Roberto Vergine lavoro presso l'ufficio Tecnico di UniTS dove mi occupo di impianti tecnologici

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1 Roberto Vergine lavoro presso l'ufficio Tecnico di UniTS dove mi occupo di impianti tecnologici Progetto utilizzare Linux per il telecontrollo via web di un impianto fotovoltaico

2 Cos'è un impianto fotovoltaico? Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico costituito essenzialmente dall'assemblaggio di più moduli fotovoltaici, i quali sfruttano l'energia solare incidente per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico, della necessaria componente elettrica (cavi) ed elettronica (inverter) ed eventualmente di sistemi meccanici-automatici ad inseguimento solare. Tipologie di impianto Gli impianti fotovoltaici sono generalmente suddivisi in due grandi famiglie: 1) impianti "ad isola" (detti anche "stand-alone"): non sono connessi ad alcuna rete di distribuzione, per cui sfruttano direttamente sul posto l'energia elettrica prodotta e accumulata in un accumulatore di energia (batterie); 2) impianti "grid-connect": sono impianti connessi ad una rete elettrica di distribuzione esistente e gestita da terzi e spesso anche all'impianto elettrico privato da servire;

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4 Importanza del telecontrollo Conto energia è il nome comune assunto dal programma europeo di incentivazione in conto esercizio della produzione di elettricità da fonte solare mediante impianti fotovoltaici permanentemente connessi alla rete elettrica (grid connected). L'incentivo consiste in un contributo finanziario per kwh di energia prodotta per un certo periodo di tempo (fino a 20 anni). In Italia dal 2005 al 2013 si contano 5 diversi programmi di incentivazione in Conto Energia, ciascuno in superamento, adeguamento o ridefinizione del precedente. Il 5 conto energia è terminato il 6 Luglio 2013 senza l'emanazione di un nuovo piano di incentivi sull'energia prodotta, sostituito però da sgravi fiscali sul costo d'impianto. Un monitoraggio continuativo di un impianto fotovoltaico consente il controllo della capacità produttiva, fornendo utili informazioni per un'attenta e puntuale analisi dei guadagni ottenuti e la verifica del ritorno dell investimento. Sulla base delle modalità di incentivazione e della relativa durata di erogazione di 20 anni complessivi dalla messa in esercizio, il monitoraggio della produttività elettrica risulta essere quindi un concetto di assoluta importanza per il proprietario dell'impianto in quanto maggiori sono il rendimento elettrico e la capacità produttiva, maggiore sarà il profitto che si ricaverà nei 20 anni di incentivo. 4

5 Sistema di telecontrollo In considerazione dell'importanza del telecontrollo, vi è un'ampia offerta sul mercato di sistemi proprietari. 5

6 Limiti dei sistemi proprietari Il tipico sistema proprietario prevede un servizio web a pagamento per la visualizzazione da remoto dei parametri di funzionamento e dello storico dei dati di produzione del proprio impianto. Quindi un sistema di monitoraggio e controllo di questo tipo è vincolato all'impiego esclusivo di un determinato dispositivo hardware proprietario di raccolta dei dati, da installare presso il proprio impianto, ed alla sottoscrizione di un contratto a titolo oneroso con un'impresa che garantisca l'accessibilità, tramite la rete internet, ai dati di funzionamento dell'impianto. Pertanto si viene a creare di fatto un rapporto di dipendenza (20 anni) verso un soggetto economico terzo proprio su uno degli aspetti più importanti e delicati (il monitoraggio ed il controllo) dell'esercizio di un impianto fotovoltaico. Si pongono quindi degli interrogativi in merito all'affidabilità del sistema e dell'impresa per un così lungo tempo ed in merito ai costi, iniziali e di esercizio con riferimento agli eventuali disservizi ed 6 upgrade (aggiornamenti) hardware e software necessari.

7 Sistema open-source Gli interrogativi visti in precedenza spingono ad orientarsi verso alternative che garantiscano: SCALABILITA' LIBERTA' GRATUITA' cardini della filosofia open-source 7

8 Scalabilità L'attitudine che ha un sistema di aumentare o diminuire la propria capacità (di calcolo, di usabilità, ecc.) in funzione delle esigenze concrete di chi ne fruisce ed in funzione delle risorse disponibili. In un sistema chiuso bisogna rivolgersi al proprietario del sistema per verificare la disponibilità, i costi e la tempistica dell'upgrade richiesto, cioè la fattibilità a fornire una soluzione alla nuova esigenza venutasi a creare. Nel caso ciò non sia possibile, si è costretti a cambiare il sistema, con i relativi costi che ne conseguono sia in termini economici che di interruzione del servizio. 8

9 Libertà L'attitudine che ha un sistema di essere esteso, modificato e migliorato da chiunque ne abbia la capacità e le competenze. Quindi libertà di scegliere lo sviluppatore più adatto allo scopo, il più bravo, il più veloce o il meno costoso a seconda delle necessità, senza escludere ovviamente se stessi. Ciò equivale alla libertà di scegliere in modo indolore, autonomo e consapevole i propri collaboratori ad un progetto, senza vincoli di sorta con alcun soggetto economico terzo 9

10 Gratuità La gratuità di un sistema deriva dalla natura e dagli obiettivi delle licenze, dove gli autori del software (liberamente scaricabile, senza infrangere nessuna legge, dai siti ufficiali su Internet) invece di vietare, permettono non solo di usare e copiare, ma anche di modificare, ampliare, elaborare, vendere e quant'altro. Quanto detto senza imporre obblighi a ricompensare economicamente gli autori. Quindi software fatto per le persone (per chi utilizza i programmi, non per chi i programmi li fa) dove l'aspetto economico passa in secondo piano mettendo gratuitamente a disposizione degli utilizzatori ampie raccolte di risorse utili online come guide, forum di supporto ed aggiornamenti con implementazioni di nuove funzioni o di correzione dei buchi che riguardano la sicurezza e la stabilità 10

