V zadnji epizodi ...
Pred približno letom dni sem o urejanju urbane razsvetljave v enem od naših mest. Tam je bilo vse zelo preprosto: po urniku je bilo napajanje svetilk vklopljeno in izklopljeno prek SHUNO (kontrolna omarica za zunanjo razsvetljavo). V SHUNO je bil rele, na ukaz katerega se je vklopila veriga luči. Morda je zanimivo le to, da je bilo to narejeno prek LoRaWAN.
Kot se spomnite, smo bili prvotno zgrajeni na modulih SI-12 (slika 1) podjetja Vega. Že na pilotni stopnji smo imeli takoj težave.
Slika 1. — Modul SI-12
- Odvisni smo od omrežja LoRaWAN. Resne motnje v etru ali sesutje strežnika in imamo problem z mestno razsvetljavo. Malo verjetno, a možno.
- SI-12 ima samo impulzni vhod. Nanj lahko priključite električni števec in z njega odčitate trenutne odčitke. Toda v kratkem času (5-10 minut) je nemogoče slediti skoku porabe, ki nastane po prižigu luči. V nadaljevanju bom pojasnil, zakaj je to pomembno.
- Problem je resnejši. Moduli SI-12 so ostali zamrznjeni. Približno enkrat na 20 operacij. V povezavi z Vego smo poskušali odpraviti vzrok. Med pilotom sta bila izdana dva nova vdelana programska oprema modula in nova različica strežnika, kjer je bilo odpravljenih več resnih težav. Na koncu so moduli prenehali viseti. Pa vendar smo se od njih oddaljili.
In zdaj...
Trenutno smo zgradili veliko naprednejši projekt.
Temelji na modulih IS-Industry (slika 2). Strojno opremo je razvil naš zunanji izvajalec, firmware smo napisali sami. To je zelo pameten modul. Odvisno od vdelane programske opreme, ki je naložena vanj, lahko nadzoruje osvetlitev ali zaslišuje merilne naprave z velikim naborom parametrov. Na primer merilniki toplote ali trifazni števci električne energije.
Nekaj besed o tem, kaj je bilo izvedeno.
Slika 2. — Modul IS-Industry
1. Odslej ima IS-Industry svoj spomin. Pri lahki vdelani programski opremi se v ta pomnilnik na daljavo naložijo tako imenovane strategije. V bistvu je to urnik vklopa in izklopa SHUNO za določeno obdobje. Pri vklopu in izklopu radijskega kanala nismo več odvisni. Znotraj modula je urnik, po katerem deluje ne glede na vse. Vsako izvedbo nujno spremlja ukaz strežniku. Strežnik mora vedeti, da se je naše stanje spremenilo.
2. Isti modul lahko zasliši števec električne energije v SHUNO. Vsako uro od njega prejmejo pakete s porabo in cel kup parametrov, ki jih števec lahko proizvede.
Ampak to ni bistvo. Dve minuti po spremembi stanja je poslan izredni ukaz s trenutnimi odčitki števca. Po njih lahko presodimo, ali se je luč dejansko prižgala ali ugasnila. Ali pa je šlo kaj narobe. Vmesnik ima dva indikatorja. Stikalo prikazuje trenutno stanje modula. Žarnica je vezana na odsotnost ali prisotnost porabe. Če si ta stanja nasprotujejo (modul je izklopljen, poraba pa teče in obratno), se črta s SHUNO osvetli rdeče in sproži se alarm (slika 3). Jeseni nam je tak sistem pomagal najti zagozden rele zaganjalnika. Pravzaprav težava ni naša, naš modul je deloval pravilno. Vendar delamo v interesu stranke. Zato mu morajo pokazati morebitne nezgode, ki lahko povzročijo težave z razsvetljavo.
Slika 3. — Poraba je v nasprotju s stanjem releja. Zato je črta označena z rdečo
Grafi so sestavljeni na podlagi urnih odčitkov.
Logika je ista kot zadnjič. Dejstvo vklopa spremljamo s povečano porabo električne energije. Sledimo mediani porabi. Poraba pod mediano pomeni, da je nekaj luči pregorelo, nad tem pa kradejo elektriko s droga.
