ஐஓடி சுற்று முறிப்பான் எவ்வாறு சுற்றுகளின் தொலைநிலை கண்காணிப்பை செயல்படுத்துகிறது?

IoT மின்சுற்று முறிப்பியின் முக்கிய கட்டமைப்பு

உணர்வு அடுக்கு: மின்சார அளவீடுகளை உடனடியாகப் பதிவு செய்தல்

ஒரு ஐஓடி (IoT) சுற்று முறிப்பானின் முக்கிய அம்சம் உணர்வு அடுக்கு ஆகும், இது பல்வேறு முக்கியமான மின்சார அளவீடுகளை 24/7 கண்காணிக்க அதிக துல்லியம் கொண்ட உணர்விகளைக் கொண்டுள்ளது. தற்போதைய மாறுபாடுகளை தோராயமாக 1% பிழை எல்லைக்குள் கண்டறிய மின்னோட்ட மாற்றிகள் (Current transformers) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதே நேரத்தில், மின்னழுத்த உணர்விகள் மற்றும் பிற உணர்விகள் கட்டமைப்பு சமநிலையின்மை, ஹார்மோனிக் திரிபுகள் போன்ற பிரச்சனைகளைக் கண்டறிகின்றன; மேலும், வெப்ப-காந்த தடுப்பு அலகுகளில் (thermal magnetic trip units) உள்ள வெப்பநிலை உணர்விகள் அவற்றின் தோல்விக்கு முன்பாகவே அதிக வெப்பநிலையைக் கண்டறிய முடியும். இந்த உணர்விகள் ஒன்றிணைந்து விற்கும் தவறு (arc fault) அல்லது மின்காப்புப் பொருட்கள் பழுதடைந்து வருவது போன்ற ஆபத்தான சூழ்நிலைகளை அடையாளம் காண்கின்றன. கடந்த ஆண்டின் தொழில்துறை அறிக்கைகள், இந்த வகையான கண்காணிப்பு சாதனங்களின் நிறுத்த நேரத்தை 50% வரை குறைத்துள்ளதாகக் குறிப்பிடுகின்றன. மேலும், இந்த கண்காணிப்பு திறன் பழைய ஆனாலாக் சிக்னல்களை டிஜிட்டல் சிக்னல்களாக மாற்றி, சுற்றுகளின் மின்சார ஆரோக்கிய நிலையின் ஒரு 'ஸ்நாப்ஷாட்' (snapshot) ஐ உருவாக்குகிறது.

செயலாக்கம் & இணைப்பு அடுக்கு: எஜ் முத்திரை (Edge Intelligence) மற்றும் பாதுகாப்பான மேல் இணைப்பு (Secure Uplink)

தரவுகள் சென்சார்களிலிருந்து 'எஜ் இன்டெலிஜென்ஸ் லேயர்' (Edge Intelligence Layer) என நாம் குறிப்பிடும் அடுக்கின் மூலம் பயணிக்கின்றன, இங்கு மைக்ரோகண்ட்ரோலர்கள் மூலம் உள்ளமைக்கப்பட்ட பகுப்பாய்வுகள் (Embedded Analytics) செயல்படுகின்றன. இதன் பொருள் என்ன? கருவிகள் மிகப்பெரிய மின்சக்தியை இழுக்கத் தொடங்கி, உடனடியாக தடுக்கப்பட வேண்டிய விமர்சன சூழ்நிலைகளில் பதிலளிப்பு நேரம் 2 மில்லிவினாடிகளுக்கு கீழே உள்ளது. கிளவுட் பதிலை காத்திருக்க தேவையில்லை. கிளவுட் சேவைகள் பாதுகாப்பாக வழங்கப்படுவதை உறுதிப்படுத்த, நாம் MQTT மறைக்குறியீட்டு (Encryption) முறையைப் பயன்படுத்துகிறோம். எனினும், பழைய சிஸ்டம்களில் SCADA கிடைக்கும் சந்தர்ப்பங்களில், Modbus RTU ஒரு சிறந்த மாற்று வழியாகும். நமது அமைப்புகளில், பாதுகாப்பு 'சுழிய-நம்பிக்கை' (Zero-Trust) பாதுகாப்பு மாதிரியில் அமைக்கப்பட்டுள்ளது. ஒவ்வொரு அமர்வுக்கும் (Session), ஹார்ட்வேர் பாதுகாப்பு மாட்யூள்களால் (Hardware Security Modules) உருவாக்கப்படும், அமர்வு-குறிப்பிட்ட தனித்துவமான கிரிப்டோகிராஃபிக் விசைகளின் (Cryptographic Keys) தொகுப்பு ஒதுக்கப்படுகிறது. தொடக்கம் முதல் முடிவு வரை, அனைத்தும் பாதுகாக்கப்படுகின்றன. விமர்சன மற்றும் விமர்சனமற்ற பாதுகாப்பு மற்றும் இயக்க செயல்பாடுகளுக்காக, இந்த அமைப்பு பாதுகாப்பு செயல்பாடுகளுடன் கூடிய உள்ளூர் செயலாக்கத்தையும், பாதுகாப்பான தொலைநிலை செயலாக்கத்தையும் ஒருங்கிணைக்கிறது. இது இயக்க ஒழுங்குமுறையையும், தேவைப்படும்போது தொலைநிலை முறையிலான குறைபாடு கண்டறிதலையும் (Remote Diagnostics) சாத்தியமாக்குகிறது.

