Author(s):
Siddharth Verma - Saara Embedded Systems Pvt Ltd
Dhananjaya BM - Saara Embedded Systems Pvt Ltd
Kishore Nambiar - Saara Embedded Systems Pvt Ltd

Industry:
Energy/Power

Products:
Real-Time Module, LabVIEW, Single-Board RIO, FPGA Module

The Challenge:
  有效控制和監(jiān)視能量參數(shù)和企業(yè)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和資產(chǎn)的消耗，特別是有多個(gè)設(shè)施分布分步在不同地理位置的情況下。

The Solution:
  創(chuàng)建堅(jiān)固靈活的嵌入式功率電源監(jiān)視與控制系統(tǒng)，用于基于NI單板RIO和NI LabVIEW的設(shè)施管理，減少大型設(shè)施的能量消耗。

     Saara Embedded Systems作為一個(gè)嵌入式技術(shù)的集成服務(wù)與解決方案供應(yīng)商，為全球的客戶提供嵌入式設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)。我們提供先進(jìn)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證服務(wù)、研發(fā)支持、解決方案設(shè)計(jì)、工程、項(xiàng)目管理、專用技術(shù)和系統(tǒng)集成解決方案。因?yàn)槲覀兪荖I聯(lián)盟合作伙伴，我們能夠利用NI提供的支持和我們自己的設(shè)計(jì)能力，為我們的客戶構(gòu)建效率高成本低的端到端解決方案。

嵌入式功率監(jiān)視與控制系統(tǒng)

     我們的遠(yuǎn)程設(shè)施管理系統(tǒng)（RFMS）精確地監(jiān)視和控制設(shè)備或是基礎(chǔ)設(shè)施的總能量消耗。它提供了對參數(shù)的無限制實(shí)時(shí)訪問，從內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)、HVAC、指示牌、安全系統(tǒng)、冷藏設(shè)備、照明系統(tǒng)、非間斷電源、打印機(jī)、飲料售貨機(jī)設(shè)置基于單開關(guān)活閥門的設(shè)備。我們的客戶利用嵌入式遠(yuǎn)程終端單元（RTU）的靈活性能夠在他們的基礎(chǔ)設(shè)施上監(jiān)視和控制不同的目標(biāo)，從而將RFMS變成有效的能量消耗與優(yōu)化的理想系統(tǒng)。

      自從印度引進(jìn)RFMS之后，它將我們的一個(gè)客戶的能量消耗降低了15％。使用RFMS，因?yàn)槿剂涎a(bǔ)充是基于主動(dòng)需求系統(tǒng)的，所以燃料補(bǔ)充的頻率大大降低了，燃料消耗統(tǒng)計(jì)變得更為精確，燃料丟失問題也得到了解決。遠(yuǎn)程控制特性提供了數(shù)字指示牌和空調(diào)的統(tǒng)一開關(guān)控制。隨著安裝的RTU分支的增加，能量消耗也節(jié)省的越多。由于辦公室統(tǒng)一政策，在客戶服務(wù)質(zhì)量上獲得了巨大的提高，我們的客戶也在能源節(jié)省方面起到了先鋒作用。此外，因?yàn)镽FMS的性能，我們的客戶通過節(jié)省能源，在六個(gè)月內(nèi)回收了這個(gè)方案開發(fā)的成本。

為功率監(jiān)視和控制設(shè)計(jì)RTU

基于NI單板RIO的硬件解決方案

    我們基于NI單板RIO和LabVIEW設(shè)計(jì)了這個(gè)定制的嵌入式控制與監(jiān)視系統(tǒng)。NI單板RIO是多功能高性能平臺(tái)，具有開放式體系結(jié)構(gòu)和構(gòu)建專用定制I/O模塊的靈活性，從而可以滿足我們應(yīng)用程序?qū)Ｓ肐/O和通信的需求。我們正在使用NI sbRIO-9601設(shè)備，將板載實(shí)時(shí)處理器、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和數(shù)字I/O線路與以太網(wǎng)、RS232端口和用于數(shù)據(jù)記錄的板載存儲(chǔ)器整合在一起。RS232端口與能量儀表進(jìn)行通信，從遠(yuǎn)程系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)可以通過多種通信協(xié)議送入中央服務(wù)器中，這些協(xié)議包括TCP/IP或是包括ZigBee、 GPRS和CDMA的安全無線模式。

