Elektrosystemy pismo branży elektronicznej nr 1 w Polsce
Transkrypt
Elektrosystemy pismo branży elektronicznej nr 1 w Polsce
32 kryteria oceny systemÛw sterowania oúwietleniem ulicznym Kryteria oceny systemów sterowania oświetleniem ulicznym Piotr Leszczyński Przy okazji wielu realizowanych w Polsce modernizacji oúwietlenia ulicznego instalowane sπ rÛwnieø inteligentne systemy sterowania tym oúwietleniem. Do tej pory w naszym kraju nie istnia≥a jednak specyfikacja, ktÛra pozwoli≥aby inwestorom (najczÍúciej jednostkom samorzπdu terytorialnego) obiektywnie porÛwnaÊ poszczegÛlne rozwiπzania sterujπce. NarzÍdzie takie, na bazie opracowaÒ funkcjonujπcych za granicπ, przygotowa≥a firma Apanet. Ma ono u≥atwiÊ ocenÍ funkcjonalnoúci i parametrÛw systemÛw, niezaleønie od producenta czy dostawcy komponentÛw. W zwiπzku z coraz czÍúciej pojawiajπcymi siÍ instalacjami Inteligentnych SystemÛw Sterowania Oúwietleniem (Smart Lighting), pochodzπcymi od rÛønych dostawcÛw, coraz pilniejsza staje siÍ potrzeba okreúlenia parametrÛw i funkcji, jakie spe≥niaÊ i realizowaÊ takie systemy powinny. Pozwoli to na zachowanie uczciwej konkurencji przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiego poziomu technicznego i funkcjonalnoúci. Zachowanie otwartoúci (innymi s≥owy umoøliwienie wspÛ≥pracy systemÛw i urzπdzeÒ pochodzπcych od rÛønych dostawcÛw) pozwoli rÛwnieø na istotnπ redukcjÍ kosztÛw oraz uchroni inwestorÛw od uzaleønienia siÍ od konkretnego dostawcy. Niniejszy dokument ma umoøliwiÊ bezstronnπ ocenÍ i porÛwnanie Inteligentnych SystemÛw Sterowania Oúwietleniem. Moøe teø stanowiÊ podstawÍ do sporzπdzania Specyfikacji Istotnych WarunkÛw ZamÛwieÒ (SIWZ). Podstawa merytoryczna Dokument powsta≥ w oparciu o ÑTechnical Specifications of the Control and Monitoring System to save energy, reduce maintenance costs and enhance maintenance efficiency on our Outdoor Lighting Networkî ñ specyfikacjÍ technicznπ inteligentnych systemÛw sterowania 32 oúwietleniem ulicznym przygotowanπ przez LonMark. Organizacja ta okreúla standardy systemÛw sterowania automatyki domowej i przemys≥owej i zrzesza najwiÍkszych producentÛw urzπdzeÒ i systemÛw automatyki (www. lonmark. org). Jako øe LonMark skupia g≥ownie producentÛw i uøytkownikÛw standardu LonWorks, z niniejszego opracowania, za zgodπ autora, usuniÍte zosta≥y wszelkie odwo≥ania do tej konkretnej platformy. Takie ujÍcie pozwala na zastosowanie specyfikacji do oceny szerokiej gamy systemÛw sterowania oúwietleniem ulicznym. Pozosta≥e wykorzystane ürÛd≥a to: ï e-streetlight ñ unijny projekt majπcy na celu wypracowanie metod i standardÛw wdraøania systemÛw inteligentnego oúwietlenia ulicznego. e-streetlight zosta≥ stworzony przez IntelligentEnergy ñ Europe ñ projekt Komisji Europejskiej (www. e-streetlight. com); ï White Paper of TALQ Consortium (Bia≥a ksiÍga konsorcjum TALQ) ñ konsorcjum najwiÍkszych producentÛw i instalatorÛw Inteligentnych SystemÛw Sterowania Oúwietleniem Ulicznym (www. talq-consortium. org). Nazewnictwo W specyfikacji przyjÍto ujednolicone