IoT சர்க்யூட் பிரேக்கர் ஒருங்கிணைப்புக்கான முக்கிய சென்சார்கள் மற்றும் தகவல் தொடர்பு நெறிமுறைகள்

முக்கிய உணர்வு செயல்பாடுகள்: மின்னோட்டம், மின்னழுத்தம், டிரிப்/க்ளோஸ் நிலை மற்றும் இயக்க நிலை கண்காணிப்பு

சமீபத்திய IoT மின்சுற்று முறிப்பான்கள் பல ஒருங்கிணைந்த அமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. முதலாவதாக, மின்னழுத்த நுகர்வைக் கண்காணிக்கும் மின்னோட்ட மாற்றிகள் உள்ளன. அடுத்து, மின்சுற்றில் மின்னழுத்த வீழ்ச்சி, மின்னழுத்த ஏற்றம் மற்றும் விரும்பத்தகாத ஒத்ததிர்வுகளைக் கண்காணிக்கும் மின்னழுத்த உணர்விகள் உள்ளன. தொடர்பு நிலை உணர்விகள் மில்லித்தெறிக்குள் முறிப்பானின் திறப்பு மற்றும் மூடுதலைக் கண்காணிக்க முடியும், இது மிகவும் முக்கியமான சூழ்நிலைகளில் மிகவும் பொருத்தமானதாகும். இறுதியாக, வெப்பநிலை, தேய்ந்த இயக்கப்படும் பாகங்களின் நிலை, மின்காப்புப் பொருளின் ஒட்டுதல் போன்றவற்றை உணரக்கூடிய இயக்க ஆரோக்கிய கண்காணிப்பான்கள் உள்ளன. உணர்விகள் ஒன்றிணைந்து செயல்படும்போது, அளவீடுகளின் தன்மையை மாற்றியமைக்க முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, மூன்று கட்டங்களுக்கு இடையே 15% வேறுபாடு ஏற்பட்டால், அது ஒரு முக்கியமான பிரச்சனையைத் தடுக்க கவனிக்க வேண்டிய ஒன்றாகக் குறிக்கப்படும். தற்காலிக கண்காணிப்பு அமைப்புகளைப் பயன்படுத்தும் தொழிற்சாலைகள் எதிர்பாராத தவறுகளில் குறிப்பிடத்தக்க குறைவை அனுபவித்து வருகின்றன. சமீபத்திய ஆய்வுகள், இயந்திரங்களின் நிலையை சிறப்பாகக் கண்காணிப்பதன் மூலம் (தவறுகள் ஏற்படுவதற்கு முன்பாக) தொழிற்சாலைகளில் எதிர்பாராத நிறுத்தங்களில் 40% குறைவு ஏற்பட்டுள்ளதாகக் காட்டுகின்றன.

நெறிமுறை தேர்வு: MQTT ஐப் பயன்படுத்திய மேகத் தரவு கண்காணிப்பு மற்றும் Modbus RTU ஐப் பயன்படுத்திய உள்ளூர் SCADA ஒருங்கிணைவு

நெறிமுறைகளைத் தேர்வு செய்வது சமகால மேகத் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாட்டையும், பழைய தொழில்துறை கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளையும் சமன் செய்வதை உள்ளடக்கியது:

நெறிமுறைகள் தரவு பாய்வின் திசை வழக்கமான தாமதம் சிறந்த பயன்பாடு

MQTT வெளியிடு-குழுசேர் <100மி.வி. மேக பகுப்பாய்வு, கையடக்க எச்சரிக்கைகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு பலகைகள்

Modbus RTU முதன்மை-துணை 1–100மி.வி. தீர்மானிக்கப்பட்ட உள்ளூர் SCADA கட்டுப்பாடு மற்றும் ஒருங்கிணைவு

