Monitorowanie energii elektrycznej stanowi podstawę skutecznego zarządzania energią, jest to oczywiste, tylko jak zawsze pojawia się podstawowe pytanie – jak się do tego zabrać? Pierwsza myśl: należy zastosować miernik parametrów sieci – zgadza się, ale co dalej? Jak go podłączyć? W jaki sposób przechowywać i analizować dane? Na te pytania postaram się odpowiedzieć na przykładzie wdrożenia tego rozwiązania w polskiej siedzibie firmy Phoenix Contact, gdzie odpowiednio dobrany asortyment czujników i urządzeń pomiarowych ułatwia pomiar parametrów sieci, a nowoczesne rozwiązania w zakresie komunikacji i usługi stanowią wsparcie przy integracji, przetwarzaniu i przygotowaniu danych.

Phoenix Contact jest obecny na polskim rynku niemal od 30-stu lat i jestem bardziej niż pewien, że każdy kto miał styczność z automatyką spotkał się z produktami tego producenta. Firma posiada w naszym kraju kilka zakładów produkcyjnych oraz jednostkę handlową we Wrocławiu i właśnie tę lokalizację jakiś czas temu odwiedził nasz kolega Bartek, którego zadaniem było doposażenie istniejącej instalacji w system monitoringu parametrów sieci – na kanale AMPER.TV możecie obejrzeć film pokazujący pełny proces montażu:

Ja natomiast przedstawię Wam zastosowane aparaty od strony technicznej, a przede wszystkim pokażę jak wygląda i jakie możliwości analizy danych pomiarowych daje chmura Proficloud.io.

Trzonem całego układu jest miernik parametrów sieci EMPro o oznaczeniu EEM-SB371-C. Jest to wielofunkcyjne urządzenie bez wyświetlacza, wyposażone w bezpośrednie przyłącze do cewek Rogowskiego oraz posiadające wbudowany interfejs Ethernet i CLOUD do pomiarów parametrów elektrycznych w instalacjach niskonapięciowych do 690V.

Pomiar prądu odbywa się przy pomocy wspomnianych już bardzo poręcznych cewek Rogowskiego, które jak w naszym przypadku instaluje się w łatwy sposób bez konieczności demontażu jakichkolwiek dodatkowych elementów:

Jest to idealne rozwiązanie skierowane do modernizowanych instalacji, w których jest zbyt mało miejsca na montaż standardowych przekładników prądowych lub przekładników z otwieranym rdzeniem. Jeżeli jednak macie do czynienia z zupełnie nową instalacją, to tego typu urządzenia również znajdziecie w ofercie firmy Phoenix Contact.

Całość układu dopełnia przemysłowy router o oznaczeniu TC ROUTER 3002T-4G, który umożliwia szybkie przesyłanie danych poprzez sieci telefonii komórkowej 4G LTE z prędkością do 150 Mb/s co pozwala na tworzenie mobilnych łączy szerokopasmowych i sieci wszędzie tam, gdzie nie jest dostępny Internet przewodowy.

Tak skonfigurowany układ pozwala na dostęp do danych pomiarowych i danych urządzeń z dowolnego miejsca bez dodatkowej bramy IoT. Nie jest ona potrzebna do agregowania danych, do tłumaczenia między lokalnymi protokołami sieciowymi i protokołami IoT ani do szyfrowania. Zastosowany miernik EMpro obsługuje IoT i jest w stanie bezpośrednio i bezpiecznie (przy pomocy szyfrowania TLS) przesyłać dane do chmury.

Wspomniane szyfrowanie TLS (Transport Layer Security) jest hybrydowym protokołem szyfrowania – połączeniem szyfrowania symetrycznego i asymetrycznego, które pozwala na przesyłanie danych przez Internet lub inne sieci oraz umożliwia bezpieczne uwierzytelnianie urządzeń biorących udział w komunikacji (sprawdzenie tożsamości odbiornika lub nadajnika). Dodatkowo przesyłane dane są chronione poprzez szyfrowanie przed nieuprawnionym dostępem osób trzecich, przed manipulacją i fałszowaniem.

Analiza danych w chmurze

Skoro już mamy wiedzę w jaki sposób dane są zbierane i przesyłane warto wspomnieć o ich przetwarzaniu w chmurze. Jeszcze do niedawna, każdy kto chciał korzystać z mocy obliczeniowej musiał posiadać i utrzymywać własne serwery co wiązało się z ich obsługą – instalowaniem aktualizacji, tworzeniem kopii zapasowych, a przede wszystkim zapewnieniu ich ciągłej dostępności. Obecnie dzięki chmurze wszystko to należy już do przeszłości. Serwery znajdujące się w firmach są zastępowane przez zarządzane profesjonalnie centra obliczeniowe – chmurę. Udostępnia ona na bieżąco w praktycznie nieograniczonych ilościach zasoby w postaci mocy obliczeniowej i pojemności pamięci. Wszystkie zadania związane z jej obsługą są realizowane przez administratora danej platformy w chmurze. Dzięki temu korzystanie z chmury daje wielu firmom możliwość udziału w świecie danych bez ponoszenia dużych kosztów i angażowania zasobów.

