สระว่ายน้ำในร่มเป็นอาคารที่ใช้พลังงานสูง ซึ่งการควบคุมระบบระบายอากาศแบบคาดการณ์ล่วงหน้าด้วย AI นับว่าเป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง ในการช่วยประหยัดพลังงาน ซึ่งมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์ Emden และ HANSA Klimasysteme ได้ร่วมมือกันพัฒนาระบบควบคุมดังกล่าว โดยใช้เครื่องมือและแอปพลิเคชัน Siemens Industrial Edge
ในช่วงปลายปี 2017 บริษัท HANSA Klimasysteme GmbH ได้ร่วมมือกับมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์ Emden ในโครงการวิจัยที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก Deutsche Bundesstiftung Umwelt (มูลนิธิสิ่งแวดล้อมแห่งสหพันธรัฐเยอรมนี) โดยโครงการนี้มีเป้าหมายเพื่อสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดในสระว่ายน้ำในร่ม ทั้งในด้านอุณหภูมิและความชื้น ควบคู่ไปกับการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งทีมโครงการได้ทำงานร่วมกับสระว่ายน้ำในร่มที่อยู่ใกล้เคียง และนำเทคโนโลยีใหม่ของ Siemens มาใช้Industrial Edge
ผู้ดูแลสระว่ายน้ำในร่มจำเป็นต้องควบคุมต้นทุนพลังงานอย่างใกล้ชิด ในขณะเดียวกันก็ต้องทำให้มั่นใจว่า ผู้มาใช้บริการจะได้รับประสบการณ์ที่สะดวกสบาย ด้วยเหตุนี้ อุณหภูมิจึงต้องถูกควบคุมให้มีความอบอุ่นในระดับค่อนข้างสูง ขณะเดียวกัน ความชื้นก็จะต้องอยู่ในระดับที่ค่อนข้างต่ำ ทั้งนี้เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดต่ออาคารนั่นเอง ซึ่งบางครั้งก็อาจจะไม่ใช่เรื่องง่ายอย่างที่คิด เนื่องจากความจริงที่ว่า ที่อุณหภูมิ 30°C น้ำจะระเหยในอัตราประมาณ 0.4 ลิตรต่อชั่วโมง ต่อพื้นที่ผิวน้ำหนึ่งตารางฟุต
HANSA Klimasysteme GmbH เป็นบริษัทขนาดกลางที่ตั้งอยู่ใน Saterland ประเทศเยอรมนี โดยมีพนักงานมากกว่า 170 คน ซึ่งผลิตภัณฑ์หลักคือระบบระบายอากาศ และระบบปรับอากาศสำหรับศูนย์ข้อมูล งานอุตสาหกรรม และสระว่ายน้ำ โดยที่พอร์ตโฟลิโอของบริษัทแบ่งออกเป็นหลายกลุ่มผลิตภัณฑ์ เพื่อตอบโจทย์อุตสาหกรรม และการใช้งานที่หลากหลาย
ศูนย์ว่ายน้ำเพื่อการพักผ่อน Saterland ซึ่งตั้งอยู่ห่างจากสำนักงานใหญ่ของ HANSA Klimasysteme เพียงไม่กี่กิโลเมตร กำลังมองหาระบบระบายอากาศใหม่ ในช่วงที่โครงการวิจัยเริ่มต้นขึ้นในปี 2017 และได้ติดต่อเข้ามาที่บริษัท ซึ่งสระว่ายน้ำแห่งนี้ เป็นสระว่ายน้ำที่ได้รับการติดตั้งระบบระบายอากาศใหม่ และสามารถใช้เป็นพื้นที่สำหรับโครงการวิจัยได้ด้วย ในทางกลับกัน บริษัทสามารถติดตั้งเซ็นเซอร์เพิ่มเติมภายในอาคารและบนระบบ รวมถึงสามารถเข้าถึงสระว่ายน้ำได้ตลอดเวลา เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย
ความร่วมมือระหว่างสระว่ายน้ำ HANSA Klimasysteme และโครงการวิจัยของมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์ Emden ได้รวบรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์เป็นระยะเวลาหนึ่งปี เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และการใช้พลังงาน รวมถึงสภาพอากาศและจำนวนผู้มาใช้บริการ ในขณะเดียวกัน แบบจำลองที่พัฒนาบนพื้นฐานของโครงข่ายประสาทเทียม (neural network) ก็ได้รับข้อมูลเหล่านี้ไปประมวลผล ซึ่งโมเดลที่ขับเคลื่อนด้วย AI นี้ สามารถกำหนดและปรับพารามิเตอร์การควบคุมได้ด้วยตนเอง ในลักษณะการเรียนรู้แบบอัตโนมัติ โดยจะสามารถระบุได้ว่า มาตรการใดที่เหมาะสมที่สุด ในการสร้างสภาวะตามเป้าหมายภายในโถงสระว่ายน้ำ พร้อมทั้งให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุด
