V poslední epizodě...
Asi před rokem jsem o řízení městského osvětlení v jednom z našich měst. Všechno tam bylo velmi jednoduché: podle plánu se napájení lamp zapínalo a vypínalo přes SHUNO (rozvaděč externího osvětlení). V SHUNO bylo relé, na jehož příkaz se rozsvítil řetěz světel. Snad jedinou zajímavostí je, že to bylo provedeno přes LoRaWAN.
Jak si vzpomínáte, zpočátku jsme byli postaveni na modulech SI-12 (obr. 1) od firmy Vega. I v pilotní fázi jsme měli okamžitě problémy.
Obrázek 1. — Modul SI-12
- Byli jsme závislí na síti LoRaWAN. Vážné rušení nebo výpadek server A máme problém s městským osvětlením. Nepravděpodobné, ale možné.
- SI-12 má pouze pulzní vstup. Můžete k němu připojit elektroměr a odečítat z něj aktuální hodnoty. Ale během krátké doby (5-10 minut) není možné sledovat skokový nárůst spotřeby, ke kterému dojde po rozsvícení světel. Níže vysvětlím, proč je to důležité.
- Problém je vážnější. Moduly SI-12 stále zamrzly. Přibližně jednou za 20 operací. Ve spojení s Vega jsme se snažili příčinu odstranit. Během pilotního provozu byly vydány dva nové firmware modulu a nová verze serveru, kde bylo opraveno několik vážných problémů. Nakonec moduly přestaly viset. A přesto jsme se od nich vzdálili.
A teď...
V tuto chvíli jsme postavili mnohem pokročilejší projekt.
Je založen na modulech IS-Industry (obr. 2). Hardware byl vyvinut naším outsourcerem, firmware jsme napsali sami. Jedná se o velmi chytrý modul. V závislosti na firmwaru, který je na něm nahrán, může ovládat osvětlení nebo dotazovat se na měřicí zařízení s velkou sadou parametrů. Například měřiče tepla nebo třífázové elektroměry.
Pár slov o tom, co bylo implementováno.
Obrázek 2. — Modul IS-Industry
1. Od této chvíle má IS-Industry svou vlastní paměť. S lehkým firmwarem se do této paměti vzdáleně načítají tzv. strategie. V podstatě se jedná o harmonogram zapnutí a vypnutí SHUNO na určité období. Při zapínání a vypínání již nejsme závislí na rádiovém kanálu. Uvnitř modulu je harmonogram, podle kterého funguje bez ohledu na cokoliv. Každé provedení je nutně doprovázeno příkazem pro server. Server musí vědět, že se náš stav změnil.
2. Stejný modul může dotazovat elektroměr v SHUNO. Každou hodinu z něj přijdou balíčky se spotřebou a celou hromadou parametrů, které měřidlo dokáže vyrobit.
Ale o to nejde. Dvě minuty po změně stavu je odeslán mimořádný povel s okamžitými odečty čítače. Z nich můžeme soudit, že se světlo skutečně rozsvítilo nebo zhaslo. Nebo se něco pokazilo. Rozhraní má dva indikátory. Přepínač zobrazuje aktuální stav modulu. Žárovka je vázána na nepřítomnost nebo přítomnost spotřeby. Pokud si tyto stavy odporují (modul je vypnutý, ale spotřeba běží a naopak), pak se červeně zvýrazní řádek s SHUNO a vytvoří se alarm (obr. 3). Na podzim nám takový systém pomohl najít zaseknuté relé startéru. Ve skutečnosti problém není náš; Ale pracujeme v zájmu zákazníka. Musí mu proto ukázat všechny nehody, které mohou způsobit problémy s osvětlením.
Obrázek 3. — Spotřeba odporuje stavu relé. Proto je čára zvýrazněna červeně
Grafy jsou konstruovány na základě hodinových odečtů.
Logika je stejná jako minule. Skutečnost sepnutí sledujeme zvýšením spotřeby elektrické energie. Sledujeme střední spotřebu. Spotřeba pod mediánem znamená, že některá světla vyhořela, nad to znamená, že se ze sloupu krade elektřina.
