Криті басейни є енергоємними будівлями. Прогнозні елементи керування вентиляційними системами на основі штучного інтелекту пропонують чудовий спосіб економії енергії. Університет прикладних наук Емдена та HANSA Klimasysteme співпрацювали над цими елементами управління за допомогою Siemens Industrial Edge пристрої та додатки.
Наприкінці 2017 року HANSA Klimasysteme GmbH співпрацювала з Університетом прикладних наук Емдена для дослідницького проекту, що фінансується Федеральним екологічним фондом Німеччини (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). Метою проекту було досягти оптимальних умов у критому басейні щодо температури та вологості, а також бути максимально енергоефективним. Команда проекту працювала з закритим басейном поблизу та новою технологією Siemens Industrial Edge.
Оператори критих басейнів повинні уважно стежити за своїми енерговитратами. У той же час вони також повинні переконатися, що відвідувачі мають приємні враження. З цією метою температури потрібно підтримувати досить теплими. При цьому вологість повинна бути досить низькою, щоб запобігти пошкодженню будівлі. Це непросте завдання, враховуючи, що при 30° C вода випаровується зі швидкістю близько 0,4 літра на годину на квадратний фут площі поверхні.
HANSA Klimasysteme GmbH - це компанія середнього розміру, що базується в Сатерланді, Німеччина, з більш ніж 170 співробітниками. Основною його продукцією є системи вентиляції та кондиціонування для центрів обробки даних, промислових застосувань та басейнів. Його портфель розділений на кілька лінійок продуктів, орієнтованих на різні галузі та сфери застосування.
Центр рекреаційного плавання Saterland, розташований всього в декількох кілометрах від штаб-квартири HANSA Klimasysteme, був на ринку нової вентиляційної системи, коли розпочався дослідницький проект у 2017 році, і вони зв'язалися з компанією. Басейн був обладнаний новою системою вентиляції і міг бути використаний як дослідницький проект. Натомість компанія змогла встановити додаткові датчики в будівлі та на системі та отримати доступ до басейну в будь-який час для дослідницьких цілей.
Співпраця басейну, HANSA Klimasysteme та дослідницького проекту Університету прикладних наук Емдена зібрала дані з датчиків за один рік, такі як температура, вологість та споживання енергії, а також погодні умови або кількість відвідувачів. Паралельно цими даними подавалася модель на основі нейронної мережі. Ця модель на основі штучного інтелекту визначає та оптимізує свої параметри управління самонавчанням. Він визнає, який захід найкраще підходить для досягнення цільових умов у залі басейну з максимально можливою енергоефективністю.
Незабаром стало очевидним, що система управління на основі моделі потребує платформи, на якій можна працювати, яка може служити інтерфейсом до ПЛК і надавати доступ до необхідних даних. І тому HANSA Klimasysteme розпочала пошук відповідного IPC (промисловий ПК) — і незабаром знайшла його в промислових крайових пристроях SIMATIC IPC227E, що входить до портфеля Сіменс. Він не тільки відповідав необхідним стандартам безпеки та загальним галузевим стандартам, але й пропонував високий ступінь підключення, що означало, що його було легко інтегрувати в існуючі системи.
HANSA Klimasysteme спочатку прийшла до нас із запитом на IPC, який можна було б використовувати для встановлення VPN-з'єднання. Незабаром я зрозумів, що вони оброблятимуть величезні обсяги даних, і порадив їм скористатися крайовим пристроєм.
SIMATIC IPC 227E працює як крайовий пристрій у відкритій екосистемі Industrial Edge від компанії «Сіменс». Завдяки графічному інтерфейсу користувача, який включає набір попередньо визначених функцій, крайовий додаток Flow Creator полегшує створення рішення для обробки даних та підключення. Крім того, крайове застосування LiveTwinтакож використовується, який був лише на стадії розробки в Siemens на початку проекту, тому HANSA Klimasysteme запустила його як пілотний. LiveTwin дає можливість інтегрувати моделі моделювання на периферійних пристроях, наприклад, для забезпечення прогнозного контролю, подібного до тих, які необхідні для дослідницького проекту. «За допомогою програми edge ми змогли перекласти моделі, які ми створили в Matlab Simulink, на мову IPC», - каже Крістіан Сельц.
Раніше органи управління вентиляційною системою просто реагували на події, коли вони відбувалися, такі як збільшення кількості відвідувачів або підвищена вологість. Тепер він може вносити прогнозні корективи — тобто ще до того, як події відбудуться. За останні чотири місяці ці засоби контролю дозволили басейну зменшити споживання енергії приблизно на 20 відсотків. Наступним кроком є реалізація цього комплексного рішення у додаткових критих басейнів. Насправді він вже встановлений ще в чотирьох пулах, і результати наразі перевіряються.
Але рішення буде доступне не тільки для басейнів в майбутньому. План полягає у поступовому застосуванні комплексного рішення до інших лінійок продукції та подальшого його розвитку, наприклад, для фармацевтичної або харчової промисловості та напоїв. Модель просто потрібно було б налаштувати в Matlab Simulink відповідно до залучених клієнтів та вимог на місці та завантажити на крайовий пристрій за допомогою SIMATIC LiveTwin. Багато клієнтів галузі можуть мати такий самий досвід, що і пул Saterland: вони могли досягти інтелектуального, енергоефективного і, таким чином, ресурсозберігаючого клімат-контролю на основі даних в реальному часі.
Звичайно, потенціал економії дуже високий у критих басейнів, оскільки їх експлуатація настільки енергоємна. Але ці принципи можуть застосовуватися і в інших секторах, щоб допомогти досягти економії енергії скрізь, де використовуються наші вентиляційні системи.
платформа периферійних обчислень Siemens складається з пристроїв Edge, додатків та підключення в централізованої інфраструктурі управління. IPC запускає систему управління на основі моделі та крайову програму Flow Creator, забезпечуючи безперебійний зв'язок між IPC, PLC та хмарою.
.jpg?auto=format%2Ccompress&fit=crop&crop=faces%2Cedges&w=640&h=360&q=60)
