Funkcjonalności instalacji budynku prosumenta udostępniane przez chmurę i internet 5G
Prosumer building installation functionalities made available via the 5G Cloud and Internet
Możliwości sprzężenia instalacji inteligentnej: a) z komputerem; b) z siecią Internet i Chmurą, rys. E. Sroczan
Możliwość prawna [18] pozwalająca zainstalować własne źródło zasilania domu jednorodzinnego (również budynku wielomieszkaniowego) spowodowała pojawienie się nowego elementu składowego systemu elektroenergetycznego, jakim jest prosument. Łańcuch technologiczny źródło (elektrownia), medium (sieci i instalacje) oraz odbiorca (użytkownik końcowy) energii elektrycznej został zmodyfikowany w ostatnim ogniwie – odbiorca jest również producentem energii, w określonych ramach. W sieci zasilającej nn, w punkcie, w którym do tej pory był przyłączony odbiorca energii, pojawiło się źródło SEM. Wprowadza ono do lokalnej sieci moc, dostarczaną do tej pory przez źródła systemu (SE). Zmienia to kierunek przepływu mocy i tym samym zmieniają się poziomy napięć w sieci nn.
Zobacz także
AUTOMATION TECHNOLOGY Sp. z o.o. Automation Technology – nowy gracz na rynku
Automation Technology prężnie działa w obszarach energetyki, automatyki przemysłowej oraz robotyki.
Automation Technology prężnie działa w obszarach energetyki, automatyki przemysłowej oraz robotyki.
mgr inż. Dominik Trojnicz, dr hab. inż. Marcin Habrych, mgr inż. Justyna Herlender Wymagania stawiane automatyce zabezpieczeniowej i regulacyjnej inwerterów typu A
Obecny bardzo gwałtowny rozwój fotowoltaiki – nie tylko w Polsce, ale na całym terenie Unii Europejskiej (UE) – niesie za sobą dużo zalet, takich jak pozyskiwanie energii z praktycznie nieskończonej energii...
Obecny bardzo gwałtowny rozwój fotowoltaiki – nie tylko w Polsce, ale na całym terenie Unii Europejskiej (UE) – niesie za sobą dużo zalet, takich jak pozyskiwanie energii z praktycznie nieskończonej energii słonecznej oraz brak emisji szkodliwych gazów, co przyczynia się do redukcji emisji gazów cieplarnianych i zmniejszenia negatywnego wpływu na środowisko. Przyłączenie dużej liczby odnawialnych źródeł energii (OZE) nie pozostaje jednak bez wpływu na sieci elektroenergetyczne.
dr hab. inż. Marcin Habrych, mgr inż. Karol Świerczyński, dr inż. Bartosz Brusiłowicz Wymagania techniczne stawiane generacji rozproszonej w aspekcie elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej (część 2.)
Odpowiedzią na wymagania stawiane przez Kodeks Sieciowy jest opracowanie przez Polskie Towarzystwo Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej (PTPiREE) na zlecenie Polskich Sieci Elektroenergetycznych (PSE)...
Odpowiedzią na wymagania stawiane przez Kodeks Sieciowy jest opracowanie przez Polskie Towarzystwo Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej (PTPiREE) na zlecenie Polskich Sieci Elektroenergetycznych (PSE) „Wymogów ogólnego stosowania wynikających z Rozporządzenia Komisji (UE) 2016/631 z dnia 14 kwietnia 2016 r., ustanawiającego Kodeks Sieci dotyczący wymogów w zakresie przyłączenia jednostek wytwórczych do sieci (NC RfG)” [4], opublikowanych w roku 2018.