MQTT குறைந்த அளவு பேண்ட்விட்த்தை மட்டுமே பயன்படுத்துகிறது, இது தரவு கண்காணிப்பை அளவிற்கு ஏற்றவாறு விரிவாக்குவதையும், மையப்படுத்தப்பட்ட காட்சிப்படுத்தல் மற்றும் எல்லை மீறல் எச்சரிக்கைகளுக்கு ஏற்றதாக்குவதையும் சாத்தியமாக்குகிறது. மாறாக, Modbus RTU தொழில்துறை கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளுடன் குறைந்த சுமையில் தீர்மானிக்கப்பட்ட தகவல் பரிமாற்றத்தை வழங்கவும், கேட்வே சிக்கலைச் சேர்க்காமலேயே தகவல் பரிமாற்றத்தை முன்கூட்டியே கணிக்கவும் வசதியாக உள்ளது. கலப்பு அமைப்புகளில், நெறிமுறை மொழிபெயர்ப்பாளர்கள் இரு அமைப்புகளையும் ஒருங்கிணைக்கின்றனர்; இதில் MQTT மற்றும் Modbus ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி செயல்பாட்டு அதிகப்படியான சுமை எச்சரிக்கைகளை மாதிரியாக்கி, கட்டுப்பாட்டு கட்டளைகளை ஒத்திசைக்கின்றனர்.

எளிமைப்படுத்தப்பட்ட தொலைநிலை கண்காணிப்பு செயல்முறை: தரவு பரிமாற்றம் முதல் புரிதல் செயலாக்கம் வரை

தரவு ஸ்ட்ரீம் கைப்பற்றல், பாதுகாப்பான சேமிப்பு, பகுப்பாய்வு மற்றும் மேகத்தில் காட்சிப்படுத்தல்

ஸ்மார்ட் சுற்று முறிப்பான்கள் கண்காணிக்கப்படும் தற்போதைய மின்னோட்டம் மற்றும் மின்னழுத்த அளவீடுகளையும், முறிப்பு நிலை நிகழ்வுகளையும் அவற்றின் தகுந்த மேக சேவையகங்களுக்கு மறைக்கப்பட்ட, பாதுகாப்பான MQTT இணைப்பின் மூலம் அனுப்ப முடியும். பதிவேற்றப்பட்ட தரவு மேக சேவையகங்களில் உண்மை நேர விலகல் கண்டறிதலுக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் அதன் முடிவுகள் எளிதில் படிக்கக்கூடிய டாஷ்போர்டுகளில் வழங்கப்படுகின்றன. பயனர்கள் தங்கள் மின்சக்தி நுகர்வு குறித்த தரவுகளை நேரத்துடன் காணலாம், மேலும் அவர்கள் கண்காணிக்கும் சாதனங்களின் இயக்க நிலையையும் காணலாம். இந்த அமைப்பு பயனர்களுக்கு எச்சரிக்கைகளுக்கான தனிப்பயன் தரையை அமைக்கவும் அனுமதிக்கிறது. உதாரணமாக, நுகர்வு 90% ஐ மிஞ்சும்போது பயனர்களுக்கு SMS செய்திகளை அனுப்ப எச்சரிக்கைகளை அமைக்கலாம். இந்த அம்சத்தின் மூலம், பொறியாளர்கள் தொலைநிலையில் நடவடிக்கை எடுக்க முடியும், மேலும் திடீர் நிகழ்வுகளின் போது சுமை அதிகரிப்பைத் தடுக்க சுமை குறைப்பு (load shedding) செயல்படுத்தப்படலாம். இந்த அணுகுமுறை சிறிய அமைப்பு சிக்கல்கள் பெரிய, பல தோல்விகளைக் கொண்ட பேரழிவு அமைப்பு சிக்கல்களாக மாறுவதைத் தடுப்பதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.

முன்னைய போக்குகளைப் பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம் மின் வலையின் நீடித்தன்மையை மேம்படுத்துதல் மற்றும் முன்கூட்டியே பராமரிப்பை ஏற்படுத்துதல்

