Page Not Found

W naszej strefie klimatycznej zapewnienie odpowiedniej temperatury pomieszczeń jest oczywistą koniecznością, a koszty ogrzewania stanowią pokaźny procent wydatków związanych z kosztami utrzymania. W trosce o środowisko naturalne, zmniejszenie poziomu zanieczyszczenia powietrza oraz redukcja emisji dwutlenku węgla spowodowanych głównie wykorzystywaniem paliw kopalnych do ogrzewania skłaniają od dawna do przechodzenia na inne źródła ciepła, a w przypadku silnie zurbanizowanych obszarów budowy również do rozbudowy sieci ciepłowniczych ograniczających się do jednego, dużego źródła produkującego energię cieplną.

Wprowadzenie do modernizacji systemów ciepłowniczych

Coraz rzadziej systemy ciepłownicze to tylko system rur, którymi doprowadza się ciepło do odbiorców końcowych. Rozwój nowoczesnych technologii i ich zastosowanie w ciepłownictwie sprawia, że systemy ciepłownicze stanowią coraz bardziej złożoną infrastrukturę naszpikowaną urządzeniami automatyki przemysłowej i coraz popularniejszą automatyką budynkową. Tworzy ona inteligentne systemy telemetryczne zapewniające całodobowe monitorowanie i automatyzację procesów związanych z bezpieczeństwem i efektywnością przesyłania i dystrybucji ciepła.

Nowe technologie, naturalne zużywanie się elementów składowych sieci ciepłowniczych oraz właściwa ich konserwacja i utrzymanie wiążą się z ciągłą modernizacją systemów ciepłowniczych. Starsze sieci ciepłownicze wykonane w technologii kanałowej są zastępowane sieciami wykorzystującymi rury preizolowane, dzięki czemu zyskują dodatkowe możliwości monitorowania i sterowania, jak choćby zastosowanie systemów alarmowych sieci ciepłowniczych. System alarmowy nadzoruje sieć, sygnalizuje przekroczenie progów alarmowych, zapewnia dokładną lokalizację awarii, ale także na bieżąco analizuje stan sieci przesyłowej wskazując newralgiczne miejsca wymagające modernizacji i eliminując tym samym potencjalne awarie.

Nowoczesne systemy ciepłownicze, to także nowoczesne systemy telemetryczne. Zdalny odczyt danych pomiarowych, moduły we/wy, koncentratory i sterowniki swobodnie programowalne zyskują coraz to nowe możliwości zwiększając tym samym również możliwości systemów telemetrycznych. Dzięki modernizacji i zastępowaniu starszych urządzeń przez nowoczesne urządzenia, takie jak sterowniki swobodnie programowalne, koncentratory, bezprzewodową transmisję danych, czy magistralę M-Bus systemy telemetryczne mogą przetwarzać większą liczbę danych pomiarowych i sprawniej sterować procesami. Natomiast dzięki oprogramowaniu SCADA zyskują moduły wizualizacji całego systemu ciepłowniczego, moduły analizy, rozliczania odbiorców i prognozowania zużycia energii oraz planowanie przeglądów i modernizacji.

Rola koncentratorów danych w nowoczesnych systemach ciepłowniczych

Istotną rolę w nowoczesnych systemach ciepłowniczych pełnią koncentratory danych, a zwłaszcza sterowniki swobodnie programowalne. Jednym z podstawowych problemów systemów telemetrycznych jest ich okablowanie. Tysiące urządzeń zdalnego odczytu danych i przesyłanie dziesiątek tysięcy danych monitorowanych parametrów systemu telemetrycznego wymaga ogromnej liczby połączeń. Jednocześnie większość urządzeń zdalnego odczytu wykorzystuje do komunikacji transmisję szeregową, która zapewnia bezpieczną transmisje danych na odległość zaledwie kilku metrów. Wiele punktów pomiarowych znajduje się w trudno dostępnych miejscach lub są bardzo rozproszone w terenie, a to nie ułatwia ich okablowania.

W każdym z tych przypadków nieocenioną rolę pełnią koncentratory danych, których zadaniem jest obsługa wielu różnych danych przychodzących, gromadzenie ich i przesłanie w celu dalszego przetwarzania. Koncentratory danych dysponują dużą liczbą wejść i wyjść analogowo-cyfrowych oraz różnych rodzajów transmisji danych, dzięki czemu można przyłączać do nich wiele urządzeń pomiarowych. Stwarza to również możliwość przyłączenia innych współpracujących z nimi koncentratorów i zbiorczej transmisji (np. bezprzewodową lub za pośrednictwem szyny M-Bus) pakietów danych znacznie redukując okablowanie i na znacznie większe odległości.

Szczególną rolę wśród koncentratorów odgrywają sterowniki swobodnie programowalne. Ich dodatkową zaletą jest możliwość wykonywania zapisanych w pamięci programów, które na podstawie analizy danych wejściowych mogą sterować lokalnymi procesami. Przykładem może być sterownie pompami, silnikami, zaworami lub sygnalizowanie przekroczenie progów alarmowych, czy nieprawidłowości w działaniu systemu.

Optymalizacja zarządzania dzięki analizie danych

Bez koncentratorów gromadzących i przesyłających dane niemożliwa byłaby analiza działania systemu, sterowanie i optymalizacja zarządzania systemami ciepłowniczymi. Wykorzystanie technik komputerowych w systemach telemetrycznych doprowadziło do powstania wyspecjalizowanego oprogramowania SCADA. Zgromadzone i przesłane przez koncentratory dane analizowane są przez wyspecjalizowane moduły systemów SCADA umożliwiając m.in. mapowanie i wizualizację całego procesu i poszczególnych zdarzeń w czasie rzeczywistym, monitorowanie wydajności, optymalizację kosztów eksploatacyjnych, bilingi, przewidywanie awarii i planowanie konserwacji.

Chcesz wdrożyć system telemetryczny do swojego biznesu?

Trudno dziś sobie wyobrazić sieć ciepłowniczą bez odpowiednich systemów zabezpieczeń i ciągłej, całodobowej kontroli stanu urządzeń i elementów sieci ciepłowniczej. Sytuacja, w której dostawca ciepła dowiaduje się o nieprawidłowościach w działaniu lub awarii sieci ciepłowniczej od odbiorcy ciepła jest nie do pomyślenia. Systemy alarmowe sieci ciepłowniczych to już codzienność i konieczność zapewniająca bezpieczeństwo sieci i ciągłość dostaw ciepła.

Systemy alarmowe w sieciach ciepłowniczych

Głównym zadaniem systemów alarmowych sieci ciepłowniczych jest ciągły nadzór nad prawidłowością przebiegu procesu dostaw energii cieplnej do odbiorców i działania elementów systemu oraz odpowiednie, w pełni zautomatyzowane, alarmowanie o zaistniałych awariach z jednoczesnym podejmowaniem działań zapobiegających skutkom awarii. Nowoczesne systemy telemetryczne umożliwiają nie tylko wykrywanie i sygnalizowanie awarii, ale także odpowiednio wczesne wykrywanie potencjalnych źródeł uszkodzenia infrastruktury sieci i właściwe zapobieganie wystąpieniu niekorzystnych zdarzeń.

Typy alarmów i ich znaczenie dla sieci ciepłowniczych 

Systemy alarmowe sieci ciepłowniczych wpływają nie tylko na bezpieczeństwo sieci ciepłowniczej w zakresie dostaw ciepła, ale w istotny sposób wpływają na efektywność jej działania, redukując koszty wynikające ze strat ciepła i utraty środka grzewczego w wyniku nieszczelności w sieci.