W artykule:• Rozwój sieci Internet• Integracja sterowania modułami instalacji inteligentnej • Integracja funkcjonalności czujników instalacji inteligentnej • Standard LCN |
StreszczeniePostępy techniczne i technologiczne informatyki oraz telekomunikacji pozwalają na dalsze modyfikowanie i rozszerzanie funkcji sterowania pracą urządzeń, już nie tylko w domu (mieszkaniu) ale również w procesach technologicznych – w przemyśle, także w energetyce. Istotną rolę w działaniu systemu elektroenergetycznego (SE) spełnia telekomunikacja udostępniająca media transmisyjne o przepustowości gwarantującej dostęp adresata do informacji w czasie rzeczywistym, z opóźnieniem transportowym, które nie wpływa na jakość i bezpieczeństwo automatycznej regulacji parametrów instalacji. Te cechy wynikają z zastosowania techniki obliczeń w „chmurze”, Internetu 5G jako medium oraz cech Internetu Rzeczy (IoT), który coraz powszechniej ewoluuje do Internetu Wszystkiego (IoE). W artykule opisano wybrane elementy struktury nowoczesnej instalacji inteligentnej prosumenta.AbstractTechnical progress in the fields of computing science and telecommunications allow for further modification and extension of the control functions of devices. This become possible not only in the house (apartment) but also in technological processes in both industry and energy sector as well. Transmission media with a wide bandwidth guarant access to real time information to the recipient, with a transport delay that does not affect the quality and safety of automatic control of installation parameters. Such solution become available due to the use of computing techniques in the “cloud”, use of 5G Internet and features of the Internet of Things (IoT), which is increasingly evolving to the Internet of Everything (IoE). The article describes selected elements of the prosumer smart installation structure. |
Ten stan jest możliwy do zaakceptowania przez operatorów sieci dystrybucyjnej dzięki urządzeniom automatyzującym pracę sieci zasilającej i rozdzielczej. Nowoczesny system sterowania ruchem w sieciach jest uzupełniony wyposażeniem technicznym domu (mieszkania) [15], które umożliwia automatyczne sterowanie pracą urządzeń odbiorczych energii, zarówno elektrycznej, jak i cieplnej, ponieważ sterowanie jest zintegrowane dzięki zastosowaniu urządzeń HES/HBES [6, 7, 10, 11], tworzących instalację inteligentną [2, 3, 17]. Instalacja elektryczna budynku, również prosumenta, musi spełniać warunki techniczne określone rozporządzeniami ministerstw i odpowiednich norm [8, 9, 12, 13].
Rozwój sieci Internet
Internet LTE (Long Term Evolution) jest w fazie ciągłej (długoterminowej) ewolucji. W sensie technicznym dotyczy to obszaru dostępności do sieci, sposobu dostępu – bezprzewodowy, przewodowy oraz transmisji między węzłami sieci [1, 19].
Wykorzystanie sieci telefonii przewodowej (lata 80. ubiegłego wieku) pozwalało na uzyskanie prędkości przesyłu informacji pokazanej na rysunku 1.
Rys. 1. Pasma częstotliwości: w łączu abonenckim ISDN (xDSL) sieci PSTN (Public Switched Telecommunication Network), rys. E. Sroczan
Obecnie prędkość transmisji w Internecie 5G wynosi 10 Gbt/s, a czas dostępu do sieci i związane z tym opóźnienie przesyłu informacji, mierzony jest w milisekundach. Te parametry medium transmisyjnego pozwalają sterować zdalnie procesami automatycznej regulacji, ponieważ odpowiadają sterowaniu w czasie rzeczywistym.
Możliwości te wykorzystano również w układach automatyki w instalacjach inteligentnych [15]. Sterowanie pracą odbiorników zasilanych z takiej instalacji jest realizowane zgodnie z algorytmami zaimplementowanymi w modułach inteligentnych tworzących rozproszony system automatyki, zawierający również systemy wbudowane. W każdym procesie sterowania istnieje powiązanie układu wykonawczego z sygnałem sterującym, inicjującym jego działanie. Sygnał może być przesłany torem przewodowym, światłowodem, kanałem radiowym lub w paśmie podczerwieni. W rozproszonym systemie automatyki, a takim jest instalacja inteligentna, istotna jest warstwa komunikacyjna między tymi urządzeniami (rys. 3.) zapewniająca pewną, bezpieczną i szybką transmisję sygnałów [4, 5]. Takie wymagania, między innymi, spełnia Internet 5G. Obecnie działają sieci łączności mobilnej w standardach: 2G, 3G oraz 4G. Ruch w sieci GSM wzrasta dwukrotnie co dwa lata. W Polsce wykorzystanie internetu mobilnego jest większe niż w pozostałych krajach UE. Biorąc to pod uwagę wymagane jest zwiększenie przepustowości sieci, jednak jest ono uwarunkowane gęstością rozmieszczenia stacji bazowych, prędkością bitową transmisji, sposobem zagospodarowania dysponowanym w kraju widmem częstotliwości radiowych (rys. 2.) oraz sposobem kodowania i modulacji częstotliwości nośnej kanałów.
