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Plates-formes Mini-ITX pour l'énergie et les services publics : réseaux électriques, comptage et systèmes d'alimentation électrique

Plates-formes Mini-ITX sur mesure destinées aux réseaux électriques intelligents, aux passerelles de services publics, aux compteurs intelligents, à la surveillance des énergies renouvelables, aux interfaces de batteries et de réseaux électriques, ainsi qu’aux nœuds de contrôle à distance, pour lesquelles l’alimentation électrique, les communications sur le terrain, les contraintes environnementales, les logiciels et le cycle de vie doivent être conçus de manière intégrée.

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Énergie et services publics : plateforme Mini-ITX pour la surveillance du réseau, le comptage et les systèmes électriques

Les infrastructures énergétiques commencent par un système complet

Relever les défis de l'énergie et des services publics

Les normes énergétiques, les conditions sur le terrain, les communications, la qualité de l'alimentation électrique, la cybersécurité et les longs cycles de déploiement peuvent tous avoir une incidence sur la plateforme embarquée. Le choix de la carte doit s'appuyer sur l'architecture globale du système énergétique plutôt que sur les seules spécifications du processeur.

Conformité réglementaire

Les projets dans le domaine de l'énergie et des services publics peuvent être amenés à répondre à des exigences liées à la gestion de l'énergie, aux communications avec le réseau, à la compatibilité électromagnétique (CEM), à la sécurité ou à l'accès aux marchés régionaux. Des normes telles que l'ISO 50001 ou la CEI 61850 peuvent s'avérer pertinentes au niveau du système ou du projet, mais leur applicabilité et le périmètre de conformité doivent être vérifiés pour le déploiement final.

Efficacité énergétique

La consommation électrique est un facteur important pour les passerelles fonctionnant en permanence, les systèmes de comptage, les équipements alimentés par batterie et les installations à distance. Évaluez la charge de travail du processeur, la conversion en courant continu, le stockage, les périphériques, le comportement en veille, la conception thermique et le cycle de fonctionnement de l'application, plutôt que de vous fier à une seule indication de consommation en veille.

Risques d'arrêt du système

Les systèmes utilitaires fonctionnant sans surveillance doivent présenter un comportement prévisible en matière de démarrage, de surveillance (watchdog), de stockage, de gestion thermique, de micrologiciel, de reprise après coupure de courant et de maintenance. La fiabilité doit être validée sur la configuration de production choisie plutôt que d'être déduite d'un chiffre générique de MTBF.

Contrôle industriel → Appareils connectés intelligents →

C'est ici que commence la solidité d'un conseil d'administration

Construit pour l'avenir de l'énergie

Nos plates-formes Mini-ITX sur mesure peuvent être configurées pour la gestion de l'énergie, la surveillance du réseau électrique, les systèmes d'énergie renouvelable, le comptage et les applications de services publics à distance, dans lesquelles l'informatique compacte, les E/S de terrain, le stockage, les communications et la gestion contrôlée de la consommation d'énergie doivent fonctionner de concert.

Optimisation du réseau et solutions de réseau intelligent

Utiliser un nœud Mini-ITX local pour la concentration des données, la conversion de protocoles, la journalisation des événements, l'interface homme-machine (IHM), le diagnostic à distance et la communication en amont entre les équipements de terrain et les applications de supervision du réseau.

Intégration des énergies renouvelables

Les systèmes solaires, éoliens, les onduleurs, les systèmes de stockage par batterie et les systèmes d'énergie décentralisée peuvent recourir à l'informatique embarquée locale pour la surveillance, les communications, l'enregistrement des données et le traitement des applications lorsque les interfaces de terrain et l'architecture d'alimentation sont définies conjointement.

Intégration des compteurs intelligents et de l'IdO

Les systèmes intelligents de comptage d'électricité, d'eau et de services publics permettent de collecter des données locales, de communiquer avec les compteurs et les capteurs, de mettre en mémoire tampon les événements et de transmettre certaines informations vers des systèmes SCADA, des systèmes de gestion des services publics ou des systèmes dans le cloud.

Télécommande de parc éolien

Les sites éoliens isolés et les installations de production décentralisée peuvent nécessiter des ordinateurs compacts pour les communications, la surveillance, les applications locales, l'accès à des fins de maintenance et la télémétrie. La latence du réseau, la bascule en cas de panne, la reprise d'alimentation et le comportement des services à distance doivent être validés en vue du déploiement effectif.

La résilience environnementale est une propriété du système

Exigences techniques avant la sélection des cartes

Les armoires extérieures, les sous-stations, les sites d'énergie renouvelable, les équipements de comptage et les nœuds de réseau à distance peuvent exposer le système à des variations de température, à une circulation d'air limitée, à une alimentation en courant continu instable, à un fonctionnement prolongé sans surveillance et à des interfaces de terrain hétérogènes. Chaque exigence doit être associée à la carte, au boîtier, au système de stockage, à la mémoire, à la conception de l'alimentation et à la version logicielle correspondants.