3. Standardní balíčky s informací o spotřebě a o tom, že je modul v pořádku. Přicházejí v různých časech a nevytvářejí ve vzduchu dav.
4. Stejně jako dříve můžeme přinutit SHUNO, aby se kdykoli zapnulo nebo vypnulo. Je třeba, aby posádka ZZS hledala vyhořelou lampu v řetězu.
Taková vylepšení výrazně zvyšují odolnost proti chybám.
Tento model řízení je nyní v Rusku možná nejpopulárnější.
A také...
Šli jsme dál.
Faktem je, že se můžete zcela vzdálit od SHUNO v klasickém smyslu a ovládat každou lampu samostatně.
K tomu je nutné, aby svítilna podporovala protokol stmívání (0-10, DALI nebo nějaký jiný) a měla konektor Nemo-socket.
Nemo-socket je standardní 7pinový konektor (na obr. 4), který se často používá v pouličním osvětlení. Napájení a kontakty rozhraní jsou vyvedeny z svítilny do tohoto konektoru.
Obrázek 4. — Nemo-zásuvka
0-10 je známý protokol řízení osvětlení. Už ne mladý, ale osvědčený. Díky příkazům pomocí tohoto protokolu můžeme lampu nejen zapínat a vypínat, ale také přepínat do režimu stmívání. Jednoduše řečeno, ztlumte světla, aniž byste je úplně zhasli. Můžeme ji ztlumit o určitou procentuální hodnotu. 30 nebo 70 nebo 43.
Funguje to takto. Náš řídicí modul je instalován na horní straně Nemo-zásuvky. Tento modul podporuje protokol 0-10. Příkazy přicházejí přes LoRaWAN přes rádiový kanál (obr. 5).
Obrázek 5. — Svítilna s řídicím modulem
Co tento modul umí?
Umí lampu zapínat a vypínat, stmívat na určitou míru. A také umí sledovat spotřebu lampy. V případě stmívání dochází k poklesu odběru proudu.
Nyní nesledujeme pouze řetězec svítilen, ale řídíme a sledujeme KAŽDOU svítilnu. A samozřejmě u každého ze světel můžeme získat určitou chybu.
Navíc můžete výrazně zkomplikovat logiku strategií.
Např. Řekneme lampě č. 5, že se má rozsvítit v 18-00, ve 3-00 ztlumit o 50 procent na 4-50, pak znovu zapnout na sto procent a zhasnout v 9-20. To vše je snadno konfigurovatelné v našem rozhraní a je formováno do provozní strategie, která je pro lampu srozumitelná. Tato strategie se nahraje do lampy a funguje podle ní, dokud nepřijdou další příkazy.
Stejně jako v případě modulu pro SHUNO nemáme problémy se ztrátou rádiové komunikace. I když se s ním stane něco kritického, osvětlení bude nadále fungovat. Navíc se v éteru nespěchá ve chvíli, kdy je potřeba rozsvítit řekněme sto lamp. Můžeme je snadno obejít jeden po druhém, odečíst a upravit strategie. Kromě toho jsou v určitých intervalech konfigurovány signalizační pakety, které indikují, že zařízení je živé a připravené ke komunikaci.
K neplánovanému přístupu dojde pouze v případě nouze. Naštěstí v tomto případě máme luxus stálého jídla a můžeme si dovolit třídu C.
Důležitá otázka, kterou znovu položím. Pokaždé, když představíme náš systém, zeptají se mě – co to foto relé? Dá se tam našroubovat fotorelé?
Čistě technicky nevznikají žádné problémy. Ale všichni zákazníci, se kterými aktuálně komunikujeme, kategoricky odmítají brát informace z fotosenzorů. Žádají vás, abyste operovali pouze s rozvrhem a astronomickými vzorci. Přesto je městské osvětlení kritické a důležité.
A teď to nejdůležitější. Ekonomika.
Práce se SHUNO přes rádiový modul má jasné výhody a relativně nízkou cenu. Zvyšuje kontrolu nad svítidly a zjednodušuje údržbu. Zde je vše jasné a ekonomické výhody jsou zřejmé.