definicje produktÛw. Sterownik Urzπdzenie elektroniczne montowane w oprawie lampy lub w s≥upie oúwietleniowym lub w jego bezpoúredniej bliskoúci. Musi pozwalaÊ na odbiÛr komend za≥πczania i wy≥πczania oprawy oúwietleniowej, redukcji mocy oprawy i realizowaÊ te polecenia poprzez statecznik, zasilacz LED lub inne urzπdzenie wykonawcze. Powinien pozwalaÊ na realizacjÍ pozosta≥ych funkcjonalnoúci wymienionych w niniejszym dokumencie. Musi pozwalaÊ na komunikacjÍ z Koncentratorem za pomocπ protoko≥u otwartego (z powszechnie dostÍpnπ specyfikacjπ) i zdefiniowanego w standardzie ISO, wykorzystujπc istniejπcπ infrastrukturÍ. Koncentrator (Sterownik Segmentowy) Programowalne urzπdzenie elektroniczne instalowane w szafce oúwietleniowej lub w innym centralnym punkcie sieci oúwietleniowej. Powinno, za pomocπ wbudowanego zegara astronomicznego, kontrolowaÊ zasilanie ca≥ej sieci oúwietleniowej jak i kaødego punktu oúwietleniowego, zarÛwno indywidualnie jak i grupowo, za pomocπ protoko≥u otwartego (z powszechnie dostÍpnπ specyfikacjπ) i zdefiniowanego w standardzie ISO, wykorzystujπc istniejπcπ infrastrukturÍ. Musi pozwalaÊ na wysy≥anie komend za≥πczania i wy≥πczania oprawy oúwietleniowej, redukcjÍ mocy oprawy grudzieÒ 2013 33 kryteria oceny systemÛw sterowania oúwietleniem ulicznym na podstawie harmonogramÛw zdefiniowanych zdalnie za pomocπ Oprogramowania NadrzÍdnego i zbieranie danych z kaødej oprawy. Komunikacja z Systemem NadrzÍdnym musi odbywaÊ siÍ z wykorzystaniem otwartego (z powszechnie dostÍpnπ specyfikacjπ) protoko≥u komunikacyjnego. Powinna realizowaÊ rÛwnieø funkcjonalnoúci wymienione w niniejszym dokumencie. Oprogramowanie nadrzÍdne lub CMS (Central Management Software) Oprogramowanie pozwalajπce uøytkownikowi koÒcowemu na konfiguracjÍ KoncentratorÛw i SterownikÛw, zbieranie i archiwizowanie danych pochodzπcych z KoncentratorÛw i SterownikÛw, sygnalizowanie awarii i usterek infrastruktury oúwietleniowej, diagnostykÍ sieci oúwietleniowej, generowanie i obs≥ugÍ alarmÛw, obserwacjÍ i sterowanie dowolnego punktu oúwietleniowego w czasie rzeczywistym, analizÍ zuøycia energii elektrycznej, programowanie harmonogramÛw pracy oúwietlenia oraz na realizacje pozosta≥ych funkcjonalnoúci opisanych w niniejszym dokumencie. Niskie zuøycie energii (1 pkt) Sterownik nie powinien zuøywaÊ wiÍcej niø 3 W. WspÛ≥praca z rÛønymi typami statecznikÛw i zasilaczy (20 pkt) Sterowniki powinny pozwalaÊ na wspÛ≥pracÍ z rÛønymi typami statecznikÛw i zasilaczy za pomocπ standardowych interfejsÛw DALI i 1-10 V (wymagane wsparcie dla obu standardÛw) i z balastami elektromagnetycznymi. Jeøeli dostawca nie ma w ofercie SterownikÛw wyposaøonych w wymienione interfejsy, powinien dostarczyÊ listÍ kompatybilnych SterownikÛw innych dostawcÛw lub producentÛw wspierajπcych wymienione standardy. Kontrola dwÛch wyjúÊ (1 pkt) Dodatkowπ zaletπ moøe byÊ moøliwoúÊ sterowania indywidualnie dwÛch statecznikÛw lub zasilaczy. WagÍ (istotnoúÊ) poszczegÛlnych aspektÛw oceny okreúla odpowiednia iloúÊ punktÛw, podana w