W przypadku starszych sieci ciepłowniczych wykonywanych metodą kanałową wykrywanie i zapobieganie awariom, a także utrzymanie ciągłości dostaw ciepła było i jest utrudnione. Objęte nadzorem mogą być jedynie węzły cieplne i studzienki, natomiast rury przesyłowe pozostają praktyczne poza bezpośrednią kontrolą. Zawilgocenie lub zalanie węzła cieplnego, czy studzienki, przecieki na trójnikach, mufach i połączeniach rur są sygnalizowane przez system jako awarie. System alarmuje również zmiany ciśnienia w instalacji grzewczej świadczące o wycieku lub zatorze w rurach. Lokalizacja miejsca awarii ogranicza się do wskazania konkretnego węzła lub studzienki albo jedynie odcinka instalacji między jednym, a drugim punktem pomiarowym.

Znacznie łatwiejsza jest kontrola i nadzór nowoczesnych sieci ciepłowniczych wykonanych w technologii rur preizolowanych, w których wszystkie elementy infrastruktury są objęte monitorowaniem, a lokalizacja usterki, w każdym przypadku, jest bardzo precyzyjna i nie przekracza 1 m. Instalacje wykonane z rur preizolowanych umożliwiają pomiar stanu zawilgocenia warstwy izolacyjnej. Umożliwia to kontrolę stanu instalacji, dzięki czemu możliwe jest utrzymywanie jej w stanie, który nie tylko nie grozi awariami w formie wycieku, ale także stratom ciepła w procesie przesyłu wynikających z pogorszenia właściwości termoizolacyjnych instalacji.

Najpoważniejsze konsekwencje wynikające z ignorowania alarmów to, poza niezadowoleniem odbiorców, utrata znacznych ilości czynnika grzewczego, straty ciepła wynikające zarówno z samego wycieku, jak również z konieczności podgrzania uzupełnionego czynnika do właściwej temperatury. Z kolei ignorowanie alarmów związanych z zawilgoceniem rur preizolowanych prowadzi do szybszej degradacji samej rury, a w dalszej perspektywie do poważnych awarii.

Nowoczesne technologie i strategie monitorowania i zarządzania alarmami 

Wpływ nowoczesnych technologii takich jak transmisja bezprzewodowa, inteligentne urządzenia pomiarowe, zdalny odczyt danych,  sterowniki swobodnie programowalne, specjalistyczne oprogramowanie, czy wreszcie rury preizolowane sprawiają, że systemy alarmowe oferują coraz większe możliwości monitorowania i zarządzania alarmami.

Możliwość definiowania progów alarmowych w celu kategoryzacji alarmów związanych z nieszczelnością instalacji (uszkodzenie mechaniczne i rozerwanie rury, nieszczelność połączeń, niewielki wyciek, zawilgocenie warstwy izolacyjnej) pozwala na stosowanie odpowiednich, w pełni zautomatyzowanych, działań zapobiegawczych, jak sterowanie pompami w celu regulacji ciśnienia, zaworami w celu odcięcia uszkodzonego odcinka instalacji oraz autodiagnostyka poprawności działania systemu telemetrii. Dzięki transmisji bezprzewodowej, WiFi, magistrali M-Bus oraz koncentratorom danych możliwe jest łatwa rozbudowa sieci ciepłowniczej i wzrost zasięgu systemu monitorowania obejmujący całe miasta, a nawet aglomeracje. Oprogramowania SCADA umożliwia mapowanie i wizualizację całego procesu, przetwarzanie informacji i sterowanie w czasie rzeczywistym, analizę danych, prognozowanie zapotrzebowania na ciepło w określonych porach roku, miesiącach, dniach, itp.

Chcesz wdrożyć system telemetryczny do swojego biznesu?

Moduły wykonawcze stanowią jeden z istotnych elementów składowych telemetrycznych systemów monitorowania i sterowania procesami. Ich zadaniem jest automatyzacja lokalnych procesów wykonawczych takich, jak automatyczne sterowanie oświetleniem, ogrzewaniem, klimatyzacją lub wentylacją w pomieszczeniach, załączanie i wyłączanie pomp, silników, zaworów, itp.

Moduły wykonawcze w automatyce

Tym, co istotnie różni moduły wykonawcze od innych urządzeń automatyki jest ich wyposażenie w wyjścia wysokoprądowe posiadające moc niezbędną do zasilania przekaźników lub triaków sterujących działaniem urządzeń wykonawczych takich, jak pompy, silniki, elektrozawory, klimatyzatory, itp.

Do systemu wejść modułu wykonawczego mogą docierać zarówno dane pochodzące bezpośrednio z czujników, koncentratorów lub kontrolerów, takich jak sterowniki swobodnie programowalne PLC, zarządzających procesami i koncentratorów danych lub modułów we/wy przetwarzających dane przychodzące z wielu źródeł. W zależności od tego jak zaprogramowano moduł wykonawczy, na jego wejściach mogą pojawiać się sygnały cyfrowe lub analogowe. Pojawienie się na konkretnym wejściu konkretnego sygnału powoduje pojawienie się sygnału sterującego na odpowiadającym temu zdarzeniu wyjściu. Moduł wykonawczy może jednocześnie analizować wiele różnych sygnałów wejściowych, a poszczególne wyjścia mogą sterować różnymi urządzeniami. 

Kluczowe zastosowania modułów wykonawczych

Moduły wykonawcze znajdują zastosowanie przede wszystkim w różnego rodzaju  systemach telemetrycznych monitorujących i sterujących procesami produkcyjnymi i technologicznymi, a ich rola polega na automatyzacji poszczególnych etapów procesów wykonawczych, szczególnie realizowanych lokalnie, z dala od centrum sterowania. Dodatkowo realizują też przesyłanie informacji o realizacji zaplanowanych zdarzeń lub awariach do systemu nadrzędnego.

Do najpopularniejszych zastosowań modułów wykonawczych należy w pełni automatyczna kontrola oświetlenia uwzględniająca detektory ruchu i czujniki zmierzchowe, czy regulacja temperatury i wilgotności powietrza w pomieszczeniach zapewniająca utrzymanie tych parametrów w odpowiednim zakresie w określonych dniach i godzinach, a przy tym np. eliminująca jednoczesną pracę klimatyzatora i grzejników. Moduły sterowania świetnie sprawdzają się w systemach bezpieczeństwa, gdzie z powodzeniem zapewniają kontrolę dostępu do poszczególnych pomieszczeń, w tym autoryzowany dostęp, w systemach przeciwpożarowych, gdzie współpracują z czujnikami dymu, dwutlenku węgla itp. uruchamiając alarm (lokalnie i przez SMS) i odpowiednio zraszacze lub wentylację.

Do przykładów zastosowań modułów wykonawczych w automatyzacji procesów przemysłowych należą m.in. systemy alarmowe sieci ciepłowniczych, w których moduły wykonawcze sterują pompami i elektrozaworami regulując właściwy przepływ ciepła w poszczególnych nitkach sieci ciepłowniczej oraz optymalizując koszty przesyłania. W przypadku awarii takiego systemu moduły zamykają zawory w uszkodzonym fragmencie sieci minimalizują straty ciepła, utratę czynnika grzewczego i szkody środowiskowe.

Korzyści z integracji modułów wykonawczych

Integracja modułów wykonawczych w systemach automatyki przyczynia się do zwiększenia efektywności energetycznej, poprawy bezpieczeństwa i komfortu użytkowania, a także optymalizacji procesów produkcyjnych. Dzięki dużej liczbie wejść analogowych i cyfrowych oraz równie dużej liczbie wyjść analogowych, cyfrowych i sterujących zintegrowane moduły sterujące mogą jednocześnie analizować kilka parametrów pomiarowych i obsługiwać kilka różnych urządzeń oraz współpracować z innymi modułami sterującymi przekazując im część zadań związanych z procesami wykonawczymi. 

