Barion Pixel

- Hirdetés -

- Hirdetés -

- Hirdetés -

E-okoshűtőszekrény koncepció

A New Technology magazin hasábjain időről-időre közzétesszük azokat a koncepciókat, melyek alapját adják az Endrich kutató-fejlesztő csoportja által létrehozott IoT eszközök megszületésének.

A TECHFerence konferencián már részletesen bemutattuk az E-IoT koncepció alkalmazhatóságát a megelőző karbantartás témakörében, beszéltünk és írtunk az okos légtisztító berendezésekről, melyek kiemelt fontossággal bírtak a Covid pandémia idején.

Az ott született innovációk a piaci igények alapján a hűtéstechnikai megoldások irányába kezdtek el tovább fejlődni, az ebben a témakörben létrehozott okosmegoldásokkal a hazai és nemzetközi kiállításokon és konferenciákon találkozhatnak az érdeklődő szakemberek az év folyamán.

- Hirdetés -

A hagyományos eszközök „okosításáról”, ahol szlogenünk a „We Make Your Device Smart” és az Endrich új, hűtőszekrények paramétereit figyelő telemetriai egységeiről és az ezek alkotta ökoszisztémáról fogunk ennek kapcsán beszélni, mely az EmbeddedWorld 2023 kiállításon a cég standjának központi eleme volt.

[1] Az E-IoT ökoszisztéma alkalmazása okoshűtőszekrényekhez
Az okoshűtő

A korszerű hűtőszekrények gyártói reklámanyagaikban és marketing kommunikációjukban gyakran használják az „okoshűtő” kifejezést, mellyel olyan funkciók integrálását hirdetik készülékeikben, mint az automatikus leolvasztás (NO-FROST), az inverteres kompresszor vagy a speciális szigetelőanyagok és változtatható elrendezésű polcrendszerek alkalmazása. Mi azonban mérnöki és nem marketinges szemmel vizsgáljuk a készülékeket és az okos-funkciókról elsősorban a hálózatba (elsősorban Internetre kapcsolt) berendezések esetén beszélünk. Természetesen ma már egy sor neves gyártó ad lehetőséget arra, hogy mobilalkalmazáson keresztül tudjuk figyelemmel kísérni hűtőnk paramétereit, esetleg beavatkozásra, vagy a hűtőszekrényben tárolt ételekről is kaphatunk áttekintést. Az IOT segítségével lehetőség van hagyományos készülékeink „felokosítására” is, olyan egyszerű funkciók integrálásával, mint a hűtőtér hőmérsékletének és páratartalmának monitorozása, az ajtó állapotának, a belső lámpa fényerejének figyelésével. Az esetleges idegen zajok, nagyfokú rezgés esetleges jelenléte, és az áramfelvételben beálló anomáliák figyelésével a megelőző karbantartás segíthető, míg az ajtónyitások gyakoriságának és ezek idejének, vagy éppen a nyitott állapot hosszának regisztrálásával üzleti környezetben használt készülékekből marketing vagy kereskedelmi célú adatok is könnyen kinyerhetők.

A legmodernebb elektronika segítségével, a fentebb említett célok gyorsan és hatékonyan elérhetők, nem csak eleve ilyen funkciókkal tervezett készülékek esetében, hanem hagyományos hűtőkbe utólagosan szerelt IOT eszközök alkalmazásával is. Az ilyen telemetriai egységgel szembeni elvárások általában a kis méret, a könnyű felszerelhetőség, az elektromos és a vezetékes kommunikációs hálózattól való függetlenség és a könnyű üzembe helyezés lehetősége. Ha az IoT modul telepes táplálású és valamilyen vezetékmentes kommunikációs technológiát használ a szenzorok adatainak továbbítására, valamint a szükséges érzékelők magában a készülékben helyezkednek el, akkor a telepítés utólagosan szakember bevonása nélkül is könnyen kivitelezhető. A méréseket az ilyen modul ideálisan másodpercenként, percenként vagy óránként rögzíti – a nap 24 órájában – és továbbítja a megfelelő felhőszolgáltatásba adatelemzés céljából a modern, megbízható és olcsó Narrow Band / LTE-M technológiával vagy tartalékként a 2G GSM hálózat segítségével.

