Simulazione del Sistema energetico: il monitoraggio ed il controllo della città

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1 Simulazione del Sistema energetico: il monitoraggio ed il controllo della città Carlo M. Drago Business Development Energy Roma, 25 marzo IBM Corporation

2 L'approccio IBM Smarter Planet e Smarter Cities Our world is becoming INSTRUMENTED Utilizzare intensivamente le informazioni per prendere decisioni migliori Our world is becoming INTERCONNECTED Virtually all things, processes and ways of working are becoming INTELLIGENT Nel 2008 IBM introduce una nuova agenda per la realizzazione di uno "Smarter Planet". Un mondo sempre più permeato di tecnologia e interconnesso può trasformarsi in un sistema intelligente da cui cittadini e leaders possono trarre vantaggio per costruire migliori condizioni di vita e nuove opportunità di business. Anticipare i problemi per risolverli in modo proattivo WATERGRID Coordinare le risorse per operare efficacemente

3 La piattaforma IBM per la gestione della Città: architettura logica Analisi Sistemi Predittivi Modellazione Simulazione Intelligent Operations Center Regole Modelli Semantici Procedure Visualizzazione Dashboard Allarmi Statistiche Archivio Dati Città Allarmi KPI s Azioni Visualizzazione avanzata Service Bus Interfacce Standard Gateway Gateway Gateway Gateway Gateway Gateway Integrazione Informazioni Interfacce Specifiche Acqua Traffico Security Energia Gestione Beni Servizi Sociali Ambiente Ambiente Cittadino Cittadino Sensori

4 Gli obiettivi della partecipazione IBM al progetto Watergrid creare asset di gestione idrica per la Smart City integrare i sistemi tecnici di riferimento creare competenze locali su nuovi prodotti sw stimolare il mercato attraverso nuovi canali WATERGRID 4

5 Realizzazioni PON WaterGrid Marcello Vitaletti IBM Rome Solutions Lab (RSSL) / W ATERGRID Project Architect 11 January 2013 WATERGRID A project partially funded by MIUR (1), with ARIN (2) and the University of Naples (3), addressing the needs of water utilities. Aiming to complement the IBM Intelligent Water solution Napoli (1) Ministero Italiano Università e Ricerca (2) Azienda Risorse Idriche Napoli (3) Università di Napoli Federico II / Dipartimento di Ingegneria Idraulica, Geotecnica e Ambientale 5

6 Realizzazioni PON WaterGrid Progetto di ricerca industriale (MIUR PON ) Durata Ottobre Settembre 2014 Partners ABC (ex ARIN). Azienda idrica di Napoli Università di Napoli Federico II (Dipartimento di Ingegneria Civile, Tecnica e Ambientale) IBM Italia (Rome Smart Solutions Lab) Moduli software sviluppati IBM WGMOS(*) SW WGMOS Studio WGMOS Server (*) Water Grid Modeling Optimization and Simulation - Software assets developed and owned by the Rome Smart Solutions Lab Obiettivi Modellazione, ottimizzazione, simulazione e controllo di reti idriche urbane Focus della ricerca Grid modeling Model calibration, sampling design Optimal grid partitioning (distrettualizzazione) Risparmio e recupero dell energia Reports del bilancio idrico Rilevamento automatico di anomalie 6

7 Realizzazioni PON WaterGrid Contributi IBM Gestione di modelli multipli 7 Modellazione di reti idriche con aree di sovrapposizione Integrazione con sistemi GIS Posizionamento ottimale di sensori di pressione Partizionamento ottimale della rete in District Metered Areas (DMA) Bilancio idrico per distretto Integrazione con sistemi SCADA (OPC-based) Acquisizione dati dai sensori ad ogni minuto Gestione dati storici del bilancio idrico Anomaly detection effettuata ogni 2-6 minuti Integrazione con sistemi AMR di terze parti (SOA based) Misure orarie (memorizzate negli smart-meter) Raccolta giornaliera automatica da sistema AMR Profili di riferimento inizializzati con dati storici e aggiornati automaticamente a supporto di anomaly-detection

