Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Dálkový sběr dat pomocí sběrnice LonWorks

číslo 11/2004

Dálkový sběr dat pomocí sběrnice LonWorks

V soustavách pro distribuci tepla, vody, plynu nebo elektrické energie je pro distribuční společnosti zásadní věcí znát údaje o výstupech, tj. o odběrech jednotlivých spotřebitelů, a o vlastních nákladech, tj. o spotřebě technických zařízení v distribuční síti. Vzhledem k tomu, že zpravidla jde o plošně rozlehlé soustavy, jsou odečty z jednotlivých měřicích míst prováděné pověřenými pracovníky osobní pochůzkou časově i finančně náročné. Navíc tak nelze současně získat aktuální data od všech odběratelů. To ztěžuje optimalizaci provozu sítě, ale také vyúčtování spotřebovaného média nebo energie. Je proto pochopitelné, že distribuční společnosti hledají možnosti, jak odečty z měřicích míst zautomatizovat a zefektivnit. Jednou z možností, jak realizovat dálkový sběr dat v rámci distribučních sítí, je použití sběrnice LonWorks.

Sběrnice LonWorks

Sběrnice LonWorks je průmyslová sběrnice navržená s ohledem na specifické potřeby automatizace budov. Lze ji využít k ovládání technických zařízení nejen v jednotlivých obytných nebo účelových budovách, ale i v rozsáhlých komplexech průmyslových podniků, skladišť, letišť, nádraží nebo sportovních areálů. Může zde ovládat osvětlení, vytápění, větrání, klimatizaci, rovněž tak např. pohyblivá schodiště nebo výtahy.

Pro své vlastnosti je sběrnice LonWorks velmi vhodná také pro dálkový sběr dat. Její podstatnou předností je, že pro přenos dat může používat různá média: vinutou dvoulinku (ve volné topologii), světlovodné vlákno, přenos po elektrické síti (power line) nebo rádiový přenos. Použití sběrnice LonWorks pro sběr dat ostatně není čtenářům časopisu Automa neznámé. Základní vlastnosti této sběrnice a její výhody právě v energetických sítích popisuje článek [1].

Obr. 1.

Technické prostředky pro dálkový sběr dat

Sběrnice LonWorks se na domácím trhu zatím neuplatňuje v takové míře jako ve světě. Přesto existují české firmy, které prostředky pro LonWorks vyrábějí, prodávají a úspěšně používají v projektech u nás i v zahraničí. Jednou z takových firem je ZPA CZ, spol. s r. o.

Firma ZPA CZ dodává kompletní sortiment technických prostředků pro dálkový sběr dat pomocí sběrnice LonWorks. Aby bylo možné dálkový sběr dat realizovat, je nutné, aby měřiče (elektroměry, vodoměry, plynoměry a měřiče tepla) měly elektrický pulsní výstup. Pulsní výstupy jsou snímány moduly SLX (obr. 1) nebo Lonet, které zabezpečují přenos dat na nadřazené pracoviště. Druhou variantou jsou měřiče s komunikačním rozhraním. V tomto případě musejí být i moduly SLX nebo Lonet osazeny odpovídajícím aplikačním rozhraním (RS-232, RS-485, M-Bus). K dispozici jsou i další síťové prvky, např. rozbočovače, komunikační mosty a brány mezi různými typy sítě LonWorks (obr. 2) nebo mezi sítěmi LonWorks a Ethernet, popř. GSM/GPRS.

Soustava tepelného hospodářství v Českém Těšíně

Zajímavým referenčním projektem dálkového sběru dat pomocí sběrnice LonWorks je síť tepelného hospodářství provozovaná akciovou společností Bytový podnik Č. Těšín. Síť se skládá z kotelen a domovních předávacích stanic (DPS). V části, kde je v současné době dálkový sběr dat již realizován, je přibližně 300 sběrných míst sdružených do 130 přenosových bodů. Jde převážně o vytápění obytných budov, které jsou rozmístěny v okolí dispečinku bytového podniku ve vzdálenosti do přibližně jednoho kilometru. V této oblasti se uplatňují tři z metod přenosu, které může síť LonWorks používat: vinutá dvoulinka, přenos po elektrické síti a rádiový přenos.

Obr. 2.

Vinutá dvoulinka se používá pro přenos dat přednostně všude tam, kde je to možné. Je nejspolehlivější, ale také nejnáročnější na realizaci – vyžaduje mezi účastníky komunikace položit sdělovací kabel. To není všude možné, jak z ekonomických, tak i technických důvodů.

