屋内スイミングプールはエネルギー集約型の建物です。換気システムの予測的でAIベースの制御は、エネルギーを節約する優れた方法です。エムデン応用科学大学とHANSA Klimasystemeは、Siemens Industrial Edge デバイスとアプリケーションを使用してこれらの制御に協力しました。
2017年の終わりに、HANSA Klimasysteme GmbHはエムデン応用科学大学と提携し、ドイツ連邦環境財団（ドイツ連邦環境財団）が資金提供した研究プロジェクトを実施しました。このプロジェクトの目的は、屋内スイミングプールの温度と湿度に関して最適な条件を実現すると同時に、可能な限りエネルギー効率を高めることでした。プロジェクトチームは近くの屋内スイミングプールとSiemens 新しいテクノロジーを使って作業しました Industrial Edge。
屋内スイミングプールの運営者は、エネルギーコストを注意深く見守る必要があります。同時に、訪問者が楽しい体験をできるようにする必要もあります。そのためには、温度をかなり暖かく保つ必要があります。同時に、建物への損傷を防ぐために湿度をかなり低くする必要があります。30°Cでは、表面積1平方フィートあたり1時間あたり約0.4リットルの割合で水が蒸発することを考えると、それは簡単な作業ではありません。
Hansa Klimasysteme GmbHは、ドイツのザターラントに拠点を置く中規模企業で、従業員数は170人を超えています。主な製品は、データセンター、産業用途、およびスイミングプール用の換気および空調システムです。そのポートフォリオは、さまざまな業界や用途を対象としたいくつかの製品ラインに分かれています。
ハンザクライマシステムの本社からわずか数キロのところにあるザターラントのレクリエーション水泳センターは、2017年に研究プロジェクトが始まったとき、新しい換気システムの市場に出ていて、会社に連絡がありました。スイミングプールには新しい換気システムが装備されていて、研究プロジェクトとして使用できました。その見返りに、同社は建物とシステムに追加のセンサーを設置し、研究目的でいつでもプールにアクセスすることができました。
スイミングプール、HANSA Klimasysteme、エムデン応用科学大学の研究プロジェクトの協力により、温度、湿度、エネルギー消費量、気象条件、訪問者数などのデータがセンサーから1年間収集されました。並行して、ニューラルネットワークに基づくモデルにこれらのデータが供給されました。このAIベースのモデルは、自己学習型の方法で制御パラメータを決定し、最適化します。プールホールの目標条件を可能な限り高いエネルギー効率で達成するには、どの方法が最適かを認識します。
モデルベースの制御システムには、PLCへのインターフェースとして機能し、必要なデータへのアクセスを提供する、実行するためのプラットフォームが必要であることがすぐに明らかになりました。そこで、HANSA Klimasystemeは適切なIPC（産業用PC）を探し始め、すぐに産業用エッジデバイスで見つけました SIMATIC IPC227E、これはSiemens ポートフォリオの一部です。必要なセキュリティ基準と一般的な業界標準を満たしているだけでなく、高度な接続性を提供していたため、既存のシステムに簡単に統合できました。
ハンザクライマシステムは、当初、VPN接続を確立するために使用できるIPCのリクエストで私たちのところに来ました。私はすぐに、彼らが大量のデータを処理することになることに気づき、エッジデバイスを使用するようにアドバイスしました。
SIMATIC IPC 227Eは、Siemens オープンecosystem Industrial Edge デバイスとして運用されています。一連の定義済み機能を含むグラフィカル・ユーザー・インターフェースのおかげで、 エッジアプリフロークリエーター データ処理と接続ソリューションの作成が容易になります。さらに、 エッジアプリケーション LiveTwin も使われていて、プロジェクトの開始時にSiemens で開発段階にあったので、HANSA Klimasystemeはそれをパイロットとして実行しました。LiveTwinでは、たとえば研究プロジェクトに必要なような予測制御を可能にするために、シミュレーションモデルをエッジデバイスに統合することができます。「エッジアプリのおかげで、Matlab Simulinkで作成したモデルをIPCの言語に翻訳することができました」とクリスチャン・セルツは言います。
以前は、換気システムの制御は、訪問者の増加や湿度の上昇など、発生したイベントに応答するだけでした。今では、予測調整、つまりイベントが発生する前に調整を行うことができるようになりました。過去4か月間、これらの制御により、スイミングプールのエネルギー消費量を約20％削減できました。次のステップは、この完全なソリューションを追加の屋内スイミングプールに実装することです。実際、すでにさらに4つのプールに設置されており、その結果は現在検証中です。
しかし、このソリューションは将来、プールだけで利用できるようになるわけではありません。計画では、完成したソリューションを他の製品ラインに徐々に適用し、製薬業界や食品・飲料業界など向けにさらに発展させる予定です。モデルは、関係する顧客や現場の要件に合わせてMatlab Simulinkで調整し、SIMATIC LiveTwinを使用してエッジデバイスにロードするだけで済みます。多くの業界のお客様は、ザターラント・プールと同じ経験をするかもしれません。ライブデータに基づいて、インテリジェントでエネルギー効率が良く、ひいては資源を節約できる気候制御を実現できました。
もちろん、屋内スイミングプールは運営が非常にエネルギー集約的であるため、節約の可能性は非常に高いです。しかし、これらの原則は他の分野にも適用でき、換気システムが使用されている場所ならどこでも省エネを実現できます。
シーメンスの新しいエッジコンピューティングプラットフォームは、一元管理インフラストラクチャ内のエッジデバイス、アプリ、接続で構成されています。IPCはモデルベースの制御システムとFlow Creatorエッジアプリケーションを実行し、IPC、PLC、クラウド間の円滑な通信を保証します。
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