8 Realizzazioni PON WaterGrid Scenari di gestione Partizionamento distretti Rilevazione perdite Creazione modello dal GIS 8 GMOS Server GMOS Studio 8

9 Gli obiettivi della partecipazione IBM al progetto Orchestra creare asset trasporti integrati per la Smart City valorizzare il patrimonio artistico per la Smart City mettere al centro il ruolo del cittadino / turista individuare use case sostenibili economicamente 9

10 Progetti PON Smart Cities and Communities: Napoli Sviluppo di una soluzione tecnologica per la valorizzazione del patrimonio artistico e culturale del centro storico di Napoli orientata alla fruizione da parte dei cittadini e dei turisti nel rispetto dei principi di mobilità sostenibile Centrale di governo basata su IBM IOC che consente all Amministrazione di Napoli gestire informazioni relative a tre distinti ambiti Beni culturali Turismo Mobilità al fine monitorare il comportamento della città a 360, pianificare interventi sul territorio e gestire in modo ottimale disfunzioni e/o emergenze. Una piattaforma aperta di servizi mirata promuovere lo sviluppo culturale ed economico del territorio mettendo a fattor comune dati e servizi di pubblica utilità secondo la filosofia degli Open Data Applicazioni mobile Un Multimodal Trip Planner per la pianificazione del viaggio da parte del turista in ambito di trasporto integrato (ferro, gomma, mare) Un applicazione denominata Visiting a museum per supportare il turista e rendere più piacevole la sua visita ai musei della città, arricchendola con contenuti di realtà aumentata Un applicazione, Discovering the city, per assistere il turista in tutti i suoi spostamenti e nel costruire gli itinerari senza trascurare siti poco referenziati nel passato ma di grande interesse storico culturale 10

11 Progetti PON Smart Cities and Communities: Napoli Analyst Mobility & Tourism Departments Major Tourists Citizens B2G B2C AVM Automatic Vehicle Management (Lauro.it, ANM) TMC Traffic Management Center (Autostrade Tech) IPM Integrated Payment Management (Autostrade Tech, Lauro.it) ITOC Intelligent Tourism Operation Center Powered byibm IOC Multimodal Journey Assistant SWM Smart Waste Management (Ferderico II, CNR) Other Organizations B2B Open Data ORCHESTRA 11

12 Orchestra Città di Napoli: integrazione di dati standard e Open Data Analisi Traffic Prediction Tool Vehicle Arrival Prediction Cruscotti Allarmi e notifiche Visualizzazione Pianificazione spostamenti Reports Gestione Eventi Key Performance Indicators Procedure Operative Digital Asset Management Rappresentazione Geografica e tabellare Custom Analysis Editor Dati Operazionali Dati Storici Ricezione dati Interfacce standard Misure Dati Eventi Asset Digitali Area di Lavoro Gateway European Gateway DATEX II Gateway Raccolta dati SIRI Gateway Gateway Gateway Gateway Interfacce specifiche POI info Cultural Heritage Traffic Data Vehicle Position Segnalazioni Waste Info Open Data DATEX II TMC GTFS AVM System OpenStreetMap ISTAT... 12

13 Gli obiettivi della partecipazione IBM al progetto Res Novae creare asset energetico-ambientali per la Smart City comprendere il punto di vista dei numerosi stakeholder creare competenze locali su nuovi prodotti sw stimolare il mercato attraverso nuovi canali 13

14 RES NOVAE L ambito di ricerca del progetto Res Novae 14 Obiettivo:Sviluppare una soluzione integrata di assetto urbano in cui le funzionalità di distribuzione energetica gestione di reti di edifici, gestione strade e monitoraggio real time della città siano integrate e cooperanti tra loro.

