Kết nối liền mạch hệ thống quản lý tiêu thụ năng lượng tại sân bay quốc tế Bắc Kinh với máy tính chuyên dụng của Advantech
23.06.2020
Thông tin chung
Cung cấp nguồn năng lượng ổn định là rất cần thiết để cung cấp cho hành khách một môi trường sân bay sạch sẽ, sáng sủa và thoải mái, giúp nâng cao trải nghiệm của hành khách. Nghiên cứu ở châu Âu đã chỉ ra rằng lượng năng lượng tiêu thụ của các sân bay dân sự tương đương với năng lượng của một thị trấn nhỏ. Một tỷ lệ đáng kể của năng lượng này bị lãng phí do khả năng kiểm soát và quản lý không đầy đủ. Điều này đã thúc đẩy nhiều sân bay trên toàn thế giới áp dụng các biện pháp tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và giới thiệu các hệ thống tự động để thay thế mô hình quản lý truyền thống dựa trên kiểm tra thủ công. Các sân bay tiên tiến hơn thậm chí đã áp dụng các nền tảng vận hành và bảo trì (O & M) thông minh và hiện sử dụng các điều khiển tự động để ngăn chặn lãng phí không cần thiết, cải thiện hiệu quả giám sát và kiểm soát và giảm mức tiêu thụ năng lượng tổng thể.
Một bộ các nền tảng O & M thông minh được kết nối với nhau cho năng lượng và thiết bị sân bay bao gồm nhiều hệ thống phụ và một loạt các thiết bị và dụng cụ đa dạng. Dữ liệu O & M được truy xuất từ thiết bị phải được chuyển đổi từ các định dạng giao thức truyền thông cụ thể tại cổng dữ liệu trước khi tích hợp vào hệ thống quản lý trung tâm, qua đó làm cho dữ liệu có thể được sử dụng cho mục đích giám sát và kiểm soát. Như vậy, hiệu suất và tính ổn định của cổng dữ liệu quyết định hiệu quả và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống. Máy tính quản lý năng lượng ECU-4553 của Advantech rất phù hợp cho nhiệm vụ quan trọng này để đảm bảo kết nối luôn luôn thông suốt. Gateway này đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61850-3 và được thiết kế dành riêng cho các ứng dụng điện và tự động hóa. Hiệu suất vượt trội của nó cho phép phần mềm hệ thống sử dụng đầy đủ các chức năng của nó. Thiết bị cũng cung cấp nhiều cổng để kết nối với nhiều loại thiết bị hiện trường. Khả năng chống nhiễu tối ưu của nó cũng đảm bảo sự ổn định và hoạt động của hệ thống trong các điều kiện khắc nghiệt.
Yêu cầu dự án
Sân bay quốc tế Đại Hưng Bắc Kinh đã được thiết kế để đón tiếp và phục vụ 100 triệu hành khách mỗi năm và đi vào hoạt động vào nửa cuối năm 2019. Sân bay này được định vị là một trung tâm hàng không quốc tế quy mô lớn và cam kết thiết lập một mô hình mới cho các sân bay xanh tại Trung Quốc, với lý tưởng bảo tồn năng lượng và bảo vệ môi trường đã được đưa vào kế hoạch trong quá trình thiết kế ban đầu. Một nhà tích hợp hệ thống đã được chỉ định để thiết lập một nền tảng O & M năng lượng và thiết bị tự động cho 26 trạm biến áp, 60 máy biến áp, 9 cơ sở máy phát điện dự phòng và 258 phòng kĩ thuật điện. Nền tảng được thiết kế để giám sát toàn diện hệ thống điều hòa không khí, chiếu sáng, cấp nước, sưởi ấm, thang máy, các thiết bị khác có mức tiêu thụ năng lượng cao, cũng như các thiết bị liên quan.
Máy tính được lắp đặt trong mỗi phòng điện làm cổng dữ liệu để thu thập dữ liệu, bao gồm kiểm kê thông tin tiêu thụ năng lượng trong sân bay. Dữ liệu sau đó được sử dụng để phân tích tình trạng tiết kiệm năng lượng tiềm năng trước khi các cơ chế kết nối được thực hiện để giảm tiêu thụ năng lượng. Các cổng chuyển đổi dữ liệu từ các giao thức truyền thông khác nhau sang định dạng IEC 61850-9 trước khi tải lên nền tảng O & M tích hợp. Các máy tính phải đáp ứng các tiêu chí sau:
- Máy tính cấp công nghiệp hiệu suất cao và độ ổn định cao với khả năng tính toán đủ để xử lý lượng dữ liệu khổng lồ;
- Thiết kế phần cứng cách ly tín hiệu và chống nhiễu đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61850-3;
- Hỗ trợ hệ điều hành thời gian thực RT-Linux để kiểm soát tức thời;
- Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng hơn và khả năng chống nhiễu vượt trội để đảm bảo hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt;
- Nhiều cổng nối tiếp RS-485/232 và cổng mạng để kết nối với nhiều thiết bị lớp dưới cùng và để truyền dữ liệu.