11 Schema a blocchi di CMOS approccio: utilizzare il software di gestione dell'inverter per ottenere un file di testo, con i parametri di funzionamento dell'impianto, da ela borare con una piattaforma LAMP (Linux, Apache, MySql, PHP) 11

12 Hardware 12

13 Problemi script di shell* Sunvision.sh per consentire l'associazione dinamica del software di gestione dell'inverter alle librerie Java necessarie alla gestione della porta seriale #Sunvision.sh #!/bin/bash export LD_LIBRARY_PATH=/home/roberto/SunVision/ cd /home/roberto/sunvision/ java -DSERIAL_PORT_LIST=/dev/ttyUSB0 -jar /home/roberto/sunvision/sunvision.jar # comando export rende variabile d'ambiente la variabile #LD_LIBRARY_PATH che # consente di associare dinamicamente a Sunvision le librerie #Java necessarie alla gestione della # porta seriale. SunVision.jar è il file eseguibile di Sunvision * script di shell identifica uno script scritto per la shell, cioè un programma scritto per l'interprete della riga di comando del sistema operativo, che nel caso in esame è la Unix shell 13

14 Problemi script convertilog.sh per la conversione.snv =>.log compatibile per le applicazione esterne per la gestione dei dati #convertilog.sh #!/bin/bash # precisa che lo script deve essere processato dall'interprete bash che si trova #appunto nella cartella /bin/bash export LD_LIBRARY_PATH=/home/roberto/SunVision/ export DISPLAY=:0.0 cd /home/roberto/sunvision/ java -DSERIAL_PORT_LIST=/dev/ttyUSB0 -jar /home/roberto/sunvision/sunvision.jar # comando export rende variabili d'ambiente la variabile LD_LIBRARY_PATH che # consente di associare dinamicamente a Sunvision le librerie Java necessarie alla #gestione della porta seriale mentre DISPLAY è una variabile legata all'ambiente #grafico. SunVision.jar è il file eseguibile di Sunvision. -convert 'HistLog\ ML3.slow.snv' ~/Desktop/dati-giornalieri/slow-`date + %Y-%m-%d`.log # comando -convert da riga di comando di Sunvision per la conversione del file #.snv di campionamento lento in file di testo.log nominandolo con la data di #creazione. HistLog\ ML3.slow.snv è il file dove il software dell'inverter salva i dati di campionamento con una frequenza settabile e convert è il comando di Sunvision per convertire in file di testo 14

15 Problemi per consentire l'esecuzione automatica e periodica dello script convertilog.sh è stato utilizzato il servizio cron di Linux. Tale servizio viene infatti utilizzato per eseguire le azioni pianificate dove le informazioni necessarie a programmare ogni singola azione (con relativi tempi e procedure) sono indicate nel file di configurazione crontab. A diverse azioni pianificate corrispondono altrettanti files di crontab, ognuno con il suo nome diverso. crontab per attivare da riga di comando crontab -l per visualizzare il contenuto della lista crontab -e inserire o togliere azioni pianificate 0 0 * * * /home/roberto/desktop/convertilog.sh # alle ore 00 di ogni giorno esegue lo script convertilog.sh # >percorso e script da eseguire 15

16 Installazione di Apache web server aprire il terminale di Ubuntu ed eseguire il comando sudo apt-get install apache2 se a video compare la scritta It works!, che è il contenuto del file /var/www/index.html, significa che l'installazione è ok 16

17 Installazione di PHP aprire il terminale di Ubuntu ed eseguire il comando sudo apt-get install php5 libapache2-mod-php5 # libapache2-mod-php5: modulo particolare per integrare il funzionamento di PHP con Apache riavviare Apache sudo /etc/init.d/apache2 restart Test sudo gedit /var/www/test.php <?php phpinfo();?> 17

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19 Installazione di MySql aprire il terminale di Ubuntu ed eseguire il comando sudo apt-get install mysql-server sudo apt-get install libapache2-mod-auth-mysql php5-mysql phpmyadmin 19

20 Home page del sistema 20

21 Visualizzazione dell'impianto 21

22 Script PHP di scrittura dati su MySql conteggio del numero di records presenti nella tabella del database. assegnazione alla variabile del valore della data ed ora dell'ultimo campionamento in ordine di tempo caricato nel db. apertura del file di testo.log con i dati dell'impianto mediante la funzione fopen condizione IF e confronto con operatore > per inserire un nuovo record nel db solo se la sua data ed ora è più recente rispetto a quella dell'ultimo record presente questa tecnica consente il caricamento dei dati in modo sequenziale evitando ripetizioni, sovrapposizioni o caricamenti disordinati da un punto di vista temporale confronto tra il numero di records presenti nel database prima e dopo il controllo del file di testo IF se sono stati rilevati nuovi dati di produzione dell'impianto allora questi sono stati inseriti nel database mediante il caricamento di nuovi records, altrimenti nessun nuovo caricamento è stato effettuato 22

23 Script PHP di lettura dati da MySql 23

24 Visualizzazione dei dati di produzione 24

25 BeagleBone Black BeagleBone black è un minicomputer open-source, formato carta di credito, con S.O. Linux (Armstrong), ma anche Ubuntu, Fedora o Android. Potente TI Sitara AL335x ARM Cortex processore da 1GHz, connettore HDMI, porta Ethernet 10/100 e una memoria di 512 MB. Grazie alle I/O e alla elaborazione in tempo reale BeagleBone Black è indicata per i sistemi di automazione la sperimentazione e lo sviluppo. Costo circa

26 Grazie per l'attenzione 26