Университет IoT: команда «IoT Energy»

  1. Название проекта.
  2. Система контроля доступа к электросети

  3. Состав участников команды.
  4. НИУ ВШЭ:
    • Скуратов Андрей, студент образовательной программы “Информатика и вычислительная техника”
    • Сергеев Никита, студент образовательной программы “Информатика и вычислительная техника”
    • Кудрявцев Дмитрий, студент образовательной программы “Информатика и вычислительная техника”
    • Зайцева Анастасия, студент образовательной программы “Дизайн”
    • Ролич Алексей Юрьевич, ассистент департамента компьютерной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ

  5. Краткая аннотация проекта.
  6. Предлагаемое решение представляет собой систему, состоящую из «Интеллектуального актуатора», «Интеллектуального электросчётчика», специализированного программного обеспечения, обеспечивающего возможность интеграции системы микроплатежей.

    Работая в составе сети, система позволяет отключать и включать только ту нагрузку, доступ к которой разрешён в системе. Распознавание приборов основывается на характеристиках электрической цепи, которая подключена к розетке. Приборы взаимодействуют как узлы стандарта IPv6, что обеспечивает лёгкую интеграцию системы в Интернет и позволяет организовать работу в рамках Интернета вещей.

    Система позволяет обеспечить контролируемый автоматизированный доступ к электросети в общественных местах (например, для подзарядки сотовых телефонов или персональной техники и т.д.), в том числе и на дорогах, а также контролировать потребление электроэнергии, предотвращать пожары и перегрузку сети, контролировать какие приборы можно включать в ту или иную электросеть. Использование системы позволит рационализировать потребление электроэнергии и, в свою очередь, сэкономить ее расход от 5 до 40 %.

    Инновационность системы заключается в том, что в ней используется бестранспондерный (без использования меток) метод опознавания приборов, обеспечивается управление электропитанием удаленных розеток независимо от используемых беспроводных технологий передачи данных, создан специализированный протокол взаимодействия терминалов учета (с использованием систем микроплатежей) и удаленных розеток.

  7. Краткое описание структуры проекта.
  8. «Интеллектуальный актуатор» — устройство, предназначенное для интеллектуального управления силовыми нагрузками переменного тока посредством беспроводной сети. Должно обладать следующими характеристиками:
    • построено на базе микроконтроллера;
    • имеет возможность получения некоторых характеристик силовой сети;
    • обладает обратной связью;
    • выполнено в виде встраиваемого модуля.
    • Количество управляемых каналов — 4.
    • Тип управляющих элементов — твердотельные реле.
    • Тип связи — LoRa
    • Сетевой стек — TCP/IPv6.
    • Мощность одного канала — 440 Вт.

    «Интеллектуальный электросчетчик» — Данное устройство должно представлять собой цифровой электросчетчик, который устанавливается на объекте, потребляющем электроэнергию промышленной сети переменного тока, и осуществляет наблюдение за ее параметрами. По изменению параметров сети во времени делается вывод о подключении или отключении того или иного потребителя. Должно обладать следующими характеристиками:
    • для взаимодействия с прибором используется беспроводная технология LoRa;
    • автоматическое восстановление связи при сбоях;
    • погрешность идентификации потребителя составляет ±5%
    • Класс точности при измерении активной энергии: 1,0
    • Номинальное напряжение, В: 230
    • Номинальный (макс) ток, А: 5(60)
    • Максимальный ток в течении 10 мсек, А
      • для IБАЗ=5А: 1800
    • Стартовый ток (чувствительность), А
      • для IБАЗ=5А: 0,020
    • Активная / полная потребляемая мощность каждой параллельной цепью счетчика, Вт/ВА не более: 2 / 10
    • Дополнительная Активная / полная потребляемая мощность при наличии модема PLC, Вт/ВА не более: 2 / 6
    • Полная мощность, потребляемая цепью тока не более, В*А: 0,5
    • Количество тарифов: 4
    • Количество тарифных сезонов (месяцев): 12
    • Сохранность данных при перерывах питания, лет
      • постоянной информации: 40
      • оперативной информации: 10
    • Защита информации: парольная защита доступа и аппаратная защита памяти метрологических коэффициентов
    • Диапазон температур, °С: от — 40 до +55
    • Наработка на отказ, часов: 140000
    • безотказная работа, часов: 7000

    Специализированное программное обеспечение управляет процессом взаимодействия между пользовательским интерфейсом и удаленно управляемыми розетками, предоставляет возможность интеграции системы микроплатежей согласно концепции Интернета вещей, организовывать единую информационную сеть удаленно управляемых розеток и актуаторов.

  9. Пример предполагаемого внедрения проекта.
  10. Создание системы решает актуальную проблему энергосбережения, обеспечения безопасности энергосетей, обеспечение пользователей контролируемым доступом к электросети, а также мониторингом состояния энергосети.

    Система может применяться в самых различных сферах, от бытовых пользователей до государственных организаций. Система найдет применение, как в частном доме, так и на предприятии, в общественном месте или в государственном учреждении. Она поможет обеспечить безопасность электросети, проводить ее мониторинг и обеспечивать пользователей электроэнергией в удаленных местах.

    В дополнение к внедрению системы в государственные учреждения, возможна коммерциализация проекта, подразумевающая заключение договоров с операторами сотовой связи и операторами платежных систем.

    Таким образом, данное решение позволяет реализовывать контроль доступа над электросетями, обладая преимуществами аналогов и высоким потенциалом дальнейшей разработки.