nawiasie. Dla czytelnoúci punktacjÍ tÍ przedstawia rÛwnieø tabela 1. Komunikacja z wykorzystaniem standardowego protoko≥u (20 pkt) Sterowniki powinny komunikowaÊ siÍ za pomocπ standardowych protoko≥Ûw wed≥ug specyfikacji ISO z wykorzystaniem istniejπcej infrastruktury. Standard uøyty do komunikacji musi byÊ wykorzystywany w Sterownikach produkowanych przez co najmniej piÍciu innych producentÛw. SposÛb instalacji (5 pkt) Sterowniki powinny mieÊ moøliwoúÊ montaøu zarÛwno w oprawie oúwietleniowej jak i w s≥upie oúwietleniowym. Dostawca powinien opisaÊ sposoby instalacji SterownikÛw oraz okreúliÊ ewentualnπ potrzebÍ dodatkowych akcesoriÛw. Przekazywanie (Repeating) sygna≥u (5 pkt) Sterowniki powinny pozwalaÊ na przekazywanie sygna≥u innym Sterownikom w przypadku gdy Koncentrator nie moøe bezpoúrednio skomunikowaÊ siÍ z docelowym Sterownikiem. Ocena techniczna SterownikÛw Tabela 1. Punktacja dla poszczegÛlnych parametrÛw i funkcjonalnoúci SterownikÛw Cecha SposÛb instalacji Niskie zuøycie energii WspÛ≥praca z rÛønymi typami statecznikÛw i zasilaczy Kontrola dwÛch wyjúÊ Komunikacja z wykorzystaniem standardowego protoko≥u Przekazywanie (Repeating) sygna≥u IstotnoúÊ (waga) 5 punktÛw 1 punkt 20 punktÛw 1 punkt 20 punktÛw 5 punktÛw Detekcja usterek i awarii 1 punkt za kaødy parametr z listy Pomiary parametrÛw elektrycznych 1 punkt za kaødy parametr z listy Zliczanie zuøytej energii 5 punktÛw Zliczanie godzin pracy ürÛd≥a úwiat≥a 5 punktÛw Wejúcie cyfrowe Dodatkowy przekaünik Zdalna aktualizacja oprogramowania 1 punkt 1 punkt 10 punktÛw Detekcja usterek i awarii (1 pkt za kaødy parametr) Sterowniki powinny pozwalaÊ na wykrywanie: ï usterek i awarii statecznikÛw i zasilaczy, ï awarii lampy, ï zbyt niskiego napiÍcia zasilania, ï zbyt wysokiego napiÍcie zasilania, ï zbyt niskiego pobieranego prπdu, ï zbyt wysokiego pobieranego prπdu, ï zbyt niskiego wspÛ≥czynnika mocy, ï zbyt wysokiej temperatury, ï zbyt niskiej mocy oprawy, ï zbyt wysokiej mocy oprawy. Pomiary parametrÛw elektrycznych (1 pkt za kaødy parametr) Sterowniki powinny pozwalaÊ na pomiar: ï napiÍcia zasilania, ï prπdu zasilania, ï mocy aktywnej, ï mocy biernej, ï temperatury, ï wspÛ≥czynnika mocy. Zliczanie zuøytej energii (5 pkt) Sterownik powinien zliczaÊ i przechowywaÊ dane na temat skumulowanego zuøycia energii elektrycznej w kWh. Zliczanie godzin pracy ürÛd≥a úwiat≥a (5 pkt) Sterownik powinien zliczaÊ i przechowywaÊ godziny pracy ürÛd≥a úwiat≥a. Musi byÊ wyposaøony w mechanizm pozwalajπcy na wykasowanie liczonej wartoúci po wymianie ürÛd≥a úwiat≥a. Wejúcie cyfrowe (1 pkt) Sterownik powinien byÊ wyposaøony w dodatkowe wejúcie cyfrowe do pod≥πczenia czujnika úwiat≥a, czujnika ruchu, obecnoúci itp. Dodatkowy przekaünik (1 pkt) Sterownik powinien byÊ wyposaøony w dodatkowy przekaünik. Moøe on zostaÊ wykorzystany do kontroli zasilania np. oúwietlenia dekoracyjnego lub w innym celu. Dostawca powinien poinformowaÊ o maksymalnym obciπøeniu, jakie moøe byÊ kontrolowane przez dodatkowy przekaünik. Zdalna aktualizacja oprogramowania (10 pkt) Sterownik powinien umoøliwiaÊ zdalnπ aktualizacjÍ oprogramowania z wykorzystaniem podstawowego kana≥u komunikacji. 