No último episódio...
Há cerca de um ano eu sobre a gestão da iluminação urbana numa das nossas cidades. Lá tudo era muito simples: de acordo com um cronograma, a alimentação das lâmpadas era ligada e desligada através do SHUNO (gabinete de controle de iluminação externa). Havia um relé no SHUNO, sob cujo comando a cadeia de luzes foi acesa. Talvez a única coisa interessante seja que isso foi feito via LoRaWAN.
Como você lembra, inicialmente construímos módulos SI-12 (Fig. 1) da empresa Vega. Mesmo na fase piloto, tivemos problemas imediatamente.
Figura 1. — Módulo SI-12
- Dependíamos da rede LoRaWAN. Interferência grave no ar ou falha no servidor e temos um problema com a iluminação da cidade. Improvável, mas possível.
- SI-12 possui apenas uma entrada de pulso. Você pode conectar um medidor elétrico a ele e ler as leituras atuais dele. Mas durante um curto período de tempo (5 a 10 minutos) é impossível rastrear o salto no consumo que ocorre após acender as luzes. Abaixo explicarei por que isso é importante.
- O problema é mais sério. Os módulos SI-12 continuaram congelando. Aproximadamente uma vez a cada 20 operações. Em conjunto com a Vega, tentamos eliminar a causa. Durante o piloto foram lançados dois novos firmwares de módulos e uma nova versão do servidor, onde vários problemas graves foram corrigidos. No final, os módulos pararam de travar. E ainda assim nos afastamos deles.
E agora...
No momento construímos um projeto muito mais avançado.
É baseado em módulos IS-Industry (Fig. 2). O hardware foi desenvolvido pelo nosso terceirizado, o firmware foi escrito por nós mesmos. Este é um módulo muito inteligente. Dependendo do firmware carregado nele, ele pode controlar a iluminação ou interrogar dispositivos de medição com um grande conjunto de parâmetros. Por exemplo, medidores de calor ou medidores de eletricidade trifásicos.
Algumas palavras sobre o que foi implementado.
Figura 2. — Módulo IS-Indústria
1. A partir de agora, a IS-Indústria tem memória própria. Com o firmware leve, as chamadas estratégias são carregadas remotamente nesta memória. Em essência, este é um cronograma para ligar e desligar o SHUNO por um determinado período. Não dependemos mais do canal de rádio para ligá-lo e desligá-lo. Dentro do módulo existe um cronograma segundo o qual ele funciona independente de qualquer coisa. Cada execução é necessariamente acompanhada de um comando ao servidor. O servidor deve saber que nosso estado mudou.
2. O mesmo módulo pode interrogar o medidor de eletricidade no SHUNO. A cada hora, são recebidos pacotes com consumo e uma série de parâmetros que o medidor pode produzir.
Mas esse não é o ponto. Dois minutos após a mudança de estado, um comando extraordinário é enviado com leituras instantâneas do contador. A partir deles podemos julgar se a luz realmente acendeu ou apagou. Ou algo deu errado. A interface possui dois indicadores. A chave mostra o estado atual do módulo. A lâmpada está vinculada à ausência ou presença de consumo. Se estes estados se contradizem (o módulo está desligado, mas o consumo continua e vice-versa), então a linha com SHUNO é destacada em vermelho e um alarme é gerado (Fig. 3). No outono, esse sistema nos ajudou a encontrar um relé de partida emperrado. Na verdade o problema não é nosso, nosso módulo funcionou corretamente. Mas trabalhamos no interesse do cliente. Portanto, devem mostrar-lhe quaisquer acidentes que possam causar problemas de iluminação.
Figura 3. — O consumo contradiz o estado do relé. É por isso que a linha está destacada em vermelho
Os gráficos são construídos com base em leituras horárias.
A lógica é a mesma da última vez. Monitoramos o fato de ligar aumentando o consumo de energia elétrica. Acompanhamos o consumo médio. Um consumo abaixo da mediana significa que algumas luzes queimaram; acima disso, significa que a eletricidade está sendo roubada do poste.