15 Ambiti del progetto Res Novae Smart Grid Renewable resources Storage systems Urban renewables ed ecobuildings Building Diagnostics & Control Active Demand Management Smart Grids (distributors) Smart District (aggregator) Energy Environment Mobility Catasto energetico Urban Control Center (Municipalities) Smart Street Control Public Light control Smart urban objects I partner del progetto Università della Calabria 15

16 Le componenti realizzate da IBM Urban Control Center (IOC) Public Administration & multi-utilities Visualization: Central dashboard Territory single & multi-domain analysis External data sources Graphical Mapping Analytics & Reporting Smarter Buildings (Service Hub + Tririga) Facility managers & Service Providers Domain function Optimization & actuations Diagnostics & Analysis Events Data Aggregation Data Collection Building Management Event Information Real-Time Data Gathering Building Energy Management 16 E-Power Physical Sensors BEMS/BMS

17 Service Hub - Smart District Fonti Rinnovabili/rete Sensori ed attuatori Controllore edificio Interazione Persone/ utenze Building Level Gestore/i Smart District District Level Rete edifici Rete energetica Scena urbana Diagnostica, ottimizzazione, gestione attiva domanda Mix ottimale rinnovabili distribuite Lighting, connectivity, smart urban objects Venditore Energia Distributore Smart Grid Municipalità Urban Data Center City Level 17

18 Service Hub Business context Urban Control Center Public Administration Electric Distributor Provides aggregated services Receives data and events Data Provider Manages Emergencies Manages Public Buildings Provides multivector services Prosumer Provides Energy Receives Energy Topology RES NOVAE Service Hub Data Gathering Receives Data Automation & Control Aggregates and manages consumptions Balances Energy Building Network Management System Manages BEMS and Energy Boxes Service Providers, Coop, Retailers 18

19 Service Hub Energy Efficiency Fuctional View Enterprise Level Urban Level Physical Level Level 6 (Strategic) Level 5 (Operational/Tactical) Level 4 (Business) Level 3 (Operational) Level 2 (Data) Level 1 (Control) Analysis, Planning & Decision Making Territory Control & Operations Web Services, Internet of things, Open Data Optimization, Planning & Insights Buildings Operations & Management Web Services, SNMP, Custom Interface Building Management Systems (Real time e Batch mode) Sensori ed attuatori Interfacce e protocolli di campo (LonWorks, ModBus, Bacnet, Ethernet...) Single and multi-domain decisoion support (Energy, Environment, Health, Well Being, etc.) Energy Asset Indicators Strategic Indicators per zone Reports and nstatistical forecast Decision optimization on incentives and projects Business process integration Processes Citizen awareness and collaboration Real Time data, Events and energy or environment KPI Short terms consumption and production forecasts Capital Project Planning and Property Management Space /Portfolio Optimization and statistical prediction Billing/Reporting User Chargeback End User Portal Integrated Building Management Systems (IBMS) Alerts / Escalation / Event Management Historical Trending, Analysis and Reporting Diagnostics & Energy Optimization Dashboards with data across building Asset Life Cycle Management Integration with Workforce Management Energy and Asset Optimization Demand Management Alarms, Escalation, Trending / Historian Reports Schedule Management Control systems Interface w/building Resources Energy Efficiency Controls Data Center Controls 19 LEVEL 0 (Physical) SENSORS METERS ELEVATORS FIRE HVAC LIGHTING SECURITY Physical Infrastructure

20 Service Hub Component view To begin In progress Completed Building Management Analysis Optimization Forecast Facility, space, energy sustainability, asset Residential Active Demand Management Diagnostics Business applications Analitics Added values aservices IBM Tririga ENEA e PoliBA Dati Management Topology Data Gathering Local Weather Forecast Events Control & Automation BEMS Registration Base Services IBM Service Hub BEMS Adapter IBM BEMS Adapter TERA BEMS BEMS CAsaccia (ENEA) ENEA 20