Rys. 2. Zagospodarowanie widma częstotliwości radiowych w Polsce, wyróżniono pasma przeznaczone dla Internetu – ruchu mobilnego, rys. E. Sroczan
Rys. 3. Struktura instalacji inteligentnej zintegrowanej funkcjonalnie z dostępem do Internetu i Chmury, rys. E. Sroczan
Większa gęstość stacji bazowych spowoduje obniżenie promieniowanej mocy również w urządzeniach mobilnych (iPhon’ach, iPod’ach czy iPad’ach) ponieważ zmniejszy się odległość pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem, na jaką jest transmitowany sygnał radiowy. Ograniczeniem prawnym będzie wówczas dopuszczalna wartość poziomu mocy promieniowania elektromagnetycznego (PEM) w danym paśmie częstotliwości.
Dla Regionu 1. ITU (International Telecommunication Union), obejmującego również obszar Europy, decyzją WRC-15 (World Radiocommunication Conference) pasmo częstotliwości 700 MHz, obejmujące przedział 694 – 790 MHz oraz 2,6 GHz i 3,6 GHz przyznano dla potrzeb Internetu 5G [21].
integracja sterowania modułami instalacji inteligentnej
Niezależnie od zastosowanego standardu instalacji inteligentnej jej zakres działania obejmuje sterowanie:
- ogrzewaniem,
- oświetleniem,
- wentylacją,
- otwieraniem i zamykaniem okien,
- roletami, żaluzjami, zasłonami,
- sprzętem RTV i AGD,
- bramą wjazdową i bramą garażu,
- podlewaniem kwiatów we wnętrzu domu i roślin w ogrodzie.
Moduły instalacji inteligentnej działają autonomicznie zgodnie z zaimplementowanymi w nich algorytmami. W określonych sytuacjach inicjują działanie wybranych modułów, realizując tym samym proces optymalizacji sterowania. Coraz częściej stosuje się aplikacje rozpoznawania głosu (zwane asystentami) do sterowania pracą odbiorników energii – oświetlenia, ogrzewania, urządzeń RTV itp. Są to: Bixby (Samsung), Alexa (Amazon) Siri (Apple) czy Google Assistant). Współczesne rozwiązania techniczne umożliwiają współpracę elementów instalacji o różnych standardach. W ramach danego standardu przewidziano również możliwość zdalnego monitorowania pracy elementów instalacji oraz wymuszania określonych stanów pracy wybranych modułów – za pośrednictwem sieci Internetu 4G, telefonii satelitarnej oraz PSTN.
Integracja funkcjonalności czujników instalacji inteligentnej
Możliwości integracji różnych systemów instalacji inteligentnych, również z wykorzystaniem zasobów Chmury oraz medium transmisji w postaci sieci przewodowej i bezprzewodowej Internetu przedstawiono dla systemu wykorzystującego tradycyjną instalację elektryczną z dodatkową żyłą, na pewnych odcinkach obwodu instalacji zasilającej (wykorzystuje również transmisję bezprzewodową) oraz standardu bezprzewodowego, który może również wykorzystywać sieć przewodową (rys. 4.).
Rys. 4. Moduł sprzężenia instalacji LCN: a) z siecią Internet; b) z komputerem podczas parametryzacji modułów, rys. E. Sroczan
Zakres funkcjonalności opisano schematycznie dla standardu:
- LCN – przewodowa transmisja danych dodatkową żyłą w obwodzie instalacji zasilającej, światłowodem [9], w podczerwieni oraz przez Internet;
- Z-wave – transmisja bezprzewodowa w sieci kratowej (mesh).
Do elementów instalacji inteligentnych zalicza się urządzenia wchodzące w skład systemu monitorowania. Poza przekazywaniem obrazu kolorowego jakości HD, udostępniają one wiele dodatkowych możliwości związanych z analizą obrazu uzyskanego z danej kamery (strefy obserwacji).
