Архитектура на система за управление на енергията в дома за интелигентни домове и комунални услуги

Въведение: Защо системите за управление на енергията в дома стават все по-важни

Нарастващите цени на електроенергията, разпределеното производство на енергия от възобновяеми източници и електрификацията на отоплението и транспорта променят начина, по който се консумира и управлява енергията в жилищните сгради. Традиционните самостоятелни интелигентни устройства – като термостати, интелигентни контакти или основни електромери – нямат необходимата координация за постигане на значима енергийна оптимизация.

A Система за управление на енергията в дома (HEMS)предоставя унифицирана архитектура, която позволява наблюдение, контрол и оптимизиране на потреблението на енергия в домакинствата в ОВК системи, слънчева енергия, зарядни устройства за електрически превозни средства и електрически товари. Вместо да работят изолирано, устройствата в рамките на HEMS работят заедно въз основа на данни за енергията в реално време, системна логика и потребителски дефинирани правила.

В OWON проектираме и произвеждаме свързани енергийни и ОВК устройства, които служат като основни градивни елементи заМащабируеми, базирани на шлюзове системи за управление на енергията в домаТази статия обяснява как работят съвременните HEMS архитектури, предизвикателствата, които те преодоляват, и защо интеграцията на ниво устройство е от решаващо значение за дългосрочното внедряване.

Какво представлява системата за управление на енергията в дома?

A Система за управление на енергията в домае разпределена платформа за управление, която интегрира енергиен мониторинг, контрол на натоварването и логика на автоматизация в единна координирана система. Основната ѝ цел е да намали разходите за енергия, да подобри ефективността и да поддържа комфорта на обитателите, като същевременно поддържа надеждността на системата.

Типична система за управление на енергията в дома свързва:

• Уреди за измерване на енергия (еднофазни и трифазни електромери)

• ОВК оборудване (котли, термопомпи, климатици, вентилаторни конвектори)

• Разпределени енергийни ресурси (слънчеви фотоволтаични системи и съхранение на енергия)

• Гъвкави електрически товари (зарядни устройства за електрически превозни средства, интелигентни контакти и релета)

Чрезцентрален портали локална или базирана на облак логика, HEMS координира кога и как се консумира, генерира или съхранява енергията.

Ключови предизвикателства в управлението на енергията в жилищните сгради

Преди внедряването на система за управление на енергията в дома, домакинствата, комуналните услуги и системните интегратори обикновено се сблъскват със следните предизвикателства:

• Ограничена видимост на потреблението на енергия в реално време и за минали периоди

• Умни устройства, работещи независимо без координиран контрол

• Неефективна работа на ОВК, особено в смесени среди за отопление и охлаждане

• Слабо взаимодействие между производството на слънчева енергия, зареждането на електрически превозни средства и домакинските товари

• Прекомерно разчитане на контрол само в облака, което води до рискове за забавяне и надеждност

Правилно проектираната система за управление на енергията в дома решава тези проблеми наниво на системна архитектура, вместо да разчитат на изолирани смарт устройства.

Основна архитектура на система за управление на енергията в дома

Архитектурата на съвременната система за управление на енергията в дома обикновено се състои от четири основни слоя.

1. Слой за енергиен мониторинг

Слоят за енергиен мониторинг предоставя информация в реално време и за минали периоди за потреблението и производството на електроенергия в домакинството.

Типичните устройства включват:

• Еднофазни и трифазни електромери

• Сензори за ток, базирани на клещи

• Енергийни измервателни уреди за DIN-шина за разпределителни табла

Тези устройства измерват напрежение, ток, активна мощност, фактор на мощността и обща консумация на енергия от мрежата, слънчевите системи и свързаните товари. Точните данни за енергията са в основата на всяка система за управление на енергията в дома.

2. Слой за управление на ОВК

Системите за отопление и охлаждане представляват един от най-големите енергийни консуматори в жилищните сгради. Интегрирането имУправление на ОВКв система за управление на енергията в дома позволява оптимизиране на енергията без компромис с комфорта.

Този слой обикновено включва:

• Умни термостатиза бойлери, термопомпи и подово отопление

• IR контролери за сплит и мини-сплит климатични системи

• График и оптимизация на температурата въз основа на заетост или наличност на енергия

Чрез координиране на работата на ОВК с енергийните данни, системата за управление на енергията в дома може да намали пиковото натоварване и да подобри цялостната ефективност.

3. Слой за контрол на натоварването и автоматизация

Освен ОВК, системата за управление на енергията в дома управлява гъвкави електрически товари, като например:

• Умни контакти и релета за DIN-шина

• Зарядни устройства за електрически превозни средства

• Спомагателни отоплители и уреди

Правилата за автоматизация позволяват взаимодействие между системните компоненти. Примерите включват:

• Изключване на климатика при отваряне на прозорец

• Регулиране на мощността за зареждане на електрически превозни средства въз основа на наличната слънчева генерация

• Планиране на електрически товари по време на извънпикови тарифни периоди

Този координиран контрол на натоварването е ключова разлика между истинска система за управление на енергията в дома и изолирани интелигентни устройства.

