Další informace Tento web používá k poskytování služeb a analýze návštěvnosti soubory cookies. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte.
 

www.metel.eu

Ostrovní systémy

Ostrovní systémy jsou navrženy tak, aby pomohly lidem fungovat bez podpory elektrické sítě. Solární a větrnou energii využívají k napájení, monitorování a řízení systémů ve vzdálených oblastech, jako jsou stavby, zemědělské budovy, státní hranice a nebezpečné úseky silnic apod.

pic

Hlavní výhody

  • OpenVPN - šifrovaný přenos dat
    Nástroj OpenVPN umožňuje bezpečné připojení šifrovaným VPN tunelem. Software VPN serveru nainstalovaný na virtuální server s veřejnou IP adresou poskytuje zabezpečené soukromé připojení k mnoha ostrovním systémům.
  • LINUX - stabilní open source software
    Svobodný operační systém s extrémně dobrou stabilitou. Uživatel má volný přístup k skriptovacím jazykům, databázím a dalším zdarma dostupným nástrojům. To mu dává velkou svobodu při navrhování vlastních aplikací a programů
  • LAN - IP řešení s podporou PoE+ napájení
    LAN port umožňuje uživateli připojit libovolné Ethernet IoT zařízení nebo například IP kameru včetně jeho PoE napájení z PoE injektoru integrovaného do MPPT nabíječe.
  • COM - Modbus rozhraní
    Univerzální Modbus rozhraní může být použito ke sledování stavu nabíjení baterie, dálkovému zapnutí / vypnutí připojené PoE kamery nebo pro připojení IO modulů a senzorů. Modbus je standardizovaný  komunikační protokol, takže navíc umožňuje připojení zařízení různých výrobců.
  • GSM - vzdálený přístup přes 2G / 3G / 4G-LTE
    Bezdrátové připojení přes mobilní sítě je ideálním řešením kdekoliv, kde je potřeba vzdálený přístup k odlehlým místům. Rovněž je využitelné jako redundantní cesta pro přenos alarmů v souladu s bezpečnostními standardy pro objekty s vysokým rizikem.
  • FBD & LD - grafické programovací jazyky
    Ostrovní systémy mohou navíc vykonávat řídící programy. Typickými příklady jsou: alarmové systémy pro zabezpečení vzdálené lokality, sběr dat z meteorologických stanic, kontrola čerpání vody z vrtů. Vše se programuje v softwaru s grafickým rozhraním se stovkami podporovaných funkcí.
  • I & O - velký výběr podporovaných vstupů a výstupů
    Součástí systému řídících jednotek IPLOG-GAMA jsou i IO moduly s různými typy digitálních a analogových vstupů a výstupů. IO moduly mohou být součástí řídící jednotky nebo jsou dodávány jako samostatné IO moduly s Modbus rozhraním.

Jak to začalo ?

Myšlenka, která mě přivedla k vývoji ostrovního (OFF-GRID) systému přišla během zakládání vinice na odlehlém místě bez dostupné elektřiny. Největší výzvou byl vývoj MPPT nabíječe. Hlavní problém spočíval v tom, že jsme se rozhodli propojit nabíječ s PoE+ injektorem a Modbus rozhraním pro řízení a monitorování nabíječe. Nechtěli jsme také příliš zvětšovat jeho velikost velkým pasivním chladičem. Proto jsme se nejprve zaměřili na maximalizaci efektivity designu a velký chladič nahradili malým ventilátorem řízeným mikroprocesorem. Mikroprocesor měří teplotu nabíječe a aktivuje ventilátor, pokud je teplota příliš vysoká. Současně procesor měří další provozní proměnné, jako je nabíjecí proud, napětí baterie, proud z fotovoltaických panelů apod. Řídicí PLC ukládá naměřené hodnoty do databáze a v případě potřeby je zobrazuje online na webové stránce. Na začátku 24/7 testů jsme používali PLC s 2G / 3G modemem, který jsme později nahradili finální verzí podporující i sítě 4G-LTE. Obrovskou výhodou použitého PLC je velká variabilita vstupů a výstupů. V DEMO systému jsme například použili poplachové vstupy, ke kterým jsme připojili mikrovlná čidla pokrývající prostor vinice a tamper pro detekci otevření rozváděče s PLC. V případě alarmu PLC odešle SMS na přednastavená čísla a automaticky zapne napájení PoE kamery. Prostřednictvím VMS klientů na mobilním telefonu a počítači můžu kdykoliv dálkově vinici zkontrolovat. Dalším úkolem PLC je automatické ovládání kachních dvířek a od jara roku 2019 i řízení čerpání vody z vrtané studny.
Napsal: Tomáš Metelka

Blokové schéma systému

pic

 

Závěr

Dokončený ostrovní systém splnil a překonal cíle, které jsme si stanovili před zahájením vývoje. Systém je schopen chránit vzdálený objekt, zároveň vykonávat řídicí program a bezpečným způsobem poskytovat data vzdáleným uživatelům. Během velmi teplého léta a řady bouřek prokázal systém také svou vysokou odolnost proti extrémnímu počasí.

Poznámka pro vinaře:

Česká Skalice samozřejmě nepatří do typických vinařských oblastí. Nejbližší oblastí je zhruba 15 km vzdálený Kuks. Přesto bylo na Náchodsku a Trutnovsku v posledních letech vysazeno řadou nadšenců několik tisíc sazenic vinné révy. Pro moji mikrovinici jsem vybral rezistentní odrůdy Solaris a Cabernet Cortis, které dodala firma Bílovin z Velkých Bílovic.