Další možností, která se v Českém Těšíně využívá, je přenos po elektrické síti. Překážkami pro vysokofrekvenční signály sběrnice LonWorks ovšem jsou transformovny. Tyto překážky nemusejí být nepřekonatelné, je však nutné k transformátoru připojit frekvenční propust. To předpokládá souhlas elektrorozvodných závodů. Zatímco někde lze propust připojit bez komplikací, jinde je za vydání souhlasu požadován finanční poplatek, a některé elektrorozvodné závody takový zásah vůbec nepovolují. To je i případ Českého Těšína. Proto se zde používá rádiový přenos.

Rádiový přenos pracuje v pásmu 433 MHz. Jde o pásmo s generální licencí ČTÚ – tzn. že k provozu sítě není třeba, za předpokladu dodržení omezeného vysílacího výkonu, žádné povolení. Vzhledem k omezenému vysílacímu výkonu je omezený i dosah signálu. Problémy může způsobovat také elektromagnetické rušení. V členitém terénu, jakým je městská zástavba, způsobují stejné, možná i větší těžkosti odrazy rádiového signálu od překážek. Proto je vhodné před aplikací rádiového přenosu stav v místě důkladně analyzovat a posoudit kvalitu signálu a spolehlivost komunikace. Zkušenosti, které nabyli pracovníci ZPA CZ s tímto druhem přenosu, ukazují, že v městských aglomeracích jsou rušení a odrazy podstatnějším omezením než vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem. Problému však není třeba se přehnaně obávat, protože síť LonWorks a její protokol LonTalk jsou proti chybám přenosu dobře zabezpečeny: využívají se kontrolní součty a potvrzení spojení. Jestliže se přenos nezdaří, data se odesílají znovu. Měření přenosů z pěti DPS Pražské teplárenské, a. s., v prostředí se silným rušením a četnými odrazy v Praze-Holešovicích, ukázalo překvapivý výsledek: 93pokus, jen v 7 % se přenos musel opakovat.

Obr. 3.

Jaká data se vlastně sbírají? V Českém Těšíně se na dispečink z jednotlivých kotelen přenášejí údaje o spotřebě vody a plynu a výrobě tepla. Připravuje se i přenos údajů o spotřebě elektrické energie. Realizace přenosu údajů o spotřebě elektřiny zatím vázne na nutnosti vyměnit některé elektroměry za moderní typy s pulsním výstupem. Z připojených DPS se přenášejí data o odebraném teple.

Data ze všech měřičů se čtou pravidelně každý den ráno, popř. kdykoliv mezi tím na vyžádání. Zaznamenávají se do tabulek a jsou zobrazována pomocí jednoduché vizualizace (Promotic, obr. 3). Tabulky slouží pro ekonomické rozbory a jako podklady pro fakturaci.

Bytový podnik Č. Těšín, a. s., je s projektem spokojen a uvažuje o rozšíření dálkového sběru dat i na další lokality ve městě.

Závěr

Síť LonWorks se v Českém Těšíně ukázala jako spolehlivý a ekonomicky výhodný prostředek pro dálkový sběr dat. Možnosti sítí LonWorks jsou však ještě bohatší. Co se týče sběru dat, lze jej rozšířit např. o sběr dat ze zabezpečovacích systémů a dálkově tak sledovat případné narušení objektů. Hlášení o narušení se může ze systému SCADA předávat dohodnutým způsobem (e-mailem, SMS, automatickým telefonním hlášením) pohotovostní nebo bezpečnostní službě. Síť LonWorks lze využít i k přenosu dat opačným směrem a přenášet povely k zařízením. Lze tak ovládat regulační ventily, pohony čerpadel, zapínat a vypínat spotřebiče nebo zadávat regulační algoritmy jednotlivým kotelnám. To s sebou nese další možnosti optimalizace distribuční soustavy a úspory energie při zachování nebo zvýšení komfortu pro konečné spotřebitele.

Petr Bartošík

Literatura:

[1] MIKULA, A.: Inteligentní sběrnice LonWorks ve službách energetiky. Automa, 2000, 6, č. 3, s. 32–33.

[2] –: Systém řízení, dálkového ovládání a sběru dat (technologie LonWorks). Firemní materiál. Dostupné na http://www.zpa.cz/LonWorks_2.htm [cit. 17. 10. 2004].

ZPA CZ, spol. s r. o.
Komenského 821
541 01 Trutnov
tel.: 499 907 111
fax: 499 907 497
e-mail: zpa@zpa.cz
http://www.zpa.cz

Inzerce zpět