மெய்நிகர் மேகத்தில் (கிளவுட்) பகுப்பாய்வு தரவுகள் இயந்திர கற்றலைப் பயன்படுத்தி வரலாற்று செயல்திறன் தரவுகளைப் பகுப்பாய்வு செய்யும்போது, ஏதேனும் ஒரு சாதனம் தவறுதலுக்கு முன்பாகவே அதன் தேய்மானத்தின் மிகச் சிறிய அறிகுறிகளைக் கூட கண்டறிய முடியும். உதாரணமாக, விலகு மின்னோட்ட குறைபாடுகள் (ஆர்க் ஃபால்ட்ஸ்) அதிகரித்தல் அல்லது மின்காப்பு எதிர்ப்பு (இன்ஸுலேஷன் ரெசிஸ்டன்ஸ்) குறைதல் போன்ற அறிகுறிகள் அடுத்த மூன்று முதல் ஆறு வாரங்களுக்குள் சாதனங்களில் பிரச்சனைகள் ஏற்பட வாய்ப்புள்ளதைக் குறிக்கின்றன. மின் நிறுவனங்களின் இலக்கியங்களில் முன்கூட்டியே பராமரிப்பு தொடர்பான முன்கணிப்பு விழுதல்கள் (பிரெடிக்டிவ் இன்ஸைட்ஸ்) அதிகரித்து வருகின்றன, ஏனெனில் அவை மேம்பட்ட முன்கூட்டியே பராமரிப்பு திட்டங்களை உருவாக்குகின்றன. பயன்பாட்டு செயல்பாடுகள் முழுவதும், முன்கூட்டியே பராமரிப்பு முறைகளைச் செயல்படுத்தியதன் நேரடி விளைவாக, எதிர்பாராத மின் தடைகளில் 40% குறைப்பு அறிவிக்கப்பட்டுள்ளது. உள்கட்டமைப்பு முதலீடு தொடர்பாக, நீண்டகால போக்கு பகுப்பாய்வு முடிவெடுப்பு செயல்முறையை ஆதரிக்கிறது. மின் வலையின் மிகவும் சவாலான பகுதிகளை, உச்ச தேவை மற்றும் குறைந்த மின்னழுத்த காலங்களில் வலுப்படுத்துவதன் மூலம், பயன்பாட்டு நிறுவனங்கள் உள்கட்டமைப்பு முதலீடுகளில் 'பரவலான-எரிதல்' (ஸ்பிரெட்-பர்ன்) அணுகுமுறையைத் தவிர்க்க முடியும்.

கேள்விகளுக்கு பதில்கள் பகுதி

IoT சர்க்யூட் பிரேக்கர்களில் சென்சிங் லேயர் என்றால் என்ன?

சென்சிங் லேயர் மின்சார அளவுகளை (மின்னோட்டம், மின்னழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை) கண்காணிக்கும் சென்சர்களைக் கொண்டுள்ளது; இது ஆர்க் தவறுகள் மற்றும் மின்காப்புப் பொருளின் தீவிர அரிப்பைக் கண்டறிவதற்கு உதவுகிறது.

எஜ் இன்டெலிஜென்ஸ் லேயர் எவ்வாறு பதிலளிப்பு நேரத்தை மேம்படுத்துகிறது?

எஜ் இன்டெலிஜென்ஸ் லேயர் தரவுகளை சாதனத்தின் உள்ளேயே செயலாக்குகிறது; இதனால், அவசர நிலைகளில் பதிலளிப்பு நேரம் 2 மில்லிசெகன்டுக்கு கீழே இருக்க முடியும், மேலும் கிளவுட் பதிலளிப்பு நேரத்தை நம்பியிருப்பது குறைகிறது.

IoT சர்க்யூட் பிரேக்கர்களுக்கு MQTT மற்றும் Modbus RTU புரோட்டோகால்கள் ஏன் முக்கியமானவை?

Modbus RTU உள்ளூர் SCADA அமைப்புகளுடனான ஒருங்கிணைப்பையும் தரவு ஓட்டத்தையும் உறுதி செய்கிறது, அதே நேரத்தில் MQTT விரைவான தாமதத்துடன் கிளவுட் தூர கண்காணிப்பை (telemetry) வழங்கி திறம்பட தரவு கடத்தலை உறுதி செய்கிறது.

முன்கூட்டியே பகுப்பாய்வு (predictive analytics) மூலம் மின் வலையமைப்பு உறுதிப்பாட்டை (resilient grid infrastructure) கட்டமைப்பதில் எவ்வாறு உதவுகிறது?

முன்கூட்டியே பகுப்பாய்வு, வரலாற்று தரவுகள் மற்றும் சாதனங்களில் ஏற்படக்கூடிய சாத்தியமான தவறுகளைப் பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம் உள்கட்டமைப்பு முதலீடுகள் மற்றும் பராமரிப்பு வழிமுறைகளை மேம்படுத்துகிறது; இதனால் எதிர்பாராத மின்வெட்டுகள் தடுக்கப்படுகின்றன.