Exigence Considérations techniques Vérifier avant de faire son choix
Consommation électrique et récupération d'énergie La tension nominale ne suffit pas à elle seule à définir la tolérance d'entrée, les transitoires, le comportement en cas de baisse de tension, le courant de démarrage, la mise à la terre ou la reprise après une coupure. Plage d'alimentation, connecteur, protection, perte de signal sur le câble, séquence de démarrage, mise sous tension automatique, circuit de surveillance et reprise de l'application.
Communications sur le terrain Les protocoles série, CAN, Ethernet, cellulaires et de services publics dépendent du contrôleur, de l'émetteur-récepteur, du pilote, du câblage, de l'isolation et de la pile logicielle. Nombre d'interfaces, couche électrique, isolation, terminaison, débit binaire, prise en charge des pilotes, propriété du protocole et diagnostics.
Conditions environnementales La température, la circulation d'air dans l'enceinte, le rayonnement solaire, l'humidité, la condensation, les vibrations et l'accès pour l'entretien peuvent modifier les limites du système une fois installé. Démarrage à froid, charge thermique prolongée, caractéristiques nominales des composants, chemin thermique, boîtier, stockage, connecteurs et conditions sur site.
Cycle de vie et conformité Les projets énergétiques nécessitent souvent des révisions contrôlées du matériel, la stabilité des micrologiciels, une documentation, ainsi qu’un examen réglementaire ou d’interopérabilité spécifique au projet. Nomenclature approuvée, version du BIOS/micrologiciel, substitutions, objectif de cycle de vie, preuves de validation et normes applicables au projet.

Large plage de températures → Validation technique →

Architecture du système

Placez le nœud Mini-ITX entre les équipements sur site et les systèmes de supervision

La plate-forme Mini-ITX sert généralement de passerelle périphérique, d'ordinateur d'application locale, de nœud IHM, de pont de protocole ou de concentrateur de données. Les fonctions principales de protection et de sécurité doivent rester du ressort d'équipements conçus et validés pour ces rôles, à moins que l'architecture de contrôle dans son ensemble n'ait été spécifiquement qualifiée.

  1. Actifs sur le terrainCompteurs, capteurs, onduleurs, relais, systèmes de batteries, pompes, vannes et équipements de service public
  2. Contrôleurs locaux et interfacesÉquipements de type PLC, RTU, dispositifs de protection, interfaces de bus de terrain, équipements série, CAN ou Ethernet
  3. Nœud périphérique Mini-ITXAcquisition de données, conversion de protocoles, applications locales, enregistrement, IHM, diagnostics et accès à distance sécurisé
  4. SCADA / EMS / Applications pour les services publicsContrôle de supervision, gestion de l'énergie, alarmes, tableaux de bord, historique et coordination de la flotte
  5. Entreprise / Couche cloudAnalyses, rapports, systèmes de maintenance, données à long terme et gestion multisite

Alimentation CC · Série · CAN · Ethernet · Stockage · Récupération à distance

Les interfaces d'alimentation et de terrain doivent être adaptées au déploiement du réseau électrique

Commencez par examiner la puissance disponible sur site et les équipements raccordés, puis cartographiez les communications, le stockage, les possibilités d'extension, les limites thermiques et le comportement en cas de reprise de service pour l'ensemble de l'installation.

12 V / 24 V CC
Utile dans les armoires, les nœuds de télémétrie, les systèmes d'énergie renouvelable et les équipements alimentés par des rails CC gérés, lorsque la tolérance, la protection, le câblage et le comportement au redémarrage ont été validés.
RS-232 / RS-485
C'est courant pour les compteurs, les RTU, les contrôleurs et les appareils de terrain existants, mais l'émetteur-récepteur, l'isolation, la terminaison, le pilote et le protocole doivent être adaptés à l'installation.
GPIO / CAN
Utile pour les états discrets, les interfaces d'équipements et les appareils connectés via CAN lorsque les niveaux de tension, la protection, les états de démarrage, l'émetteur-récepteur et le mappage logiciel sont définis.
Ethernet
Prend en charge les fonctions SCADA en amont, de gestion, de réseaux locaux et de passerelle lorsque la carte réseau, le pilote, la politique de sécurité et l'architecture réseau sont validés conjointement.
Stockage et journalisation
L'historique des événements locaux, les données de télémétrie, les données de diagnostic et les données d'application nécessitent de prendre en compte la capacité de stockage, l'endurance en écriture, la récupération du système de fichiers et le comportement en cas de coupure de courant.
Surveillance et récupération
Les systèmes sans surveillance doivent présenter des comportements bien définis en matière de démarrage, de redémarrage, de micrologiciel, de circuit de surveillance, de gestion à distance et de reprise des applications, plutôt que de se contenter d'une simple affirmation quant à leur fiabilité.

