Snímač „na hrane“ a cloudové riešenie pre čističku odpadových vôd

Riešenie postavené na internete vecí s realizáciou výpočtov na koncových zariadeniach bolo úspešné uvedené do prevádzky u prevádzkovateľa čistiarne odpadových vôd. Základom systému je inteligentná vzdialená stanica ADAM-3600 so zabudovanou technológiou WISE-Paas/EdgeLink, kompatibilná s cloudovými službami Azure. Systém realizuje zber, predspracovanie a prenos údajov v jednej jednotke a integruje platformu na správu cloudu, ktorá umožňuje inštaláciu mnohých systémov nepretržitého monitorovania s veľkým počtom meracích bodov a správu veľkého objemu údajov. Vďaka tomu možno sledovať vypúšťanie odpadových vôd v reálnom čase a zabezpečiť dodržiavanie platných noriem.
Snímač „na hrane“ a cloudové riešenie pre čističku odpadových vôd

Obr. Architektúra systému

Opis riešenia

S inteligentnou jednotkou RTU ADAM-3600, ktorá sa dodáva s integrovanou inteligentnou technológiou IoT WISE-PaaS/EdgeLink, dokázala spoločnosť Advantech splniť systémové požiadavky na nepretržité automatizované monitorovanie a správu cloudu. Údaje o kvalite vody sa zhromažďujú zo snímačov rôznych výrobcov a z rôznych meracích miest a prenášajú sa do jednotky ADAM-3600, kde sa sumarizujú, priemerujú, upravujú na požadované jednotky alebo inak predspracúvajú prostredníctvom WISE-PaaS/EdgeLink. Nakoniec sa spracované kľúčové údaje spoločne prenášajú v určenom intervale prostredníctvom protokolu MQTT na cloudovú platformu Azure.

Použitím procesora s nízkym výkonom a podporou širokého teplotného rozsahu (–40 až 70 °C) je ADAM-3600 mimoriadne vhodný na vonkajšiu inštaláciu a bezdrôtové monitorovanie a správu prostredníctvom cloudovej platformy. Okrem 20 analógových a digitálnych V/V kanálov má štyri škálovateľné sloty, ktoré umožňujú používateľom inštalovať ďalšie V/V moduly. Napríklad tu opisovaný projekt vyžadoval analógové aj digitálne vstupné, ako aj digitálne výstupné kanály. Počet a typ kanálov možno rozšíriť s voliteľnými zariadeniami ADAM-3617, ADAM-3651 a ADAM-3656, čo umožní splniť požiadavky na zber údajov v rôznych prostrediach. Flexibilita dvoch ethernetových portov a dvoch slotov mini PCIe s bezdrôtovou komunikáciou kompatibilných s Wi-Fi/3G/GPRS/Zigbee umožňuje používateľom vybrať najvhodnejšiu metódu prenosu na pripojenie zariadenia ku cloudu.

WISE-PaaS/EdgeLink zohráva kľúčovú úlohu v aplikáciách, kde treba zabezpečiť komunikáciu medzi zariadeniami a cloudom; špecifické pre tento projekt bolo to, že jeho rôzne praktické funkcie poskytujú jednoduchšiu bezdrôtovú komunikáciu na prenos údajov. Na prepojenie s aktuálne inštalovanými PLC a rôznymi snímačmi používanými na zber fyzických signálov podporuje napríklad viaceré komunikačné protokoly – Modbus, DNP3, RESTful, MQTT a IEC 61850-5-104 a iné. Na bezproblémové prepojenie s verejnými cloudovými platformami tretích strán, ako je napríklad Microsoft Azure, je k dispozícii služba MQTT. Okrem toho pred odoslaním údajov do cloudu sú údaje predspracované podľa používateľských nastavení, čím sa znižuje objem prenášaných údajov. Na splnenie tejto komplexnej úlohy by v minulosti bolo potrebné realizovať časovo náročné programovanie softvéru, ale teraz všetko, čo treba vykonať, je jednoduché nastavenie procesu. Pri prenose údajov možno v prípade nestabilného alebo prerušeného bezdrôtového pripojenia použiť funkciu obnovenia prenosu a uložiť údaje na SD karte ADAM-3600; ak k tomu dôjde, údaje sa po obnovení spojenia aktívne odovzdajú, čím sa zabráni ich strate.

Záver

Zastavenie znečisťovania vôd je životne dôležitou úlohou v oblasti ochrany životného prostredia. Metódy vylepšovania a rozvojové stratégie vyžadujú dlhodobý zber údajov o kvalite vody, aby sa vytvoril základ na analýzu a vývoj vhodných nápravných opatrení. Zjednotený monitoring vďaka spojeniu snímač – cloud a detekcia priamo na mieste umožňujú priamy prenos údajov z prevádzky na platformy na správu, čím zabraňujú manipulácii s údajmi a umožňujú agentúram na ochranu životného prostredia dozvedieť sa o podmienkach vypúšťania znečisťujúcich látok komplexne a v reálnom čase.

Advantech ADAM-3600 s WISE-PaaS/EdgeLink je popredným riešením pre oblasť ochrany životného prostredia, vhodným na jeho monitorovanie. Systémoví integrátori môžu zrealizovať pripojenie zariadenia ku cloudu prostredníctvom jednoduchých nastavení na tomto kompaktnom RTU a skrátiť čas vývoja programu. RTU tiež spracúva mnoho konfigurácií hardvérových produktov a tým zjednodušuje údržbárske práce, zatiaľ čo funkcia obnovenia prenosu zaisťuje presnosť a úplnosť údajov. Rôznorodé rozhrania a modulárne vyhotovenie poskytujú používateľom možnosti rozšírenia podľa potrieb aplikácie.

Rovnakú systémovú štruktúru, ako bola uvedená vyššie, prevzali aj viaceré čínske vodárenské spoločnosti na vybudovanie domácich monitorovacích systémov na vypúšťanie odpadových vôd v dedinách v prímestských častiach Pekingu, čo potvrdilo vhodnosť tohto riešenia pre oblasť monitorovania ochrany životného prostredia.

Zdroj: Utilizing the ADAM-3600 Edge Sensing Device-to-Cloud Solution to Build an Wastewater Monitoring System with Multi-Point Station Data Transmission. Prípadová štúdia. Advantech Co., Ltd. [online]. Publikované máj 2018. Dostupné na: http://www2.advantech.com/industrial-automation/casestudies