System zarządzania inteligentną siecią

Na potrzeby projektu RIGRID firma Electrum zaprojektowała oraz stworzyła system EMACS (ang. Energy Management and Control System). Jest to odpowiedź na problemy związane z integracją, przetwarzaniem i prezentacją z wielu źródeł informacji w jeden spójny system. Bazując na wieloletnich doświadczeniach zespołu w branży przemysłowej i energetycznej firma stworzyła system łączący w sobie zalety klasycznego systemu SCADA, platformy internetu rzeczy oraz systemu do modelowania/projektowania mikrosieci z oprogramowaniem Business Intelligence.

System umożliwia monitoring oraz kontrolę nad dowolnymi procesami technologicznymi. Jego główne funkcje obejmują zbieranie aktualnych danych (pomiarów), ich wizualizację, sterowanie procesami, alarmowanie, archiwizację danych oraz raportowanie. Dzięki wykorzystaniu środowiska klient-serwer i architektury wielowarstwowej system nie ogranicza w żaden sposób wielkości kontrolowanych obiektów. System ma charakter modułowy, tzn. poszczególne funkcje są realizowane przez pracujące równolegle usługi. Moduły te mogą być zlokalizowane w różnych obszarach lokalnej jak i rozległej sieci komputerowej.

Możliwe jest również zainstalowanie całego środowiska na jednej stacji w ramach zamkniętej sieci. Dzięki wbudowaniu narzędzi do rozbudowy sposobu prezentacji i sterowania nadzorowanym procesem, istnieje możliwość samodzielnej rozbudowy aplikacji systemu EMACS przez użytkownika końcowego.

Najważniejsze cechy systemu:

• architektura typu klient-serwer,
• modułowy charakter,
• dowolna konfiguracja sieciowa (chmurowa, w zamkniętej sieci, jednostanowiskowa),
• skalowalny – możliwość rozbudowy o kolejne moduły i obiekty,
• otwarty – integracja na poziomie szyny danych lub bazy danych,
• możliwość implementacji najnowszych protokołów komunikacyjnych – swobodna rozbudowa systemu,
• współpraca z relacyjnymi bazami danych,
• redundantny,
• intuicyjna obsługa,
• dostęp do danych z poziomu www (SVG, HTML5) i urządzeń mobilnych,
• wielojęzyczność,
• serwis 24h,
• rozbudowane możliwości komunikacyjne pozwalające na tworzenie instalacji rozproszonych,
• obsługa wielu typów łączy komunikacyjnych,
• komunikacja z niemal wszystkimi typami urządzeń dostępnych na rynku,
• możliwość przesyłania komunikatów alarmowych poprzez SMS, EMAIL,
• możliwość importu i eksportu danych do systemów zewnętrznych,
• integracja z systemami ERP.

Architektura systemu

System EMACS został zaprojektowany zgodnie z modelem klient-serwer. Każdy z modułów systemu EMACS może pełnić funkcję serwera danych lub użytkownika danych – klienta.

Zadaniem modułu realizującego funkcje serwera jest udostępnianie danych uzyskanych bezpośrednio z urządzeń pomiarowych lub odpowiednio przetworzonych innym modułom pełniącym funkcje klienta. Przykładem modułu realizującego funkcje klienta jest program odpowiedzialny za prezentacje danych bezpośrednio operatorowi poprzez portal klienta.

Komunikacja z urządzeniami zewnętrznymi odbywa się poprzez moduły komunikacyjne. Dane pomiarowe w najrozmaitszych językach tłumaczone są do komunikatów AMQP i przesyłane do brokera danych. Kolejkowane dane są następnie pobierane, archiwizowane i dalej przetwarzane do dalszej prezentacji przez serwer.

 Elementy systemu

• serwer systemu

odpowiedzialny za pobieranie danych z modułów, przetwarzanie oraz archiwizację danych bieżących. Definicja w oparciu o zmienne z przypisanymi atrybutami dotyczącymi typu wartości, źródła wartości, ścieżki komunikacyjnej i użytej funkcji przeliczeniowej. Zmienne alarmowe i zdarzenia stanowią odrębny typ zmiennej służący do wyznaczania alarmu lub rejestru zdarzeń z obiektu monitorowanego.

• broker MQTT – AMQP

oprogramowanie RabbitMQ służące do bezpiecznej a zarazem szybkiej wymiany informacji pomiędzy modułami systemu

• stacja inżynierska

główne narzędzie edycji i konfiguracji w systemie. Z jego poziomu definiowane są ustawienia usługi serwera, powiadamiania, raportów, modułów komunikacyjnych, stron portalu www, modułów optymalizacji i planowania sieci.

• moduły komunikacyjne

Drivery komunikacyjne – tłumacz języka sterownika

– IEC 61850 MMS

– IEC 61850 GOOSE

– MODBUS TCP, RTU, UDP

– IEC 60870-5-101 oraz 104

– OPC DA,AE,UA

– DLMS/COSEM

– M-BUS

• moduł udostępniania danych poprzez przeglądarkę WWW

Portal www wykonany jest w technologii Angular 4, zapewniającej graficzną prezentację danych poprzez REST API w bezpiecznej komunikacji z użyciem HTTPS. Portal posiada następujące komponenty funkcjonalne:

– struktura drzewiasta stron z wykresami, planszami synoptycznymi SVG i mapami,

– widok alarmów,

– widok zdarzeń,

– widok raportów.

Podgląd schematu instalacji w Puńsku

Dane mogą być prezentowane zarówno w postaci numerycznej jak również z wykorzystaniem elementów graficznych takich jak np. słupek, wskaźnik analogowy. Dane rejestrowane prezentowane są w postaci wykresów, które mogą obejmować dowolny odcinek czasu. Możliwe jest również utworzenie biblioteki symboli do prezentacji danych sygnalizacyjnych np. stanów zasuw, pracy pomp. Elementy biblioteki mogą być wyświetlane jako statyczne rysunki jak również w postaci animowanych sekwencji prezentujących pracę urządzenia.

Rzut izometryczny

Przykładowa lista alarmów

Mariusz Piotrowski, Electrum

Projekt RIGRID jest współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu ERA-Net Smart Grids Plus, przy wsparciu  europejskiego programu badań i innowacji Horyzont 2020. Podkreśla ona rolę międzynarodowej współpracy przy jednoczesnym docenianiu specyfiki i potrzeb danego regionu i kraju oraz ich mieszkańców.