Przy rozbudowanych systemach telemetrycznych wiele nadzorowanych obiektów jest rozproszonych na dużym obszarze. Łatwiej zatem jest przesyłać do modułów wykonawczych dane pomiarowe niż sterować urządzeniami wykonawczymi na duże odległości. Integracja modułów pozwala na eliminację dużej liczby przewodów zasilających urządzenia wykonawcze na rzecz skoncentrowania kilku takich urządzeń w niewielkiej odległości od modułu wykonawczego, które lokalnie wykonują wszystkie niezbędnie zadania i poprzez to zminimalizować liczbę samych modułów wykonawczych w całej instalacji systemu.

Przyszłość i rozwój modułów wykonawczych

Rosnąca inteligencja systemów automatyki, perspektywa wykorzystania sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego do dalszego usprawnienia procesów sprawiają, że przyszłość modułów wykonawczych jest raczej niezagrożona. Zdalny odczyt danych pomiarowych, bezprzewodowa transmisja danych, sterowniki swobodnie programowalne PLC oraz pozostałe moduły automatyki i telemetrii oraz wsparcie informatyczne w postaci systemów SCADA sprawiają, że systemy telemetryczne są coraz powszechniej stosowane i oczekiwania wobec nich ciągle rosną.

Już dziś systemy telemetryczne przeznaczone do sterowania i monitoringu obejmują kilka, a nawet kilkanaście różnych, niezależnych i jednocześnie obsługiwanych procesów. Rozszerza się też asortyment inteligentnych urządzeń pomiarowych i urządzeń wykonawczych.

Dobrym przykładem rozwoju mogą być:

systemy automatyki budynkowej, w których jeden system telemetryczny steruje oświetleniem zewnętrznym i wewnętrznym opartym na detekcji ruchu i warunkach pogodowych,

regulacja temperatury poszczególnych pomieszczeń według określonego harmonogramu połączona z detekcją obecności,

kontrola dostępu do pomieszczeń (lokali) połączona z autoryzowanym dostępem,

kontrola zużycia wody, gazu, energii elektrycznej połączona z wykrywaniem awarii i ich automatycznym zgłaszaniem do odpowiednich służb,

monitoring pomieszczeń z wykrywaniem ruchu,

bezpieczeństwo przeciwpożarowe łączące wykrywanie i zgłaszanie zagrożenia oraz wykonujące pierwsze niezbędne działania zapobiegawcze np. automatyczne otwieranie wszystkich drzwi, uruchamianie zraszaczy, itp., czy odcinanie mediów w nieużywanych pomieszczeniach.

W przyszłości systemy telemetryczne w połączeniu z oprogramowaniem SCADA wspomagane przez sztuczną inteligencję będą potrafiły uczyć się oraz planować z góry optymalne zużycie mediów, rozpoznawać twarze i na ich podstawie dokonywać autoryzacji lub reagować na polecenia głosowe. Wszystko to trudno sobie wyobrazić bez inteligentnych modułów wykonawczych.

Zdalny odczyt danych w znaczący sposób wpłynął na rozwój automatyki umożliwiając powstanie takich jej dziedzin, jak telemetria, telematyka, automatyka przemysłowa, czy automatyka budynkowa. Możliwość odczytu danych na odległość pozwoliła dotrzeć do trudno dostępnych miejsc, pomiary dotąd niedostępnych parametrów takich, jak przepływ płynów i gazów w sieciach przesyłowych i punktach odbioru, w dodatku eliminując udział w tych procesach czynnika ludzkiego i przyczyniając się do znacznych oszczędności.

Wprowadzenie do zdalnego odczytu danych

Zdalny odczyt danych to możliwość dokonywania pomiarów na odległość, co oznacza odczytanie parametrów dowolnego procesu bez obecności człowieka w miejscu odczytu. Pojawienie się inteligentnych liczników, czujników, detektorów i podobnych urządzeń pomiarowych zdolnych przesyłać na odległość wartości pomiarów lub zasygnalizować wystąpienie określonego zdarzenia umożliwiło rozwój i powstanie takich dziedzin, jak telematyka i telemetria.

Połączenie możliwości oferowanych przez zdalny odczyt z nowymi technologiami wykorzystującymi sterowniki swobodnie programowalne, koncentratory danych, moduły wykonawcze zaowocowały pojawieniem się systemów telemetrycznych i telematycznych umożliwiających automatyzację nadzoru i sterowanie procesami produkcyjnymi i technologicznymi w wielu dziedzinach, takich jak produkcja przemysłowa, ciepłownictwo, energetyka, budownictwo, medycyna, czy transport.

Pojawienie się transmisji bezprzewodowej umożliwiło dotarcie do trudno dostępnych lub niebezpiecznych miejsc oraz objęcie nadzorem dużych obszarów np. osiedli i miast lub globalnych instalacji ciepłowniczych, wodnych, gazowych czy elektrycznych. Wzrosła też elastyczność systemów nadzoru i sterowania w zakresie obsługi rozproszonych punktów pomiarowych, rozbudowy i zasięgu działania.

Oprogramowanie SCADA jeszcze bardziej wpłynęło na rozwój telemetrii i telematyki. Poszerzenie możliwości systemów monitorowania i sterowania procesami o gromadzenie i przetwarzanie danych, wizualizację procesów i moduły analityczne spowodowały powstawanie inteligentnych sieci i zbliżenie się do koncepcji Internetu Rzeczy (ang. Internet of Things), w którym urządzenia uczestniczące w procesie wymieniają między sobą dane, modyfikując przebieg procesu i przekazują informację do centrum sterowania.

Zmiany w monitorowaniu zużycia zasobów

Chyba coraz mniej osób ma kontakt z pracownikami gazowni, elektrowni czy wodociągów pojawiających się raz w miesiącu w celu odczytania stanu odpowiedniego licznika, co często wiązało się także z obecnością właściciela lokalu. To właśnie wpływ zastosowania urządzeń zdalnego odczytu, które w każdej chwili są gotowe do przesłania wskazań monitorowanego urządzenia sprawił, że fizyczna obecność przy liczniku stała się zbędna. W dodatku pomiar odbywa się znacznie szybciej i bez pomyłek. Przy okazji system telemetryczny monitorujący dany proces np. system nadzoru sieci ciepłowniczej uzyskuje informacje wynikające z porównania np. ilości dostarczonej i zużytej energii cieplnej takie, jak bieżące zapotrzebowanie, straty ciepła w sieci przesyłowej, nie mówiąc o wykrywaniu i zapobieganiu skutkom awarii, co w znaczącym stopniu wpływa na optymalizację kosztów utrzymania i eksploatacji sieci ciepłowniczej.

Na tym jednak nie kończy się rola zdalnego odczytu. Systemy automatyki budynkowej również wykorzystują zdalny odczyt do monitorowania zużycia wody, gazu, energii elektrycznej i cieplnej sterując ogrzewaniem według zaprogramowanego i łatwego do modyfikacji harmonogramu, sterują oświetleniem uwzględniając ruch lub obecność w pomieszczeniach i natężenie naturalnego oświetlenia, alarmują np. o nadmiernym zużyciu wody (niezakręcony kran, uszkodzona uszczelka) lub prądu (nie wyłączone, a nieużywane urządzenia). Systemy automatyki budynkowej pozwalają na znaczne oszczędności w rachunkach za media i wpływają na bezpieczeństwo.

