Швейцарская компания Axpo использует интернет вещей для мониторинга плотины озера Лиммернзее на высоте 1857 метров над уровнем моря

Репортаж от Wedoany，Компания Axpo развернула на плотине Лиммернзее (Limmernsee dam) автономные датчики с батарейным питанием на основе LoRaWAN и с помощью IoT-платформы akenza передаёт данные мониторинга в модель конечно-элементного моделирования для прогнозирования процесса старения бетона плотины при его сезонном расширении и сжатии.

Многие объекты энергетической инфраструктуры Европы были построены до появления современных технологий мониторинга, и при их проектировании не предусматривались датчики или интерфейсы передачи данных, однако в будущем они должны продолжать безопасную эксплуатацию. Поэтому операторы сталкиваются со старой проблемой: как обеспечить мониторинг удалённых, труднодоступных конструкций, прокладка кабелей к которым обходится дорого. Традиционный подход — ручные обходы, когда инженеры выезжают на место, вручную снимают показания и уезжают. Данные устаревают ещё до того, как будет составлен отчёт, и инженерам приходится снова ехать за следующими показаниями. Такие риски, как старение бетона, усталость материалов и термические напряжения, накапливаются медленно, и моментальные проверки не позволяют уловить эти изменения. Необходимы непрерывные данные, получаемые с минимальными усилиями и из мест, которые никогда не проектировались как источники данных.

Технологии низкопотребляемых глобальных сетей (LPWAN), такие как LoRaWAN, устранили эти препятствия. Автономные датчики с батарейным питанием передают небольшие пакеты данных на расстояние в несколько километров, и один шлюз может покрыть всю площадку. Не требуется прокладка кабелей или линий электропередачи, что особенно важно для таких объектов, как тело плотины. Датчики потребляют крайне мало энергии, одной батареи хватает на несколько лет, и после установки оператор практически может не уделять им внимания.

Однако датчики — это лишь половина решения. Необработанные пакеты данных — всего лишь байты, если нет системы, способной их декодировать и придать контекст для каждого устройства и каждой площадки. Обработка вручную или создание собственной системы — это проекты, на которые у большинства инженерных команд нет времени. Эту работу берут на себя IoT-платформы, такие как akenza: они принимают данные от любой технологии подключения — LoRaWAN, MQTT или сотовых сетей, — преобразуют их в структурированные значения и направляют на панели мониторинга, в базы данных или аналитические инструменты. Поскольку платформа технологически нейтральна, операторы не оказываются привязанными к одному поставщику подключения или оборудования на протяжении жизненного цикла проекта.

Axpo — крупнейший производитель возобновляемой энергии в Швейцарии — применила на плотине Лиммернзее именно такой подход. Эта арочная плотина высотой 146 метров и длиной 370 метров расположена в Альпах на высоте 1 857 метров над уровнем моря, её водохранилище вмещает 92 миллиона кубометров воды, и она является частью гидроаккумулирующей электростанции Линт-Лиммерн (Linth-Limmern pumped storage plant).

Исследовательский проект Axpo использует конечно-элементное моделирование для понимания того, как стареет бетон плотины при его сезонном расширении и сжатии. Для моделирования требуется постоянный ввод данных о суммарной солнечной радиации, скорости и направлении ветра, температуре воздуха и температуре поверхности — эти переменные определяют собственную температуру бетона. Axpo установила автономные датчики с батарейным питанием в фиксированных точках по всей плотине, и один шлюз LoRaWAN покрывает всё сооружение, поэтому нет необходимости устанавливать несколько станций на сложном рельефе. Каждое показание декодируется, стандартизируется и дополняется контекстом в akenza, а затем поступает в модель моделирования Axpo, обеспечивая входные данные для точных долгосрочных прогнозов старения конструкции.

Вся установка датчиков была введена в эксплуатацию в течение одного рабочего дня, а подключение датчиков к облаку заняло всего несколько минут. Для сооружения такого масштаба в столь удалённом месте это сроки, на которые большинство операторов инфраструктуры не смеют рассчитывать.

Озеро Лиммернзее — лишь один из нескольких проектов гидрологического мониторинга, которые Axpo реализует в Альпах через akenza. Для операторов, располагающих значительным объёмом труднодоступной инфраструктуры, опыт касается как сроков, так и технологий. Один сценарий мониторинга конструкции не обязательно означает многолетнюю дорожную карту цифровизации. Правильное сочетание низкопотребляемых датчиков, гибкого подключения и платформы, способной понимать данные, достаточно, чтобы запустить непрерывный мониторинг за дни, а не за годы. Многие объекты энергетической инфраструктуры Европы приближаются к этапу, когда такой мониторинг перестаёт быть опциональным.