Z punktu widzenia instalacji elektrycznych istotna jest technika połączenia źródeł obrazu – kamer z urządzeniem zapisującym czy wizualizującym obrazy. Sygnał można przesłać przewodowo albo bezprzewodowo wykorzystując sieć Internet do rejestratora i dalej do instalacji antenowej RTV domu, będzie odbierany na każdym odbiorniku TV przyłączonym do tej instalacji. System CCTV jest jednym z urządzeń wyznaczających klasę systemu inteligentnego budynku.
Standard LCN
Wielofunkcyjne czujniki oraz konwertery sygnałów przesyłanych między modułami instalacji pozwalają optymalizować parametry sterowanych układów, zasilanych energią elektryczną, a także energią cieplną i chłodem. Mierzone wielkości fizyczne pozwalają, na dalszym etapie przetwarzania danych, optymalizować procesy zarządzania energią.
Problem jest szczególnie istotny w instalacjach prosumenckich, w których pewną rolę odgrywać będzie system Smart Grid. Wymagania stawiane przez system sterowania tą siecią (np. DSM – demand side management oraz DSR – demand side responce) mają znaczący wpływ na pracę instalacji prosumenta. W ramach danego standardu przewidziano zastosowanie czujników, które pozwalają uzyskać sygnały opisujące stan poszczególnych układów sterowanych autonomicznie. Dla systemu LCN [22] opracowano szereg czujników i układów wykonawczych, znajdujących zastosowanie w procesach optymalizacji zużycia energii.
LCN GUS jest uniwersalnym czujnikiem temperatury, natężenia oświetlenia, wilgotności, ruchu oraz zawiera odbiornik podczerwieni IR. Wszystkie czujniki są umieszczone we wspólnej obudowie. Czujnik współpracuje z panelem dotykowym LCN-GT. Kanał łączności w paśmie IR pozwala użytkownikowi wpływać na proces sterowania za pomocą urządzenia mobilnego – pilota.
Czujnik natężenia oświetlenia, którego wartość może być wykorzystana do stałej kontroli oświetlenia danego pomieszczenia oraz optymalizacji warunków oświetlenia przy jednoczesnej oszczędności energii. Zintegrowany czujnik światła obejmuje bardzo szeroki zakres pomiarowy od 1 do 100 000 lx.
Detektor obecności – ruchu wykrywa w sposób bierny ruch osób i przedmiotów mierząc ich promieniowanie cieplne. Szeroki zakres regulacji progu zadziałania umożliwia powszechne zastosowanie między innymi do przełączania funkcji oświetleniowych oraz alarmowych w układach automatyki budynkowej.
Cyfrowy czujnik temperatury, wraz z zintegrowanym procesorem mierzy z dużą dokładnością wartości temperatury w danym pomieszczeniu.
Wyniki pomiarów wymienionych wielkości fizycznych są przesyłane za pośrednictwem portu I do połączonego z czujnikiem modułu logicznego LCN. Wartości progowe poszczególnych wielkości definiowane są podczas parametryzacji modułów instalacji.
Moduł LCN-GUS zapewnia transmisję czterech zmierzonych wartości wielkości fizycznych do przyłączonego modułu LCN. Można inicjować działanie wykorzystując nastawiane progi regulatora, załączenie albo wyłączenie obwodu. Ponadto dane z czujników można przesłać do innych modułów. Uzyskuje się wówczas efekt synergii procesu regulacji poszczególnych obwodów.
Moduł bazowy BASE systemu DOMIQ jest jednostką centralną systemu DOMIQ zawierającą wbudowany interfejs LCN, który pozwala przejąć sygnały przesyłane żyłą D instalacji inteligentnej, tym samym udostępnia informacje z czujników oraz informacje o stanie pracy urządzeń odbiorczych instalacji elektrycznej, oraz elementów instalacji HVAC (heating, ventillation, air condition). Moduł udostępnia wiele cennych funkcjonalności, które pozwalają uczynić budynek inteligentnym i jednocześnie wygodnym dla użytkownika instalacji. Jest również przyjazny dla instalatorów zwłaszcza podczas konfiguracji i parametryzacji modułów. Moduł centralny zawiera pamięć RAM 8 lub 16 MB.