Příkony použitých zařízení

 
Zařízení Příkon [W]* Poznámka
IPLOG-G2-05 2.2 W 3G/2G PLC METEL - typ použitý při počítečních testech (červen)
IPLOG-G3-05-RE8.1 - 4G/3G/2G PLC METEL - plánované nasazení v dubnu 2018
BM-MPPT-6-PoE 1 W MPPT POE+ injektor s:
- 2 vstupy pro FVE panel / turbínu,
- výstup pro AKU
- tepelná kompenzace nabíjení.
Účinnost step-up konvertoru je 93% při plném zatížení.
Kamera AXIS P142-LE 12.8 W spotřeba včetně IR přísvitu.- 4. července nahrazena PTZ kamerou
PTZ kamera AXIS P5512-E 12.5 W IEEE 802.3 af class.3 - nasazena 4. července
SIP-3020 0,4 W čidlo OPTEX 30 x 20 m
SIP-3020/5 0.4 W čidlo OPTEX 30 x 20 m + vestavěný detektor pro podhled
*Uvedené hodnoty jsou orientační.

Průběh experimentu

 
Datum Poznámky  
Duben - květen 2017 V tomto období proběhly hlavní přípravy zahrnující instalaci sloupu, hromosvodu a uzemnění.
5.června Dnes jsme prvně spustili systém o osazení: PLC, PoE injektor, kamera a EVB nabíjecí modul bez ochran
22.-25. červen Proběhl 65h trvající test provozu systému pouze z baterie bez dobíjení.
29. červen Vyměnili jsme provizorní EVB finální modul MPPT nabíječe.
30. červen Máme plně funční vzdálené ovládání systému pomocí SMS a přenos záznamů na server.
30. červen Malá zajímavost: Průměrná síla GSM signálu je okolo -95 dBm. PLC je většinou připojeno na cca 15km vzdálený vysílač s 2G sítí.
Vysílač v bezprostřední blízkosti (cca 3 km) je většinou odstínem vzrostlým lesem.
4. srpna Fixní kamera byla nahrazena PTZ kamerou a kapacita akumulátoru zvýšena na 60 Ah. V případě poplachu řídící jednotka:
- otáčí kamerou přes nastavené presety,
- archivuje obrázky do úložiště,
- odesílá SMS.
28. září V první polovině září přišlo do našeho kraje výrazné ochlazení, oblačnost a vydatné srážky. Stávající zdroje energie:
- solární panel Victron 80 Wp,
- turbína Rutland 504,
se ukázaly jako nevyhovující. Tento stav jsme díky průběžnému vyhodnocování dat ukládaných do databáze očekávali a připravili se na něj:
1. Během dní s minimálním přísunem energie jsme vyzkoušeli automatické vypnutí systému při poklesu napětí baterie pod 10V a jeho opětovný start.
2. Přidáním druhého 80Wp panelu a výkonnější turbíny od výrobce Ista Breeze jsme posílili energetické zdroje. Nová vrtule startuje již při rychlosti větru 2.7 m/s.
Později ještě plánujeme doplnit další dva 80Wp panely.
2. října žlutá - napětí FV panelu
zelená - napájecí napětí IPLOGu
modrá - proud z FV panelu

pic
6. října Systém je z hlediska energetických zdrojů plně osazený a obsahuje:
- 1x turbína Ista Breeze o průměru 1m,
- 4x 80Wp panel.
Na videu je zachycena činnost turbíny při větrných poryvech v rozmezí 2 - 7 m/s
pic
30.října V oblasti, kde je systém instalován, musíme v období od podzimu do jara počítat i s několikatýdenním obdobím bez slunečného dne. Proto jsme systém v říjnu přepnuli do úsporného režimu. Kamera nyní startuje pouze v případě poplachu či na základě příkazu z webového rozhraní na mobilu nebo PC. V úsporném režimu je příkon systému okolo 3W. Systémová baterie se tak stačí plně dobít i během oblačného dne.
21.ledna Zimní počasí s teplotami okolo nuly přišlo na přelomu roku. V lednu napadl i sníh. Systém je stále z 99% napájen z FVE panelů. rychlost větru se jenom vyjímečně pohybuje okolo 5 m/s, což je minimální rychlost nutná pro výrobu energie  pic
27.února

V druhé polovině února klesly teploty až k -15°C. Začal foukat vítr. Na přiložených grafech je názorně vidět:

  • červená linka - periodicky se měnící napětí z FVE panelů 
  • modrá linka - kolísající napětí na turbíně
  • zelená linka - napětí baterie

pic

pic

pic

28.listopadu

Na konci listopadu 2018 jsme ukončili experimentální fázi vývoje. Systém je plně funkční a připraven k nasazení. V létě 2018 byl další demo systém nasazen v Portugalsku pro monitorování staveniště.
Během vývoje zákazníci systém úspěšné otestovali v aplikacích pro:
- střežení státních hranic
- monitorování silničního provozu

V případě jakýchkoli dotazů vám rádi poskytneme podrobné informace na: info@metel.eu

Orientační ceny hlavních částí systému

  Koncová cena v Kč a bez DPH
PLC/LTE router IPLOG-GAMA 15.000 ~ 25.000
Rozváděč OGx včetně nabíječe a dalšího příslušenství 18.000 ~ 29.000
Samostatný MPPT nabíječ (bez / s injektorem) 5.000 ~ 9.000
Solární panely Victron Bluesolar 4 x 80 Wp < 10.000
Turbína Air Speed 12V iSta Breeze. < 10.000
GEL akumulátor 60 Ah Victron
4.000
Sloup < 10.000
Hromosvod a uzemnění < 5.000
Venkovní čidlo OPTEX
16.000

 

Uživatel:

Přihlásit