Advantech với giải pháp giám sát kính năng lượng mặt trời thử nghiệm cho sân bay tại Dubai
16/09/2020
Thông tin dự án
Năng lượng mặt trời hiện là nguồn năng lượng tái tạo chủ đạo mà ngày càng nhiều ngành công nghiệp đang kết hợp vào các quy trình thiết kế thông minh để giảm dấu vết của carbon và thúc đẩy tính bền vững của môi trường. Một trong những ứng dụng thực tế của năng lượng mặt trời đã được nghiên cứu phát triển trong lĩnh vực xây dựng đó là của giáo sư Young Chin-Huai của Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Đài Loan (Taiwan Tech). Giáo sư Young đã dẫn đầu một nhóm phát triển kính năng lượng mặt trời cách nhiệt (HISG) - một vật liệu xây dựng khéo léo bao gồm các mô-đun phim năng lượng mặt trời và kính gương nhiệt.
Có khả năng cho ánh sáng đi qua, sản xuất điện và cách nhiệt, HISG tự sản xuất điện và giảm năng lượng sử dụng của máy lạnh. Lợi ích về tiết kiệm năng lượng này đã khiến loại kính này được cộng đồng quốc tế chú ý. Tính hiệu quả và tính khả thi đã được thử nghiệm bởi nhóm của giáo sư Young tại một địa điểm ở Dubai - theo yêu cầu của một nhà thầu được ủy thác để xây dựng một sân bay tại đây - và kết quả của thử nghiệm sẽ quyết định việc có sử dụng hệ thống kính này trong sân bay hay không. Để cập nhật về cách thức tiến hành thử nghiệm, nhóm đã áp dụng một hệ thống giám sát cho phép họ theo dõi tình trạng của cơ sở này ở bất cứ đâu và bất cứ lúc nào.
Hệ thống giám sát này được hình thành và hiện thực hóa kịp thời bởi Intelligent Cloud Plus (ICP), một nhà tích hợp hệ thống với danh mục lớn các sản phẩm phần cứng và phần mềm của Advantech. Hệ thống này, kết hợp giữa “Internet of Things” (IoT) và hệ thống đám mây riêng, cho phép nhóm của giáo sư Young quản lý thử nghiệm của họ một cách tập trung mà không cần phải cử ai tới tận hiện trường. Cuối cùng, nó đã chứng rằng giải pháp sáng tạo của họ có thể giúp tiết kiệm lượng năng lượng tiêu thụ đáng kể cho các tòa nhà sân bay của Dubai.
Yêu cầu dự án
Với 40 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ tự động hóa, ICP chuyên cung cấp các giải pháp thông minh trong lĩnh vực kiểm soát môi trường, sản xuất và quản lý năng lượng. Công ty điều hành một công ty con có trụ sở tại Dubai và có khả năng phục vụ khách hàng của mình theo mô hình một cửa. Nhờ những thế mạnh này, công ty đã được đội ngũ của giáo sư Young thuê thiết kế hệ thống giám sát từ xa.
Nhà thầu phụ trách xây dựng sân bay đã cho nhóm chỉ sáu tháng để chạy thử nghiệm trên HISG. Nhóm đã xây dựng hai địa điểm để thử nghiệm (một cơ sở được trang bị HISG và một cơ sở khác bằng kính một lớp) để xác định mức độ cho phép ánh sáng xuyên qua, lượng điện mà nó tạo ra và hiệu quả của nó trong việc ngăn nhiệt, so với loại kính thông thường. ICP không chỉ phải bắt kịp nhịp độ gấp gáp của thử nghiệm để khởi chạy một hệ thống giám sát có khả năng hiển thị kết quả so sánh trong thời gian thực mà còn phải đảm bảo rằng hệ thống hoạt động bình thường trong khí hậu có nhiệt độ lên tới 45°C trong suốt mùa hè.