34 33 34 kryteria oceny systemÛw sterowania oúwietleniem ulicznym Ocena techniczna KoncentratorÛw 33 WagÍ (istotnoúÊ) poszczegÛlnych aspektÛw oceny okreúla odpowiednia iloúÊ punktÛw, podana w nawiasie. Dla czytelnoúci punktacjÍ tÍ zamieszczono takøe w tabeli 2. £atwoúÊ instalacji (15 pkt) Koncentrator powinien byÊ montowany na szynie DIN, co pozwala na ≥atwπ instalacjÍ w typowych skrzynkach elektrycznych. Powinien mieÊ wymiary mniejsze niø 90 x 140 x 70 mm. Komunikacja TCP/IP poprzez Ethernet lub GPRS z Oprogramowaniem NadrzÍdnym (Ethernet = 10 punktÛw; GPRS = 5 punktÛw) Koncentrator powinien umoøliwiÊ komunikacjÍ za pomocπ protoko≥u TCP/IP poprzez Ethernet lub GPRS. Nie moøe byÊ stosowany øaden w≥asny (niestandardowy) protokÛ≥ komunikacji. Koncentrator powinien byÊ wyposaøony w z≥πcze RJ45 Ethernet (dla po≥πczenia z modemem WiFi, úwiat≥owodem, ADSL, 3G) i z≥πczeRS232 dla nisko kosztowego modemu GPRS. Zdalna konfiguracja (20 pkt) Koncentrator powinien pozwalaÊ na zdalnπ konfiguracjÍ z wykorzystaniem interfejsu www (przeglπdarki www) i za pomocπ Oprogramowania NadrzÍdnego z wykorzystaniem standardowych protoko≥Ûw (XML, HTTP). Koncentrator musi komunikowaÊ siÍ z Oprogramowaniem NadrzÍdnym za pomocπ standardowych i otwartych (z powszechnie dostÍpnπ specyfikacjπ) protoko≥Ûw, takich jak XML, HTTPS, SMTP, wymiana plikÛw CSV lub FTP. Niskie zuøycie energii (1 pkt) Koncentrator powinien zuøywaÊ mniej niø 20 W. Temperatura pracy (5 pkt) Koncentrator powinien pozwalaÊ na pracÍ w temperaturze w zakresie od -40 do +60oC i nie powinien potrzebowaÊ dodatkowego ogrzewania lub wentylacji. Wejúcia i wyjúcia (5 pkt) Koncentrator powinien byÊ wyposaøony w co najmniej jedno wyjúcie cyfrowe pozwalajπce na za≥πczanie zasilania sieci oúwietleniowej oraz w co najmniej dwa wejúcia cyfrowe do wykrywania otwarcia szafki oúwietleniowej lub kontroli innych parametrÛw zewnÍtrznych. Tabela 2. Punktacja dla poszczegÛlnych parametrÛw i funkcjonalnoúci KoncentratorÛw Cecha £atwoúÊ instalacji Komunikacja TCP/IP poprzez Ethernet lub GPRS z Oprogramowaniem NadrzÍdnym Zdalna konfiguracja Niskie zuøycie energii Temperatura pracy IstotnoúÊ (waga) 15 punktÛw 20 punktÛw 1 punkt 5 punktÛw 5 punktÛw Dodatkowe wejúcia 20 punktÛw Wbudowany zegar astronomiczny 15 punktÛw Komunikacja ze Sterownikami i zarzπdzanie sieciπ 10 punktÛw Liczba sterownikÛw na jeden Koncentrator 5 punktÛw Dynamiczne zarzπdzenie komunikacjπ i przekazem informacji w sieci 5 punktÛw Praca autonomiczna 5 punktÛw Sterowanie grupowe 5 punktÛw Harmonogramy pracy 10 punktÛw Eksport danych do Systemu NadrzÍdnego 5 punktÛw Archiwizacja danych historycznym w przypadku braku komunikacji 5 punktÛw 1 punkt Odczyt danych z inteligentnych licznikÛw energii elektrycznej (Smart Meters ) 10 punktÛw Synchronizacja wewnÍtrznego zegara czasu rzeczywistego 5 punktÛw Zmiana czasu letniego / zimowego 5 punktÛw ProgramowalnoúÊ 5 punktÛw Klient