3. Pacotes padrão com informações sobre consumo e se o módulo está em ordem. Eles vêm em horários diferentes e não criam multidão no ar.
4. Como antes, podemos forçar o SHUNO a ligar ou desligar a qualquer momento. É necessário, por exemplo, que uma equipe de emergência procure uma lâmpada queimada em uma corrente.
Essas melhorias aumentam significativamente a tolerância a falhas.
Este modelo de gestão é agora talvez o mais popular na Rússia.
E também...
Caminhamos mais longe.
O fato é que você pode se afastar completamente do SHUNO no sentido clássico e controlar cada lâmpada individualmente.
Para isso, é necessário que a lanterna suporte o protocolo de escurecimento (0-10, DALI ou outro) e possua conector soquete Nemo.
O soquete Nemo é um conector padrão de 7 pinos (na Fig. 4), frequentemente usado em iluminação pública. Os contatos de alimentação e interface saem da lanterna para este conector.
Figura 4. — Soquete Nemo
0-10 é um protocolo de controle de iluminação bem conhecido. Não é mais jovem, mas já comprovado. Graças aos comandos que utilizam este protocolo, podemos não apenas ligar e desligar a lâmpada, mas também colocá-la no modo de dimerização. Simplificando, diminua as luzes sem desligá-las completamente. Podemos escurecê-lo em um determinado valor percentual. 30 ou 70 ou 43.
Funciona assim. Nosso módulo de controle é instalado na parte superior do soquete Nemo. Este módulo suporta protocolo 0-10. Os comandos chegam via LoRaWAN através de um canal de rádio (Fig. 5).
Figura 5. — Lanterna com módulo de controle
O que este módulo pode fazer?
Ele pode ligar e desligar a lâmpada, diminuí-la até certo ponto. E ele também pode acompanhar o consumo da lâmpada. No caso de dimerização, há queda no consumo de corrente.
Agora não estamos apenas rastreando uma série de lanternas, estamos gerenciando e rastreando CADA lanterna. E, claro, para cada uma das luzes podemos obter um certo erro.
Além disso, você pode complicar significativamente a lógica das estratégias.
Por exemplo. Dizemos à lâmpada nº 5 que ela deve acender às 18h00, às 3h00, diminuir a intensidade em 50 por cento para 4-50, depois ligar novamente a cem por cento e desligar às 9h20. Tudo isso é facilmente configurado em nossa interface e se transforma em uma estratégia de funcionamento compreensível para a lâmpada. Esta estratégia é carregada na lâmpada e funciona de acordo com ela até que outros comandos cheguem.
Assim como no caso do módulo para SHUNO, não temos problemas com perda de comunicação via rádio. Mesmo que algo crítico aconteça, a iluminação continuará funcionando. Além disso, não há pressa no ar no momento em que é necessário acender, digamos, uma centena de lâmpadas. Podemos facilmente contorná-los um por um, fazendo leituras e ajustando estratégias. Além disso, os pacotes de sinalização são configurados em determinados intervalos, indicando que o dispositivo está ativo e pronto para se comunicar.
O acesso não programado só ocorrerá em caso de emergência. Felizmente, neste caso, temos o luxo de uma alimentação constante e podemos pagar a classe C.
Uma questão importante que levantarei novamente. Cada vez que apresentamos nosso sistema, eles me perguntam - e o fotorretransmissor? Um retransmissor fotográfico pode ser parafusado lá?
Puramente tecnicamente, não há problemas. Mas todos os clientes com quem estamos nos comunicando atualmente se recusam categoricamente a obter informações de sensores fotográficos. Eles pedem que você opere apenas com cronograma e fórmulas astronômicas. Ainda assim, a iluminação urbana é crítica e importante.
E agora o mais importante. Economia.
Trabalhar com SHUNO através de um módulo de rádio tem vantagens claras e um custo relativamente baixo. Aumenta o controle sobre as luminárias e simplifica a manutenção. Tudo está claro aqui e os benefícios económicos são óbvios.
