Kryté plavárne sú energeticky náročné budovy. Prediktívna kontrola ventilačných systémov založená na AI predstavuje vynikajúci spôsob, ako šetriť energiu. Univerzita aplikovaných vied v Emdene a HANSA Klimasysteme spolupracovali na týchto riadiacich systémoch s využitím zariadení a aplikácií Siemens Industrial Edge.
Na konci roka 2017 spoločnosť HANSA Klimasysteme GmbH nadviazala partnerstvo s Univerzitou aplikovaných vied v Emdene na výskumnom projekte financovanom Nemeckou spolkovou environmentálnou nadáciou (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). Cieľom projektu bolo dosiahnuť optimálne podmienky v krytom bazéne z hľadiska teploty a vlhkosti a zároveň byť čo najviac energeticky efektívny. Projektový tím pracoval s neďalekým krytým bazénom a novou technológiou SiemensIndustrial Edge.
Prevádzkovatelia krytých plavární by mali dôsledne sledovať svoje náklady na energiu. Zároveň musia zabezpečiť, aby mali návštevníci príjemný zážitok. Na tento účel je potrebné udržiavať pomerne vysokú teplotu. Súčasne musí byť vlhkosť relatívne nízka, aby sa predišlo poškodeniu budovy. Nie je to jednoduchá úloha, keďže pri teplote 30 °C sa voda odparuje rýchlosťou približne 0,4 litra za hodinu na štvorcový meter povrchovej plochy.
Spoločnosť HANSA Klimasysteme GmbH je stredne veľká spoločnosť so sídlom v Saterlande v Nemecku s viac ako 170 zamestnancami. Jej hlavnými produktmi sú ventilačné a klimatizačné systémy pre dátové centrá, priemyselné aplikácie a plavárne. Jej portfólio je rozdelené do viacerých produktových línií, ktoré sú zamerané na rôzne odvetvia a aplikácie.
Rekreačné plavecké centrum Saterland, ktoré sa nachádza len niekoľko kilometrov od sídla spoločnosti HANSA Klimasysteme, hľadalo v čase začiatku výskumného projektu v roku 2017 nový ventilačný systém a kontaktovalo spoločnosť. Plaváreň bola vybavená novým ventilačným systémom a mohla byť využívaná ako výskumný projekt. Spoločnosť na oplátku získala možnosť inštalovať v budove a na systéme dodatočné senzory a mať k bazénu prístup kedykoľvek na účely výskumu.
Spolupráca medzi plavárňou, spoločnosťou HANSA Klimasysteme a výskumným projektom Univerzity aplikovaných vied v Emdene počas jedného roka zhromažďovala údaje zo senzorov, ako sú teplota, vlhkosť a spotreba energie, ako aj poveternostné podmienky alebo počet návštevníkov. Paralelne bol týmito údajmi napájaný model založený na neurónovej sieti. Tento model založený na AI si samoučiacim spôsobom určuje a optimalizuje svoje riadiace parametre. Rozpoznáva, ktoré opatrenie je najvhodnejšie na dosiahnutie cieľových podmienok v hale plavárne pri čo najvyššej energetickej efektívnosti.
Čoskoro sa ukázalo, že riadiaci systém založený na modeli potrebuje platformu, na ktorej môže bežať, ktorá bude slúžiť ako rozhranie k PLC a poskytne prístup k potrebným údajom. Spoločnosť HANSA Klimasysteme preto začala hľadať vhodný IPC (priemyselný počítač) – a čoskoro ho našla v zariadení Industrial Edge SIMATIC IPC227E, ktoré je súčasťou portfólia Siemens. Nielenže spĺňalo požadované bezpečnostné normy a všeobecné priemyselné štandardy, ale zároveň ponúkalo vysokú mieru konektivity, čo umožnilo jednoduchú integráciu do existujúcich systémov.
Spoločnosť HANSA Klimasysteme sa na nás pôvodne obrátila s požiadavkou na IPC, ktorý by bolo možné použiť na vytvorenie VPN pripojenia. Čoskoro som si uvedomil, že budú pracovať s obrovskými objemami údajov, a odporučil som im použiť Edge zariadenie.
SIMATIC IPC 227E je prevádzkovaný ako Edge zariadenie v otvorenom ekosystéme Industrial Edge od Siemens. Vďaka grafickému užívateľskému rozhraniu, ktoré obsahuje súbor preddefinovaných funkcií, edge app Flow Creator uľahčuje vytváranie riešení spracovania údajov a konektivity. Okrem toho sa využíva aj edge application LiveTwin, ktorá bola na začiatku projektu ešte vo fáze vývoja v Siemens, preto ju spoločnosť HANSA Klimasysteme používala ako pilotné riešenie. LiveTwin umožňuje integrovať simulačné modely do Edge zariadení, napríklad na umožnenie prediktívnej kontroly, aká je potrebná pre výskumný projekt. „Pomocou Edge aplikácie sa nám podarilo preložiť modely, ktoré sme vytvorili v Matlab Simulink, do jazyka IPC“, hovorí Christian Seltz.
Predtým riadenie ventilačného systému reagovalo len na udalosti, keď nastali, napríklad na zvýšený počet návštevníkov alebo vyššiu vlhkosť. Teraz je schopné vykonávať prediktívne úpravy – teda ešte predtým, ako udalosti nastanú. Za posledné štyri mesiace umožnili tieto riadiace mechanizmy plavárni znížiť spotrebu energie približne o 20 percent. Ďalším krokom je zavedenie tohto kompletného riešenia v ďalších krytých plavárňach. V skutočnosti už bolo nainštalované v ďalších štyroch plavárňach a výsledky sa momentálne overujú.
Toto riešenie však v budúcnosti nebude dostupné len pre plavárne. Plánom je postupne aplikovať kompletné riešenie aj na ďalšie produktové línie a ďalej ho rozvíjať, napríklad pre farmaceutický priemysel alebo potravinársky priemysel. Model by bolo potrebné jednoducho upraviť v Matlab Simulink podľa konkrétnych zákazníkov a požiadaviek na mieste a následne ho nahrať do Edge zariadenia pomocou SIMATIC LiveTwin. Mnohí priemyselní zákazníci by mohli mať rovnakú skúsenosť ako plaváreň v Saterlande: mohli by dosiahnuť inteligentnú, energeticky efektívnu a tým aj zdroje šetriacu kontrolu klímy na základe živých údajov.
Samozrejme, potenciál úspor je v krytých plavárňach veľmi vysoký, pretože ich prevádzka je energeticky náročná. Tieto princípy však možno uplatniť aj v iných odvetviach, aby sa dosiahli úspory energie všade tam, kde sa naše ventilačné systémy používajú.
Nová platforma edge computing od Siemens pozostáva z Edge zariadení, aplikácií a konektivity v centralizovanej infraštruktúre riadenia. IPC prevádzkuje riadiaci systém založený na modeli a Edge aplikáciu Flow Creator, čím zabezpečuje plynulú komunikáciu medzi IPC, PLC a cloudom.
.jpg?auto=format%2Ccompress&w=640&h=360&fit=crop&crop=faces%2Cedges&q=60)