4. Шлюз и интеграционен слой

В центъра на архитектурата на системата за управление на енергията в дома елокален шлюзШлюзът свързва устройства, изпълнява логика за автоматизация и предоставя интерфейси за интеграция на външни платформи.

Дизайнът, фокусиран върху шлюза, позволява:

• Взаимодействие с локално устройство с ниска латентност

• Непрекъсната работа на системата по време на прекъсвания в облачната услуга

• Сигурна интеграция с комунални платформи, телекомуникационни бекендове и мобилни приложения

Интелигентни шлюзове OWONса проектирани със силни локални мрежови възможности иAPI на ниво устройствоза поддръжка на надеждни и мащабируеми внедрявания на системи за управление на енергията в дома.

Внедряване на система за управление на енергията в реалния свят

Практически пример за широкомащабно внедряване на система за управление на енергията в дома идва от европейски телекомуникационен оператор, който планира да внедри платформа за управление на енергията, управлявана от комунални услуги, в милиони домакинства.

Изисквания към проекта

Системата изискваше способността за:

• Следете и контролирайте общото потребление на енергия в домакинствата

• Интегрирайте производството на слънчева енергия и зареждането на електрически превозни средства

• Контролирайте ОВК оборудване, включително газови котли, термопомпи и климатици

• Активиране на функционално взаимодействие между устройствата (напр. поведение на ОВК, свързано със състоянието на прозорците или слънчевата мощност)

• Осигуряване на локални API на ниво устройство за директна интеграция с backend

Решение на OWON

OWON достави екосистема от устройства за управление на енергията в дома, базирана на ZigBee, включително:

• Енергийни устройства:клещи за измерване на мощност, релета за DIN-шина и интелигентни контакти

• ОВК устройства: ZigBee термостати и IR контролери

• Интелигентен шлюз: позволява локална работа в мрежа и координиран контрол на устройствата

• Локални API интерфейси: позволяващи системна логика без зависимост от облака

Тази архитектура позволи бързо внедряване, като същевременно намали сложността на разработката и дългосрочния оперативен риск.

Защо API-тата на ниво устройство са важни в системите за управление на енергията в дома

За мащабни, управлявани от комунални услуги или телекомуникационни системи за управление на енергията в дома,локални API на ниво устройствоса критични. Те позволяват на системните оператори да:

• Запазване на собствеността върху данните и системната логика

• Намалете зависимостта от облачни платформи на трети страни

• Персонализиране на работните процеси за автоматизация и интеграция

• Подобряване на надеждността на системата и времето за реакция

OWON проектира шлюзове и устройства с документирани локални API, за да поддържа дългосрочна еволюция на системата и гъвкавост на интеграцията.

Типични приложения на системите за управление на енергията в дома

Системите за управление на енергията в дома се прилагат все по-често в:

• Умни жилищни общности

• Програми за енергийна ефективност на комуналните услуги

• Телекомуникационни платформи за интелигентен дом

• Домакинства, интегрирани със слънчева енергия и електрически превозни средства

• Многожилищни сгради с централизиран енергиен мониторинг

Във всеки сценарий стойността на системата за управление на енергията в дома идва откоординиран контрол между устройствата, а не изолирана автоматизация.

Често задавани въпроси (ЧЗВ)

Какво е основното предимство на системата за управление на енергията в дома?
Системата за управление на енергията в дома осигурява унифицирана видимост и координиран контрол върху потреблението на енергия в домакинството, което позволява намаляване на разходите, оптимизиране на енергията и подобрен комфорт.

Може ли система за управление на енергията в дома да интегрира слънчеви панели и зарядни устройства за електрически превозни средства?
Да. Правилно проектираната система за управление на енергията в дома следи генерирането на слънчева енергия и динамично регулира зареждането на електрическите превозни средства и домакинските товари.

Необходима ли е облачна свързаност за система за управление на енергията в дома?
Свързването с облака е по избор. Системите за управление на енергията в дома, базирани на шлюзове, могат да работят локално и да се синхронизират с облачни платформи, когато е необходимо.

Заключение: Изграждане на мащабируеми системи за управление на енергията в дома

Системите за управление на енергията в дома вече не са концептуални – те са основна инфраструктура, обусловена от енергийния преход, електрификацията и дигитализацията. Чрез комбиниране на енергиен мониторинг, контрол на ОВК, автоматизация на натоварването и интелигентност на шлюзовете, системата за управление на енергията в дома позволява по-интелигентни и по-устойчиви жилищни енергийни среди.

В OWON се фокусираме върху предоставянето на производствени, интегрируеми и мащабируеми IoT устройства, които формират основата на надеждни системи за управление на енергията в дома. За организации, изграждащи жилищни енергийни платформи от следващо поколение, aсистемно-ориентирана, базирана на шлюзове архитектурае ключът към дългосрочния успех.