21 Urban Control Center (UCC) Goals Get, aggregate and correlate the right information to support decisions Build an ICT platform that supports the decision makers in accessing and analyzing the data they need and in coordinating the appropriate city operations. Allow the public administration to track and control the city status Allow the public administration to share with citizens the planned goals and reached objectives Allow pubblic administration to share Open Data via different channels Allow citizens to partecipate in the public decisions and collaborate with the public administration to identify issues or intervention or maintenance works 21 21

22 UCC Main Features Automatic corrective actions Event and data correlation Alarms and Events Roles and permissions Data drill down Map based GUI Urban Control Center KPI and real time data Reporting Data Export 22

23 UCC Business Context City Energy Manager PAES 2020 compliance Decisions on incentives and investments Energy and environmental KPI CO2 Monitoring and control Energy and pollution maps Citizen Participation and collaboration City environment and energy awareness Weather data Clima data Weather forecast Use case UCC e KPI definitions in colaboration with: Politecnico di Bari, ENEL, ENEA, Comune di Bari Pollution data Urban Control Center KPI e OpenData Utilities Consumed electric energy Produced PV and wind energy BES Indicators Environment and energy Demographic info District boundaries Social and economic info KPI, events alarms of public building Energy efficiency service providers Gas data Water data Waste data Public Transportation data 23

24 UCC Component View Energy Trends, Diagnostics, anomalies Production Trends, Diagnostics, anomalies Pollution Trends, Diagnostics, anomalies Base Reports UI Decision Support Project Optimization Citizen Collaboration Indicator Expression Editor UI Tooling Public building Control Panel Energy Map Pollution Map Well-being KPI Pollution KPI CO2 Control Panel Energy KPI Temporal Dimensions Spatial Dimensions Energy model Data collection Building model Pollution model HTTP REST Web Services JSONSTAT Web Services SMTP/CSV CKAN/ OpenData CKAN/ OpenData SMTP/CSV FTP/CSV Service Hub (Building Energy data) ISTAT (National Statistics) ENEL (Electric data) Comune di Bari (Gas, Water, Transportation, Waste, City Events and Emergencies) ENEA (Real time Pollution data) CNR (meteo and energy production forecast) 24 Completato Iniziato Da Iniziare

25 25 UCC Energy Map

26 UCC Direct and Indirect CO 2 Emission Contribution Suddivisione Territorio Città Circoscrizioni Aree di Censimento Sezioni di censimento Mostra area Indusriale Popolazione Maschi Femmine Giovani Anziani Contributi CO Diretti CO2 da Gas per sezione CO2 da Gas per area CO2 da Gas per per circoscrizione Variazione CO2 da Gas mese/mese per sezione Variazione CO2 da Gas mese/mese per circoscrizione Variazione CO2 da Gas anno/anno per sezione Variazione CO2 da Gas anno/anno per circoscrizione Totale CO2 per sezione CO2 per Circoscrizione 26

27 UCC Public Buildings Type of building School Office Hospital Energy Indicators IENR (mensili o bimestrali) IENE (mensili o bimestrali) Consumo totale (IENE+IENR) Consumo T per persona/ore (no S ev) (mensili o bimestrali) Consumo E per persona/ore (no S ev) (mensili o bimestrali) Consumi E rispetto target PAES (annuale) Consumi T rispetto target PAES (annuale) Connsumi T rispetto media nazionale (annuale) Consumi E rispetto media Nazionale (annuale) Diagnostics Events Alto livello urgenti Alto livello non urgenti Alto livello (tutti) 27

28 UCC Compare Reports Trend year on year Aggiungi benchmark Tipo consumi Target EE PAES Media EE Nazionale Media EE Bari Media EE SUD Altro... Elettrico Residenziale Elettrico Non Residenziale Elettrico Totale Gas Residenziale Gas Non Residenziale Gas Totale Elettrico e Gas Residenziale Elettrico Gas Non Residenziale Elettrico e Gas Totale Normalizzazione Consumo KW/H KW/H per persona KWH per mq KWH per utenza 28

29 29Questions?

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