Навчально-наукова лабораторія кіберенергетичних систем

SMART ENERGY LAB

ЛАБОРАТОРНИЙ КОМПЛЕКС КІБЕРЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ�

roof SES

ВЕУ

Digital Twins/simulators

• Virtual NPP power unit
• Steam-gas station
• VEU and SES
• Heat pump
• Energy storage devices
• Predictive analytics
• Digital simulator for staff training
• Use of IoT technologies for object control
• AR / VR technology

Energy storage devices

Electricity

Warm

HydroStik

Hydrogen

Solar collectors

Fuel cells

Heat pump

СТРУКТУРА КОМПЛЕКСУ КІБЕРЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ

ФІЗИЧНИЙ РІВЕНЬ

РІВЕНЬ EDGE

ХМАРНІ ОБЧИСЛЕННЯ

ВІРТУАЛІЗАЦІЯ

• Сенсорні дослідження
• Фізичні процеси в системах
• Збір даних
• Системні шаблони
• Екологічні профілі

​

​

​

​

​

​

​

• Збір і обробка даних
• Хмарні сервіси
• Потокова аналітика

​

​

​

​

​

• FOG аналіз даних
• Дослідження підключення
• EDGE дослідження
• Штучний інтелект в EDGE

​

​

​

​

​

​

​

• Візуалізація
• Аналіз
• Прогнозне моделювання
• Цифровий двійник
• Інсайт

​

​

​

​

​

SMART ENERGY LAB

СХЕМА ДІЯЛЬНОСТІ КОМПЛЕКСУ

• Рівень сенсорів
• Рівень взаємодії сенсорів та базових станцій
• Рівень обробки масивів даних

ФІЗИЧНИЙ РІВЕНЬ І РІВЕНЬ EDGE

Дослідження та моделювання фізичних процесів систем, робота сенсорів, керуючих пристроїв, мікроконтролерів, хабів та інших додаткових систем.

Рівень складається з фізичних елементів сенсорних систем, що об’єднані в кластер для можливої віртуалізації та віддаленого підключення.

SMART ENERGY LAB

ФІЗИЧНИЙ РІВЕНЬ І РІВЕНЬ EDGE

Можливості:

• створення складних сенсорних об'єктів (агентів)
• створення хабів, шлюзів, базових станцій (агрегація);
• обробка в туманних середовищах за допомогою AI;

​

Області науково-дослідних інтересів:

• потокова аналітика даних;
• системи реального часу;
• віртуалізація фізичних систем;
• тестові сценарії роботи систем у лабораторних умовах.

SMART ENERGY LAB

РІВЕНЬ СЕНСОРІВ

СТРУКТУРНА СХЕМА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО БЕЗПРОВОДОВОГО СЕНСОРУ

Безпровідний мікроконтролер

Фільтр

нижніх частот

Драйвер

світлодіоду

Фотодетектор

Синій

світлодіод

Біологічний об’єкт

Вузол

захисту

Мікросхема

зарядки

Літій-

полімерний

акумулятор

microUSB роз’єм

Вузол живлення

Інфрачервоне

випромінення

Синє світло

РІВЕНЬ ВЗАЄМОДІЇ �СЕНСОРІВ ТА БАЗОВИХ СТАНЦІЙ

РІВЕНЬ ОБРОБКИ МАСИВІВ ДАНИХ

СТРУКТУРНА СХЕМА КОНЦЕНТРАТОРУ МЕРЕЖІ БЕЗПРОВОДОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ

Вузол приймання передачі

Вузол відлагодження

Адаптер

Вузол візуалізації

Вузол інтерфейсу

Блок мікроконтролеру

Вузол зарядки

Акумулятор типу LiPo

Вузол управління

перетворювач

СТРУКТУРНА СХЕМА КООРДИНАТОРА МЕРЕЖІ БЕЗПРОВОДОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ

Безпроводовий мікроконтролер

Ключ доступу

Інтерфейс програмування

Інтерфейс

користувача

LEDs

LCD

кнопки

перемикачі

SPI пам’ять

RTC кварц

RTC батарея

Вузол живлення

USB роз’єм

Вузол захисту

Мікросхема зарядки

Літій-

полімерний

акумулятор

СТРУКТУРА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ БЕЗПРОВОДОВОЇ СЕНСОРНОЇ МЕРЕЖІ

ПЗ координатору

ПЗ

інтелектуального сенсору

ПЗ обслуговування

флеш-пам’яти

(мультикоптер)

ПЗ концентратору

ПЗ

інтелектуального сенсору

ХМАРНІ ОБЧИСЛЕННЯ

Розгортання повністю Open Source високопродуктивного хмарного кластеру, який складається з блейд серверів для реалізації завдань віртуалізації, обробки даних, аналітики.

