Автоматизация и мониторинг сети мини-маркетов

Автоматизация и мониторинг сети мини-маркетов

Описание проекта

Один из наших заказчиков, торговая сеть «Море Пива», обратился к нам с задачей мониторинга работы и автоматизации своих мини-маркетов. Основным мотивом внедрения такой системы для заказчика был энергоменеджмент — и получение инструмента, помогающего выработать стратегии по снижению расходов объектов на электроэнергию. Например существует такое явление, как несогласованность работы климатических установок при управлении ими вручную: персонал может просто напросто не отключать нагрузку после смены, включить одновременно нагреватель на нагрев и забыть выключить кондиционер работающий на охлаждение и т.д. Таким образом автоматическое поддержание заданной температуре, использование расписания для отключения и включения мощных потребителей(охладители, нагреватели) уже позволило бы частично снизить энергозатраты.

Получение объективных данных о профиле потребления во времени позволили бы рассматривать вопросы перехода на одно- или многотарифный учет. Менее приоритетными, но немаловажными моментами являлись возможность своевременно получать информацию о нарушениях в работе оборудования холодильного оборудования(что может повлиять на качество продукта), а также введение «единого стандарта» температуры для объектов, ведь теперь заданный уровень поддерживался бы автоматически.

Этапами этой программы были:

  1. Внедрение системы на нескольких на тестовых объектах
  2. Проведение технического аудита работы мини-маркетов
  3. Выработка и внедрение технических и организационных мер по повышению энергоэффективности объектов торговой сети
  4. Внедрение на всех объектах сети с одновременной интеграцией системы мониторинга в информационно-аналитическую систему предприятия

После знакомства с функциональными возможностями нашего интеграционного контроллера и проведения тендера на внедрение системы заказчик принял решение делать диспетчеризацию на WebHMI. Ключевыми моментами для выбора поставщика решения являлись:

  1. Использование открытой, готовой и недорогой платформы «все-в-одном» — одно устройство обеспечивает мониторинг и дистанционное управление через Интернет, SMS- и Viber-информирование, выполнение различных сценариев и управление процессами по расписанию
  2. Наличие готового инструмента диспетчерского управления большим числом объектов на базе WebHMI, предоставляемого ООО «ДДС» — облачного сервиса обработки данных Level2
  3. Наличие открытого API и возможность тесного сотрудничества разработчиков с специалистами информационно-аналитического отделом предприятия

Состав инженерного оборудования

Освещение:

  • Подсветка наружной рекламы

Вентиляция и кондиционирование:

  • 2 кондиционера(зал и склад)
  • вытяжной вентилятор

Отопление:

  • 2 электрических обогревателя(зал, склад)

Электроснабжение:

  • 1 электросчетчик для технического учета(RS-485, Modbus RTU)

Холодильные камеры и охладители:

  • холодильник
  • рыбная витрина
  • несколько охладителей

Описание решения

При внедрении системы мы столкнулись с тем, что объекты уже уставлены и эксплуатируются, но используемое там оборудование — это обычные бытовые приборы(конвекторы, бытовые кондиционеры и т.п.) и температурные регуляторы которые не имеют средств(каналов ввода-вывода или интерфейсов) для интеграции их в систему автоматизации и мониторинга, Монтаж нужно было провести «наживо» когда уже сделана отделка, проложены все коммуникации, и прямо во время работы магазина, не мешая работе с клиентами, у которых магазины пользуются большой популярностью. Это обстоятельство потребовало найти технические решения, максимально упрощающие и ускоряющие монтажные работы, и при любой возможности использовать беспроводные решения: например для управления нагрузками, такими как охладители и мониторинга потребления мощности были применены управляемые по wifi розетки, для кондиционеров — обучаемый модуль ИК-портов, а для температуры — недорогие и простые в установке датчики 1-Wire.

 

Визуализация текущего состояния

Экран управления объектом состоит из 2-х экранов, на которых отображаются:

  • план магазина с отображением статуса нагрузок, освещения, температур

  • экран настроек(пульт управления) на котором можно задать режимы работы оборудования — ручной/автоматический для климата и освещения отдельно, уставки температуры, граничные значение формирования аварий, границы сезонов(зима/лето/межсезон), тренды температур и электрических параметров, системные сообщения

Сводная информация по объектам сети отображается на верхнем уровне управления Level 2 в личном кабинете менеджера, ответственного за эксплуатацию объектов. Проблемные объекты подсвечиваются желтым или красным цветом, в зависимости от уровня(предупреждение или авария).

Автоматическое управление климатом

В ручном режиме система позволяет задать режим работы(нагрев/охлаждение для кондиционеров) и управлять нагрузками индивидуально. При выборе автоматического режима система определяет сезон по датчику наружной температуры и заданным границам и зимой: регулирует температуру эл. обогревателями через мощные твердотельные реле, а летом и в межсезон — кондиционерами. Алгоритмы управления написаны на встроенном в WebHMI языке скриптов lua:

Для магазинов, работающих не круглосуточно, в ночное время блокируется работа оборудования, а за полчаса до начала смены включается и температура выводится на режим. В календаре работы магазина в кабинете диспетчера на Level2 задаются рабочие, выходные и праздничные дни, а на модуле WebHMI часы начала и конца рабочего дня.