DYNDNS (dynamiczny DNS) Zdalna aktualizacja oprogramowania 34 Wbudowany zegar astronomiczny (15 pkt) W celu unikniÍcia komplikacji instalacji Koncentrator powinien mieÊ wbudowany zegar astronomiczny powalajπcy na zdalnπ konfiguracje (wspÛ≥rzÍdne geograficzne). Harmonogramy pracy instalacji oúwietleniowej powinny byÊ programowane i realizowane w oparciu o informacjÍ o wschodach i zachodach s≥oÒca. Komunikacja ze Sterownikami i zarzπdzanie sieciπ (10 pkt) Koncentrator powinien komunikowaÊ siÍ ze Sterownikami za pomocπ standardowego i otwartego (z powszechnie dostÍpnπ specyfikacjπ) protoko≥u ISO z wykorzystaniem istniejπcej infrastruktury. Koncentrator powinien udostÍpniaÊ informacjÍ o jakoúci komunikacji (poziom sygna≥u, poziom szumu itp.). Ethernet = 10 punktÛw; GPRS = 5 punktÛw Wejúcia i wyjúcia Komunikacja Modbus Dodatkowe wejúcia (20 pkt) Koncentrator powinien pozwalaÊ na pod≥πczenie dodatkowych wejúÊ cyfrowych lub analogowych (np. modu≥y wejúciowe Modbus) do rejestracji dodatkowych parametrÛw, sygna≥Ûw i zdarzeÒ (np. otwarcie drzwi szafki, kontrola bezpiecznikÛw, kontrola oúwietlenia itp.). Do komunikacji z dodatkowymi modu≥ami wejúciowymi powinny byÊ wykorzystywane standardowe i otwarte (z powszechnie dostÍpnπ specyfikacjπ) protoko≥y (np. Modbus, mBUS, LonWorks). 1 punkt 10 punktÛw Liczba sterownikÛw na jeden Koncentrator (5 pkt) Koncentrator powinien umoøliwiÊ kontrolÍ co najmniej 200 SterownikÛw, a takøe umoøliwiÊ za≥πczenie lub wy≥πczenie dowolnego Sterownika w czasie krÛtszym niø 5 sekund. Dynamiczne zarzπdzenie komunikacjπ i przekazem informacji w sieci (5 pkt) Koncentrator powinien zapewniÊ automatyczny mechanizm kontrolujπcy przekazywanie sygna≥u (repeating) w sieci (przekazywanie i wzmacnianie sygna≥Ûw pomiÍdzy Sterownikami). Sterowniki pracujπce jako przekaünik (repeater) muszπ byÊ ustalane automatycznie (bez koniecznoúci rÍcznej konfiguracji). Dostawca systemu powinien opisaÊ sposÛb realizacji algorytmu konfiguracji sieci. Mechanizm powinien pracowaÊ dynamicznie i zapewniÊ automatycznπ reakcjÍ w przypadku awarii Sterownika pracujπcego jako przegrudzieÒ 2013 35 kryteria oceny systemÛw sterowania oúwietleniem ulicznym Zmiana czasu letniego/zimowego (5 pkt) Koncentrator powinien automatycznie przestawiaÊ wewnÍtrzny zegar czasu rzeczywistego w przypadku zmiany czasu letni/zimowy i odwrotnie wed≥ug zapisanej strefy czasowej. ProgramowalnoúÊ (5 pkt) Koncentrator powinien umoøliwiaÊ uruchamianie dodatkowych aplikacji uøytkownika. W tym celu powinno byÊ dostÍpne úrodowisko programistyczne umoøliwiajπce tworzenie takich aplikacji. Przyk≥adowy system zarzπdzania oúwietleniem. Inwestycja zrealizowana na skrzyøowaniu ulic Innowacyjnej i WspÛ≥pracy w Biskupicach PodgÛrnych kaünik (automatycznie powinien byÊ ustalany inny przekaünik). Praca autonomiczna (5 pkt) Koncentrator powinien sterowaÊ Sterownikami autonomicznie, tj. zapewniÊ realizacjÍ harmonogramÛw sterowania rÛwnieø w przypadku braku komunikacji z Oprogramowaniem NadrzÍdnym. Koncentrator powinien pracowaÊ w