Poprawa jakości życia mieszkańców

Wykorzystanie zdalnego odczytu danych wpływa bardzo istotnie na poprawę jakości życie mieszkańców. Przede wszystkim uwalnia mieszkańców od konieczności stałego nadzorowania właściwej temperatury, nadmiernego zużycia wody, gazu czy prądu, ponieważ systemy automatyki budynkowej wykonują wszystkie te czynności automatycznie. W dodatku, dzięki mobilnej aplikacji można śledzić na bieżąco zarówno zużycie poszczególnych mediów, jak i aktualną wysokość rachunków.

Systemy telemetryczne takie, jak system alarmowy sieci ciepłowniczych, systemy monitorowania sieci wodociągowych, gazowych, energetycznych, czy telefonii stacjonarnej tworzone na potrzeby producentów i dostawców tych usług zapewniają personalizację usług i odpowiednią reakcję na zmieniające się zapotrzebowanie, automatyczne i natychmiastowe wykrywanie oraz precyzyjną lokalizację i możliwie najszybsze usuwanie skutków awarii.

Wyzwania i przyszłość zdalnego odczytu danych

Jednym z podstawowych wyzwań stojących przed systemami wykorzystującymi zdalny odczyt danych są koszty związane z ich tworzeniem i wdrożeniem, jednak w miarę ich coraz powszechniejszego zastosowania należy się spodziewać powolnego spadku cen zarówno podzespołów, jak i odpowiedniego oprogramowania.

Kolejny problem to bezpieczeństwo danych i ochrona prywatności. Na szczęście dane osobowe są najczęściej przechowywane na serwerach w centrach sterowania systemem i należy oczekiwać, że są wystarczająco chronione. Jednak sceptycy zwracają uwagę na niedostateczne zabezpieczenie samych urządzeń zdalnego odczytu. Podobno problem ten dotyczy np. części zdalnych liczników poboru energii elektrycznej, które mają być wymieniane w całej Polsce. Zdaniem ekspertów możliwe jest przechwycenie kontroli nad urządzeniem i odcięcie prądu użytkownikowi. Powszechność i duża różnorodność urządzeń zdalnego odczytu pozwala przewidywać jeszcze szybszy rozwój systemów monitorowania i sterowania coraz większą liczbą procesów. Przyszłe systemy powinny obejmować swoim zasięgiem całe miasta i kompleksową obsługę procesów związanych z dostawami nośników energii od procesów związanych z wytwarzaniem, przez procesy przesyłania, aż po dystrybucję i indywidualne rozliczenia ich zużycia.

Chcesz wdrożyć system telemetryczny do swojego biznesu?

Rewolucja w zarządzaniu energią dzięki nowoczesnej transmisji danych wiąże się przede wszystkim z wykorzystaniem konwerterów i modemów transmisji przewodowej i bezprzewodowej. Nowoczesne konwertery zapewniają lepsze dopasowanie urządzeń pomiarowych przeznaczonych do zdalnego odczytu danych do wykorzystywanych przez systemy telemetryczne rodzajów transmisji i ich ujednolicenie oraz zwiększenie liczby i rodzaju przesyłanych danych. Wykorzystanie przewodowej i bezprzewodowej transmisji danych dzięki różnorodnym modemom umożliwia nie tylko dokonywanie ciągłych pomiarów w miejscach trudno dostępnych, ale przede wszystkim pozwala na tworzenie rozległych sieci telemetrycznych, w tym sieci obejmujących wiele rozproszonych na dużym obszarze punktów pomiarowych. Wszystko to znacząco wpływa na efektywniejsze monitorowanie i kontrolę zużycia energii.

Konwertery i modemy – serce inteligentnych sieci energetycznych

Większość urządzeń pomiarowych zapewniających zdalny odczyt danych np. inteligentne liczniki poboru ciepła i energii elektrycznej, inteligentne wodomierze i gazomierze w inteligentnych sieciach energetycznych jest wyposażonych w kilka interfejsów transmisji danych, jednak nie jest to ogólnie obowiązująca zasada. Wielu producentów choćby ze względu na obniżenie ceny czy zakres stosowania tych urządzeń ogranicza się np. do jednego rodzaju transmisji. Konwertery transmisji umożliwiają wykorzystanie urządzeń przeznaczonych do jednego rodzaju transmisji do obowiązującego na danym obszarze innego rodzaju transmisji założonego przez twórcę systemu telemetrycznego. Głównym czynnikiem decydującym o wyborze rodzaju transmisji danych jest odległość. Tam, gdzie odległość przesyłu danych jest niewielka wystarczy transmisja szeregowa RS232, ale w przypadku znacznych odległości pewny przesył zapewni jedynie magistrala M-Bus, a w przypadku współpracy z komputerem najbardziej efektywna jest transmisja Ethernet. Z kolei tam, gdzie urządzenia pomiarowe są trudno dostępne lub rozproszone sensowne wydaje się zastosowanie transmisji bezprzewodowej GPRS lub/i LTE-M. Konwertery umożliwiają łatwą zmianę rodzaju transmisji danych na każdym etapie, a modemy zapewniają ich niezawodny i niezakłócony przesył nawet na znaczne odległości.

Przewodowa vs. bezprzewodowa transmisja danych w zarządzaniu energią

Transmisja przewodowa to sprawdzony i najbardziej niezawodny sposób przesyłania danych. W przypadku systemów telemetrycznych posiada też swoje wady, jednak są one łatwe do wyeliminowania. Najpopularniejsza transmisja RS232 umożliwia poprawne przesyłanie danych zaledwie na kilka lub kilkanaście metrów, ale jej zaletą jest współpraca z większością urządzeń. Przesyłanie danych na znaczne odległości zapewnia magistrala M-Bus, jednak nie wszystkie urządzenia posiadają odpowiedni interfejs. Zaletą tego rodzaju transmisji jest możliwość zasilania z niej urządzeń pomiarowych i innych urządzeń automatyki, , koncentratory, moduły wejścia/wyjścia, konwertery, moduły wykonawcze, itp. Problemy związane z dostosowaniem rodzaju transmisji między poszczególnymi elementami systemów telemetrycznych z powodzeniem rozwiązują konwertery. Złożone systemy telemetrii składają się z setek, jeśli nie tysięcy różnego rodzaju urządzeń przesyłających różnego rodzaju dane. Przesyłanie danych z każdego z nich wiązałoby się z ogromną liczbą przewodów niezbędnych do transmisji. Ten problem już dawno został rozwiązany dzięki konwerterom, koncentratorom i układom wejścia/wyjścia, które mogą gromadzić i przetwarzać różnego typu dane i przesyłać je na znaczne odległości np. z wykorzystaniem opartej na jednym przewodzie magistrali M-Bus.

Transmisja bezprzewodowa sprawdza się idealnie w miejscach trudno dostępnych oraz sieciach rozproszonych, w których miejsca pomiarów są znacznie od siebie oddalone i transmisja przewodowa jest mało opłacalna lub skomplikowana. Wadą transmisji bezprzewodowej jest podatność na zakłócenia spowodowane przez wyładowania elektryczne i niekorzystne warunki atmosferyczne (śnieg, lód). Zakłócenia te mają, na szczęście, charakter incydentalny, więc w zasadzie nie wpływają na prawidłowe działanie systemów telemetrii nawet w przypadku stałego nadzoru i transmisji danych.

Przyszłość zarządzania energią z konwerterami i modemami

Możliwość prowadzenia zdalnych pomiarów w czasie rzeczywistym, uniwersalność i elastyczność systemów telemetrii miała wpływ na wykorzystanie ich przede wszystkim w nadzorze i zarządzaniu energią. Systemy telemetryczne znalazły zastosowanie w ciepłownictwie, energetyce czy automatyce budynkowej.