3. Standardni paketi z informacijo o porabi in da je modul v redu. Prihajajo ob različnih urah in ne ustvarjajo gneče v etru.
4. Kot prej lahko SHUNO kadarkoli prisilimo, da se vklopi ali izklopi. Nujno je na primer, da reševalna ekipa išče pregorelo svetilko v verigi.
Takšne izboljšave znatno povečajo odpornost na napake.
Ta model upravljanja je zdaj morda najbolj priljubljen v Rusiji.
In tudi...
Hodili smo naprej.
Dejstvo je, da se lahko povsem oddaljite od SHUNO v klasičnem smislu in upravljate vsako svetilko posebej.
Za to mora svetilka podpirati zatemnitveni protokol (0-10, DALI ali kakšen drug) in imeti Nemo-socket konektor.
Nemo-socket je standardni 7-polni konektor (na sliki 4), ki se pogosto uporablja v ulični razsvetljavi. Napajalni in vmesniški kontakti so izhodni iz svetilke na ta priključek.
Slika 4. — Nemo-vtičnica
0-10 je dobro znan protokol za nadzor osvetlitve. Nič več mlad, a dobro dokazan. Zahvaljujoč ukazom, ki uporabljajo ta protokol, lahko svetilko ne le prižigamo in izklapljamo, temveč jo tudi preklopimo v način zatemnitve. Preprosto povedano, zatemnite luči, ne da bi jih popolnoma ugasnili. Lahko ga zatemnimo za določen odstotek vrednosti. 30 ali 70 ali 43.
Deluje takole. Naš nadzorni modul je nameščen na vrhu vtičnice Nemo. Ta modul podpira protokol 0-10. Ukazi prihajajo prek LoRaWAN preko radijskega kanala (slika 5).
Slika 5. — Svetilka s krmilnim modulom
Kaj zmore ta modul?
Lahko prižge in ugasne svetilko, jo zatemni do določene mere. In lahko spremlja tudi porabo sijalke. V primeru zatemnitve pride do padca tokovne porabe.
Zdaj ne sledimo samo nizu svetilk, ampak upravljamo in sledimo VSAKI luči. In seveda lahko za vsako od lučk dobimo določeno napako.
Poleg tega lahko bistveno zapletete logiko strategij.
Npr. Svetilki št. 5 povemo, da naj se prižge ob 18-00, ob 3-00 zatemni za 50 odstotkov na 4-50, nato se ponovno prižge na sto odstotkov in ugasne ob 9-20. Vse to je enostavno konfigurirano v našem vmesniku in oblikovano v strategijo delovanja, ki je razumljiva za svetilko. Ta strategija se naloži v svetilko in deluje v skladu z njo, dokler ne prispejo drugi ukazi.
Tako kot pri modulu za SHUNO nimamo težav z izgubo radijske komunikacije. Tudi če se mu zgodi kaj kritičnega, bo osvetlitev še naprej delovala. Poleg tega ni hitenja v eter v trenutku, ko je treba prižgati recimo sto svetilk. Z lahkoto jih lahko obiščemo enega za drugim, odčitavamo in prilagajamo strategije. Poleg tega so signalni paketi konfigurirani v določenih intervalih, kar kaže, da je naprava živa in pripravljena za komunikacijo.
Nenačrtovan dostop se bo zgodil samo v nujnih primerih. Na srečo imamo v tem primeru razkošje stalne hrane in si lahko privoščimo razred C.
Pomembno vprašanje, ki ga bom ponovno postavil. Vsakič, ko predstavimo naš sistem, me vprašajo - kaj pa fotorele? Ali se da tja priviti foto rele?
Čisto tehnično ni nobenih težav. Toda vse stranke, s katerimi trenutno komuniciramo, kategorično zavračajo sprejemanje informacij iz fotosenzorjev. Prosijo vas, da operirate samo z urnikom in astronomskimi formulami. Kljub temu je mestna razsvetljava kritična in pomembna.
In zdaj najpomembnejše. Gospodarstvo.
Delo s SHUNO prek radijskega modula ima jasne prednosti in relativno nizke stroške. Poveča nadzor nad svetilkami in poenostavi vzdrževanje. Tu je vse jasno in gospodarske koristi so očitne.
