[나인와트] 전력사용량 실시간 모니터링

Index

1. 산업용 터치패널 라즈베리파이

2. 스마트 멀티 채널 미터

3. Software Architecture

4. Embedded Software Architecture Layer

5. Display 화면(구현결과)

6. 현장에 설치된 사진

 

 

1. 산업용 터치패널 라즈베리파이

1.1 CPi-A070WR(제조사: 컴파일 테크놀로지)

1) Product

 제품의 제조사인 컴파일 테크놀로지에서는 Raspberry Pi Zero와 같은 가격이 비교적 저렴한 MCU에 OS를 올려 임베디드 장비를 판매하고 있다. 이러한 장비들은 대부분 산업용 설비를 제어하거나 모니터링 하는 곳에 쓰이며, 그에 따른 UI를 사용자가 직접개발 하여 사용할 수 있도록 서비스를 운영하고 있다.
 이에 B2B 사업을 진행하고 있으며 S/W 회사에서는 H/W에 대한 부담을 줄이고 개발된 S/W를 H/W에 올려 직접판매 할 수 있도록 되어 있다. 또한 H/W에 회사의 로고와 재포장하여 얼마든지 판매가 가능하다는 답변을 컴파일 테크놀로지로부터 받을 수 있었다. 단, H/W의 제조사가 컴파일 테크놀로지 라는 것을 알 수 있도록 되어 있는 스티커를 제거하지는 말라는 당부의 내용도 함께 알려주었다.

 

2. 스마트 멀티 채널 미터

2.1 GEMS3512(제조사: 엔텍시스템)

1) Product

 실시간으로 최대 12채널까지 전류를 측정 할 수 있으며 가격으로는 17만원으로 책정되어 있다. 옵션에 따라 Wifi 모듈을 내장한 상태로 구입 가능하며 비교적 저렴하고 크기가 작은 제품으로 설치가 용의하다. 

2) 연결케이블
 - 노란색 연결부분이 GEMS3512와 연결됨
 - 흰색부분이 CT센서와 연결됨

3) 설치된 사진

2.2 GEMS3500(제조사: 엔텍시스템)
1) Product

 연결할 수 있는 채널수가 많은 것이 장점이고 구입할 때는 18 / 27 / 36 / 45 / 54 채널로 구입이 가능하며 27채널 기준 약 45만원에 구입 가능하다. 또한 온도(NTC) 센서 부착이 가능하며 외부 DI, DO, AI 모듈 확장이 가능하여 간단한 로직을 구현 할 수 있다.

2) 연결케이블

3) 설치된 사진

2.3 CT센서(제조사: 엔텍시스템)
1) Product
 - 100A CT 센서

 - 250A CT 센서

 - 400A CT 센서

 - 600A CT 센서 

3. Software Architecture

2.1 Platform Software Architecture Design

System Management Service: 제품의 기능이 제대로 유지 될 수 있도록 주기적으로 모니터링 하면서 문제가 발생하면 다시 해당 기능을 수행하는 관리해주는 기능을 함
Emon Service: Emon CMS로써 OpenEnergyMonitoring 에서 관리하는 Opensource Platform으로 해당 서버에 데이터를 전송함
Web Application: 터치패널에서 사용자가 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 화면을 보여줌
API Gateway Service: 마이크로서비스 형식으로 해당 서비스에 요청이 오면 업무를 수행할 수 있도록 Gateway 역할을 함
Schedule Task Service: 주기적으로 업무를 수행해야 하는 Task에 대해서 지원하며 API Gateway Service에 호출을 함.
Data Preprocessing Service: Smart Multi Channel Meter로부터 수집된 데이터를 전처리 역할을 함. Electricity Meter Management Service: Smart Multi Channel Meter로부터 현재 사용중인 순시 전류량을 가져옴

 

 산업용 터치패널 라즈베리파이(이하 Rpi)는 Electricity Meter Management Service를 통하여 Smart Multi Channel Meter로부터 데이터를 가져오게 된다. 이 프로젝트에서는 Smart Multi Channel Meter를 엔텍시스템의 GEMS-3500, GEMS-3512를 사용하였다. 그리고 수집된 데이터를 Data Preprocessing Service를 통하여 데이터를 Local Database로 사용하고 있는 Sqlite3에 저장하게 된다. 그렇게 저장된 데이터를 기반으로 Web Application을 통하여 Touch Panel에 가시화하도록 하였으며, Emon CMS에 데이터를 전송하여 원격으로 실시간 전력사용량 모니터링이 가능하도록 개발하였다. 이러한 모든 Process들의 PID값을 System Management Service에서 관리하며 예상치 못한 오류로 인하여 문제가 발생하여 서비스가 종료되더라도 다시 살려 기능을 유지할 수 있도록 개발하였다.

4. Embedded Software Architecture Layer

 Compile Tech 사에서 개발한 Industrial Touch Panel Rasberry Pi는 Raspberry Pi 재단에서 제공하는 Debian Linux 기반의 Raspberry Pi 전용 OS를 사용하여도 되지만 안정성의 이유로 Compile Tech에서 재배포한 이미지를 사용하도록 권장하고 있다. 
 그렇게 HW에 이미지를 올리고 부팅이 완료되면 먼저 부팅이미지 및 시작 프로그램들을 설정 후 해당 Library를 모두 다운로드 한다. 그리고 ninewatt에서 개발한Code를 업로드하여 프로그램을 실행하면 모두 완료가 된다.

 

5. Display 화면(구현결과)

1) 전력량 실시간 모니터링

 그래프를 통하여 어제의 전력량과 비교하며 현재 사용중인 전력량을 확인할 수 있다. 그리고 좌측 상단의 “ch_숫자” 콤보박스를 통하여 채널별로 확인 할 수 있다. 하단의 버튼을 통하여 메뉴를 이동할 수 있으며 화면이 꺼지기를 원하는 고객을 위하여 절전모드 동작여부를 선택할 수 있다. 우측의 Table을 통하여 정상 운영중인 프로세스와 임베디드 장비의 리소스 상태를 실시간을 확인 할 수 있다.
 
2) 순시 전력량 모니터링

 현재 사용중인 전력을 확인하고자 할 때 볼 수 있는 페이지 이다. 주로 엔지니어들이 설치 후 정상적으로 올라오고 있는지 확인하는 용도로 사용 가능하다.
 
3) 설정 화면

 현장마다 CT센서 부착 개수가 모두 다르기 때문에 설치 후 가져와야 할 센서 수와 Modbus Mapping번호를 입력하여 가져올 수 있도록 한다.

 

6. 현장에 설치된 사진