Dzięki modułom instalacji współpracującym z centralą DOMIQ uzyskuje się funkcje wspierające użytkownika w podejmowaniu decyzji i reakcji na określone zdarzenia występujące w nadzorowanej instalacji. Są to:
Intuicyjne interfejsy użytkownika,
- inicjowanie monotonnych czynności,
- dostosowanie układów automatyki do typowych potrzeb i przyzwyczajeń użytkowników (mieszkańców domu),
- nadążanie z reakcjami budynku na zmienne pory dnia i roku,
- automatyczna realizacja indywidualnych zadań zdefiniowanych przez użytkowników.
Główne funkcjonalności przewidziane dla projektantów oraz instalatorów – na etapie parametryzacji zastosowanych układów są następujące:
- możliwość tworzenia reguł czasowych, znacznie ułatwiających proces tworzenia algorytmów układów automatyzacji budynku;
- wbudowane edytory do tworzenia interaktywnych wizualizacji oraz menu aplikacji na urządzenia mobilne;
- definiowanie nieograniczonej liczby zdarzeń warunkowych (typu IF….THEN, JEŻELI … TO);
- dostęp do wbudowanego zegara czasu rzeczywistego RTC (real time clock – tryb astronomiczny);
- wbudowany interfejs do systemu automatyki budynkowej LCN;
- środowisko edytora skryptów Lua;
- Pamięć RAM 8 lub 16MB.
Moduł sprzęgający magistralę LCN z siecią Internet
Służy do tego konwerter LCN-PKE zapewniający połączenie z magistralą LCN: bezpośrednio przez Internet (interfejs i złącze RJ45) lub przez interfejs WLAN. Połączenie z magistralą LCN jest dokonywane za pośrednictwem modułu i zintegrowanego z nim oprogramowania PCHK.
Dostęp do magistrali jest chroniony, przez przyznane licencje, dla dwóch użytkowników – stąd moduł LCN-GVS oraz środowisko programistyczne LCN-PRO mogą równocześnie uzyskać dostęp do magistrali LCN.
Program PCHK Monitor w systemie Windows jest wykorzystywany do dalszej konfiguracji i monitorowania instalacji inteligentnej za pośrednictwem LCN-PKE.
Moduł obsługuje dwa protokoły:
- opcja standardowa do parametryzacji i konserwacji przy pomocy LCN-PRO, do zdalnego sterowania i wizualizacji za pomocą LCN-GVS,
- opcja integracyjna (protokół PCK) – umożliwiająca dostęp systemów innych producentów, które mogą wykorzystywać funkcjonalność oraz sterować modułami instalacji LCN.
Moduł sprzężenia instalacji LCN z PC
Złącze jest wykorzystywane podczas parametryzacji modułów logicznych instalacji w środowisku programistycznym LCN PRO.
Oprócz możliwości wprowadzenia parametrów, środowisko pozwala na podgląd działania poszczególnych elementów instalacji oraz umożliwia wymuszenie przez operatora (użytkownika instalacji) zmiany ich stanu.
Na rysunku 3. przedstawiono struktury przyłączenia instalacji do sieci Internet oraz Chmury. Konwerter sygnałów generowanych przez środowisko programistyczne na sygnał magistrali przedstawiono na rysunku 5.
Rys. 5. Możliwości sprzężenia instalacji inteligentnej: a) z komputerem; b) z siecią Internet i Chmurą, rys. E. Sroczan
Standard Z-wave
Protokół transmisji wykorzystujący kanały radiowe w paśmie ISM (industry, science, medicin) – w Europie obowiązuje częstotliwość 868,42 MHz. Sposób działania jest podobny do techniki stosowanej w układach ZigBee.
Jądrem sieci (rys. 6.) jest centralka, która integruje współpracujące moduły czujników i układów wykonawczych, realizujących sterowanie [20]. Ponadto sterują urządzeniami symulując obecność użytkownika.
Rys. 6. Struktura sieci kratowej (mesh) systemu Z-Wave: A – urządzenie wykonawcze – aktuator (stycznik, przekaźnik, serwomechanizm), C – czujnik, układ pomiarowy, ID – identyfikator węzła (np. jego numer), L, N – zasilanie sterowanego odbiornika, P – moc odbiornika, – – – – przykładowe tory transmisji, rys. E. Sroczan
Elementy logiczne instalacji inteligentnej stanowią część systemu alarmowego i monitorującego:
- wysyłają powiadamianie pożarowe,
- sygnalizują wyciek gazu, wody;
- monitorują wnętrze budynku i jego otoczenie zewnętrzne.
