Bể bơi trong nhà là những tòa nhà tốn nhiều năng lượng. Các điều khiển dự đoán, dựa trên AI của các hệ thống thông gió cung cấp một cách tuyệt vời để tiết kiệm năng lượng. Đại học Khoa học Ứng dụng Emden và HANSA Klimasysteme đã hợp tác về các điều khiển này bằng cách sử dụng Siemens Industrial Edge thiết bị và ứng dụng.
Vào cuối năm 2017, HANSA Klimasysteme GmbH hợp tác với Đại học Khoa học Ứng dụng Emden cho một dự án nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ Môi trường Liên bang Đức (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). Mục đích của dự án là đạt được các điều kiện tối ưu trong bể bơi trong nhà liên quan đến nhiệt độ và độ ẩm đồng thời tiết kiệm năng lượng nhất có thể. Nhóm dự án đã làm việc với một hồ bơi trong nhà gần đó và công nghệ mới của Siemens Industrial Edge.
Người vận hành bể bơi trong nhà nên theo dõi chặt chẽ chi phí năng lượng của họ. Đồng thời, họ cũng phải đảm bảo rằng du khách có một trải nghiệm thú vị. Để đạt được điều này, nhiệt độ phải được giữ khá ấm. Đồng thời, độ ẩm phải khá thấp để tránh thiệt hại cho tòa nhà. Đó không phải là nhiệm vụ dễ dàng vì ở 30° C, nước bay hơi với tốc độ khoảng 0,4 lít mỗi giờ trên một foot vuông diện tích bề mặt.
HANSA Klimasysteme GmbH là một công ty cỡ trung có trụ sở tại Saterland, Đức, với hơn 170 nhân viên. Sản phẩm chính của nó là hệ thống thông gió và điều hòa không khí cho các trung tâm dữ liệu, ứng dụng công nghiệp và bể bơi. Danh mục đầu tư của nó được chia thành nhiều dòng sản phẩm nhắm vào các ngành công nghiệp và ứng dụng khác nhau.
Trung tâm bơi giải trí Saterland, nằm cách trụ sở HANSA Klimasysteme chỉ vài km, đang tìm kiếm một hệ thống thông gió mới khi dự án nghiên cứu bắt đầu vào năm 2017 và họ đã liên hệ với công ty. Hồ bơi được trang bị một hệ thống thông gió mới và có thể được sử dụng như một dự án nghiên cứu. Đổi lại, công ty đã có thể cài đặt thêm các cảm biến trong tòa nhà và trên hệ thống và truy cập hồ bơi bất cứ lúc nào cho mục đích nghiên cứu.
Sự hợp tác của hồ bơi, HANSA Klimasysteme và dự án nghiên cứu của Đại học Khoa học Ứng dụng Emden, đã thu thập dữ liệu từ các cảm biến trong một năm, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm và tiêu thụ năng lượng, cũng như điều kiện thời tiết hoặc số lượng khách tham quan. Song song, một mô hình dựa trên mạng nơ-ron đã được cung cấp những dữ liệu này. Mô hình dựa trên AI này xác định và tối ưu hóa các thông số điều khiển của nó theo cách tự học. Nó nhận ra biện pháp nào phù hợp nhất để đạt được các điều kiện mục tiêu trong sảnh bể bơi với hiệu quả năng lượng cao nhất có thể.
Rõ ràng là hệ thống điều khiển dựa trên mô hình cần một nền tảng để chạy có thể đóng vai trò như một giao diện cho PLC và cung cấp quyền truy cập vào dữ liệu cần thiết. Và vì vậy HANSA Klimasysteme bắt đầu tìm kiếm một IPC (PC công nghiệp) phù hợp - và sớm tìm thấy nó trong thiết bị tiên tiến công nghiệp SIMATIC IPC227E, là một phần của danh mục đầu tư của Siemens. Nó không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn bảo mật cần thiết và các tiêu chuẩn công nghiệp chung mà còn cung cấp mức độ kết nối cao, có nghĩa là nó dễ dàng tích hợp vào các hệ thống hiện có.
