エネルギーマネジメントにおけるawsを活用した iotデータ …...課題③...

エネルギーマネジメントにおけるAWSを活用したIoTデータ取得ソリューション

2020/6/17

北海道ガス株式会社エネルギーシステム部エネルギーシステムG

國奥広伸・小笠原元気Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved

アジェンダ

・会社概要

・背景・課題

・目的

・現場データの取得とAWS連携

・まとめ

Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved

会社概要～北海道ガス株式会社～

1911年設立

総合エネルギーサービス事業を展開本社：札幌市東区北7条東2丁目1-1


会社概要

46エネルギーセンター

札幌発電所ドーン！

北ガス札幌発電所

ガスと電気の最適組合せ、ICTの高度利用を通じて「効率性」「経済性」「環境性」「持続性」に優れた新たなエネルギーシステムを構築

エネルギーと環境の最適化による快適な社会の創造Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved

まえおき

✔ 本発表はIoT初心者の非クラウドネイティブな社員で　取り組んだPoC段階の検討を報告するものです

✔ これからIoTを始める方や、エネルギー×IoTの分野に　興味を持って頂くことを主眼に発表します


背景・課題～業務用分野のエネルギーマネジメント

✔エネルギーシステム全体として　最適利用・省エネが求められる

建物設計者機器メーカー

需要家

✔最適利用・省エネは需要家側に　任されている

空調機ボイラチラー CGS

ヒートポンプ蓄熱槽熱交換器ポンプ

etc.,


Fig. 建物エネルギー負荷（※イメージ）


■積雪寒冷地における高い熱負荷■夏期・中間期・冬期で　大きく負荷変動■季節に合わせた機器設定

✔ 現場の機器（モノ）からのデータ　収集/蓄積/評価は省エネに必須



中小規模

✔BEMS/中央監視設備等で　計測・制御

✔設備がスタンドアロン（計測・制御主体の通信連携なし）

大規模

BEMS

受変電設備空調・衛生設備照明設備

(Building Energy Management System)BEMS/中央監視

なし専門管理者


ガス熱源設備

？？？

クラウドモノ

背景・課題～クラウド非対応なレガシ―設備の連携

いずれのケースもモノ側とどのようにクラウドにつなげるかが課題

今回は、中小規模のスタンドアロンなガス熱源設備に対する

クラウドへのデータ蓄積に取り組む


目的省エネ・設備最適運用支援を目的に、機器データを集めて蓄積・可視化することにフォーカスしたPoCを実施。

データ収集・分析基盤の構築と次ステップに向けた課題を抽出する

保守/運用作業の最小化

蓄積データを様々な活用につなげる

Wi-Fiなどの非インターネット環境


＜条件＞

熱源設備？？？

クラウドモノ

クラウド非対応なレガシー設備との接続


✔　初心者にとってクラウド連携までの道のりは長い

クラウド

A/D変換

ゲートウェイ

FA

ネットワークセルラーネット

ワーク

①

データをどう

変換するか？

③

通信をどう

つなげるか？

✔　初心者にとってクラウド連携までの道のりは長い

②

データをどうつなげるか？

④

クラウド設計

どうするか？


クラウド非対応なレガシー設備との接続

熱源設備

PLC

課題①　どのようにデータ変換するか？

✔汎用PLCを採用

✔何のデータを取得したいか、今後何をしたいかで選定要件が変わる

高い堅牢性が必要（5～10年）

計装機器で実績ある汎用品

他の設備とのローカル連携可熱源設備

白金

測温抵抗体

PLC: Programmarable LogicController

A/D変換

(PLCプログラミングを実施)


課題② PLCをどうゲートウェイにつなげるか

センサレベル

フィールドレベル

コントローラレベル

コンピューターレベル

ポンプ

PLC DCS

バルブリモート

I/O

Ethernet, LAN

FL-net, EtherCAT, BAC-net, etc.,

CC-Link, PROFIBUS, Modbus,EtherCAT, EtherNet/IP, PROFINET, etc.,

PC/サーバー

省略

RS232C/RS485等


✔ プロトコルが乱立

✔ 今回は上位PCがないためフィールドレベルに接続

情報ネットワーク

制御ネットワーク

課題② PLCをどうゲートウェイにつなげるか

ゲートウェイを購入すれば

何とかなると思った

？

PLC

→どうにもならなかった…

$_

Linuxの黒い画面…　

PLC Modbus GW

MasterSlave

(現在ならEdgecrossなど、簡易に

データ吸い上げを実現できる規格有)


Application

課題③　ゲートウェイ～クラウドがよくわからない

クラウド

GW

クラウドへセキュアに接続するためには？

クラウドへデータを送信するには？

？


課題③　クラウドへのデータ送信

GW

SORACOM Air（セルラー回線）

SORACOMFunnel

✔ SORACOM Air 経由で SORACOM Funnel にデータを送信

✔ SIM で認証が完結しているため実装不要

✔ Application で HTTP POSTするだけ

Application

HTTP POST

閉域


課題③　クラウドへのセキュアな接続

GW

SORACOM Air

SORACOMFunnel

HTTP POST

閉域

IoT Core

✔ SORACOM Funnel でクラウド認証と接続をオフロード

✔ セキュアな閉域接続を手軽に実現

閉域


Application

課題③　クラウドへのセキュアな接続（保守）

GW

SORACOM Air

SORACOMFunnel

HTTP POST

閉域

IoT Core

閉域

SORACOMNapter

リモートアクセスによる保守


TCP

Application

課題④　クラウド設計のポイント

マネージドサービス・サーバレスの活用により少ない工数で素早く構築

データの粒度を PoC で確認しつつ要件を確定させてからアーキテクチャを組む


アーキテクチャ


✔ データレイク( S3 ) の構築

初期段階のデータ収集・可視化プラクティス

✔ データ収集・可視化を短時間で構築

SORACOMHarvest

SORACOMLagoon

✔ クラウドアーキテクチャ構築までのオフロード


Tips：障害の切り分け

クラウド

データの欠損が起きているが、原因は？


Tips：障害の切り分け

熱源設備

クラウド機器

ゲートウェイ

FA

ネットワークセルラーネット

ワーク

ルータ・Application の不具合が多かった

（余談）電源ONにすることを忘れてバッテリー切れになるヒューマンエラーも…

App

ルーター

電源


Tips：通信環境

機械室（地下階）

熱源機器

クラウド

GW

SORACOM Air

ドングル

Wi-Fi ルータ（セルラー回線）

建物特有の電波環境に悩まされた


価値検証：QuickSightによる可視化


・温度上昇のタイミング把握・起動/停止時間の把握・機器の温度設定最適値の推定

運用支援による省エネの実現

データより

機器設定温度が高め

数%のガス量使用量削減を実現

短期間での投資回収可能なサービスモデル構築を目指す

設定値変更


まとめ

省エネ・設備最適運用支援を目的に、機器データを集めて蓄積・可視化することにフォーカスしたPoCを実施。

■熱源機器のデータをAWSと連携することができ、省エネ支援を実現■PoC のデータ取得ソリューションは作りこまない　　✔ 汎用品、使えるものは活用し、早く現場課題を見つける　　　　（通信環境、データ粒度など）　　✔ サーバーレス、マネージドサービスの活用　　✔ クラウド側はデータレイクをクッションとして柔軟な設計に

■チュートリアル・ハンズオン等、先人の知見を大いに活用



ご清聴、ありがとうございました

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