Komunikaty przesyłane między elementami mają formę ramki, każda ramka oprócz merytorycznej informacji zawiera informację nadmiarową w postaci sumy kontrolnej (checksum). Węzeł odbiorczy może sprawdzać treść ramki i jej integralność dzięki tej informacji. Ramki uszkodzone (przekłamane lub niepełne) są usuwane.
Węzeł odbiorczy – otrzymujący informacje, wysyła do węzła nadającego potwierdzenie wiadomości (informacja zwrotna). Jeśli potwierdzenie nie zostanie otrzymane przez węzeł wysyłający, to zakłada się, że wiadomość nie dotarła do odbiorcy. Węzeł wysyłający będzie wtedy retransmitować tę samą wiadomość do czasu, gdy otrzyma potwierdzenia od węzła odbierającego. Po trzech nieudanych transmisjach, węzeł wysyłający zakłada, że węzeł adresata informacji jest nieczynny (został usunięty przez użytkownika instalacji) unika się w ten sposób niejednoznaczności diagnozy czy węzeł zrozumiał (zaakceptował) albo wykonał polecenie.
Lokalne różnice w odbiorze sygnału radiowego powodują, że analizator sieci Z-Wave (tzw. snifer, oprogramowanie, które śledzi ruch w sieci) nie odbiera transmisji między węzłami w taki sam sposób jak węzły uczestniczące w przenoszeniu danych.
Snifer może przejąć uszkodzoną ramkę, podczas gdy węzeł otrzymujący nie stwierdził żadnego błędu. Snifer wykryje wtedy nieuprawnione potwierdzenie z węzła otrzymującego.
Dzięki temu wiadomość potwierdzająca od węzła otrzymującego nie zostanie przekazana do węzła wysyłającego – a polecenie nie jest wtedy wykonane. Snifer również wykryje powtórne wysłanie polecenia, chociaż wysłaną wiadomość poprawnie otrzymano za pierwszym razem.
Protokół Z-Wave umożliwia transmisję informacji pomiędzy węzłami sieci. Jeśli to konieczne, inne węzły są używane jako retransmitery (repeater’y – powtarzacze). Koordynuje te działania węzeł zwany centralą. Ten proces wytyczania trasy do węzła docelowego nazywa się marszrutowaniem (rutowaniem – funkcją realizowaną przez ruter) (rys. 6.).
Podczas marszrutowania, centrala żąda od nowego węzła, aby odszukał swoje węzły sąsiednie – sąsiadów. Dzięki tej informacji, centrala tworzy mapę sieci i określa alternatywne, możliwe drogi do żądanego węzła.
Wykorzystując węzły pośrednie, węzeł wysyłający włącza do wysyłanej ramki informacje o trasie połączenia. Każdy węzeł pośredni (jako retransmiter) przeprowadza analizę składniową adresów wytyczających przebieg dalszej transmisji i wysyła w swojej ramce stosowne dane o dalszym przebiegu transmisji.
Wytyczanie również może być używane podczas włączenia węzła, jeśli ten węzeł nie będzie w zasięgu bezpośredniego zasięgu centrali. Gdy połączenie zawiodło, wysyłający węzeł może uzyskać połączenie inną trasą, używając mapę sieci, którą dysponuje centrala. Gdy wszystkie znane trasy zawiodły, wysyłający węzeł może wykorzystywać funkcję eksploratora, która prześle jeszcze raz ramkę przez inne węzły, zapamiętując trasę, którą aktualizuje do momentu osiągnięcia informacji przez węzeł docelowy.
Węzeł docelowy użyje trasy odwrotnej, aby potwierdzić centrali otrzymanie nadanej ramki. Różne węzły mogą realizować różne funkcje. Gdy centrala dołącza albo wyklucza węzeł sieciowy, węzeł wysyła swoją ramkę informującą NIF (Node Information Frame) opisującą właściwości użytkowe węzła w sieci.
Jeden węzeł może wykorzystywać kilka czujników albo układów wykonawczych, z którymi centrala może nawiązywać łączność, ponieważ węzeł ma unikatowy identyfikator (NodeID), każde urządzenie przyłączone do tego węzła jest traktowane jako jego punkt końcowy.