Triển khai dự án
Sân bay quốc tế Đại Hưng Bắc Kinh có 258 phòng kĩ thuật điện, mỗi phòng sẽ được trang bị một máy tính ECU-4553 làm cổng dữ liệu. Thiết bị này đã được chọn vì nó có thể kết nối một số lượng lớn và nhiều loại thiết bị lớp dưới cùng với hệ thống quản lý cấp trên. Các cổng nối tiếp trên ECU-4553 cũng sẽ cung cấp khả năng kết nối với rơle quy mô nhỏ, thiết bị đo điện áp cao / điện áp thấp, thiết bị I / O tại chỗ, bộ điều khiển tại chỗ và các thiết bị khác trong khi cho phép chuyển đổi dữ liệu tốc độ cao. Dữ liệu sau đó sẽ được truyền đến hệ thống quản lý trong trung tâm điều khiển thông qua các bộ chuyển mạch Ethernet Switch.
Hệ thống cũng có thể ra lệnh điều khiển cho thiết bị hiện trường thông qua ECU-4553. Chẳng hạn, dựa trên thông tin chuyến bay, nó có thể dự đoán số lượng hành khách sẽ ở trong khu vực nhất định và thực hiện các biện pháp kiểm soát điều hòa không khí nơi có ít hành khách hơn. Ngoài ra, khi hệ thống nhận được sự bất thường từ máy biến áp biểu thị rằng sự cố mất điện tạm thời đã xảy ra, máy phát điện dự phòng có thể được kích hoạt từ xa từ trung tâm giám sát.
ECU-4553 có bộ vi xử lý TI Cortex A8 tích hợp, là máy tính quản lý giao tiếp cấp công nghiệp hiệu suất cao, đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61850. Nó được trang bị hệ điều hành RT-Linux, tạo điều kiện cho giao tiếp thời gian thực và tăng độ chính xác và hiệu quả của hệ thống giám sát tiêu thụ năng lượng. Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng (-40 ~ 70 ° C) của nó giúp ngăn ngừa các sự cố như lỗi khởi động hoặc sự cố do nhiệt độ cực thấp hoặc cao. Về khả năng tương thích điện từ (EMC), ECU-4553 đáp ứng các tiêu chuẩn và quy định về phần cứng theo tiêu chuẩn IEC 61850-3. Nó có thể chịu được nhiễu điện từ bên ngoài mà không ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị hoặc thiết bị khác. Hoạt động của nó vẫn ổn định ngay cả khi được lắp đặt trong môi trường có thiết bị điện và điện tử có thể gây nhiễu.
Liên quan đến việc đạt được kết nối liền mạch, ECU-4553 cung cấp 4 cổng LAN và 16 cổng nối tiếp RS-232/485 và nó có thể dễ dàng kết nối với các thiết bị sử dụng các giao thức khác nhau (ví dụ: IEC-60870-5-104, IEC-60870- 5-101, Modbus / RTU và Modbus / TCP), do đó đáp ứng các yêu cầu kết nối của dự án hiện tại trong khi dành chỗ cho việc mở rộng hệ thống trong tương lai.
Kết luận
Để khắc phục các vấn đề với mức tiêu thụ năng lượng cao, các sân bay mới trong kỷ nguyên IoT phải áp dụng các biện pháp quản lý hệ thống để tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Cổng dữ liệu là một thành phần cốt lõi trong các hệ thống giám sát tiêu thụ năng lượng thông minh. Vấn đề liệu nó có thể đáp ứng mong đợi hay không phụ thuộc vào việc các thiết bị đó có thể cung cấp hiệu suất, độ ổn định và độ bền lâu dài hay không. Máy tính quản lý kết nối truyền thông ECU-4553 của Advantech không chỉ đơn giản là một máy tính hiệu năng cao được thiết kế cho các ứng dụng năng lượng; nó cũng đã vượt qua các bài kiểm tra 2 năm nghiêm ngặt về khả năng tương thích điện từ, độ tin cậy phần cứng và khả năng tương thích phần mềm / phần cứng.
Do đó, nó đã nhận được sự chấp nhận hoàn toàn từ nhà tích hợp hệ thống này và cả sân bay quốc tế Đại Hưng Bắc Kinh. Nhà tích hợp hệ thống, một công ty đi đầu việc phát triển các hệ thống quản lý năng lượng thông minh, đã tuyên bố rằng họ sẽ tiếp tục sử dụng ECU-4553 trong các sân bay mới và nâng cấp hệ thống của các sân bay hiện tại ở Trung Quốc. Họ cũng có kế hoạch sử dụng ECU-4553 trong các tòa nhà công cộng quy mô lớn khác, văn phòng thương mại, thành phố thông minh và các cơ sở tiêu thụ năng lượng cao khác để thiết lập hệ thống quản lý tiêu thụ năng lượng thông minh giúp tiết kiệm chi phí vận hành và tối ưu hóa hiệu quả quản lý.
/UNOP-1618D20160922153324.jpg)
/ECU-P1761_03_B20160908163636.png)