Systemy telemetryczne w ciepłownictwie stosowane są już od dawna. Pojawienie się inteligentnych liczników ciepła umożliwiających ich zdalny odczyt sprawiło, że z powodzeniem zastosowano je w systemach rozliczania poboru ciepła. Pojawienie się rur preizolowanych wpłynęło na wzrost możliwości zarządzania nie tylko samym przesyłem ciepła, ale także minimalizacją strat w przypadku awarii sieci ciepłowniczej. System alarmowy sieci ciepłowniczej może w czasie rzeczywistym nadzorować nawet najbardziej rozbudowaną sieć ciepłowniczą i w porę zapobiegać awariom przesyłając m.in. alarmy w formie SMS do odpowiednich służb.

Sprawdzone w ciepłownictwie rozwiązania znalazły zastosowanie w innych dziedzinach. Inteligentne wodomierze i gazomierze umożliwiają zastosowanie telemetrii w systemach rozliczania poboru wody i gazu. Rozpoczyna się ogólnokrajowa akcja wymiany liczników poboru energii elektrycznej, co prowadzi do kompleksowego wykorzystania systemów telemetrii w rozliczaniu poboru prądu. Z uwagi na to, że tego typu systemy istnieją już dość długo ich rozbudowa lub budowa nowych wiąże się z dostosowaniem znacznej liczby rozproszonych urządzeń pomiarowych do wymogów systemu związanych głównie z transmisją danych. Oznacza to, że znaczenie konwerterów i modemów transmisji raczej wzrośnie, podobnie jak wymagania dotyczące ich możliwości, szybkości i niezawodności działania.

Niejednokrotnie złożone systemy telemetryczne zwłaszcza wspierane przez oprogramowanie SCADA monitorują i sterują jednocześnie wieloma procesami. W automatyce budynkowej, która zyskuje coraz większą popularność, systemy telemetryczne obejmują monitorowanie i sterowanie poborem energii elektrycznej, cieplnej, klimatyzacją i wentylacją, bezpieczeństwem. Zadaniem systemu jest już nie tylko nadzór nad prawidłowym działaniem całego systemu, ale także, a może nawet przede wszystkim optymalizacja zużycia różnego rodzaju energii oraz kosztów utrzymania i eksploatacji nadzorowanego obiektu. Kolejnym z wymogów na przyszłość jest możliwość kontroli i zarządzania za pośrednictwem aplikacji mobilnych nie tylko przez administratora systemu, ale również poszczególnych użytkowników np. użytkownika lokalu w bloku, który chce mieć wgląd w bieżące koszty zużytej energii, ciepła, gazu i wody,  móc indywidualnie zaprogramować temperaturę w każdym pokoju w określonych porach dnia i nocy na każdy dzień tygodnia, sterować natężeniem oświetlenia, czy wreszcie móc zdalnie obejrzeć obraz z kamer monitoringu.

Chcesz wdrożyć system telemetryczny do swojego biznesu?

Telemetria już od dawna pełni istotną rolę w ciepłownictwie. Jednym z najczęstszych zastosowań systemów telemetrycznych w energetyce cieplnej są systemy alarmowe sieci ciepłowniczych, których zadaniem jest monitorowanie stanu sieci ciepłowniczych i alarmowanie w przypadku wystąpienia awarii. Wraz z rozwojem technologii systemy alarmowe sieci ciepłowniczych zapewniają coraz większe bezpieczeństwo i efektywność wykorzystania energii. Mimo wzrostu możliwości systemów alarmowych wynikających z pojawienia się nowych urządzeń pomiarowych zapewniających zdalny odczyt, sterowników swobodnie programowanych, bezprzewodowej transmisji danych, czy wykorzystywanych do budowy sieci ciepłowniczej rur preizolowanych ryzyko wystąpienia awarii zostało znacznie ograniczone, podobnie jak jego skutki. Nie oznacza to jednak całkowitego wyeliminowania awarii, bo jest to po prostu niemożliwe.

Główne źródła zagrożenia dla środowiska w sieciach ciepłowniczych

Żyjemy w klimacie, w którym przynajmniej przez pół roku jesteśmy zmuszeni do ogrzewania pomieszczeń. Troska o środowisko wymusza coraz szybsze odchodzenie od źródeł ciepła wykorzystujących paliwa kopalne. Z drugiej strony postępująca urbanizacja zwiększa zapotrzebowanie na ciepło. Na szczęście rosnąca gęstość zabudowy sprawia, że następuje odchodzenie od indywidualnych źródeł ciepła na korzyść sieci ciepłowniczych, które zapewniają dystrybucję ciepła z jednego dużego źródła ciepła do setek i tysięcy odbiorców.

Sieci ciepłownicze, podobnie jak inne konstrukcje, są narażone na różnego rodzaju awarie. Im większa sieć tym większe ryzyko awarii. O ile większość awarii np. uszkodzenie pompy, silnika czy zaworu powoduje jedynie obniżenie temperatury u części odbiorców o tyle rozszczelnienie sieci ciepłowniczej powoduje znacznie dalej idące straty, w tym straty oddziałujące na środowisko naturalne.

Rozszczelnienie instalacji grzewczej może nastąpić z wielu powodów. Może to być uszkodzenie rur przez sprzęt budowlany, pękniecie spowodowane erozją rury, podmyciem przez wody gruntowe lub powódź, itp. Rozszczelnienie może też wystąpić na połączeniu rury z trójnikiem, złączką czy mufą. Obojętnie jaka może być przyczyna usterki, jej efektem będzie mniejszy lub większy wyciek z instalacji. W nowszych sieciach stosuje się rury preizolowane, w których rura przesyłowa chroniona jest dodatkowo wewnętrzną warstwą izolacyjną i zewnętrzną rurą osłonową przez co jest bardziej odporna na uszkodzenia mechaniczne, a tym samym tylko jednoczesne uszkodzenie wszystkich warstw skutkuje jej rozszczelnieniem i wyciekiem wody na zewnątrz sieci ciepłowniczej.

Sieci ciepłownicze i nowe podejście do ekologii

Trudno dziś sobie wyobrazić sieć ciepłowniczą bez monitorowania jej przez system telemetryczny wykorzystujący zdalny odczyt danych. System telemetryczny zapewnia ciągły nadzór stanu sieci ciepłowniczej, a równocześnie umożliwia zautomatyzowaną obsługę sieci ciepłowniczej w zakresie sterowania urządzeniami wykonawczymi odpowiadającymi za działanie sieci, takimi jak pompy, elektrozawory, itp. Analizując dane pochodzące z różnych urządzeń pomiarowych system telemetryczny potrafi również alarmować o występujących w sieci nieprawidłowościach, a dzięki transmisji bezprzewodowej powiadamiać w formie SMS o ich wystąpieniu.

Jednym z najpowszechniej stosowanych systemów telemetrii w ciepłownictwie jest system alarmowy sieci ciepłowniczej. W nowoczesnych sieciach ciepłowniczych wykorzystuje się rury preizolowane, które posiadają wbudowany system alarmowy wykorzystywany przez systemy telemetryczne do wykrywania i dokładnej lokalizacji uszkodzenia rury, przy czym za awarię jest już traktowane zawilgocenie warstwy izolacyjnej. Z kolei zmiana rezystancji pętli wskazuje na poważniejsze uszkodzenia mechaniczne rury. W starszych instalacjach systemy alarmowe ograniczają się, na ogół, do pomiarów przez odpowiednie moduły telemetryczne w węzłach i komorach ciepłowniczych, ale dokładna lokalizacja wycieku jest na ogół utrudniona.

