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リアルインフラエンジニアのSORACOMフル活用による現場改善プラクティス.pdf
KGX
July 01, 2020
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リアルインフラエンジニアのSORACOMフル活用による現場改善プラクティス.pdf
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Transcript
リアルインフラエンジニアの SORACOMフル活用による現場改善プラクティス SORACOM UG SAPPORO 2020/7/1 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・峠幸寛 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
アジェンダ ・会社概要 ・事例紹介 ・設備の遠隔監視 ・業務用分野のIoTを活用した エネルギーマネジメント ・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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd.
All rights reserved
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 ✔ 本発表はガスや電気を扱うリアルインフラエンジニアが IoT初心者として、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 Copyright
Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
IoT初心者の情報収集・技術習得の取組み エネルギー システム部 ▪技術習得 プログラミング言語 IoT技術 Raspberry Pi ESP32 モノ
通信 クラウド ▪知見獲得 機械学習 画像処理 コンテナ 組込 Web 昼休みハンズオン 外部コミュニティ すべて独学 社内有志サークル
・設備の遠隔監視 ・業務用分野におけるIoTを活用した エネルギーマネジメント 事例紹介
自己紹介 峠 幸寛 (Yukihiro Tohge) 出身地 :新潟県長岡市 仕事 :66,000V 発電所建設
⇒ 社内のDX検討 Twitter :@tohge05 好きなサービス : SORACOM Napter
2019年一番悔しかったこと
Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved インターネット未接続監視画面の遠隔監視 社内LAN
× 社内システム ✔制御PCに警報が表示されるが ネットに繋ぐことができない × 制御PC ✔現場に行かないと警報画面が 見れないため、省人化に苦労 警報画面
インターネット未接続監視画面の遠隔監視 異常警報連絡 監視端末 (ネット未接続) 画像解析 異常判断 CloudFront Route 53 Amazon
S3 メール グループウェア etc.,, Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved SORACOM Air 現場に行かなくても、状態確認可能 異常時は発報連絡を通知 画面を 直接撮影 Plan-Du
Kryptonを活用した認証情報のオフロード Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
・設備の遠隔監視 ・業務用分野におけるIoTを活用した エネルギーマネジメント 事例紹介 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All
rights reserved
自己紹介 國奥 広伸 (Hironobu Kunioku, Ph.D.) 出身地 :石狩市 仕事 :発電所,
EMS開発 好きなサービス: SORACOM Funk 小笠原 元気 (Genki Ogasawara) 出身地 :札幌市 仕事 :クラウド, EMS開発 好きなサービス: SORACOM Harvest Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
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., Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
Fig. 建物エネルギー負荷(※イメージ) 背景・課題~業務用分野のエネルギーマネジメント ▪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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
背景・課題~業務用分野のエネルギーマネジメント 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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
ガス 熱源設備 背景・課題~クラウド非対応なレガシ―設備の連携 省エネ支援のため、データ取りは毎回現地に出向いていた Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All
rights reserved ✔ 現状把握に多くの工数を要する ロガー等 測定機器
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 ✔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 Copyright
Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved IoTを活用したいが・・・
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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved <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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd.
All rights reserved ✔ 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? Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved 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) Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved ✔ 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 Master Slave (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) Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved 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? ? Copyright Hokkaido Gas Co.,
Ltd. All rights reserved
課題③ クラウドへのデータ送信 GW SORACOM Air (セルラー回線) SORACOM Funnel ✔ 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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
課題③ クラウドへのセキュアな接続 GW SORACOM Air SORACOM Funnel 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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved Application
課題③ クラウドへのセキュアな接続(保守) GW SORACOM Air SORACOM Funnel HTTP POST 閉域 IoT
Core 閉域 SORACOM Napter リモートアクセスによる 保守 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved 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 Copyright Hokkaido Gas
Co., Ltd. All rights reserved
アーキテクチャ Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved ✔
データレイク( S3 ) の構築 harvest, lagoon アイコン追加
価値検証:QuickSightによる可視化 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved ・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 Copyright Hokkaido Gas
Co., Ltd. All rights reserved
✔ データ収集・可視化を短時間で構築 SORACOM Harvest SORACOM Lagoon ✔ クラウドアーキテクチャ構築までのオフロード Copyright Hokkaido
Gas Co., Ltd. All rights reserved 初期段階のデータ収集・可視化プラクティス
SORACOM Image Panel活用 温度データ SORACOM Lagoonによる可視化
追加検討① デバイス監視 GW PLC SORACOM Funk Application ping 通らない 再起動発生 AWS
Cloud SORACOM Platform ✔ SORACOM Funkを利用して、デバイスの異常を発報通知 Funk, Funnel, Harvestと複数のサービスを使うので、 Unified Endpointを検討したが、、、
追加検討① Unifed Endpointの障壁 GW PLC SORACOM Funk 異常発報 AWS Cloud SORACOM
Platform 正常データ 正常データのときも、Unified EndpointでFunkでLambdaが発火 (現状は別々にpostで対応) Unified Endpoint
追加検討② デバイス監視 SORACOM Inventory活用 GW PLC SORACOM Funk AWS Cloud SORACOM
Platform SORACOM Inventory Inventory Agent 通信断 SORACOM Inventoryでの監視・制御にトライ (GWが固まり、現状は、運用見直し中) LwM2M
追加検討③ 急遽、他のデータも取りたくなった Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved 1F
2F 3F SORACOM Air for Sigfoxの活用 Sens’it sigfox 基地局 sigfox Platform SORACOM Harvest SORACOM Lagoon ✔ すぐにデータ可視化を実現
SORACOMサービスをフル活用 SORACOM Platform AWS IoT Analytics AWS Cloud ガス 熱源設備
温湿度 センサー AWS IoT Core Channel (S3) Pipeline Data store (S3) Data set (S3) Amazon QuickSight AWS Lambda AWS CodeCommit AWS Lambda SORACOM Funnel SORACOM Funk SORACOM Inventory SORACOM harvest SORACOM Lagoon ゲートウェイ PLC IoT rule sigfox Platform Overview
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? Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights
reserved
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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
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IoT化することができ、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 Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved
Copyright Hokkaido Gas Co., Ltd. All rights reserved ご清聴、ありがとうございました