ในไม่ช้าก็เห็นได้ชัดว่า ระบบควบคุมที่อิงตามแบบจำลอง จำเป็นต้องมีแพลตฟอร์มสำหรับการทำงาน ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซกับ PLC และให้การเข้าถึงข้อมูลที่จำเป็นได้ ด้วยเหตุนี้ HANSA Klimasysteme จึงเริ่มค้นหา IPC (คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม) ที่เหมาะสม ซึ่งในไม่ช้าก็พบคำตอบในอุปกรณ์ Industrial Edge SIMATIC IPC227E ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพอร์ตโฟลิโอของ Siemens โดยที่อุปกรณ์นี้ไม่เพียงตอบสนองมาตรฐานด้านความปลอดภัย และมาตรฐานอุตสาหกรรมโดยทั่วไปเท่านั้น แต่ยังมอบความสามารถในการเชื่อมต่อในระดับสูง ซึ่งทำให้สามารถบูรณาการเข้ากับระบบที่มีอยู่เดิมได้อย่างง่ายดาย
ในตอนแรก HANSA Klimasysteme ได้ติดต่อมาหาเรา โดยพวกเขาต้องการ IPC ที่สามารถใช้สร้างการเชื่อมต่อ VPN ได้ อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้าเราก็ตระหนักว่า พวกเขาต้องจัดการกับปริมาณข้อมูลจำนวนมหาศาลด้วย จึงได้แนะนำให้เลือกใช้อุปกรณ์ Edge แทน
SIMATIC IPC 227E ถูกใช้งานในฐานะอุปกรณ์ Edge ภายในระบบนิเวศแบบเปิด Industrial Edge ของ Siemens ด้วยอินเทอร์เฟซผู้ใช้แบบกราฟิก ที่มาพร้อมฟังก์ชันที่กำหนดไว้ล่วงหน้าสำหรับแอป Edge อย่าง Flow Creator นั้น ช่วยให้การสร้างโซลูชันด้านการประมวลผลข้อมูลและการเชื่อมต่อเป็นเรื่องง่ายยิ่งขึ้น นอกจากนี้ ยังมีการใช้งานแอป Edge อย่าง LiveTwin ซึ่งในช่วงเริ่มต้นโครงการยังอยู่ระหว่างการพัฒนาใน Siemens โดย HANSA Klimasysteme ได้นำมาใช้งานในลักษณะโครงการนำร่องก่อน ซึ่ง LiveTwin ช่วยให้สามารถบูรณาการแบบจำลองการจำลองเข้ากับอุปกรณ์ Edge ได้ เช่น เพื่อรองรับการควบคุมแบบคาดการณ์ล่วงหน้าอย่างที่จำเป็นสำหรับโครงการวิจัย “ด้วย Edge app เราสามารถแปลงแบบจำลองที่เราสร้างขึ้นใน Matlab Simulink ให้กลายเป็นภาษาที่ IPC เข้าใจได้” Christian Seltz กล่าว
ก่อนหน้านี้ระบบควบคุมของระบบระบายอากาศ จะตอบสนองต่อเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นแล้วเท่านั้น เช่น จำนวนผู้มาใช้บริการที่เพิ่มขึ้น หรือความชื้นที่สูงขึ้น เป็นต้น ทว่าในปัจจุบันนี้ ระบบสามารถปรับการทำงานแบบคาดการณ์ล่วงหน้าได้ กล่าวคือ เป็นการปรับก่อนที่เหตุการณ์จะเกิดขึ้นนั่นเอง ซึ่งในช่วงสี่เดือนที่ผ่านมา ระบบควบคุมดังกล่าวช่วยให้สระว่ายน้ำสามารถลดการใช้พลังงานได้ประมาณ 20% ดังนั้นในขั้นตอนถัดไปก็คือ การนำโซลูชันแบบครบวงจรนี้ไปใช้กับสระว่ายน้ำในร่มแห่งอื่นเพิ่มเติม ซึ่งในขณะนี้ได้มีการติดตั้งแล้วในอีกสี่แห่ง และกำลังอยู่ระหว่างการตรวจสอบผลลัพธ์ในขั้นถัดไป
อย่างไรก็ตาม โซลูชันนี้จะไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะสระว่ายน้ำในอนาคตเท่านั้น โดยมีแผนที่จะค่อย ๆ นำโซลูชันแบบครบวงจรนี้ ไปประยุกต์ใช้กับสายผลิตภัณฑ์อื่น ๆ และพัฒนาต่อยอดเพิ่มเติม เช่น สำหรับอุตสาหกรรมยา หรืออุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม ทั้งนี้ สิ่งที่ต้องทำก็คือ เพียงปรับแบบจำลองใน Matlab Simulink ให้เหมาะสมกับลูกค้าและข้อกำหนดเฉพาะของแต่ละสถานที่ แล้วนำไปติดตั้งบนอุปกรณ์ Edge ผ่าน SIMATIC LiveTwin เท่านั้น จากนั้นลูกค้าในหลากหลายอุตสาหกรรม ก็จะสามารถได้รับประสบการณ์เช่นเดียวกับสระว่ายน้ำ Saterland กล่าวคือสามารถควบคุมสภาพอากาศได้อย่างอัจฉริยะ มีประสิทธิภาพด้านพลังงาน และช่วยประหยัดทรัพยากรได้ โดยการอาศัยข้อมูลในแบบเรียลไทม์นั่นเอง
แน่นอนว่าศักยภาพในการประหยัดพลังงานในสระว่ายน้ำในร่มนั้นสูงมาก เนื่องจากมีการดำเนินงานมีการใช้พลังงานในระดับสูง อย่างไรก็ตาม หลักการเหล่านี้ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในภาคส่วนอื่น ๆ ได้เช่นกัน ทั้งนี้เพื่อช่วยให้เกิดการประหยัดพลังงาน ในทุกที่ที่มีการใช้งานระบบระบายอากาศของเรา
แพลตฟอร์ม Edge Computing ใหม่ของ Siemens ประกอบด้วยอุปกรณ์ Edge และแอป และการเชื่อมต่อ ภายใต้โครงสร้างการจัดการแบบรวมศูนย์ โดย IPC จะทำหน้าที่รันระบบควบคุมที่อิงตามแบบจำลองและแอป Edge อย่าง Flow Creator ซึ่งผลก็คือ จะช่วยให้การสื่อสารระหว่าง IPC, PLC และระบบคลาวด์เป็นไปอย่างราบรื่น
.jpg?auto=format%2Ccompress&w=640&h=360&fit=crop&crop=faces%2Cedges&q=60)