Nieszczelność instalacji sieci ciepłowniczej to z punktu widzenia ekologii utrata dwóch cennych zasobów: wody i ciepła. W prawidłowo działającej sieci ciepłowniczej woda krąży w obiegu zamkniętym, więc, mimo że w instalacji znajdują się jej znaczne ilości jest wykorzystywana wielokrotnie. W sieciach preizolowanych straty ciepła w procesie przesyłania są niewielkie, więc praktycznie całe ciepło dostarczone jest efektywnie wykorzystywane, gdyż albo jest odbierane przez odbiorcę lub wraca do ponownego podgrzania do założonej temperatury.

Dzięki systemom alarmowym sieci ciepłowniczej zarówno woda, jak i ciepło są należycie chronione przed nieuzasadnionym stratom. Zadaniem systemu alarmowego sieci ciepłowniczej jest minimalizacja strat obu tych zasobów w przypadku rozszczelnienia instalacji i wycieku wody.

W przypadku stwierdzenia awarii wycieku system nie tylko powiadamia o wystąpieniu awarii, ale minimalizuje też straty wody i ciepła.  Elementy szkieletu sieci automatycznie odcinają dopływ wody do uszkodzonego fragmentu instalacji, co minimalizuje jej dalszy wyciek. Jednocześnie ciepło zgromadzone w odciętej części instalacji może nadal docierać do obiorców minimalizując skutki awarii.

Po usunięciu awarii ubytek wody musi zostać uzupełniony, ale im bardziej udało się go ograniczyć, tym potrzebna jest jej mniejsza ilość. Mniej wody trzeba będzie też podgrzewać do wymaganej temperatury, co wiąże się z mniejszym zużyciem energii potrzebnej do usunięcia skutków energetycznych awarii.

Gorąca woda może też wywołać szkody w środowisku, takie jak podmycia chodników, ulic, zalanie innych instalacji lub zniszczyć mikroorganizmy w glebie. Jednak szybka reakcja automatyki systemu alarmowego sieci ciepłowniczej powinna skutecznie zminimalizować wpływ awarii na środowisko.

Chcesz wdrożyć system telemetryczny do swojego biznesu?

Sterowniki swobodnie programowalne PLC, to urządzenia bez których trudno dziś wyobrazić sobie jakikolwiek system automatyki, czy też telemetrii. To wyspecjalizowane mikrokomputery, które odbierają, przetwarzają i przesyłają dane pomiarowe dostarczane przez liczniki, czujniki, detektory i inne urządzenia zapewniające zdalny odczyt różnych wielkości fizycznych, a jednocześnie sterują przypisanymi do nich modułami i urządzeniami wykonawczymi oraz informują systemy nadrzędne o stanie obsługiwanych przez nie procesów i urządzeń. Nic dziwnego, że znalazły one szerokie zastosowanie także w inteligentnych systemach automatyki budynkowej.

Rola i znaczenie sterowników PLC w automatyce budynkowej

Sterowniki swobodnie programowalne PLC (ang. Programmable Logic Controller) zwane też jednostkami centralnymi to, w zasadzie, mikrokomputery wyspecjalizowane do zastosowań w dziedzinie automatyki i telemetrii. Dzięki dużej liczbie wejść i wyjść umożliwiających przetwarzanie sygnałów cyfrowych i analogowych pochodzących z różnych urządzeń zapewniających zdalny odczyt danych oraz dzięki możliwości sterowania urządzeniami wykonawczymi sterowniki PLC mogą być wykorzystywane do nadzoru i sterowania dowolnych procesów. Od innych sterowników odróżnia je łatwość tworzenia i modyfikacji oprogramowania zapisanego w pamięci sterownika. W dodatku zmiany te mogą być wykonywane zdalnie.

Elastyczność i uniwersalność sterowników PLC sprawia, że systemy automatyki budynkowej tworzone z ich wykorzystaniem są bardziej wszechstronne, co wpływa na większą efektywność tych systemów. Z kolei ich zdolność gromadzenia i przechowywania danych wsparta przez oprogramowanie SCADA umożliwia tworzenie bardziej inteligentnych systemów monitorowania i sterowania procesami, które nie tylko reagują na zmiany parametrów, ale również potrafią analizować dane, tworzyć statystyki i prognozy związane z właściwą eksploatacją jak i wczesnym przewidywaniem awarii.

Jak sterowniki PLC ulepszają inteligentne systemy budynkowe?

Sterowniki PLC w inteligentnych systemach automatyki budynkowej znajdują szerokie zastosowanie. Wynika ono zarówno z możliwości współpracy z większością urządzeń zapewniających zdalny odczyt danych pomiarowych, jak liczniki poboru energii, detektory ruchu, czujniki dymu i gazów, czujniki zmierzchowe i detektory ruchu, pomiary temperatury, ciśnienia, przepływu, rezystancji, impedancji falowej, itp. Duża liczba wejść i wyjść cyfrowych i analogowych umożliwia zarówno doprowadzenie wielu różnorodnych parametrów, jednoczesne ich przetwarzanie, gromadzenie i transmisję, a także a dzięki wyjściom sterującym stwarza możliwość autonomicznej obsługi zdarzeń na poziomie lokalnym. Sterownik PLC może pełnić funkcję centrali niewielkiego systemu automatyki, jak również stanowić element składowy stanowiący fragment większego systemu.

Sterowniki PLC znajdują zastosowanie przede wszystkim w systemach zarządzania różnego rodzaju energią. Od mniej złożonych systemów oświetlenia, w których oświetlenie zewnętrzne i wewnętrzne jest załączane i wyłączane według z góry określonego harmonogramu tygodniowego i dziennego, ale np. z uwzględnieniem warunków zewnętrznych (czujniki zmierzchowe), obecności osób (detektory ruchu), po najbardziej złożone systemy HVAC (ang. Heating, Ventilation, Air Conditioning) odpowiedzialne za ogrzewanie, wentylację i klimatyzację pomieszczeń. W systemach HVAC monitorowana może być indywidualnie ustalona temperatura i wilgotność powietrza w każdym pomieszczeniu w obiekcie, a za utrzymanie odpowiednich wartości odpowiadają sterowniki PLC uruchamiające automatycznie odpowiednie elektrozawory, pompy, silniki, wentylatory, itp., przy okazji eliminując ewentualne kolizje, takie jak jednoczesne ogrzewanie i chłodzenie pomieszczenia.

Wybór odpowiedniego sterownika PLC dla systemu automatyki budynkowej

O wyborze sterownika PLC decyduje wiele czynników wynikających z wymagań systemowych, stopnia komplikacji zadań oraz kompatybilności z innymi urządzeniami. Jeśli w systemie przeważają sygnały analogowe należy wybrać sterownik posiadający wyłącznie wejścia analogowe lub z przewagą wejść analogowych. Podobnie w przypadku większości danych cyfrowych. Często system wykorzystuje zarówno sygnały cyfrowe i analogowe. Wtedy najlepszym wyborem jest sterownik posiadający oba rodzaje wejść lub sterownik umożliwiający konfigurację rodzaju wejścia. Jeśli sterownik ma sterować lokalnymi urządzeniami wykonawczymi powinien posiadać wyjścia sterujące.

Wiele urządzeń pomiarowych jest kompatybilnych ze sterownikami PLC, jednak w przypadku nietypowego standardu urządzeń pomiarowych najczęstszym rozwiązaniem jest zastosowanie konwerterów sygnału. Najistotniejszy problem stanowi transmisja danych, która na niewielkie odległości może być oparta na transmisji szeregowej RS232, RS485 i inne, a w komunikacji z komputerami Ethernet, Wi-Fi. W przypadku rozległych sieci najlepiej sprawdza się magistrala M-Bus i transmisja bezprzewodowa (zwłaszcza w sieciach rozproszonych i miejscach trudno dostępnych). Przy wyborze sterownika warto wybrać taki, który posiada interfejsy dla kilku rodzajów transmisji.