Mas com o controle de cada lâmpada fica cada vez mais difícil.
Existem vários projetos semelhantes concluídos na Rússia. Os seus integradores relatam com orgulho que conseguiram poupanças de energia através da regulação e, portanto, pagaram pelo projecto.
Nossa experiência mostra que nem tudo é tão simples.
Abaixo forneço uma tabela que calcula o retorno do escurecimento em rublos por ano e em meses por lâmpada (Fig. 6).
Figura 6. — Cálculo da economia com dimerização
Mostra quantas horas por dia as luzes ficam acesas, em média por mês. Acreditamos que aproximadamente 30% desse tempo a lâmpada brilha com 50% de potência e outros 30% com 30% de potência. O resto está em plena capacidade. Arredondado para o décimo mais próximo.
Para simplificar, considero que no modo de energia de 50% a luz consome metade do que consome a 100%. Isso também é um pouco incorreto, pois há consumo do driver, que é constante. Aqueles. Nossas economias reais serão menores do que as da tabela. Mas para facilitar a compreensão, que assim seja.
Suponhamos que o preço por quilowatt de eletricidade seja de 5 rublos, o preço médio para pessoas jurídicas.
No total, em um ano você pode economizar de 313 a 1409 rublos em uma lâmpada. Como você pode ver, em dispositivos de baixo consumo o benefício é muito pequeno; com iluminadores potentes é mais interessante.
E quanto aos custos?
O aumento no preço de cada lanterna, ao adicionar um módulo LoRaWAN a ela, é de cerca de 5500 rublos. Lá, o módulo em si custa cerca de 3000, mais o custo do Nemo-Socket na lâmpada é de outros 1500 rublos, mais o trabalho de instalação e configuração. Ainda não levei em consideração que para essas lâmpadas é necessário pagar uma taxa de assinatura ao proprietário da rede.
Acontece que o retorno do sistema na melhor das hipóteses (com a lâmpada mais potente) é de pouco menos de quatro anos. Retorno. Por muito tempo.
Mas mesmo neste caso, tudo será anulado pela taxa de assinatura. E sem ele o custo ainda terá que incluir a manutenção da rede LoRaWAN, que também não é barata.
Há também pequenas economias no trabalho das equipes de emergência, que agora planejam seu trabalho de maneira muito mais otimizada. Mas ela não vai salvar.
Acontece que tudo é em vão?
Não. Na verdade, a resposta correta aqui é esta.
Controlar cada iluminação pública faz parte de uma cidade inteligente. Aquela parte que não economiza muito e pela qual você ainda tem que pagar um pouquinho a mais. Mas em troca recebemos uma coisa importante. Nessa arquitetura, temos energia garantida constante em cada pólo, XNUMX horas por dia. Não apenas à noite.
Quase todos os provedores encontraram o problema. Precisamos instalar wi-fi na praça principal. Ou videovigilância no parque. A administração dá luz verde e atribui apoios. Mas o problema é que há postes de iluminação e a eletricidade só está disponível à noite. Temos que fazer algo complicado, puxar energia adicional pelos suportes, instalar baterias e outras coisas estranhas.
No caso de controlar cada lanterna, podemos facilmente pendurar outra coisa no poste com a lanterna e torná-la “inteligente”.
E aqui novamente há uma questão de economia e aplicabilidade. Em algum lugar na periferia da cidade, SHUNO é suficiente para os olhos. No centro faz sentido construir algo mais complexo e gerenciável.
O principal é que esses cálculos contenham números reais, e não sonhos sobre a Internet das Coisas.
PS Ao longo deste ano, pude me comunicar com muitos engenheiros envolvidos na indústria de iluminação. E alguns me provaram que ainda existe economia no gerenciamento de cada lâmpada. Estou aberto à discussão, meus cálculos são dados. Se você puder provar o contrário, com certeza escreverei sobre isso.
Fonte: habr.com