Vì vậy, công ty đã yêu cầu Advantech cung cấp một loạt các giải pháp để cho phép các thiết bị trên mặt đất kết nối với nhau, thu thập dữ liệu, chuyển đổi giao thức truyền thông, xử lý khối lượng dữ liệu và thực hiện quản lý thông qua nền tảng đám mây. Nói chung, yêu cầu bao gồm những điều sau:
- Nền tảng dịch vụ (PaaS) sẵn có để tạo hệ thống đám mây riêng ở Đài Loan.
- Dễ học và sử dụng các công cụ lập trình có thể xúc tiến quá trình phát triển thứ cấp.
- Các thiết bị phần cứng bền, chắc chắn có khả năng chịu được cái nóng gay gắt của khí hậu sa mạc khắc nghiệt tại Dubai.
Triển khai dự án
Advantech đã khuyến nghị với ICP kết hợp các giải pháp phần mềm và phần cứng để thiết kế hệ thống giám sát từ xa: mô-đun I/O WISE-4010 IoT Ethernet, cổng giao tiếp công nghiệp ECU-1251, máy tính tự động hóa ECU-4784, máy chủ công nghiệp HPC-7242 , nền tảng WISE-PaaS và WISE-PaaS / WISE.M + IoT và chương trình điều khiển đồ họa dựa trên trình duyệt WebAccess/SCADA.
Hệ thống giám sát này hoạt động theo cách cho phép các nhà nghiên cứu ở Đài Loan theo dõi từ xa các cơ sở thử nghiệm ở Dubai. WISE-4010 và ECU-1251 hoạt động ở cả hai cơ sở: một thiết bị để thu thập nhiều dữ liệu bao gồm nhiệt độ bề mặt kính, nhiệt độ môi trường và độ ẩm, mức sử dụng điện (từ đồng hồ đo điện) và hoạt động A / C (từ bộ phát tia hồng ngoại) , trong khi ECU-1251 thực hiện tiền xử lý các dữ liệu này. Dữ liệu được đưa đến máy tính ECU-4784 (được lắp đặt trong hộp điện bên ngoài), sau đó chuyển đổi dữ liệu sang định dạng tương thích với giao thức IEC61850 (mà máy tính hỗ trợ) và gửi qua mạng 4G đến máy chủ HPC-7242 ở Đài Loan. Dữ liệu được hiển thị theo thời gian thực trên đám mây riêng do ICP xây dựng trên nền tảng WISE-PaaS và WISE-PaaS / WISE.M+.
Các thiết bị phần cứng được sử dụng trong hệ thống giám sát - mô-đun I / O, máy tính và máy chủ là rất mạnh mẽ và mỗi thiết bị đều có thể hoạt động bình thường trong một phạm vi nhiệt độ rộng. Máy tính ECU-4784 đã chuyển đổi và cung cấp dữ liệu nhận được một cách hiệu quả, ngay cả khi nó đang hoạt động bên trong hộp điện ở nhiệt độ cao hơn vài độ so với cái nóng mùa hè 45°C bên ngoài. Hệ thống máy tính cấp công nghiệp và được thiết kế cho các trạm biến áp điện và được chứng nhận theo tiêu chuẩn IEC 61850-3 và IEEE 1613, đã chứng minh khả năng chống nhiễu, rung và va đập tốt hơn so với các kiểu máy tính thông thường.
Hệ thống giám sát sử dụng hai chương trình phần mềm: WISE-PaaS / EnSaaS và WISE-PaaS / WISE.M+ ở cấp độ đám mây và WebAccess / SCADA ở cấp độ biên. Cùng với nhau, chúng là yếu tố không thể thiếu để đạt được khả năng tích hợp liền mạch với đám mây của hệ thống. Cả hai đều cung cấp giao diện người dùng giống như bảng điều khiển, nơi một nhà tích hợp hệ thống hiển thị dữ liệu từ tất cả các thiết bị ở cấp dưới cùng. IPC, người được ấn định thời gian để khởi chạy hệ thống giám sát, đã dựa vào giao diện để đơn giản hóa quá trình định cấu hình cài đặt, kéo và thả các đối tượng trên nền tảng đám mây của Advantech để có một môi trường lập trình đơn giản. Khi làm như vậy, IPC đã hoàn thành giai đoạn phát triển thứ cấp của hệ thống sớm hơn dự kiến bằng cách áp dụng cách tiếp cận tùy chỉnh. Các chương trình phần mềm do Advantech cung cấp đã cắt giảm một nửa tổng thời gian thiết kế hệ thống.