Centrala może uaktywnić funkcję – informacje grupy stowarzyszonej – AGI (Association Group Information) i tym samym nakazać węzłowi przesyłanie informacji o pewnych wydarzeniach. Dzięki temu węzeł, który wysyła niezamawiane informacje, może zostać zdezaktywowany przez centralę. Badanie typowych sygnałów obejmuje: naciśnięcie przycisku, odczyt stanu czujnika czy wykrycie alarmu.
Usługi chmury dedykowane prosumentowi
Rozwijana obecnie sieć Internetu szerokopasmowego (sieć 5G), dzięki wysokiej prędkości transmisji, pozwala na wielokanałowe przekazywanie danych w czasie rzeczywistym (praktycznie bez zwłoki). Ta zaleta medium komunikacyjnego umożliwia bezpośrednią komunikację między poszczególnymi komponentami instalacji inteligentnej. Łatwy sposób dostępu do zbiorów danych oraz narzędzi informatycznych umożliwia Chmura obliczeniowa (cloud computing). Dostęp do Chmury jest wielotorowy, strukturę torów komunikacji między urządzeniami przedstawiają rysunek 5. oraz rysunek 7.
Rys. 7. Komponenty instalacji wykorzystujące usługi Chmury obliczeniowej przeznaczonej do danej instalacji, rys. E. Sroczan
Przetwarzanie danych w „chmurze” jest realizowane przez dostawcę tej usługi na żądanie użytkownika korzystającego z zasobów sieci, do której ma dostęp. Jest to możliwe dzięki sprzętowi, powiązaniom sieci oraz aplikacjom dostępnym na platformie, zapewniających łącznie szerokie spektrum usług zleconych do wykonania – monitorowanie, zarządzanie, obliczenia oraz operacje na bazach danych.
Dostęp do tych usług nie wymaga inwestycji we własny zaawansowany sprzęt i oprogramowanie – wnoszona opłata pokrywa tylko koszt zleconej usługi. Usługi chmury może wykorzystać instalacja inteligentna w celach optymalizacji współpracy, zapewniającej energooszczędność budynku, a także jako elementu zwiększającego bezpieczeństwo pracy instalacji, jak na przekład ma to miejsce w systemach bezprzewodowych. W tym przypadku działaniem podnoszącym bezpieczeństwo cybernetyczne instalacji jest wydzielenie zasobów teleinformatycznych instalacji do odrębnej sieci i chmury (rys. 7.). Współczesne rutery pozwalają na utworzenie odrębnych sieci, które znajdują się w gestii użytkownika, ale nie są ze sobą połączone. Można to uzyskać przez odpowiednią konfigurację sieci bezprzewodowej (WLAN) prosumenta. Dostęp do tej sieci musi być zabezpieczony silnym hasłem. Zakres przetwarzania danych i przeprowadzanych obliczeń – jako usług Chmury obliczeniowej – ułatwia prosumentowi proces zarządzania energią: pobieraną z sieci SE, generowaną przez własne źródła energii elektrycznej i ciepła (z ogniw paliwowych) oraz zasobami energii zmagazynowanej w akumulatorach i zasobnikach ciepła. Można zaryzykować stwierdzenie, iż Chmura decyduje o strategii a lokalna instalacja realizuje sterowanie zgodnie z modyfikowanymi algorytmami. Taki rozdział funkcjonalności zapewnia bezpieczne użytkowanie wszystkich instalacji technicznych, zintegrowanych dla zwiększenia ich efektywności energetycznych dzięki uzyskanemu efektowi synergii.
Podsumowanie
Zakres ewolucji funkcjonalności instalacji inteligentnych jest uwarunkowany rosnącymi oczekiwaniami i potrzebami użytkowników instalacji. Ten proces jest nieustanny i wynika z wykorzystania najnowszych osiągnięć elektroniki, informatyki, telekomunikacji oraz technik komunikacji – e-mobilności w projektowaniu i eksploatacji tradycyjnie rozumianych instalacji elektrycznych.