[2] Az E-IOT ökoszisztéma szolgáltatásai kiválóan alkalmazhatók hagyományos eszközök, például hűtőszekrény okosítására
A hűtőszekrény adatainak gyűjtése

A hagyományos hűtőszekrényt Interneteléréssel ellátva alkalmassá tehetjük működési paramétereinek egy alkalmas felhő alapú adatbázisba való beküldésére és azok rendszerezett tárolására, feldolgozására vagy kijelzésére. Ehhez megfelelő érzékelőkkel, és kommunikációs csatornával kell ellátnunk, amihez az E-IoT koncepció hadver elemeit és szoftver szolgáltatásait hívhatjuk segítségül. Az adatokat felhasználhatjuk az optimális működési feltételek biztosítására, folyamatosan figyelhetjük a hűtőtér hőmérsékletének és páratartalmának alakulását, megbizonyosodhatunk arról, hogy nem felejtettük nyitva az ajtót és korai figyelmeztetést kapunk az esetleges áramszünet okozta leolvadásról. Az alkalmazott telemetriai egység támogatja a megelőző karbantartást is, hiszen képes az olyan anomáliák figyelésre és ezek alapján való riasztásra, mint például a szokatlanul nagy áramfelvétel, a normálistól eltérő zajszint, vagy rezgés megjelenése. A biztonság kérdése egyrészt a működtetés alapvető feltételeinek megléte, másrészt pedig az anyagi biztonság kapcsán merül fel, Előbbihez az esetleges áramszünet esetén a növekvő hűtőtéri hőmérséklet monitorozása, vagy az ajtó véletlen nyitva hagyásából eredő leolvadást megelőző riasztás hívható segítségül, utóbbihoz pedig a készülék mozgatása esetén történő riasztás és a GPS alapú eszközkövetés használható. A gazdaságos működtetéshez a hűtőtér hőmérsékletének kontrollja és az energiafogyasztás figyelése járul hozzá. Az ajtó nyitásának figyelése nemcsak az előbbi funkciók támogatásához használható, hanem – itt elsősorban üzleti célú hűtőszekrényeknél, mint pl. boltokban, benzinkutaknál kihelyezett italhűtőkre gondolunk – marketing célú adatgyűjtésre is alkalmas. Az ajtónyitások naplózása annak gyakoriságáról, a nyitvatartás hosszáról ad képet, ami a vásárlási szokások feltérképezésében és az eladott mennyiségek kalkulálásában segíti az üzemeltetőt.

Ami az alkalmazott hardver eszközöket illeti az Endrich okos hűtőszekrény koncepciójában kétféle megoldás létezik. Az egyik modul az alkalmazott szenzorokkal felszerelt könnyen telepíthető egység, ami az adatokat a mobiltelefonos hálózaton keresztük direktben juttatja az Endrich felhőszolgáltatásába. A hőmérséklet és páratartalom, valamint a látható fény erősségét mérő érzékelők a mechanikai szenzorokkal (gyorsulás szenzor és MEMS mikrofon) együtt a magas IP védelemmel rendelkező dobozon belül kaptak helyet. Az ajtó nyitásának és a pozíciójának érzékelésére a hattengelyes gyorsulásérzékelő használható vagy mágneses szenzor, melyet az ajtómágnes, vagy pedig egy erre a célra kialakított tartón elhelyezett állandó mágnes aktivál. Az egység vezetékmentesen tölthető akkumulátorral van ellátva, amiről az adatküldés frekvenciájától függően nagyon hosszú ideig képes ez a kisfogyasztású eszköz működni. Erről a speciális NB-IoT/LTE-M/2G modem gondoskodik, melyről korábbi írásainkban részletes ismeretanyagot osztottunk meg. Az LPWA technológia és az alkalmazott kisfogyasztású ARM-M0+ mikrokontroller arra lett kifejlesztve, hogy kis mennyiségű adatot, viszonylag ritkán, rendkívül kis energia felhasználásával legyen képes a felhőbe juttatni. Mindez nagyon alacsony telekommunikációs költségek mellett lehetséges, hiszen az előre fizetett (prepaid) SIM kártya 10 évre 10 EUR-ba kerül 500 MB adatmennyiség fogalmazása mellett.