Môi trường lập trình dựa trên web tạo điều kiện cho việc giám sát từ xa - cho phép người dùng đăng nhập qua trình duyệt thông thường, kiểm tra dữ liệu và chạy các lệnh trực tuyến. Với khả năng truy cập Internet, người dùng xem dữ liệu được gửi từ các cơ sở thử nghiệm ở Dubai và điều chỉnh nhiệt độ A/C tại các cơ sở để phù hợp với điều kiện môi trường địa phương.
Điều quan trọng, IPC đã tận dụng khả năng mở rộng cao của nền tảng phần mềm WISE-PaaS và WISE-PaaS / WISE.M+. Giờ đây, HISG đã được triển khai sân bay, IPC đã cải thiện hệ thống đám mây hiện có của mình với các ứng dụng và công cụ bổ sung do WISE-PaaS và WISE-PaaS / WISE.M+ cung cấp. Ví dụ: hệ thống giám sát được trang bị phần mềm WISE-PaaS / EdgeLink (một chương trình chuyển đổi giao thức) và WISE-PaaS / WISE.M+ (một nền tảng IoT để quản lý thời gian thực) để kết hợp các thiết bị tiêu thụ điện năng và / hoặc thực hiện kiểm soát môi trường . Thông qua cải tiến này, hệ thống cho phép giám sát thiết bị kỹ lưỡng hơn và góp phần giảm năng lượng trên quy mô lớn hơn trước.
Sản phẩm sử dụng
- WISE-4010: Module I/O 4-ch Current Input và 4-ch Digital Output
- ECU-1251: Gateway truyền thông công nghiệp với CPU TI Cortex A8 với 2 x LAN, 4 x COM
- ECU-4784: Máy tính tự động hóa trong lĩnh vực năng lượng với tiêu chuẩn IEC-61850-3
- HPC-7242: Máy tính rackmount công nghiệp 2U dành cho bo mạch chủ ATX với 4 khe Hot-Swap SAS/SATA HDD và RPS
- WISE-PaaS/EnSaaS: Giải pháp PaaS công nghiệp cho dịch vụ Edge-to-Cloud
- WISE-PaaS/WISE.M+: Nền tảng điều hành và giám sát thời gian thực hệ thống IoT công nghiệp hỗ trợ công nghệ đám mây
- WebAccess/SCADA: Nền tảng phần mềm SCADA dựa trên trình duyệt
Kết luận
Đối với các thiết bị được thiết kế để sản xuất năng lượng tái tạo, như HISG hoặc các tấm pin mặt trời, một hệ thống giám sát từ xa có khả năng hiển thị dữ liệu hoạt động trên hệ thống đám mây là điều cần thiết. Điều này đảm bảo rằng người vận hành có thể kiểm tra thiết bị xem nó có tạo ra điện và đánh giá xem thiết bị có hoạt động tốt hay không - từ đó giảm chi phí và tối ưu việc sử dụng điện.
Dựa trên các giải pháp dễ sử dụng, thân thiện với người dùng của Advantech, ICP đã có thể rút ngắn tiến trình phát triển của hệ thống giám sát. Sử dụng hệ thống này, nhóm của giáo sư Young đã thử nghiệm vật liệu xây dựng tiết kiệm năng lượng của họ ở một địa điểm cách xa hàng nghìn km và chứng minh cách chúng hoạt động. Tự hào với thời gian đưa ra thị trường rất ngắn, hệ thống giám sát này đứng đầu danh sách các giải pháp năng lượng mặt trời mà khách hàng của IPC sẽ xem xét triển khai trong tương lai.
/ECU-1251_B20170531114130.jpg)
/WebAccess.b20180426164007.jpg)
/HPC-7242_Front-Left_S20160330132243.jpg)