Управление кондиционерами через ИК-порт

Для управления кондиционерами был применен 2-х канальный модуль ИК-управления производства ICP DAS. Модуль обучается с пульта и содержит большой банк команд, которые активируются про протоколу Modbus RTU через встроенный в WebHMI порт RS-485.
Мощность, потребляемая каждым из кондиционеров, регистрируется благодаря другому интересному решению — управляемой розетке производства Broadlink.
Эта розетка кроме управления нагрузкой по wifi еще и регистрирует потребляемую мощность с очень высокой точностью. Преимущество применения подобной розетки для управления кондиционерами заключается в том, что некоторые кондиционеры не имеют команды OFF, а просто меняют свое состояние на противоположное. Так как ИК-управление не имеет обратной связи, то есть вероятность разсинхронизации фактического статуса кондиционера с его статусом в программе. С помощью подобной розетки можно также гарантированно выключить кондиционер, затем включить его и задать температуру.

 

Холодильные системы и витрины

Все текущие температуры и аварийные состояния в холодильных камерах и витринах отображаются на главном экране, и регистрируются для просмотра в виде графиков.

Холодильник и витрина не имели температурного регулятора с коммуникационным интерфейсом(в противном случае его можно было бы также подключить на встроенный в WebHMI порт RS-485), поэтому были использованы датчики 1Wire — благодаря небольшим размерам, такой датчик «безболезненно» можно установить в холодильной камере.
Также на складе находился охладитель, в котором через охлажденную воду проходят магистрали с напитками. Данный охладитель также в ночное время для не-круглосуточных магазинов отключается используя управляемую розетку. Температура в охладителе также контролируется с помощью 1-Wire датчиков.

Освещение

Управление освещением заключалось в включении подсветки в темное время суток а также контроле положения выключателей света в помещении. Время заката использовалось для включения подсветки.. Для не-круглосуточных магазинов отключение подсветки производится по окончании рабочего дня. для круглосуточных — на рассвете. Времена рассвета и заката читались из внутренних погодных регистров WebHMI.

Энергоснабжение

Как уже говорилось выше, объекты не были спроектированы под последующую диспетчеризацию, поэтому для учета потребляемой магазином и нагрузками мощности были дополнительно установлены счетчики технического учета SDM-530 с интерфейсом Modbus RTU, предоставляющие все электрические параметры. Мощность некоторых потребителей регистрировалась также при помощи управляемых розеток. Инструменты аналитики использования ресурсов на Level2 позволяли удобно анализировать потребление энергии разными магазинами с пересчетом на единицу площади, в деньгах и т.д. Данные отчетов могут быть экспортированы в книгу Excel для последующей аналитики, кроме этого регистрируемые системой данные могут быть получены прямо с устройства через API в любое приложение.

Полученные преимущества

Данное применение является идеальной иллюстрацией концепции, заложенной в WebHMI при разработке — мониторинг и управление сетью распределенных объектов и выбор таким заказчиком как торговая сеть — лучшее тому подтверждение. На сегодняшний день сложно представить другое решение, которое бы справилось с подобной задачей за весьма скромный бюджет. WebHMI имеет всю необходимую функциональность на борту — необходимый функционал SCADA на борту, интерфейсы для интеграцию в любую сеть, web-интерфейс и возможность управления одновременно несколькими операторам(менеджеру розничной сети, технической службе, отделу аналитики) с разграничением прав доступа, с различных устройств(в том числе смартфонов и планшетов) как из локальной сети, по Wi-Fi, так и удаленно через Интернет.

Таким образом WebHMI отлично решает задачу управления и мониторинга инженерными системами на локальном уровне. Для управления множество узлов и обзора состояния всей сети объектов используется готовый облачный сервис Level 2 — верхний уровень для систем, построенных на WebHMI.

Сочетание двух подходом: «мастер-слейв» на нижнем уровне WebHMI и «клиент-сервер» взаимодействия с Level2 позволяет легко масштабировать систему без потери производительности(оператор взаимодействует с узлами в режиме реального времени, видит отклик системы на воздействия, на верхний уровень передаются только ключевые параметры для оценки состояния в целом и аналитики). Level2 также обеспечивает удаленный доступ к узлам по технологии VPN без без использования фиксированных IP-адресов(актуально для подключения через 3G, и больших корпоративных сетей).

Таким образом заказчик получил эффективный инструмент энергоменеджмента своих объектов как унифицированное серийно выпускаемое решение. Время монтажа подобной системы составляет 1-2 дня, а экономический эффект от ее внедрения должен полностью себя полностью оправдывать.