Specyficzną rolę w rozwoju technik teleinformatycznych odgrywa Chmura obliczeniowa, która jest dostawcą usług nie tylko obliczeniowych (w tym technik optymalizacyjnych) a dla użytkownika jest również serwerem na którym składowane i chronione są informacje i dane – zasoby istotne dla działalności i potrzeb ich właściciela. Chmura staje się typowym elementem składowym bezprzewodowych instalacji inteligentnych, podnoszących zakres ich funkcjonalności, pewność działania i bezpieczeństwo cybernetyczne.
Rozwój sieci Internet – obecnie już 5 generacji, zwiększa możliwości bardzo szybkiego przesyłu rozbudowanych zbiorów informacji z pomijalnie małym opóźnieniem czasowym. Z tej możliwości korzystają również projektanci i użytkownicy współczesnych instalacji inteligentnych.
Literatura
- Hołubowicz W., Płóciennik P. Cyfrowe systemy telefonii komórkowej GSM 900, GSM 1800, UMTS. Wyd. Holkom, Poznań 1998.
- Obwieszczenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 17 lipca 2015 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. D.U. z dnia 18 września 2015 r. poz. 1422.
- Parol M.: Normy dotyczące systemu sterowania KNX w inteligentnych budynkach. Wiadomości Elektrotechniczne, 2011 nr 7.
- PN-EN 13321-1 2013-04 P – Otwarta wymiana danych w automatyzacji budynków, sterowaniu i zarządzaniu budynkami. Domowe i budynkowe systemy elektroniczne. Cz. 1: Wymagania dotyczące wyrobów i systemów.
- PN-EN 14908-6:2015-02 E – Otwarta transmisja danych w automatyzacji budynków, sterowaniu i zarządzaniu budynkami. Protokół sieci sterowania. Cz. 6: Elementy aplikacyjne.
- PN-EN 50090-4-3:2015-08 E – Domowe i budynkowe systemy elektroniczne (HBES). Cz. 4-3: Warstwy niezależne od nośnika. Komunikacja za pośrednictwem Internetu (EN 13321-2).
- PN-EN 50090-5-4:2015-02 E – Domowe i budynkowe systemy elektroniczne (HBES). Cz. 5-3: Warstwy niezależne od nośnika. Częstotliwość radiowa dla klasy 1 HBES.
- PN-HD 60364-8-2:2019-01 E – Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Cz. 8-2: Niskonapięciowe instalacje elektryczne prosumenta.
- PN-EN 60794-2-22:2017-06 E – Kable światłowodowe. Cz. 2-22: Kable światłowodowe do układania wewnątrz pomieszczeń. Specyfikacja szczegółowa światłowodowych kabli typu breakout zawierających wiele kabli jednowłóknowych do rozszycia i zakończenia złączami.
- PN-EN 62386-101:2015-06 E – Cyfrowy system sterowania oświetleniem. Cz. 101: Wymagania ogólne. Komponenty systemu.
- PN-EN 62386-210:2011E – Cyfrowy system sterowania oświetleniem (DALI). Cz. 210: Wymagania szczegółowe dotyczące urządzeń do lamp. Sekwenser (urządzenie typu 9).
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. D.U z dnia 12 grudnia 2017r, poz. 2285.
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 22 września 2015 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego. D.U. 7.10. 2015r. poz.1554.
- Semiconductor Industry Association, https://www.semiconductors.org
- Sroczan E.M., Nowoczesne wyposażenie techniczne domu jednorodzinnego. Instalacje Elektryczne. Wyd. 2., PWRiL Warszawa 2019.
- Sroczan E.M., Podstawy elektroenergetyki. Laboratorium. Cz. I. Wyd. Politechniki Poznańskiej Poznań 2013.
- SystemABB free@home,https://new.abb.com/low-voltage/pl/produkty/automatyka-domowa-i-budynkowa/gama-produktow.
- Ustawa z dnia 19 lipca 2019 r. o zmianie ustawy o odnawialnych źródłach energii oraz niektórych innych ustaw. D.U. 14.08.2019, poz. 1524.
- Wesołowski K., Systemy radiokomunikacji ruchomej. W. 3. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKŁ 2006
- www.fibaro.com/pl/why-FIBARO/?
- www.gsma.com/spectrum/wp-content/uploads/2014/05/WRC-15-Public-Policy-Position-Paper-FINAL-ENGLISH.pdf
- www.lcnpolska.pl/