NI单板RIO嵌入式控制系统将能量消耗减少了15％

挑战：有效控制和监视能量参数和企业关键基础设施和资产的消耗，特别是有多个设施分布分步在不同地理位置的情况下。

解决方案：创建坚固灵活的嵌入式功率电源监视与控制系统，用于基于NI单板 RIO和NI LabVIEW的设施管理，减少大型设施的能量消耗。

Saara Embedded Systems作为一个嵌入式技术的集成服务与解决方案供应商，为全球的客户提供嵌入式设计与产品开发服务。我们提供先进的设计和验证服务、研发支持、解决方案设计、工程、项目管理、专用技术和系统集成解决方案。因为我们是NI联盟合作伙伴，我们能够利用NI提供的支持和我们自己的设计能力，为我们的客户构建效率高成本低的端到端解决方案。

嵌入式功率监视与控制系统

我们的远程设施管理系统（RFMS）精确地监视和控制设备或是基础设施的总能量消耗。它提供了对参数的无限制实时访问，从内燃机发电机、HVAC、指示牌、安全系统、冷藏设备、照明系统、非间断电源、打印机、饮料售货机设置基于单开关活阀门的设备。我们的客户利用嵌入式远程终端单元（RTU）的灵活性能够在他们的基础设施上监视和控制不同的目标，从而将RFMS变成有效的能量消耗与优化的理想系统。


图1：使用LabVIEW开发的UI让我们的客户能够监视他们设备的多个参数，包括HVAC、内燃机涡轮发电机、自动售货机、咖啡机等等。

自从印度引进RFMS之后，它将我们的一个客户的能量消耗降低了15％。使用RFMS，因为燃料补充是基于主动需求系统的，所以燃料补充的频率大大降低了，燃料消耗统计变得更为精确，燃料丢失问题也得到了解决。远程控制特性提供了数字指示牌和空调的统一开关控制。随着安装的RTU分支的增加，能量消耗也节省的越多。由于办公室统一政策，在客户服务质量上获得了巨大的提高，我们的客户也在能源节省方面起到了先锋作用。此外，因为RFMS的性能，我们的客户通过节省能源，在六个月内回收了这个方案开发的成本。

为功率监视和控制设计RTU

基于NI单板RIO的硬件解决方案

我们基于NI单板RIO和LabVIEW设计了这个定制的嵌入式控制与监视系统。NI单板RIO是多功能高性能平台，具有开放式体系结构和构建专用定制I/O模块的灵活性，从而可以满足我们应用程序专用I/O和通信的需求。我们正在使用NI sbRIO-9601设备，将板载实时处理器、现场可编程门阵列（FPGA）和数字I/O线路与以太网、RS232端口和用于数据记录的板载存储器整合在一起。RS232端口与能量仪表进行通信，从远程系统得到的数据可以通过多种通信协议送入中央服务器中，这些协议包括TCP/IP或是包括ZigBee、 GPRS和CDMA的安全无线模式。

由于NI单板RIO的灵活性和设计，我们创建了定制中间子卡并将它直接连接到终端数字I/O接头上。子卡包含定制的信号调理，可以满足一系列传感器的I/O要求。这些传感器监视和测量来自不同系统参数的信号，包含照明、空调、自动售货机、内燃机发电机设备和燃料库。RTU 可以处理模拟I/O和数字I/O，从多个传感器和源采集数据。我们还为NI单板RIO设备创建了外壳，子卡可以方便地部署到任何环境中。此外，LabVIEW和NI Single-Board  RIO还让我们可以方便地在功率监视和控制嵌入式解决方案中添加高级特性，用于包括基于网页接口的Google地图、无线连接和与多种模拟数字传感器的连接。

基于LabVIEW的软件解决方案

我们的认证LabVIEW开发员成功地创建了完整而简单的GUI，确保了方便的部署，降低了客户工程团队学习的时间。使用LabVIEW的高效工具和LabVIEW的内建UI功能，我们在短时间内设计了我们的系统软件。

我们使用LabVIEW实时模块和LabVIEW FPGA模块对在NI Single-Board RIO中的实时处理器和FPGA进行编程。使用LabVIEW FPGA，我们可以快速地对FPGA进行编程，提供了定制数字信号接口访问子卡。使用LabVIEW和LabVIEW实时模块的网页发布功能，我们添加了可以通过行业标准的ASP.NET，用来在网页上远程查看数据的高级功能（数据包括能量消耗参数和地方特定数据）。这个GUI可以在集成的仪表板中进行查看，并且可以从任何远程位置通过英特网进行控制。


图2：该软件的用户界面也允许客户为他们的HVAC单位远程管理和控制设定空置量和具体时间。


图3：NI LabVIEW软件和ASP.NET合作，让我们的客户在印度的不同区域通过谷歌地图监测控制设备。

NI解决方案的优点

最初，我们的公司设计团队创建了定制RTU满足功率监视和控制应用需求，但是因为项目的动态特性和可扩展解决方案的需求，我们与NI进行了合作。利用来自NI的商业硬件和软件技术，我们实现了可靠坚固的解决方案，因为NI嵌入式工具的灵活性和高性能，能够方便地进行扩展。

此外，因为硬件的可靠性和坚固性以及NI提供的全天候支持，我们创建的RTU解决方案能够在不同天气状态下工作，并且在次大陆内与多种通信服务提供商兼容。NI硬件与软件还具有用于网页发布的内建特性，允许部署系统的远程更新和编程，这对于远程嵌入式控制和监视解决方案是个巨大的优势。


图4：我们的解决方案：硬件设备Single-Board内处理器，FPGA和I/O根据我们自定义子卡和自定义信号处理电子产品。

稳定的NI系统满足了我们客户的动态需求。利用商用NI硬件和软件以及Saara Embedded Systems传感器、子卡与软件集成的设计，我们在破纪录的时间内，设计并集成了一个综合的能量管理解决方案。

作者：Saara Embedded Systems Pvt Ltd公司Siddharth Verma，Dhananjaya BM，Kishore Nambiar
NI公司供稿