oparciu o wbudowany system operacyjny czasu rzeczywistego (real-timeembedded operating system). Sterowanie grupowe (5 pkt) Koncentrator powinien umoøliwiÊ sterowanie grupami SterownikÛw (za≥πczanie, wy≥πczanie i redukcje mocy). Harmonogramy pracy (10 pkt) Koncentrator powinien umoøliwiÊ zaprogramowanie wielu rÛønych harmonogramÛw pracy, indywidualnie dla kaødej grupy SterownikÛw. Powinien umoøliwiÊ uøytkownikowi koÒcowemu ustalanie harmonogramÛw sterowania oraz definiowania odstÍpstw: dni (np. 24 grudnia) lub okresÛw (np. 24 grudnia do 2 stycznia) ze specyficznymi harmonogramami sterowania. Powinien zapewniÊ mechanizm ustalania priorytetÛw pomiÍdzy standardowymi harmonogramami oraz odstÍpstwami. Eksport danych do Systemu NadrzÍdnego (5 pkt) Koncentrator powinien wysy≥aÊ dane do Systemu NadrzÍdnego autonomicznie, bez koniecznoúci ingerencji (zapytaÒ) z Systemu. Powinien je wysy≥aÊ codziennie oraz w przypadku zdefiniowanych zdarzeÒ i alarmÛw. Ma to na celu zapewnienie ≥atwej skalowalnoúci systemu sterowania i komunikacji zorientowanej na zdarzenia i uzyskanie wysokiego stopnia reaktywnoúci Systemu NadrzÍdnego. Archiwizacja danych historycznych w przypadku braku komunikacji (5 pkt) W przypadku utraty komunikacji z Systemem NadrzÍdnym koncentrator powinien przechowywaÊ zarejestrowane dane co najmniej przez miesiπc w wewnÍtrznej pamiÍci nieulotnej. Komunikacja Modbus (1 pkt) Koncentrator powinien umoøliwiÊ sterowanie/odczyt zewnÍtrznych urzπdzeÒ z uøyciem protoko≥u Modbus za pomocπ interfejsu RS485 lub RS232. Odczyt danych z inteligentnych licznikÛw energii elektrycznej (Smart Meters) (10 pkt) Koncentrator powinien umoøliwiÊ odczyt danych z inteligentnych licznikÛw energii elektrycznej (Smart Meters) z uøyciem protoko≥u Modbus. Synchronizacja wewnÍtrznego zegara czasu rzeczywistego (5 pkt) Koncentrator powinien umoøliwiÊ automatycznπ synchronizacjÍ wewnÍtrznego zegara czasu rzeczywistego z dowolnymi serwerami czasu rzeczywistego (NTP server). Operacja ta nie powinna wymagaÊ dodatkowej obs≥ugi i powinna byÊ realizowana autonomicznie w okreúlonych cyklach. Klient DYNDNS (dynamiczny DNS) (1 pkt) Koncentrator powinien byÊ wyposaøony w obs≥ugÍ klienta DYNDNS umoøliwiajπc pracÍ w sieciach TCP/IP nawet bez sta≥ego adresu IP. Zdalna aktualizacja oprogramowania (10 pkt) Koncentrator powinien umoøliwiaÊ zdalnπ aktualizacjÍ oprogramowania z wykorzystaniem podstawowego kana≥u komunikacji. Podsumowanie PrzyjÍta punktacja za poszczegÛlne parametry i funkcje (tab. 1 i tab. 2) takøe pochodzi ze specyfikacji LonMark. Opisane kryteria nie promujπ rozwiπzaÒ oferowanych przez øadnego producenta. Celem zaadaptowania narzÍdzia oceny Inteligentnych SystemÛw Sterowania Oúwietleniem by≥o stworzenie klasyfikacji u≥atwiajπcej dobÛr odpowiedniego systemu spoúrÛd wszystkich produktÛw dostÍpnych na rynku. Piotr LeszczyÒski Autor jest pracownikiem firmy Apanet APANET Green System Sp. z o.o. ul. úw. Antoniego 2/4 50-073 Wroc≥aw tel. (71)783 29 30 fax (71)783 29 31 e-mail: [email protected] www.greensys.pl 35