Entrées d'alimentation multiples → Ports sériels multiples → Calculateur d'alimentation 12 V / 24 V →

Guide de choix d'une plateforme

Sélectionnez la plateforme en fonction de la charge de travail, du budget énergétique et des conditions de déploiement

Le choix de la famille de processeurs doit tenir compte de la charge de travail de l'application, du système d'exploitation, du schéma d'interface, du budget énergétique, du schéma thermique, du modèle de gestion à distance et des exigences liées au cycle de vie. La plate-forme finale doit encore faire l'objet d'une validation au niveau du système avec le boîtier réel et les appareils de terrain.

Orientation du système Point de départ Note relative à la sélection
Passerelle de services publics / IHM locale / concentrateur de données Plates-formes Intel Une solution pratique lorsque la compatibilité avec les logiciels x86, les applications locales, le stockage, la mise en réseau et les E/S industrielles doivent cohabiter sur une seule et même plateforme compacte.
Télémétrie à faible consommation / nœud périphérique toujours actif Plates-formes ARM Envisagez cette solution lorsque l'efficacité énergétique, Linux embarqué, un déploiement compact et une pile d'applications bien définie constituent des priorités plus importantes que la compatibilité avec les logiciels de type bureau.
Armoire étanche ou nécessitant peu d'entretien Conception sans ventilateur Cette approche s'avère utile lorsque la présence de pièces mobiles n'est pas souhaitable, mais qu'il est nécessaire de valider conjointement le transfert thermique, la température du boîtier, les limites des composants et la charge de travail soutenue.

Nos réalisations dans le domaine de l'énergie

Définir le nœud d'utilité avant le verrouillage de production

Pour les compteurs intelligents, les passerelles réseau, la surveillance des énergies renouvelables, les systèmes de batteries ou les équipements de services publics à distance, veuillez fournir les informations suivantes en vue d’une étude technique : plage d’alimentation, appareils de terrain connectés, protocole et schéma d’interface, système d’exploitation, charge de travail, stockage, boîtier, méthode de refroidissement, conditions environnementales, plan de reprise à distance, quantité, objectif de cycle de vie et exigences applicables au projet.

Consulter les certifications et les normes de qualité

FAQ

Questions sur le matériel embarqué dans le secteur de l'énergie et des services publics

Que faut-il définir en premier lieu pour un projet Mini-ITX dans le secteur de l'énergie ou des services publics ?

Commencez par définir les limites du système : puissance disponible, appareils de terrain, interfaces de communication, protocoles requis, système d'exploitation, charge de travail locale, boîtier, plage de température, méthode de gestion à distance, comportement en cas de reprise, cycle de vie et normes applicables au projet.

Une carte Mini-ITX peut-elle être raccordée directement à une alimentation électrique de 24 V (réseau public ou industriel) ?

Uniquement si la carte de production sélectionnée est conçue pour ce type d'alimentation. Vérifiez les tensions minimale et maximale admissibles, le connecteur, le courant, la polarité, la protection, les conditions transitoires, le câblage, la charge de démarrage et le comportement au redémarrage avant de la raccorder à l'alimentation sur site.

Le fait que la carte intègre une interface RS-485 ou CAN signifie-t-il qu'elle prend en charge tous les protocoles utilitaires ?

Non. Une interface physique ne garantit pas l'utilisation d'un protocole spécifique. Vérifiez le contrôleur, l'émetteur-récepteur, l'isolation, la terminaison, le pilote, la prise en charge par le système d'exploitation, le middleware ou la pile de protocoles, le profil du périphérique et les exigences en matière de diagnostic.

Dans quels cas une plateforme à large plage de températures ou sans ventilateur est-elle utile dans les déploiements au service public ?

Elle peut s'avérer utile dans des armoires non climatisées, sur des sites distants, dans des boîtiers à faible circulation d'air ou dans des environnements soumis à d'importantes variations de température saisonnières. La carte, la mémoire, le dispositif de stockage, le système d'alimentation, le circuit thermique et le boîtier doivent néanmoins être validés ensemble en tant que configuration unique.

Quels éléments doivent être validés avant la mise en production d'une passerelle énergétique ?

Valider l'alimentation et la récupération du champ, le mappage des interfaces, la communication par protocole, le démarrage à froid, le fonctionnement continu à chaud, le stockage et l'enregistrement, le chien de garde et la récupération à distance, la configuration du micrologiciel, l'adéquation au boîtier, les exigences électromagnétiques et environnementales, le contrôle des révisions et le cycle de vie dans des conditions d'exploitation représentatives.

Ressources dans le secteur de l'énergie et des services publics

La sécurité n'est pas qu'une question de spécifications. C'est une question de confiance, de temps de fonctionnement et de résilience à long terme. Ces ressources vous aideront à intégrer ces trois éléments dans votre prochain conseil d'administration.