Vnitřní bazény jsou energeticky náročné budovy. Prediktivní ovládání ventilačních systémů založené na umělé inteligenci nabízí vynikající způsob, jak šetřit energii. Emden University of Applied Sciences a HANSA Klimasysteme spolupracovaly na těchto ovládacích prvcích pomocí zařízení a aplikací Siemens Industrial Edge.
Na konci roku 2017 se společnost HANSA Klimasysteme GmbH spojila s Emdenskou univerzitou aplikovaných věd na výzkumném projektu financovaném Německou federální nadací pro životní prostředí (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). Cílem projektu bylo dosáhnout optimálních podmínek v krytém bazénu s ohledem na teplotu a vlhkost a zároveň být co nejvíce energeticky úsporné. Projektový tým pracoval s nedalekým krytým bazénem a novou technologií Siemens Industrial Edge.
Provozovatelé krytých bazénů by měli pečlivě sledovat své náklady na energii. Zároveň musí také zajistit, aby návštěvníci měli příjemný zážitek. Za tímto účelem musí být teploty udržovány poměrně teplé. Současně musí být vlhkost poměrně nízká, aby se zabránilo poškození budovy. To není snadný úkol vzhledem k tomu, že při 30° C se voda odpařuje rychlostí přibližně 0,4 litru za hodinu na čtvereční stopu povrchu.
HANSA Klimasysteme GmbH je středně velká společnost se sídlem v německém Saterlandu s více než 170 zaměstnanci. Jeho hlavními produkty jsou ventilační a klimatizační systémy pro datová centra, průmyslové aplikace a bazény. Její portfolio je rozděleno do několika produktových řad, které se zaměřují na různá průmyslová odvětví a aplikace.
Rekreační koupaliště Saterland, které se nachází jen pár kilometrů od sídla společnosti HANSA Klimasysteme, bylo na trhu nového ventilačního systému, když byl v roce 2017 zahájen výzkumný projekt, a kontaktovali společnost. Bazén byl vybaven novým větracím systémem a mohl být použit jako výzkumný projekt. Na oplátku byla společnost schopna instalovat další senzory v budově a na systém a kdykoli přistupovat k bazénu pro výzkumné účely.
Spolupráce bazénu, HANSA Klimasysteme a výzkumného projektu Emden University of Applied Sciences shromáždila data ze senzorů po dobu jednoho roku, jako je teplota, vlhkost a spotřeba energie, jakož i povětrnostní podmínky nebo počet návštěvníků. Souběžně byl těmito daty napájen model založený na neuronové síti. Tento model založený na umělé inteligenci určuje a optimalizuje své řídicí parametry samoučícím se způsobem. Rozpoznává, které opatření je nejvhodnější pro dosažení cílených podmínek v bazénové hale s nejvyšší možnou energetickou účinností.
Brzy se ukázalo, že řídicí systém založený na modelu potřebuje platformu, na které by mohl fungovat, která by mohla sloužit jako rozhraní k PLC a poskytovat přístup k potřebným datům. A tak HANSA Klimasysteme zahájila hledání vhodného IPC (průmyslového PC) — a brzy ho našla v průmyslovém zařízení edge SIMATIC IPC227E, která je součástí portfolia Siemens. Nejenže splňoval požadované bezpečnostní standardy a obecné průmyslové standardy, ale také nabízel vysoký stupeň konektivity, což znamenalo snadnou integraci do stávajících systémů.
HANSA Klimasysteme k nám původně přišla s požadavkem na IPC, který by mohl být použit k navázání připojení VPN. Brzy jsem si uvědomil, že budou zpracovávat obrovské objemy dat, a doporučil jsem jim, aby šli s okrajovým zařízením.
SIMATIC IPC 227E je provozován jako edge zařízení v otevřeném ekosystému Industrial Edge od společnosti Siemens. Díky grafickému uživatelskému rozhraní, které obsahuje sadu předdefinovaných funkcí, Edge aplikace Flow Creator usnadňuje vytváření řešení pro zpracování dat a připojení. Kromě toho, okrajová aplikace LiveTwin Používá se také, což bylo právě ve fázi vývoje u Siemens na začátku projektu, takže HANSA Klimasysteme jej spustila jako pilotní projekt. LiveTwin umožňuje integrovat simulační modely na okrajových zařízeních, například pro umožnění prediktivních řízení, jako jsou ty, které jsou potřebné pro výzkumný projekt. „S aplikací edge jsme dokázali přeložit modely, které jsme vytvořili v Matlab Simulink, do jazyka IPC,“ říká Christian Seltz.
Dříve ovládací prvky ventilačního systému pouze reagovaly na události, které se vyskytly, jako je zvýšený počet návštěvníků nebo zvýšená vlhkost. Nyní je nyní schopen provádět prediktivní úpravy — tedy ještě předtím, než k událostem vůbec dojde. Během posledních čtyř měsíců tato kontrola umožnila bazénu snížit spotřebu energie přibližně o 20 procent. Dalším krokem je implementace tohoto kompletního řešení u dalších krytých bazénů. Ve skutečnosti již byl nainstalován ve čtyřech dalších fondech a výsledky jsou v současné době ověřovány.
Řešení však nebude k dispozici pouze pro bazény v budoucnu. V plánu je postupně aplikovat kompletní řešení na ostatní produktové řady a dále jej dále rozvíjet například pro farmaceutický nebo potravinářský a nápojový průmysl. Model by jednoduše musel být upraven v Matlab Simulink pro zúčastněné zákazníky a požadavky na místě a načten na okrajové zařízení pomocí SIMATIC LiveTwin. Mnoho klientů z oboru by mohlo mít stejné zkušenosti jako bazén Saterland: Mohli by dosáhnout inteligentní, energeticky účinné a tím šetřící zdroje řízení klimatu na základě živých dat.
Potenciál úspor je samozřejmě u krytých bazénů velmi vysoký, protože jejich provoz je tak energeticky náročný. Tyto principy však lze uplatnit i v jiných odvětvích, aby pomohly dosáhnout úspor energie všude tam, kde jsou naše ventilační systémy používány.
Nová platforma Edge Computing společnosti Siemens se skládá z zařízení Edge, aplikací a konektivity v centralizované infrastruktuře správy. IPC provozuje řídicí systém založený na modelu a okrajovou aplikaci Flow Creator, což zajišťuje plynulou komunikaci mezi IPC, PLC a cloudem.
.jpg?auto=format%2Ccompress&fit=crop&crop=faces%2Cedges&w=640&h=360&q=60)
