Predstavitev rezultatov projekta rECC

Dejan Zilli, Dalibor Igrec, Tomaž Domajnko, Dragan Pešić, Borut

Bergant

Agenda

Kratka predstavitev projekta

• Naziv: rECC (rational Energy Consumer Control) oziroma „Platforma za racionalno upravljanje porabnikov energije“

• Sodelujoči: konzorcij štirih podjetij (Nova Vizija, Eltratec, Jelovica in JRL) in Fakultete za energetiko

• Področje: javne razsvetljave, pametne hiše (tudi obstoječe gradnje)

• Namen: izdelati prototip novega produkta oziroma storitve

• Učinki: izboljšana raba energije, avtomatizacija upravljanja katerekoli električne naprave

• Potencialno tržišče: katerokoli podjetje ali posameznik na globalnem trgu

Arhitektura rešitve

rECC central

Grid koncentrator

Spletni nadzornik (portalska aplikacija)

Mobilni nadzornik (mobilna aplikacija)

Interakcija

Varnost

Identiteta

Konfiguracija

Skladišče podatkov

Analiza podatkov

Energetski profili

Sistem / stavba

Porabnik energije

Porabnik energije

Sistem / stavba

Porabnik energije

Porabnik energije

Porabnik / Senzor

Senzor

Sistem / stavba

Porabnik energije

Porabnik energije

Lokalni koncentrator Lokalni koncentrator Lokalni koncentrator

Zunanji ponudnikstoritev

Zunanji ponudnikstoritev

Porabnik / Senzor

Senzor

Porabnik / Senzor

Senzor

Tehnološke osnove

Namen Tehnologija

Komunikacija z el. napravami znotraj objekta

PLC (Power Line Communication), Smart Grid

E-storitve Windows Azure

Komunikacija preko interneta

WebSocket (SignalR)

Mobilna in web aplikacija HTML5

Glavne prednosti rešitve

• Komunikacija z el. napravami (PLC, Smart Grid)

• Storitve v oblaku

• Nizka začetna investicija

PLC (Power Line Communication)

PLC tehnologija:• PLC tehnologija omogoča uporabo elektroenergetskih omrežij za

namene telekomunikacijskih storitev,• s tem se omrežje za distribucijo električne energije uporablja kot

prenosni medij za prenos podatkov,• uporablja različne frekvenčne pasove,• je cenovno ugodna rešitev, saj je električno omrežje povsod

dostopno.

Prednosti:• za prenos podatkov se uporablja že obstoječa infrastruktura,• združuje komunikacijsko in energijsko vstopno točko v omrežje.

Slabosti:• težave z zanesljivostjo,• občutljivost na elektromagnetne motnje v električnem omrežju in

okolici (šumnost kanala se obravnava kot superpozicija različnih vrst šumov in motenj: barvni šum, ozkopasovni šum, periodični in asinhroni impulzni šum)

• delovanje v trifaznem sistemu ni samoumevno.

Smart Grid

Smart Grid (aktivno omrežje):•IKT v aktivnih omrežjih prevzemajo pomembno vlogo, saj omogočajo integracijo obstoječih telekomunikacijskih tehnologij in informacijsko komunikacijskih tehnologij v elektroenergetsko okolje,•za prenos podatkov v aktivnih omrežjih se poleg brezžičnega medija uporabljajo tudi žični mediji,•za brezžični prenos podatkov so najpogosteje uporabljene tehnologije: WiMax, ZigBee, GSM/UMTS, GPRS, 3G, 4G, LTE, …•prenos podatkov, ki se vrši po žičnih komunikacijskih medijih (klasična omrežja in optične komunikacije), danes pretežno temelji na paketno orientiranih protokolih,•vedno pogosteje se uporabljajo nove standardizirane komunikacijske tehnologije, kot so na primer komunikacije po električnih vodih (PLC), ki kot prenosni medij izkoriščajo obstoječe elektroenergetsko omrežje, ki je danes na dosegu slehernega porabnika,•tehnologija zagotavlja dvosmerno komunikacijo med vsemi nivoji aktivnih omrežij in prenos podatkov, ki je iz vidika vodenja in upravljanja s porabniki še posebej pomemben,•komunikacije po električnih vodih so opredeljene s standardi IEEE P1901, IEC-61334, ITU-T, …

