W ostatnim odcinku...
Około rok temu I o zarządzaniu oświetleniem miejskim w jednym z naszych miast. Wszystko było tam bardzo proste: zgodnie z harmonogramem zasilanie lamp było włączane i wyłączane poprzez SHUNO (szafę sterującą oświetleniem zewnętrznym). W SHUNO był przekaźnik, na którego polecenie włączał się łańcuch świateł. Być może jedyną interesującą rzeczą jest to, że zostało to zrobione za pośrednictwem LoRaWAN.
Jak pamiętacie, początkowo budowaliśmy na modułach SI-12 (rys. 1) firmy Vega. Już na etapie pilotażowym od razu pojawiły się problemy.
Rysunek 1. — Moduł SI-12
- Polegaliśmy na sieci LoRaWAN. Poważne zakłócenia na antenie lub awaria serwera i mamy problem z oświetleniem miasta. Mało prawdopodobne, ale możliwe.
- SI-12 ma tylko wejście impulsowe. Można do niego podłączyć licznik energii elektrycznej i odczytywać z niego aktualne odczyty. Jednak w krótkim czasie (5-10 minut) nie można śledzić skoku zużycia, który następuje po włączeniu świateł. Poniżej wyjaśnię dlaczego jest to ważne.
- Problem jest poważniejszy. Moduły SI-12 ciągle zamarzały. Mniej więcej raz na 20 operacji. Wspólnie z firmą Vega staraliśmy się wyeliminować przyczynę. W trakcie pilotażu wydano dwa nowe firmware modułów oraz nową wersję serwera, w której naprawiono kilka poważnych problemów. W końcu moduły przestały wisieć. A mimo to odsunęliśmy się od nich.
I teraz...
W tej chwili zbudowaliśmy znacznie bardziej zaawansowany projekt.
Opiera się na modułach IS-Industry (rys. 2). Sprzęt został opracowany przez naszego outsourcera, oprogramowanie zostało napisane przez nas samych. To bardzo inteligentny moduł. W zależności od wgranego oprogramowania może sterować oświetleniem lub odpytywać urządzenia pomiarowe o dużym zestawie parametrów. Na przykład liczniki ciepła lub trójfazowe liczniki energii elektrycznej.
Kilka słów o tym co zostało wdrożone.
Rysunek 2. — Moduł IS-Industry
1. Od teraz IS-Industry ma swoją własną pamięć. W przypadku lekkiego oprogramowania sprzętowego do tej pamięci zdalnie ładowane są tzw. strategie. Zasadniczo jest to harmonogram włączania i wyłączania SHUNO na określony czas. Nie jesteśmy już zależni od kanału radiowego podczas jego włączania i wyłączania. Wewnątrz modułu znajduje się harmonogram, według którego działa niezależnie od czegokolwiek. Każdemu wykonaniu koniecznie towarzyszy polecenie skierowane do serwera. Serwer musi wiedzieć, że nasz stan się zmienił.
2. Ten sam moduł może odpytywać licznik energii elektrycznej w SHUNO. Co godzinę odbierane są z niego pakiety ze zużyciem i całą masą parametrów, które licznik może wygenerować.
Ale nie o to chodzi. Dwie minuty po zmianie stanu wysyłane jest nadzwyczajne polecenie z natychmiastowymi odczytami liczników. Na ich podstawie możemy ocenić, czy światło faktycznie zostało włączone, czy wyłączone. Albo coś poszło nie tak. Interfejs ma dwa wskaźniki. Przełącznik pokazuje aktualny stan modułu. Żarówka jest powiązana z brakiem lub obecnością konsumpcji. Jeżeli te stany są ze sobą sprzeczne (moduł jest wyłączony, natomiast zużycie odwrotnie), to linia z SHUNO zostaje podświetlona na czerwono i zostaje wywołany alarm (rys. 3). Jesienią taki system pomógł nam znaleźć zacięty przekaźnik rozrusznika. Tak naprawdę problem nie leży po naszej stronie, nasz moduł działał poprawnie. Działamy jednak w interesie klienta. Dlatego muszą mu pokazać wszelkie wypadki, które mogą powodować problemy z oświetleniem.
Rysunek 3. — Zużycie jest sprzeczne ze stanem przekaźnika. Dlatego linia jest podświetlona na czerwono
Wykresy tworzone są na podstawie odczytów godzinowych.
Logika jest taka sama jak ostatnim razem. Fakt załączenia monitorujemy poprzez zwiększenie zużycia energii elektrycznej. Śledzimy średnie zużycie. Zużycie poniżej mediany oznacza przepalenie części świateł, powyżej oznacza kradzież prądu ze słupa.