Ale s ovládáním každé lampy je to stále obtížnější.
V Rusku je několik podobných dokončených projektů. Jejich integrátoři hrdě hlásí, že stmíváním dosáhli energetických úspor, a tak projekt zaplatili.
Naše zkušenosti ukazují, že ne všechno je tak jednoduché.
Níže uvádím tabulku pro výpočet návratnosti ze stmívání v rublech za rok a v měsících na lampu (obr. 6).
Obrázek 6. — Výpočet úspor ze stmívání
Ukazuje, kolik hodin denně svítí světla v průměru za měsíc. Věříme, že přibližně 30 procent této doby lampa svítí na 50 procent výkonu a dalších 30 procent na 30 procent výkonu. Zbytek je v plné kapacitě. Zaokrouhleno na desetinu.
Pro zjednodušení uvažuji, že v režimu 50 procent výkonu světlo spotřebuje polovinu toho, co při 100 procentech. To je také trochu nesprávné, protože je zde spotřeba řidiče, která je konstantní. Tito. Naše skutečné úspory budou menší než v tabulce. Ale pro snazší pochopení nech to tak.
Vezměme si cenu za kilowatt elektřiny na 5 rublů, což je průměrná cena pro právnické osoby.
Celkově můžete za rok ušetřit od 313 rublů do 1409 rublů na jedné lampě. Jak vidíte, u zařízení s nízkou spotřebou je výhoda velmi malá, u výkonných iluminátorů je to zajímavější.
A co náklady?
Zvýšení ceny každé baterky, když k ní přidáte modul LoRaWAN, je asi 5500 3000 rublů. Samotný modul je asi 1500, plus náklady na Nemo-Socket na lampě jsou dalších XNUMX rublů plus instalační a konfigurační práce. Ještě neberu v úvahu, že za takové lampy musíte majiteli sítě platit předplatné.
Ukazuje se, že návratnost systému je v nejlepším případě (s nejvýkonnější lampou) o něco méně než čtyři roky. Odplata. Na dlouhou dobu.
Ale i v tomto případě bude vše negováno předplatným. A bez ní budou muset náklady stále zahrnovat údržbu sítě LoRaWAN, což také není levné.
Drobné úspory jsou i v práci posádek ZZS, které si nyní plánují práci mnohem optimálněji. Ale ona nezachrání.
Ukazuje se, že všechno je marné?
Ne. Ve skutečnosti je zde správná odpověď toto.
Ovládání každého veřejného osvětlení je součástí chytrého města. Část, která ve skutečnosti nešetří peníze a za kterou si dokonce musíte trochu připlatit. Ale na oplátku dostáváme důležitou věc. V takové architektuře máme nepřetržitě garantovaný výkon na každém sloupu. Nejen v noci.
S problémem se setkal snad každý poskytovatel. Musíme udělat wi-fi na hlavním náměstí. Nebo video dohled v parku. Administrativa dává souhlas a přiděluje podporu. Problém je ale v tom, že jsou tam sloupy osvětlení a elektřina je tam jen v noci. Musíme udělat něco složitého, vytáhnout další energii podél podpěr, nainstalovat baterie a další podivné věci.
V případě ovládání každé lucerny můžeme na tyč s lucernou klidně zavěsit něco jiného a udělat ji „chytrou“.
A tady je opět otázka ekonomiky a použitelnosti. Někde na kraji města pro oči stačí SHUNO. V centru má smysl stavět něco složitějšího a ovladatelnějšího.
Hlavní věc je, že tyto výpočty obsahují reálná čísla a ne sny o internetu věcí.
PS V průběhu tohoto roku jsem byl schopen komunikovat s mnoha inženýry působícími v oboru osvětlení. A někteří mi dokázali, že v hospodaření každé lampy je stále hospodárnost. Jsem otevřený diskuzi, mé výpočty jsou uvedeny. Pokud dokážete opak, určitě o tom napíšu.
Zdroj: www.habr.com