Storitve v oblaku

• Možnost analize in prenosa dobrih navad med uporabniki (storitev nasvetov za varčnejšo uporabo naprav)

• Možnost izbire oziroma kombinacije različnih poslovnih modelov:

• Uporabnik plača infrastrukturo in licenco (privatni oblak)

• Uporabnik plača storitev

• Storitev je za uporabnika brezplačna (uporabnik da ponudniku storitev na voljo svoje podatke, ponudnik prodaja analize oziroma kontakte zainteresiranim – proizvajalci in serviserji naprav, distributerji el. energije,…)

• Nevarnosti:

• Zanesljivost (SLA – Service-Level Agreement)

• Odzivnost (pomembno predvsem pri pametnih hišah)

• Varnost (SSL – Secure Sockets Layer)

Komponente sistema

Centrala

Koncentrator

Kontroler Kontroler

PLC

Porabnik Senzor

p.

p.

IP

ip:send ip:rec:

process

plc:send plc:rec

lokalni storage

proc proc

process centralni storage

ip:send ip:rec:

APIHTML GUI Mobile GUI

API

API API

Predstavitev komponent prototipa

Koncentrator:• sestavljen iz dveh med seboj povezanih segmentov:

o Embedded PC platforma (rumeno),o Embedded platforma z ARM mikrokrmilnikom + PLC

modul (modro).

Kontroler:• Embedded platforma z ARM mikrokrmilnikom + PLC

modul,• napajanje direktno iz električnega omrežja.

PLC modul:• uporablja se frekvenčni pas nad 95 kHz, kjer ni

prisotnih podatkov električnih števcev:• izven A band območja

• hitrost prenosa podatkov: 2400 ali 4800 bps,• uporaba metod:

• preamble detection with conditioning,• hardware frame synchronization.

• omogoča multi-master povezavo in komunikacijo.

Testno okolje

Testno okolje:• sestavljeno iz centrale, koncentratorja in treh

kontrolerjev,• centrala preko koncentratorja posredno komunicira s

kontrolerji,• funkcionalnost kontrolerjev:

• sporočanje temperature,• takojšnji ali zakasnjen vklop/izklop električnega porabnika,

• posredno preko centrale,• neposredno preko lastne tipke.

• prikaz porabe priključenega električnega porabnika.

Razlika med testnim in produkcijskim okoljem:• trenutni prototipi so sestavljeni iz razvojnih modulov,

zato so dimenzijsko večji od finalnih kontrolerjev,• koncentrator v produkcijskem okolju bo MicroPC izvedbe,• lastna poraba električne energije finalnih kontrolerjev bo

nižja od porabe prototipov.

Analogija med testnim in produkcijskim okoljem:

• aplikativno delovanje sistema je identično; ne glede na uporabo prototipov ali finalnih kontrolerjev.

Predstavitev delovanja sistema

• Centrala je v Microsoftovem podatkovnem centru (Amsterdam)

• Demonstracija z računalnika (web vmesnik) zaradi lažje projekcije

• Demonstracija delovanja na pametnem telefonu (mobilni vmesnik)

• Vmesnik se prilagaja velikosti ekrana (responsive design)

Povzetek in kritična analiza

• Glavne prikazane funkcionalnosti:• Vklop/izklop naprave (urnik, osveževanje stanja)

• Opozorila o prenehanju delovanja

• Prikaz zgodovine porabe, stanj temperature

• Možnosti za izboljšave:• Pošiljanje opozoril po različnih kanalih (mail, SMS,…)

• …

Vprašanja?

Pobude!