Mivel a GSM modem a hálózati csatlakozás módjától (NB, LTE-M vagy 2G) és sűrűségétől függően akár viszonylag nagy pillanatnyi energiafogyasztása erősen befolyásolja az akkumulátor üzemidejét, ezt az eszközt néhány napnál hosszabb üzemre csak akkor lehet használni, ha viszonylag ritka adatküldéssel is megelégszünk. Az Endrich ezt a fajta eszközt ezért elsősorban demonstrációs célokra fejlesztette ki, illetve olyan feladatokra, mint a leolvadás, vandalizmus, hosszú időre nyitva felejtett ajtó esetén történő riasztás.

Normál üzemre egy kisfogyasztású vezetéknélküli sub-GHz (868 MHz ISM) sávon működő adatkommunikációt használunk. Ez a megoldás lehetővé teszi az egyes szenzorok különválasztását, így akár különböző helyeken is elhelyezhető a hűtőn belül hőmérsékletszenzor, páratartalom érzékelő vagy egyéb eszköz is. Minden eszköz vezetékmentesen tölthető akkumulátorral van ellátva és lokális mesh hálózatban üzemel, egy töltéssel akár nagyon hosszú ideig is. A mesh hálózatba egy az ingatlan elektromos hálózatához kapcsolt WLAN-LPWA gateway is integrálódik, mely az összes szenzor által közvetített adatokat az előbb említett GSM modem segítségével küldi egyszerre a felhőbe. Mivel ez az egység hálózati feszültségről működik nem lesz probléma a GSM modem gyakori küldés mellette áramfelvételével sem, feszültség kiesés esetére pedig az integrált szuperkapacítás jelent vést energiatartalékot egy-két utolsó státuszüzenet beküldésére (áramszünet riasztás). Ennek az elrendezésnek további előnye, hogy akár egy kereskedelmi vagy vendéglátóipari egységben elhelyezett egyszerre több hűtőszekrény telemetriai adatainak felhőbe küldése is megoldható. Háztartási körülmények között a hálózatot a szenzormodul ( vagy modulok) és a gateway alakítja, míg ipari alkalmazásban gyakorlatilag korlátlan érzékelőmodul lekezelhető egyetlen GSM átjáróval.

[3] A mesh hálózatban működő telemetriai egységek és a WLAN-LPWA gateway szerepet is betöltő fogyasztásmérő

A fenti ábrákon látható, hogy a rádiós egységgel ellátott telemetriai eszközök a hűtőn belüli viszonyokat a gép elektronikájának megbontása nélkül, utólagosan beszerelve képesek figyelni és az adatgyűjtést és továbbítást is elvégezni. A figyelmes olvasó bizonyára hiányolja egy nagyon fontos jellemző , az elektromos fogyasztás mérésének részletezését. A teljesítmény méréséhez a váltakozófeszültség és az áram egyidejű mérésére van szükség, melyet egy a betáplálásnál elhelyezett speciális dugajba integrált mérőáramkör végez. Kézenfekvő ebbe az egységbe integrálni a GSM átjárót is. Minimális kiépítésben tehát egyetlen érzékelő modul és egy ilyen fogyasztásmérő eszköz elegendő a hűtő 7/24 távfelügeletére. Természetese léván moduláris rendszer a E-IOT hűtőfelügyeleti készletben különféle modulok elérhetőek és ezek – mivel ugyanazt a kommunikációs technológiát használják – szabadon kombinálhatóak egymással.

Az E-IoT érzékelőmodulok teljesség igénye nélküli felsorolása:

  • Kombinált hőmérséklet és páratartalom érzékelő
  • Fényerősség érzékelő
  • Mágneses érzékelő (ajtónyitás érzékelő)
  • Gyorsulásszenzor
  • Rezgésérzékelő modul
  • Hangnyomásszint érzékelő
  • UV érzékelő
  • Fogyasztásmérő egység beépített GSM és GNSS (GPS) modullal
[4] A „We make your device Smart” koncepció a nürnbergi EmbeddeWorld’23 kiállításon az Endrich standján…

Endrich

- Hirdetés -

Érdemes elolvasni

- Hirdetés -

- Hirdetés -

NEW technology