Toda z nadzorom vsake svetilke postaja vse težje.
V Rusiji je več podobnih dokončanih projektov. Njihovi integratorji ponosno poročajo, da so z zatemnitvijo dosegli prihranek energije in s tem poplačali projekt.
Naše izkušnje kažejo, da ni vse tako preprosto.
Spodaj podajam tabelo z izračunom vračila zatemnitve v rubljih na leto in v mesecih na svetilko (slika 6).
Slika 6. — Izračun prihrankov zaradi zatemnitve
Prikazuje, koliko ur na dan so prižgane luči, povprečno po mesecih. Menimo, da približno 30 odstotkov tega časa svetilka sveti s 50-odstotno močjo in nadaljnjih 30 odstotkov s 30-odstotno močjo. Ostalo je na polni zmogljivosti. Zaokroženo na najbližjo desetino.
Zaradi poenostavitve menim, da pri načinu 50-odstotne moči svetloba porabi polovico tistega, kar porabi pri 100-odstotni porabi. Tudi to je malo nepravilno, ker je poraba voznika konstantna. Tisti. Naši realni prihranki bodo manjši kot v tabeli. A za lažje razumevanje naj bo tako.
Vzemimo ceno za kilovat električne energije 5 rubljev, kar je povprečna cena za pravne osebe.
Skupno lahko v enem letu dejansko prihranite od 313 rubljev do 1409 rubljev na eni svetilki. Kot lahko vidite, je pri napravah z nizko porabo koristi zelo majhna, pri zmogljivih osvetljevalcih pa je bolj zanimivo.
Kaj pa stroški?
Povišanje cene vsake svetilke, ko ji dodate modul LoRaWAN, je približno 5500 rubljev. Tam je sam modul približno 3000, plus stroški Nemo-Socket na svetilki so še 1500 rubljev, plus namestitvena in konfiguracijska dela. Še ne upoštevam, da morate za takšne svetilke plačati naročnino lastniku omrežja.
Izkazalo se je, da je povrnitev sistema v najboljšem primeru (z najmočnejšo svetilko) nekaj manj kot štiri leta. Povračilo. Za dolgo časa.
A tudi v tem primeru bo vse izničila naročnina. In brez tega bo v strošek še vedno treba všteti vzdrževanje omrežja LoRaWAN, ki prav tako ni poceni.
Manjši prihranek je tudi pri delu reševalcev, ki zdaj svoje delo načrtujejo veliko bolj optimalno. Ampak ne bo rešila.
Izkazalo se je, da je vse zaman?
št. Pravzaprav je pravilen odgovor tukaj.
Nadzor vsake ulične svetilke je del pametnega mesta. Tisti del, ki v resnici ne prihrani denarja in za katerega je treba celo nekoliko doplačati. Toda v zameno dobimo pomembno stvar. V taki arhitekturi imamo stalno zagotovljeno moč na vsakem polu 24 ur na dan. Ne samo ponoči.
Skoraj vsak ponudnik se je srečal s težavo. Na glavnem trgu moramo namestiti wi-fi. Ali pa video nadzor v parku. Uprava daje zeleno luč in dodeljuje podpore. Težava pa je v tem, da so tam stebri za razsvetljavo in je tam elektrika samo ponoči. Narediti moramo nekaj zapletenega, potegniti dodatno moč po nosilcih, namestiti baterije in druge nenavadne stvari.
V primeru krmiljenja vsake lanterne lahko enostavno na steber z lučko obesimo še kaj drugega in naredimo “pametno”.
In tu je spet vprašanje ekonomike in uporabnosti. Nekje na obrobju mesta je SHUNO dovolj za oči. V središču je smiselno zgraditi nekaj bolj zapletenega in obvladljivega.
Glavna stvar je, da ti izračuni vsebujejo realne številke in ne sanje o internetu stvari.
PS V tem letu sem lahko komuniciral s številnimi inženirji, ki se ukvarjajo z industrijo razsvetljave. In nekateri so mi dokazali, da je pri upravljanju vsake svetilke še vedno ekonomičnost. Odprt sem za razpravo, moji izračuni so podani. Če lahko dokažete nasprotno, bom zagotovo pisal o tem.
Vir: www.habr.com