   由于NI單板RIO的靈活性和設(shè)計(jì)，我們創(chuàng)建了定制中間子卡并將它直接連接到終端數(shù)字I/O接頭上。子卡包含定制的信號(hào)調(diào)理，可以滿足一系列傳感器的I/O要求。這些傳感器監(jiān)視和測量來自不同系統(tǒng)參數(shù)的信號(hào)，包含照明、空調(diào)、自動(dòng)售貨機(jī)、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備和燃料庫。RTU 可以處理模擬I/O和數(shù)字I/O，從多個(gè)傳感器和源采集數(shù)據(jù)。我們還為NI單板RIO設(shè)備創(chuàng)建了外殼，子卡可以方便地部署到任何環(huán)境中。此外， LabVIEW和NI Single-Board  RIO還讓我們可以方便地在功率監(jiān)視和控制嵌入式解決方案中添加高級特性，用于包括基于網(wǎng)頁接口的Google地圖、無線連接和與多種模擬數(shù)字傳感器的連接。

基于LabVIEW的軟件解決方案

   我們的認(rèn)證LabVIEW開發(fā)員成功地創(chuàng)建了完整而簡單的GUI，確保了方便的部署，降低了客戶工程團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的時(shí)間。使用LabVIEW的高效工具和LabVIEW的內(nèi)建UI功能，我們在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)了我們的系統(tǒng)軟件。

    我們使用LabVIEW實(shí)時(shí)模塊和LabVIEW FPGA模塊對在NI Single-Board RIO中的實(shí)時(shí)處理器和FPGA進(jìn)行編程。使用LabVIEW FPGA，我們可以快速地對FPGA進(jìn)行編程，提供了定制數(shù)字信號(hào)接口訪問子卡。使用LabVIEW和LabVIEW實(shí)時(shí)模塊的網(wǎng)頁發(fā)布功能，我們添加了可以通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的ASP.NET，用來在網(wǎng)頁上遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)的高級功能（數(shù)據(jù)包括能量消耗參數(shù)和地方特定數(shù)據(jù)）。這個(gè)GUI可以在集成的儀表板中進(jìn)行查看，并且可以從任何遠(yuǎn)程位置通過英特網(wǎng)進(jìn)行控制。

NI解決方案的優(yōu)點(diǎn)

  最初，我們的公司設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了定制RTU滿足功率監(jiān)視和控制應(yīng)用需求，但是因?yàn)轫?xiàng)目的動(dòng)態(tài)特性和可擴(kuò)展解決方案的需求，我們與NI進(jìn)行了合作。利用來自NI的商業(yè)硬件和軟件技術(shù)，我們實(shí)現(xiàn)了可靠堅(jiān)固的解決方案，因?yàn)镹I嵌入式工具的靈活性和高性能，能夠方便地進(jìn)行擴(kuò)展。

   此外，因?yàn)橛布目煽啃院蛨?jiān)固性以及NI提供的全天候支持，我們創(chuàng)建的RTU解決方案能夠在不同天氣狀態(tài)下工作，并且在次大陸內(nèi)與多種通信服務(wù)提供商兼容。NI硬件與軟件還具有用于網(wǎng)頁發(fā)布的內(nèi)建特性，允許部署系統(tǒng)的遠(yuǎn)程更新和編程，這對于遠(yuǎn)程嵌入式控制和監(jiān)視解決方案是個(gè)巨大的優(yōu)勢。

  穩(wěn)定的NI系統(tǒng)滿足了我們客戶的動(dòng)態(tài)需求。利用商用NI硬件和軟件以及Saara Embedded Systems傳感器、子卡與軟件集成的設(shè)計(jì)，我們在破紀(jì)錄的時(shí)間內(nèi)，設(shè)計(jì)并集成了一個(gè)綜合的能量管理解決方案。