HANSA Klimasysteme ban đầu đã đến với chúng tôi với yêu cầu IPC có thể được sử dụng để thiết lập kết nối VPN. Tôi sớm nhận ra rằng họ sẽ xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ và khuyên họ nên sử dụng một thiết bị edge.
SIMATIC IPC 227E được vận hành như một thiết bị cạnh trong hệ sinh thái mở Industrial Edge của Siemens Nhờ giao diện người dùng đồ họa, bao gồm một tập hợp các chức năng được xác định trước, ứng dụng Edge Flow Creator giúp tạo giải pháp kết nối và xử lý dữ liệu dễ dàng hơn. Ngoài ra, ứng dụng cạnh LiveTwincũng được sử dụng, vốn chỉ đang trong giai đoạn phát triển tại Siemens khi bắt đầu dự án, vì vậy HANSA Klimasysteme đã chạy nó như một thí điểm. LiveTwin cho phép tích hợp các mô hình mô phỏng trên các thiết bị biên, ví dụ, để cho phép các điều khiển dự đoán như những điều khiển cần thiết cho dự án nghiên cứu. Christian Seltz nói: “Với ứng dụng edge, chúng tôi đã có thể dịch các mô hình chúng tôi đã tạo trong Matlab Simulink sang ngôn ngữ của IPC.
Trước đây, các điều khiển của hệ thống thông gió chỉ phản ứng với các sự kiện khi chúng xảy ra, chẳng hạn như số lượng khách truy cập tăng hoặc độ ẩm tăng cao. Bây giờ nó có thể thực hiện các điều chỉnh dự đoán - nghĩa là, trước khi các sự kiện diễn ra. Trong bốn tháng qua, các biện pháp kiểm soát này đã cho phép bể bơi giảm mức tiêu thụ năng lượng khoảng 20%. Bước tiếp theo là triển khai giải pháp hoàn chỉnh này tại các bể bơi trong nhà bổ sung. Trên thực tế, nó đã được cài đặt trong bốn nhóm nữa và kết quả hiện đang được xác nhận.
Nhưng giải pháp sẽ không chỉ có sẵn cho bể bơi trong tương lai. Kế hoạch là dần dần áp dụng giải pháp hoàn chỉnh cho các dòng sản phẩm khác và phát triển hơn nữa, ví dụ, cho ngành dược phẩm hoặc thực phẩm và đồ uống. Mô hình chỉ cần được điều chỉnh trong Matlab Simulink cho các khách hàng liên quan và các yêu cầu tại chỗ và tải lên thiết bị biên bằng cách sử dụng SIMATIC LiveTwin. Nhiều khách hàng trong ngành có thể có kinh nghiệm tương tự như hồ bơi Saterland: Họ có thể đạt được khả năng kiểm soát khí hậu thông minh, tiết kiệm năng lượng và do đó tiết kiệm tài nguyên trên cơ sở dữ liệu trực tiếp.
Tất nhiên, tiềm năng tiết kiệm ở các bể bơi trong nhà là rất cao vì hoạt động của chúng rất tốn năng lượng. Nhưng những nguyên tắc này cũng có thể được áp dụng trong các lĩnh vực khác, để giúp tiết kiệm năng lượng ở bất cứ nơi nào hệ thống thông gió của chúng tôi đang được sử dụng.
tảng điện toán biên mới của Siemens bao gồm các thiết bị Edge, ứng dụng và kết nối trong cơ sở hạ tầng quản lý tập trung. IPC chạy hệ thống điều khiển dựa trên mô hình và ứng dụng Edge Flow Creator, đảm bảo giao tiếp trơn tru giữa IPC, PLC và đám mây.
.jpg?auto=format%2Ccompress&fit=crop&crop=faces%2Cedges&w=640&h=360&q=60)
