostico completo per il consumo energetico, eseguire attività di diagnosi sul risparmio energetico e ottenere risultati di diagnosi sul risparmio energetico.

4) Integrare vari sistemi di gestione degli edifici, stabilire un sistema di valutazione del consumo energetico, ottimizzare la progettazione del risparmio energetico dell'edificio sulla base dei risultati della diagnosi del risparmio energetico e elaborare piani di ristrutturazione per il risparmio energetico.

5) Implementare piani di risparmio energetico, trasformare le apparecchiature che utilizzano energia, gestire le abitudini di consumo energetico e raggiungere pienamente gli obiettivi di risparmio energetico dell'edificio attraverso sistemi di controllo intelligenti.

Albero delle funzioni di supervisione del consumo energetico e del risparmio energetico dell'edificio e del sistema di sicurezza

5. Interfaccia di monitoraggio

L'interfaccia di monitoraggio della piattaforma di supervisione del risparmio energetico dell'istituzione pubblica costruita questa volta comprende principalmente: panoramica del consumo energetico, panoramica della mappa, informazioni di base, dinamica del consumo energetico, analisi del consumo energetico dell'edificio, analisi del consumo energetico dell'istituzione pubblica, analisi del consumo energetico dell'area amministrativa, valutazione dei consumi, ricezione e carico dei consumi energetici, gestione del sistema. Attraverso questi moduli funzionali è possibile realizzare la raccolta, il monitoraggio, le statistiche, l'analisi e la diagnosi dei dati sul consumo energetico, fornendo un forte supporto dati e basi scientifiche per la gestione energetica e la ristrutturazione a risparmio energetico degli edifici pubblici nel centro amministrativo.