Wyzwania i przyszłość sterowników PLC w automatyce budynkowej

Sterowniki PLC są i będą niezbędne do budowy systemów automatyki budynkowej, jednak wymagania dotyczące ciągłego wzrostu możliwości tych systemów zwłaszcza w zakresie energooszczędności i kosztów eksploatacji sprawiają, że coraz częściej następuje integracja automatyki z technologiami IT i AI.

Zastosowanie specjalistycznego oprogramowania SCADA umożliwia nie tylko mapowanie i wizualizację monitorowanego procesu, ale pozwala przetwarzać i analizować dane wykorzystywane zarówno do obsługi klienta, jak również prognozowania zapotrzebowania na poszczególne media w określonych terminach, planowanie przeglądów i modernizacji, przewidywanie awarii, itp. Te wymagania sprawiają, że także sterowniki PLC powinny stawać się jeszcze bardziej uniwersalne, szybsze i umożliwiające przetwarzanie, gromadzenie i transmitowanie jeszcze większej liczby danych. Ich najważniejsza cecha, jaką jest możliwość swobodnego programowania powinna wiązać się z jeszcze większą łatwością programowania, wprowadzania i modyfikowania programu wykonawczego w pamięci sterownika. Dzięki temu możliwe będzie wykorzystanie sztucznej inteligencji m.in. do uczenia się systemów automatyki budynkowej i automatycznej modyfikacji oprogramowania sterowników.

Chcesz wdrożyć system telemetryczny do swojego biznesu?

Systemy alarmowe sieci ciepłowniczych to jedno z zastosowań telemetrii w ciepłownictwie. Podstawowym zadaniem systemu alarmowego sieci ciepłowniczej jest ciągły nadzór sieci i alarmowanie o awariach, związanych najczęściej z nieszczelnościami i ich konsekwencjami stanowiącymi źródło strat ciepła w procesie przesyłania i problemów z dostawą ciepła do odbiorców. Nowoczesne sieci ciepłownicze są wykonywane w technologii rur preizolowanych co sprawia, że możliwości systemów alarmowych w tych sieciach są znacznie większe niż w przypadku tradycyjnych sieci ciepłowniczych wykonanych metodą kanałową.

Podstawy działania systemów alarmowych w sieciach ciepłowniczych

System alarmowy sieci ciepłowniczej to system ukierunkowany głównie na wykrywanie nieprawidłowości w infrastrukturze sieci ciepłowniczej spowodowanych wyciekami, nieszczelnościami i uszkodzeniami mechanicznymi.

Podstawę systemu alarmowego sieci ciepłowniczej wykonanej w technologii rur preizolowanych stanowi wbudowany system alarmowy złożony z przewodów zatopionych w poliuretanowej warstwie izolacyjnej znajdującej się pomiędzy wewnętrzną rurą przewodową i zewnętrzną rurą osłonową oraz przystosowane do współpracy z nim moduły nadzoru sieci.

System analizuje, w czasie rzeczywistym, wszystkie parametry pomiarowe, takie jak rezystancja, impedancja falowa, wilgotność, temperatura, ciśnienie, itp. i porównuje wyniki pomiarów z wcześniej określonymi progami alarmowymi dla każdego z parametrów. Przekroczenie, któregoś z progów alarmowych jest sygnalizowane na wiele sposobów. Alarm może być przesłany drogą bezprzewodową w formie odpowiedniego SMS, może pojawić się w formie komunikatu na ekranie komputera administratora w centrum sterowania lub zostać zwizualizowany na mapie lub makiecie sieci ciepłowniczej.

Rodzaje alarmów i ich znaczenie dla bezpieczeństwa sieci

Pomiaru rezystancji izolacji dokonuje się między rurą przewodową i przewodem czujnikowym. Jej wartość jest niezależna od długości sieci ciepłowniczej, ale może ulec zmianie z powodu pojawienia się wilgoci w izolacji poliuretanowej, źle wykonanego połączenia lub przerwy w przewodzie czujnikowym. Wymienione przypadki są traktowane jako stan awaryjny, który należy zlokalizować i usunąć. System umożliwia wczesne wykrywanie awarii, jej sygnalizację i dokładną lokalizację jej wystąpienia.

Przecieki, spadki ciśnienia, wzrost lub spadek temperatury to także sygnały alarmowe, które najczęściej sygnalizują awarie w studzienkach, komorach i węzłach ciepłowniczych. Mogą one być zarówno efektem rozszczelnienia instalacji, uszkodzenia zaworów, zasuw lub trójników, jak również zalaniem tych obiektów przez wody gruntowe lub uszkodzeń mechanicznych spowodowanych robotami ziemnymi w obrębie sieci ciepłowniczej.

Sygnały alarmowe mogą być przekazywane na wiele sposobów. Jednym z nich jest automatyczne wysłanie alarmu SMS z wykorzystaniem sieci GPRS lub obecnie z wykorzystaniem technologii LTE-M, dane pomiarowe wraz z informacją o przekroczeniu stanu alarmowego w postaci sygnałów analogowych lub cyfrowych mogą być również przesyłane (przewodowo lub bezprzewodowo) do centrum sterowania lub lokalnych sterowników, gdzie oprócz samej sygnalizacji alarmu mogą zostać podjęte odpowiednie działania w postaci zamknięcia zaworu, uruchomienia pompy, odcięcia nitki ciepłociągu, itp.

Nowoczesne technologie w systemach alarmowych

Wpływ nowoczesnych technologii znajduje swoje odbicie także w dziedzinie systemów alarmowych sieci ciepłowniczych. Znaczny wpływ na ich rozwój mają wymienione wcześniej rury preizolowane, które umożliwiają precyzyjny nadzór każdego fragmentu instalacji ciepłowniczej. Nowoczesne moduły nadzoru sieci preizolowanych wykorzystujące transmisję bezprzewodową zapewniają ciągły zdalny odczyt oraz przesyłanie danych i sygnałów alarmowych. Sterowniki swobodnie programowalne umożliwiają nie tylko zdalne zaprogramowanie progów alarmowych, ale gromadzą i przekazują dane do systemów nadrzędnych, a także mogą sterować lokalnymi urządzeniami wykonawczymi. 

Coraz częściej centrum sterowania całością procesu opiera się na oprogramowaniu SCADA umożliwiającym wizualizację procesu, różnorodne metody sygnalizowania alarmów oraz analizę zgromadzonych danych. W przyszłości zgromadzone dane dzięki wykorzystaniu sztucznej inteligencji pozwolą nie tylko przewidywać awarię, ale także modyfikować sieć sugerując zmianę parametrów lub dostawców zastosowanych elementów, takich jak mufy, trójniki, uszczelki, zawory, ale również sugerować ich zmiany konstrukcyjne.

Znaczenie regularnego serwisowania i modernizacji systemu alarmowego

System alarmowy sieci ciepłowniczej ma za zadanie ostrzeganie o zagrożeniu awarią lub awarią już zaistniałą. W sieciach preizolowanych każda, nawet najmniejsza, zmiana wilgotności materiału izolacyjnego stanowi zagrożenie. Niewielkie nieszczelności nie stanowią jeszcze awarii, ale prowadzą do degradacji rury i jej właściwości, która z czasem może objąć sąsiednie fragmenty sieci. Dlatego alarm i szybka reakcja pozwalają na uniknięcie poważniejszych awarii, takich jak perforacja rury, wyciek czynnika grzewczego i związane z tym poważne straty ciepła. Czasem wystarczy kontrola newralgicznych punktów, głównie szczelności muf i trójników lub wymiana tych elementów, bez kosztownej wymiany rur.

