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型AIベースの制御は、省エネに最適な方法です。エムデン応用科学大学とHANSA Klimasystemeは、シーメンスの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ついて協力しました。
2017年末、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、可能な限りエネルギー効率を高めながら、温度と湿度に関して屋内スイミングプールの最適な条件を実現することでした。プロジェクトチームは、近くの屋内スイミングプールとシーメンスの新しいテクノロジーを活用しました。 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監視する必要があります。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、こ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州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、さまざまな業界やアプリケーションを対象とする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ド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に新しい換気システムを求めていたため、同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おり、研究プロジェクトとして使用できました。その見返りとして、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できるようになりました。
スイミングプール、HANSA Klimasysteme、および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、自己学習方式で制御パラメータを決定および最適化します。スイミング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、どの対策が最適かを判断します。
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できる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にその製品を見つけました。 SIMATIC IPC227E、これはシーメンスのポートフォリオの一部です。必要なセキュリティ標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。
HANSA Klimasystemeは、当初、VPN接続を確立するために使用できるIPCをリクエストしてくれました。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、シーメンスのオープンエコシステムIndustrial Edge デバイスとして運用されています。一連の定義済み関数を含むグラフィカルユーザーインターフェイスのおかげで、 Edge アプリフロークリエイター データ処理および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 プロジェクト開始時にシーメンスで開発段階にあったものも使用されていたので、HANSA Klimasystemeがパイロットとして実行しました。LiveTwinでは、たとえばシミュレーションモデルをエッジデバイスに統合して、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・セルツ氏は言います。
以前は、換気システムの制御は、訪問者数の増加や湿度の上昇などのイベントが発生したときに応答するだけでした。今では、イベントが発生する前に、予測的な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、スイミングプールはエネルギー消費量を約 20% 削減することができました。次のステップは、この完全なソリューションをさらに他の屋内スイミングプールに導入することです。実際、すでにさらに4つのプールにインストールされており、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的には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。この完全なソリューションを他の製品ラインにも徐々に適用し、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。このモデルは、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読み込むだけで済みます。多くの業界のお客様が、ザターランド・プールと同じ経験をされたことでしょう。つまり、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高く、ひいては資源を節約できる気候制御を実現できたのです。
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、当社の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するのに役立ちます。
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、クラウド間のスムーズな通信を保証します。
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