Криті басейни — це енергомісткі будівлі. Прогнозні елементи керування вентиляційними системами на основі ШІ пропонують чудовий спосіб економії енергії. Університет прикладних наук Емдена та HANSA Klimasysteme разом працювали над цими елементами управління за допомогою пристроїв і додатків Siemens Industrial Edge.
Наприкінці 2017 року компанія HANSA Klimasysteme GmbH разом з Університетом прикладних наук Емдена працювала над дослідницьким проєктом, що фінансувався Федеральним екологічним фондом Німеччини (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). Метою проєкту було досягти оптимальних умов у критому басейні щодо температури й вологості, а також максимальної енергоефективності. Команда проєкту працювала з закритим басейном поблизу та новою технологією Siemens Industrial Edge.
Оператори критих басейнів повинні уважно стежити за енерговитратами. Також вони повинні забезпечити для відвідувачів приємні враження. Для цього температуру потрібно підтримувати на певному рівні. При цьому вологість повинна бути досить низькою, щоб запобігти пошкодженню будівлі. Це непросте завдання, враховуючи, що за 30° C вода випаровується зі швидкістю близько 0,4 літра на годину на квадратний фут площі поверхні.
HANSA Klimasysteme GmbH — це підприємство середнього розміру, що базується в м. Сатерланд, Німеччина, зі штатом понад 170 осіб. Основною її продукцією є системи вентиляції та кондиціонування для центрів обробки даних, промислових підприємств і басейнів. Її портфель розділений на кілька лінійок продукції, орієнтованих на різні галузі та сфери застосування.
Центр рекреаційного плавання Saterland, розташований лише за кілька кілометрів від головного офісу HANSA Klimasysteme, шукав у 2017 році постачальника нової вентиляційної системи, коли розпочався дослідницький проєкт, і вони звернулися до HANSA Klimasysteme. Басейн був обладнаний новою системою вентиляції і міг бути використаний для дослідницького проєкту. Своєю чергою, компанія змогла встановити додаткові датчики в будівлі й у системі та отримати доступ до басейну в будь-який час для дослідницьких цілей.
Співпраця басейну, HANSA Klimasysteme та дослідницького проєкту Університету прикладних наук Емдена допомогла протягом року збирати дані з датчиків: температура, вологість і споживання енергії, а також погодні умови й кількість відвідувачів. Паралельно ці дані передавалася моделі, створеній на основі нейронної мережі. Ця ШІ-модель сама визначає й оптимізує параметри управління самонавчанням. Вона обирає, який захід найкраще підходить для досягнення цільових умов у залі басейну з максимально можливою енергоефективністю.
Незабаром стало очевидним, що система управління на основі цієї моделі потребує платформи, на якій можна працювати, яка може служити інтерфейсом до ПЛК й надавати доступ до необхідних даних. І тому HANSA Klimasysteme розпочала пошук відповідного IPC (промислового комп'ютора) — і незабаром знайшла його — SIMATIC IPC227E, який є частиною портфеля Siemens. Він не тільки відповідав необхідним стандартам безпеки й загальним галузевим стандартам, але й пропонував високу універсальність з'єднання, що означало легку інтеграцію в наявні 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 пристроєм Edge.
SIMATIC IPC 227E працює як пристрій для збирання даних у відкритій екосистемі Industrial Edge від Siemens. Завдяки графічному інтерфейсу користувача з набором попередньо визначених функцій, програма Flow Creator полегшує створення рішень для обробки даних і з'єднання. Крім того, також використовується програма LiveTwin, яка на початку проєкту була лише на стадії розробки в Siemens, 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 проєкту. «За допомогою програми збирання даних ми змогли перекласти моделі, створені в Matlab Simulink, на мову IPC», — каже Крістіан Зельц (Christian Seltz).
Раніше системи управління вентиляційною системою просто реагували на події, коли вони вже відбулися, як-от 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 в інших критих басейнах. Фактично, воно вже реалізоване ще в чотирьох басейнах, і зараз триває перевірка результатів.
Але в майбутньому рішення буде доступне не тільки для басейнів. План полягає в поступовому застосуванні комплексного рішення до інших лінійок продукції та подальшого його розвитку, наприклад для фармацевтичної та харчової промисловості. Модель просто потрібно налаштувати в Matlab Simulink відповідно до залучених клієнтів і вимог та завантажити на периферійний пристрій за допомогою SIMATIC LiveTwin. Багато клієнтів галузі можуть мати такі самі результати, як і басейн Saterland: вони могли досягти інтелектуального, енергоефективного і, відповідно, ресурсоефективного клімат-контролю на основі даних у реальному часі.
Звісно, потенціал економії у критих басейнів дуже високий, оскільки їх експлуатація дуже енергомістка. Але ці принципи можуть застосовуватися і в інших секторах, допомагаючи досягти економії енергії скрізь, де використовуються наші вентиляційні системи.
Нова платформа периферійних обчислень Siemens складається з пристроїв Edge, програм і засобів передачі даних у централізованій інфраструктурі управління. IPC запускає систему управління на основі моделі та програму Flow Creator, забезпечуючи безперебійний зв'язок між IPC, ПЛК та хмарою.
.jpg?auto=format%2Ccompress&fit=crop&crop=faces%2Cedges&w=640&h=360&q=60)
