Проект «Умная школа» - развитие профессиональных навыков школьников

В московской школе №2116 в рамках проекта «Умная школа» по программе «Умное тепло» модернизирован тепловой узел для создания оптимального температурного режима в учебных классах при одновременном сокращении энергопотребления. На базе созданной системы управления разработана программа обучения школьников для получения первичных навыков автоматизации производства, технического проектирования, управления и эксплуатации инженерных систем с применением SCADA-системы и облачного сервиса.

Система управления отоплением и вентиляцией

В рамках программы «Умное тепло» разработана система диспетчеризации (рис.1), которая обеспечивает:

• управление оборудованием систем отопления и вентиляции;
• архивирование параметров;
• визуализацию параметров в табличном и графическом видах;
• просмотр на мобильных устройствах в реальном времени.

Система диспетчеризации

Для поддержания микроклимата в школьных кабинетах применяется оборудование ОВЕН:

• программируемый контроллер ПЛК110-30;
• два контроллера ТРМ33 для регулирования температуры в системах приточной вентиляции;
• контроллер ТРМ232М для регулирования температуры в системе отопления;
• регуляторы ТРМ202 для реализации режима ЗИМА/ЛЕТО и управления секционным догревом в четырех зонах;
• два счетчика импульсов СИ30 для некоммерческого учета расхода холодной и горячей воды;
• два преобразователя частоты ПЧ для регулирования производительности приточных вентиляторов.

Программируемый контроллер ПЛК110 получает и обрабатывает данные, поступающие от систем вентиляции и отопления в реальном времени, и одновременно служит шлюзом между нижним и верхним уровнями АСУ. Данные на нижнем уровне передаются по интерфейсу RS-485 (протокол Modbus RTU), на верхнем – по интерфейсу Ethernet (протоколу Modbus TCP).

Для круглосуточной регистрации параметров применяется сервер со SCADA-системой. На мнемосхемах SCADA-системы отображаются температурные режимы в реальном времени.

Облачный сервис OwenCloud

Помимо SCADA-системы, для удаленной диспетчеризации и мониторинга, управления и хранения архивов данных применяется облачный сервис OwenCloud. Доступ к сервису осуществляется в web-браузере или мобильном приложении.

Сервис предоставляет базовый функционал:

• сбор данных с подключенных устройств;
• хранение считанных данных в течение 90 дней;
• отображение данных в виде графиков и таблиц;
• отображение устройств на карте;
• удаленное управление;
• рассылка аварийных уведомлений по электронной почте и push-уведомления.

Инженер, обслуживающий учебные объекты, отмечает несомненное удобство удаленного управления тепловым узлом – оно интуитивно понятно и не требует специальных навыков. На мобильном устройстве в облачном сервисе OwenCloud можно наблюдать реальные показания температуры и влажности в помещениях школы, корректировать уставки контроллеров в системе вентиляции и секционных нагревателей, менять график отопления. В нештатных ситуациях на электронную почту оперативно приходят аварийные сообщения и push-уведомления в мобильном приложении.

Программа «Умное тепло»

Программа «Умное тепло» основывается на базовых понятиях электротехники, машиностроения, физики и информационных технологий. Программа разработана для учащихся старших классов с целью формирования профессиональных навыков. Теоретические занятия по физическим основам работы датчиков, реле и логическим операциям в совокупности с практическими проходят в инженерном классе. На экран ПК выводятся параметры работы систем отопления и вентиляции, в том числе в графическом виде.

Для изучения работы оборудования в SCADA-системе создано несколько экранов. На плане нанесено оборудование приточных систем и отопления. В контрольных помещениях отображается температура, мнемосимволы меняют цвет в зависимости от текущей температуры (рис. 2).

Рис. 2. Экран «Схема отопления»

На мнемосхемах, относящихся к системе отопления, показана температура воды в подающем и обратном трубопроводах и температура наружного воздуха (рис. 3). В системе управления вентиляцией контролируется наружная температура, приточного воздуха и теплоносителя в контуре (рис. 4). На экран выводятся данные расхода горячей и холодной воды. Графическая информация отображается в реальном времени.

Рис. 3. Система водяного отопления	Рис. 4. Система воздушного отопления

Развитие системы управления

Созданная система предусматривает дальнейшую модернизацию с наращиванием функций. На начальном этапе используется 30 дискретных и 20 аналоговых сигналов. Установка дополнительных модулей ввода/вывода (до 30 шт.) позволит увеличить количество подключенных устройств и организовать систему автоматизации с расширенным функционалом.

Например, можно добавить систему независимого управления температурой в классах посредством регулирования индивидуальным клапаном КЗР, жалюзи или воздушной заслонкой, а также систему звуковой сигнализации, систему управления освещением.

***

В рамках проекта «Умная школа» разрабатываются новые стандарты преподавания технических дисциплин для понимания учащимися современной инженерной деятельности. Применение промышленных элементов автоматики со специализированными программными продуктами обеспечивает высокий уровень подготовки школьников с формированием профессиональных навыков, востребованных на современном рынке труда.

Связаться с автором проекта можно по адресу: plc@owenkomplekt.ru или по тел.: 8 800 600 49 09 (доб. 213)