Jeżeli chodzi o bezpieczeństwo, Proficloud.io działa w środowisku z certyfikatem ISO27001 i ma wyższy stopień bezpieczeństwa niż może zapewnić większość lokalnych centrów danych. Wszystkie dane użytkowników są przechowywane w centrum obliczeniowym we Frankfurcie z zapewnioną zgodnością z RODO.

Monitoring zużycia energii za pomocą EMMA Service

Proficloud.io składa się z szeregu inteligentnych usług przeznaczonych do różnych zastosowań, jednak w naszym przypadku skupimy się tylko na jednej z nich – EMMA Service (Energy Monitoring, Management, Analytics). Jest ona wyposażona w prosty i całkiem intuicyjny interfejs, który w połączeniu z miernikami parametrów sieci EMpro daje spore możliwości w dziedzinie wizualizacji danych energii elektrycznej i wydajności do monitorowania, analizy i oceny parametrów elektrycznych. Dostęp do usług jest możliwy z każdego miejsca na świecie przez przeglądarkę www, wystarczy dostęp do Internetu. Po zalogowaniu widzimy listę urządzeń, które są połączone z chmurą:

W naszym przypadku, jak już wspominałem wcześniej, jest to jeden miernik parametrów sieci EEM-SB371-C. Na tym ekranie mamy dostęp do jego podstawowych informacji m.in. stan, numer seryjny a nawet aktualną wersję firmware’u, którą możemy z tego poziomu zaktualizować:

Po lewej stronie znajduje się ikona ‘EMMA Service’ która przenosi nas bezpośrednio do wybranej usługi. Mamy tu do dyspozycji pulpit, który możemy dowolnie skonfigurować, to znaczy umieścić na nim takie wykresy jakie nas interesują. Sam proces ich tworzenia jest bardzo intuicyjny i szybki, kreator prowadzi nas przez kolejne kroki gdzie wybieramy poszczególne parametry i gotowe:

Do dyspozycji mamy: wykres liniowy mocy czynnej, który pozwala na analizę profilu poboru mocy na podstawie punktów pomiarowych, wykres słupkowy energii, dzięki któremu w łatwy sposób możemy porównać wartości bezwzględne kilku punktów pomiarowych oraz wykres kołowy zużycia energii, na podstawie którego możemy przeanalizować który punkt pomiarowy ma większy udział.

Opcja generowania raportów zaskakuje bardzo ubogimi możliwościami i skromną możliwością personalizacji – według mnie jest to najsłabszy punkt EMMA Service, który należałoby poprawić.

Ciekawie za to wygląda możliwość generowania alertów dotyczących poboru energii. Można je zdefiniować, podobnie jak wykresy, przy użyciu prostego konfiguratora nadając im odpowiednie priorytety oraz poziomy. W przypadku wystąpienia któregokolwiek z alertów, jest on zapisywany w postaci logu.

Mam nadzieję, że ten krótki artykuł przybliżył Wam ideę monitorowania parametrów sieci. Zaczynając od komponentów wykorzystywanych do ich budowy, mowa tu o miernikach i cewkach Rogowskiego lub przekładnikach prądowych, a kończąc na systemie EMMA Smart Service dającym możliwość wizualizacji, analizy i porównywania danych takich jak energia i moc z dowolnego miejsca na świecie. Warto również wspomnieć o benefitach jakie niosą ze sobą tego typu rozwiązania, niewątpliwie jest to innowacyjność skoro mamy do czynienia z technologią IoT i chmurami zawierającymi dane. Nowe technologie od razu kojarzą się z wysokimi kosztami, jednak w tym wypadku możemy powiedzieć o ich oszczędności. System nie wymaga dużych nakładów finansowych w instalację systemy pomiarowego, specjalne oprogramowanie, czy nawet serwer na którym przechowywane są dane oraz system SCADA. To rozwiązanie docenią również służby utrzymania ruchu, ponieważ system nie wymaga konserwacji, tworzenia kopii zapasowych czy aktualizacji, a dodatkowo znacząco ułatwia wykrycie potencjalnych usterek.

Jeżeli chcesz sprawdzić jak to wszystko działa w praktyce, to jest na to idealny moment. Aktualnie Phoenix Contact oferuje zestawy promocyjne 3+1, czyli 3 przekładniki i jeden miernik w specjalnej cenie, która obowiązuje do końca 2022 roku. Cena jest znacząco niższa od katalogowej, a oferowane produkty są w 100% pełnowartościowe. Przekładniki i miernik możesz dobrać samodzielnie do potrzeb swojej instalacji, jeżeli jednak masz jakieś wątpliwości – nie ma problemu Phoenix Contact pomoże Ci z doborem odpowiedniego sprzętu. Wystarczy, że skorzystasz z formularza dostępnego na stronie www.

Artykuł Monitoring zużycia energii – montaż, konfiguracja i analiza danych pomiarowych w chmurze Proficloud.io pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.