Jednak prawidłowe działanie systemu alarmowego sieci ciepłowniczej, zwłaszcza opartej na rurach preizolowanych, zależy przede wszystkim od ciągłego nadzoru i właściwego serwisowania, w tym systematycznego przeglądu stanu rur, połączeń i armatury w komorach, studzienkach i węzłach ciepłowniczych. Zwłaszcza wilgoć utrzymująca się w warstwie izolacyjnej prowadzi do szybszej degradacji rur, a zwłaszcza właściwości termoizolacyjnych. Grozi też perforacją rur i zwiększa przez to ryzyko wystąpienia wycieków. Niezbędny jest planowany i systematyczny nadzór stanu całej sieci z wykorzystaniem systemu alarmowego oraz wykonywanie pomiarów i analiz stanu izolacji co 6 lub 12 miesięcy.

Systemy alarmowe sieci ciepłowniczej mają wpływ nie tylko na bezpieczeństwo sieci, ale wpływają na jej właściwą, wieloletnią i bezawaryjną eksploatację, a to przekłada się na większą efektywność i zysk ekonomiczny. To mniejsze straty energii cieplnej, niższe koszty utrzymania i obsługi, a przy właściwej konserwacji i utrzymaniu także dłuższa żywotność rur oraz niższe koszty modernizacji i napraw. Nowoczesne systemy alarmowe to także konieczność ich rozwoju nadążająca za rozwojem technologii związana zarówno z zastosowaniem coraz nowocześniejszej armatury, elementów automatyki i telemetrii zwłaszcza w modernizowanych odcinkach oraz oprogramowania umożliwiającego pełniejsze wykorzystanie możliwości oferowanych przez system telemetryczny.

Chcesz wdrożyć system telemetryczny do swojego biznesu?

Współczesne systemy telemetryczne wykorzystujące najnowsze osiągnięcia technologiczne w dziedzinie zdalnych pomiarów i wspierane przez oprogramowanie SCADA umożliwiają kontrolę, nadzór i sterowanie w czasie rzeczywistym niemal każdego procesu. Zastosowanie systemów telemetrycznych od dawna przekroczyły granice fabryk i obsługują już nie tylko procesy przemysłowe i technologiczne. Telemetria coraz śmielej opanowuje kolejne dziedziny gospodarki takie jak transport, gospodarka materiałowa i logistyka. Wkracza też do naszego codziennego życia w takich dziedzinach, jak automatyka budynkowa, czy inteligentne domy.

Jakie dane mogą zbierać systemy telemetryczne?

Dzisiejsze urządzenia telemetryczne gromadzą i przetwarzają dziesiątki tysięcy danych. Mnogość różnego rodzaju czujników i detektorów umożliwia zdalny pomiar różnych wielkości i parametrów, nie tylko fizycznych. Inteligentne liczniki mierzą zużycie prądu, wody, gazu, ciepła, itp. Różnego rodzaju czujniki potrafią mierzyć masę, wielkość, temperaturę, ciśnienie, rezystancję, pojemność, indukcję, prędkość, a detektory wykrywają ruch, dym, zanieczyszczenia, itp. Systemy telemetryczne nie tylko zbierają te wszystkie informacje, ale także przechowują je i przetwarzając, realizując przy okazji różne zadania. Przebieg całego procesu również jest przechowywany, co umożliwia analizę danych, prognozowanie i co najważniejsze modyfikację systemu i jego dalszą optymalizację.

Zastosowanie telemetrii i korzyści z wdrożenia

Telemetria to przede wszystkim urządzenia do zdalnego pomiaru. Dzięki nim można uzyskać dane z dowolnych, nawet trudno dostępnych i oddalonych od centrali sterowania miejsc, bez konieczności bezpośredniej obecności w miejscu pomiaru. Wpływa to nie tylko na zmniejszenie zatrudnienia i kosztów związanych z dotarciem do miejsc pomiaru, ale także skraca czas otrzymania wyników pomiarów. W dodatku pomiary mogą być dokonywane w sposób ciągły, przez cała dobę, a dane pomiarowe dostarczane w czasie rzeczywistym.

Moduły swobodnie programowalne wspierane przez różne moduły pomocnicze zapewniają przetwarzanie i gromadzenie różnego rodzaju danych i przesyłanie ich w pakietach z wykorzystaniem transmisji przewodowej, jak i bezprzewodowej. Sterowniki mogą w trakcie realizacji zapisanych w nich programów i w zależności od przychodzących danych sterować różnymi urządzeniami  takimi, jak pompy, silniki, elektrozawory, przekaźniki, itp. uruchamiając automatycznie zaplanowane zdarzenia. Zapewnia to natychmiastową reakcję na zdarzenie i realizację zadań bez udziału człowieka.

Zastosowanie telemetrii przynosi przede wszystkim korzyści ekonomiczne wynikające z optymalizacji i niezawodności nadzorowanego procesu. Oszczędza pracę i czas ludzi, eliminuje straty związane z opóźnieniem na reakcję dla zaplanowanych działań oraz umożliwia eliminację i szybkie usuwanie awarii.

Nowoczesne urządzenia telemetryczne

Trudno wyobrazić sobie dzisiejsze systemy telemetryczne bez sterowników swobodnie programowalnych stanowiących podstawę każdego systemu. To wyspecjalizowane komputery przetwarzające i przysyłające dane pomiarowe, wykonujące zaplanowane działania i sterujące autonomicznymi procesami. W dodatku umożliwiają one zdalne przeprogramowanie ich działania w zależności od potrzeb systemu. Konwertery transmisji i moduły wejścia-wyjścia zapewniają dopasowanie urządzeń pomiarowych do wymogów systemu bez względu na producenta i standard przesyłania danych. Wreszcie moduły transmisji bezprzewodowej umożliwiają montaż urządzeń pomiarowych w trudno dostępnych miejscach, niezakłóconą transmisję danych na znaczne odległości i eliminację kilometrów przewodów do transmisji danych. Najnowszą grupę urządzeń telemetrycznych stanowią moduły kontroli sieci przeizolowanej znajdujące coraz powszechniejsze zastosowanie w systemach alarmowych sieci ciepłowniczych.

Przyszłość telemetrii – kluczowe dane telemetryczne w przyszłości

Wraz z postępem technologicznym i rosnącymi potrzebami rynku systemy telemetryczne będą gromadzić i przetwarzać coraz bardziej zaawansowane dane. Z pewnością telemetria jeszcze bardziej wkroczy w takie dziedziny jak medycyna, logistyka i transport w miarę jak pojawią się nowe do urządzenia zdalnego pomiaru wielkości dotychczas niemierzalnych. Z pewnością obejmie też takie dziedziny jak środowisko naturalne nadzorując i alarmując o zanieczyszczeniu wód gruntowych, rzek, powietrza itp., czy komunikację i zjawiska związane z natężeniem ruchu zwłaszcza w dobie pojazdów autonomicznych.

Kluczowe w przyszłości okażą się z pewnością gromadzone i przetwarzane dane, które dzięki wykorzystaniu modułów sztucznej inteligencji pozwolą nie tylko na optymalizację procesów nadzorowanych i sterowanych przez systemy telemetryczne, ale dzięki możliwości przewidywania i planowania działań oraz umiejętności uczenia się posłużą do automatycznej przebudowy istniejących systemów i wyposażenie ich w dodatkowe możliwości.

Chcesz wdrożyć system telemetryczny do swojego biznesu?