​

Можливості кластеру:

• високопродуктивні обчислення;
• Віртуалізація;
• фреймворки Big Data та візуалізації;
• дослідження API, Data Science.

​

Області науково-дослідних інтересів:

• віртуалізація даних;
• високопродуктивні обчислення.

​

​

​

SMART ENERGY LAB

Основні напрями лабораторного комплексу кіберенергетичних систем�

Виконання проектів із надскладними моделями та процесами:

- цифрові двійники;

- бізнес аналітика;

- інтернет речей

​

Області науково-дослідних інтересів:

- цифрові двійники;

- віртуалізація лабораторії.

​

SMART ENERGY LAB

SMART ЕНЕРГЕТИКА

Цифровізація енергетичних систем для будівель та технологічної інфраструктури:

Моніторинг обладнання

Оптимальне використання енергії

Аналіз технологічних ризиків

Цифрові двійники для елементів енергетичної системи

Аспекти використання енергії для управління об'єктами

Технічні засоби для навчання обслуговуючого персоналу

Аспекти використання енергії для систем сертифікації зеленого будівництва

Поточні дослідження: цифровий двійник теплового насосу

Tasks:

• Temperature control
• Pressure & Flows control

Heat/Cold

Tank

Load Control

Heat

Pump

10

Приклад роботи лабораторного комплексу – створення цифрового двійника Теплового Насоса Повітря-Вода

Проводиться зняття даних із реального теплового насосу, перенесення даних у хмару та створення Цифрового Двійника.

SMART ENERGY LAB

Поточні дослідження: цифровий двійник безпечного �конфайнменту

Розпочато підготовчі роботи зі створення Цифрового Двійника Безпечного Конфайнменту Чорнобильської АЕС.

Створення такого двійника дозволить прогнозувати процеси всередині конфайнменту та оцінювати ризики радіоактивного зараження.

​

​

​

​

SMART ENERGY LAB

Поточні дослідження: Об’єкти контролю та управління в приміщеннях

Засоби безпеки

Освітлення

Сонцезахист

TABS – пасивне опалення/ охолодження

VAV Control

Fancoil/VRV Control

Індикатори стану здоров’я

Центральний ON-OFF

Контроль витоку рідини



Контроль присутності

Розклади

Сценарії

• Управління опаленням/охолодженням за потребою
• Прогнозування навантаження
• Робота за динамічним розкладом
• Управління, орієнтоване на активність користувачів

Digital Media

Голосовий Сервіс

Приклад: SMART-рішення для приватного житла

Приклад: Система управління апартаментами

• Управління опаленням/охолодженням, електропостачанням та водопостачанням за потребою
• Прогнозування навантаження
• Робота за динамічним розкладом
• Управління, орієнтоване на активність користувачів
• Облік споживання
• Інтеграція з системою управління номерами (PMS)

AHUs

Облік

Станція охолодження

Котельня/ІТП

Утилізація тепла

Загальні приміщення

Електро-постачання

Водо-постачання

Система Управління

Управління готелем/послугами

Гостьові кімнати

Поточні дослідження: Real Time System

Проводення дослідження сенсорної мережі з пікосекундними часовими затримками

Дана система дозволить підвищити якість систем реального часу та відповідно дасть можливість реалізувати більше систем із чіткою тимчасовою залежністю.

SMART ENERGY LAB

МОЖЛИВОСТІ ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКСУ КІБЕРЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ ТА НАПРЯМИ СПІВПРАЦІ

• Моделювання енергетичних процесів
• Розподілені системи моніторингу та управління
• Організація мереж Micro-Grids
• Розробка та дослідження Цифрових Двійників
• Розробка симуляторів на базі технології «Цифрові Двійники» для механічних, електричних та трубних систем інфраструктури
• Реалізація нестандартних процесів
• Кастомізація Інтернету Речів
• Концептуальна розробка SMART-інфраструктури

​

​

Науково-дослідні розробки здійснюються при підтримці стейкхолдерів – ТОВ «Інженерна логіка» та ТОВ «Квалітек».

​

Відеоекскурсія http://apeps.kpi.ua/math_tech_base121

SMART ENERGY LAB