3. Pakiety standardowe z informacją o zużyciu i sprawności modułu. Przychodzą o różnych porach i nie tworzą tłumu na antenie.
4. Tak jak poprzednio, możemy w dowolnym momencie wymusić włączenie lub wyłączenie SHUNO. Konieczne jest np., aby ekipa ratunkowa poszukała przepalonej lampy w łańcuchu.
Takie ulepszenia znacznie zwiększają odporność na awarie.
Ten model zarządzania jest obecnie chyba najpopularniejszy w Rosji.
I również...
Poszliśmy dalej.
Faktem jest, że można całkowicie odejść od SHUNO w klasycznym rozumieniu i sterować każdą lampą indywidualnie.
Aby to zrobić, konieczne jest, aby latarka obsługiwała protokół ściemniania (0-10, DALI lub inny) i posiadała złącze typu Nemo.
Gniazdo Nemo to standardowe złącze 7-pinowe (na rys. 4), które jest często stosowane w oświetleniu ulicznym. Styki zasilania i interfejsu są wyprowadzane z latarki do tego złącza.
Rysunek 4. — Gniazdo Nemo
0-10 to dobrze znany protokół sterowania oświetleniem. Już nie młody, ale sprawdzony. Dzięki poleceniom wykorzystującym ten protokół możemy nie tylko włączać i wyłączać lampę, ale także przełączyć ją w tryb ściemniania. Mówiąc najprościej, przyciemnij światła, nie wyłączając ich całkowicie. Możemy go przyciemnić o określoną wartość procentową. 30, 70 lub 43.
To działa w ten sposób. Nasz moduł sterujący montowany jest na gnieździe Nemo. Moduł ten obsługuje protokół 0-10. Polecenia docierają poprzez LoRaWAN kanałem radiowym (rys. 5).
Rysunek 5. — Latarka z modułem sterującym
Co potrafi ten moduł?
Potrafi włączać i wyłączać lampę, przyciemniać ją do określonego stopnia. Może także śledzić zużycie lampy. W przypadku ściemniania następuje spadek poboru prądu.
Teraz nie tylko śledzimy ciąg latarni, ale zarządzamy i śledzimy KAŻDĄ latarnię. I oczywiście dla każdego ze świateł możemy uzyskać pewien błąd.
Ponadto można znacznie skomplikować logikę strategii.
Np. Mówimy lampie nr 5, że ma się włączyć o 18-00, o 3-00 przyciemnić o 50 procent do 4-50, następnie włączyć ponownie na sto procent i wyłączyć o 9-20. Wszystko to można łatwo skonfigurować w naszym interfejsie i ułożyć w strategię działania zrozumiałą dla lampy. Strategia ta jest wgrywana do lampy i zgodnie z nią działa do czasu nadejścia kolejnych poleceń.
Podobnie jak w przypadku modułu do SHUNO nie mamy problemów z utratą komunikacji radiowej. Nawet jeśli stanie się z nim coś krytycznego, oświetlenie będzie nadal działać. Poza tym nie ma pośpiechu w powietrzu w momencie, gdy trzeba zapalić, powiedzmy, sto lamp. Z łatwością możemy je omijać jeden po drugim, dokonując odczytów i dostosowując strategie. Ponadto pakiety sygnalizacyjne są konfigurowane w określonych odstępach czasu, wskazując, że urządzenie żyje i jest gotowe do komunikacji.
Nieplanowany dostęp będzie możliwy tylko w sytuacjach awaryjnych. Na szczęście w tym przypadku mamy luksus stałego wyżywienia i stać nas na klasę C.
Ważne pytanie, które poruszę ponownie. Za każdym razem, gdy prezentujemy nasz system, pytają mnie - co z fotoprzekaźnikiem? Czy da się tam wkręcić fotoprzekaźnik?
Czysto technicznie nie ma żadnych problemów. Jednak wszyscy klienci, z którymi obecnie się komunikujemy, kategorycznie odmawiają przyjmowania informacji z fotokomórek. Proszą, abyś działał wyłącznie według harmonogramu i formuł astronomicznych. Mimo to oświetlenie miejskie jest niezwykle istotne i ważne.
A teraz najważniejsza rzecz. Gospodarka.
Praca z SHUNO poprzez moduł radiowy ma wyraźne zalety i stosunkowo niski koszt. Zwiększa kontrolę nad oprawami i upraszcza konserwację. Tutaj wszystko jest jasne, a korzyści ekonomiczne oczywiste.
Ale przy kontroli każdej lampy staje się to coraz trudniejsze.
W Rosji istnieje kilka podobnych zrealizowanych projektów. Ich integratorzy z dumą informują, że uzyskali oszczędności energii poprzez ściemnianie i w ten sposób zapłacili za projekt.
Z naszego doświadczenia wynika, że nie wszystko jest takie proste.
Poniżej przedstawiam tabelę obliczającą zwrot ze ściemniania w rublach rocznie i miesiącach na lampę (ryc. 6).
Rysunek 6. — Obliczanie oszczędności wynikających ze ściemniania
Pokazuje, ile godzin dziennie światło jest włączone, średnio według miesiąca. Uważamy, że przez około 30 procent tego czasu lampa świeci z mocą 50 procent, a kolejne 30 procent z mocą 30 procent. Reszta pracuje na pełnych obrotach. Zaokrąglone do najbliższej dziesiątej.
Dla uproszczenia uważam, że w trybie mocy 50 procent światło zużywa połowę tego, co przy 100 procentach. Jest to również trochę błędne, ponieważ zużycie paliwa przez kierowcę jest stałe. Te. Nasze realne oszczędności będą mniejsze niż w tabeli. Ale dla ułatwienia zrozumienia niech tak będzie.
Przyjmijmy, że cena za kilowat energii elektrycznej wynosi 5 rubli, czyli średnia cena dla osób prawnych.
W sumie w ciągu roku można faktycznie zaoszczędzić od 313 rubli do 1409 rubli na jednej lampie. Jak widać, na urządzeniach o niskim poborze mocy korzyść jest bardzo niewielka, przy mocnych iluminatorach jest jeszcze ciekawiej.
A co z kosztami?
Wzrost ceny każdej latarki po dodaniu do niej modułu LoRaWAN wynosi około 5500 rubli. Tam sam moduł kosztuje około 3000, a koszt gniazda Nemo na lampie to kolejne 1500 rubli plus prace instalacyjne i konfiguracyjne. Nie biorę jeszcze pod uwagę, że za takie lampy trzeba płacić abonament właścicielowi sieci.
Okazuje się, że zwrot nakładów na system w najlepszym przypadku (z najmocniejszą lampą) to nieco niecałe cztery lata. Zemsta. Przez długi czas.
Ale nawet w tym przypadku wszystko zostanie zanegowane przez opłatę abonamentową. A bez tego koszt nadal będzie musiał obejmować utrzymanie sieci LoRaWAN, która również nie jest tania.
Niewielkie oszczędności widać także w pracy ekip ratowniczych, które teraz znacznie optymalniej planują swoją pracę. Ale ona nie uratuje.
Okazuje się, że wszystko na próżno?
NIE. W rzeczywistości poprawna odpowiedź jest następująca.
Sterowanie każdą latarnią jest częścią inteligentnego miasta. Ta część, która tak naprawdę nie oszczędza pieniędzy, a za którą trzeba nawet trochę zapłacić. Ale w zamian dostajemy ważną rzecz. W takiej architekturze mamy stałą, gwarantowaną moc na każdym biegunie przez całą dobę. Nie tylko w nocy.
Prawie każdy dostawca napotkał ten problem. Musimy zainstalować wi-fi na rynku głównym. Lub monitoring wideo w parku. Administracja wyraża zgodę i przyznaje wsparcie. Problem w tym, że są tam słupy oświetleniowe, a prąd jest tam dostępny tylko w nocy. Musimy zrobić coś trudnego, wyciągnąć dodatkową moc wzdłuż podpór, zainstalować baterie i inne dziwne rzeczy.
W przypadku sterowania każdą latarnią, z łatwością możemy powiesić na słupie z latarnią coś jeszcze i uczynić ją „inteligentną”.
I tu znowu pojawia się kwestia ekonomii i możliwości zastosowania. Gdzieś na obrzeżach miasta, dla oczu wystarczy SHUNO. W centrum sensowne jest zbudowanie czegoś bardziej złożonego i łatwiejszego w zarządzaniu.
Najważniejsze, że te obliczenia zawierają liczby rzeczywiste, a nie marzenia o Internecie rzeczy.
PS W ciągu tego roku udało mi się porozumieć z wieloma inżynierami zajmującymi się branżą oświetleniową. A niektórzy udowodnili mi, że w zarządzaniu każdą lampą nadal istnieje oszczędność. Jestem otwarty na dyskusję, podaję moje wyliczenia. Jeśli udowodnisz, że jest inaczej, na pewno o tym napiszę.
Źródło: www.habr.com