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低功耗,大改變:智慧能源管理推動環境永續

跟隨國內外倡議的腳步,各經濟領域的組織越來越意識到自身的碳足跡。設立環境永續目標並實施明確的執行,已成為企業治理的重要一環。唯有降低能源消耗,能使組織減少營運環境的負擔,而這也是最直觀的方式之一。

一家公司與研揚科技合作,開發了一款應用程式,協助幫助組織自動化監控與管理用電量。該應用程式採用多層級方法來降低功耗,從個別設備如空調系統、熱能設備、照明系統與熱泵等基礎層級開始,一直到更廣泛的雲端能源管理框架。

該客戶的目標是使這款應用程式易於在不同領域中使用,包括大學校園、辦公樓甚至工廠。為此,研揚科技的客戶採用了SRG-AM62,一款基於低功耗 Arm 架構的德州儀器™ AM6254 Sitara™ 處理器的 RISC 閘道器。

提升運行效率

空調系統、熱能設備、照明系統與熱泵等設備各有不同的功能。因此,打造一個能統一監控並控制各種設備的能源管理解決方案,成為研揚科技客戶面臨的一大挑戰。為此,他們將與各類設備保持穩定且可靠的雙向通訊能力,作為此應用核心產品的關鍵特性之一。

客戶產品選擇的第二個關鍵因素是能解決環境部署多樣性的問題。因不是只能在相同環境條件下安裝,所以產品必須能在惡劣環境和標準部署中都保持穩定運行。這一需求可以從學校與工廠部署環境的差異中看出。即便應用的目的與功能相同,它們面臨的環境挑戰卻截然不同。因此,產品必須具備堅固耐用的特性,以應對多樣化的應用需求。

最後一項客戶的必要條件是產品必須具備高效性,不僅在能源消耗方面要高效,同時也要具備成本效益。如果選擇了一款功能超出預期,但其能源消耗超過了設備和設施節省的能源,便難以產生實質效益。此外,若產品性能表現出色,但需要頻繁維護或更換,也無法在客戶預期的大規模應用中保持成本效益。因此,選擇一款兼具能源和成本效率的產品至關重要。

SRG-AM62:高效、可擴展、耐用之選

應用架構

跨設備通訊能力

SRG-AM62透過其多功能 I/O 接頭,有效解決了從多種類型設備獲取能源消耗數據的挑戰。儘管體積小巧,該接頭提供了多樣化的工業控制功能,例如 RS-232/422/485 和 CANBus。最重要的是,該裝置配備了一個可配置的多功能 I/O 接頭,支援兩個 COM 埠,並可透過半雙工 RS-485 通道以 Modbus RTU/TCP 連接四個獨立的 RS-485 設備。

透過多設備通訊的建立,SRG-AM62能夠從連接的設備中獲取用電數據,並在設備的能源消耗超過預設值時,自動發出指令以減少非必要功能的運行。SRG-AM62 提供這些介面及其支援的通訊協議的主要優勢在於,客戶無需為不同場域的不同介面重新配置系統,因為該設備同時兼容傳統和現代的控制系統。

作為一套全面的解決方案,該應用還透過SRG-AM62的無線功能,其配備的兩個 Mini Card 插槽可支援 4G 和 Wi-Fi 模組。這些擴展選項的實用性得到了提升,主要歸功於其軟體可控的電源設計,使客戶能夠在SRG-AM62啟動過程中靈活控制擴展模組的開關狀態。同時,系統還可透過軟體啟用或停用 Wi-Fi 和 4G 模組,無需進行物理斷接或手動操作,既能節省能源,又能保持低功耗運行。

透過運用這些多類型無線數據傳輸功能,SRG-AM62能夠向校園、工廠或辦公樓的建築管理人員發送通知。這不僅提供了一種穩定的報告方式,還使建築管理人員能夠快速辨識運行效率低或故障的設備。

小巧、堅固、無風扇運行

針對工業應用而設計的SRG-AM62,其耐用性滿足了該應用對可在各種環境中安裝的硬體的需求。其中一個突出的特性是其寬廣的 9V 至 36V 電源輸入範圍,允許系統在電源來源變化的環境中有效運作,例如工廠或零售空間。

考量到應用的多樣化部署環境,SRG-AM62寬廣的 -40°C 至 85°C 溫度容忍範圍在提升耐用性方面發揮了重要作用,即使在極端環境中也能提供穩定性。尤其值得一提的是,SRG-AM62的硬體設計能在 -40°C 至 85°C 的溫度範圍內實現無風扇運行,無需依賴散熱片等額外的散熱配件。因此,該應用避免了如灰塵累積或零件磨損等常見問題,這對於安裝於邊緣運算環境的系統非常重要。

SRG-AM62超小巧的 108mm x 79.5mm x 33mm 外型尺寸,對於空間受限的環境下運作的組織而言顯得突出。此外,該系統重量極輕,不足 1 磅,並支援牆面安裝或 DIN 軌道安裝,讓客戶能根據組織需求,輕鬆整合到現有基礎設施中。

效率的最佳詮釋

儘管客戶的應用程式需要處理大量的數據,但它也需要高效節能。因此,SRG-AM62基於 Arm 架構的 Texas Instruments™ AM6254 Sitara™ 處理器非常適合,它是一個低功耗平台,可以在僅 1.2W 的功耗下充分利用所有四個 CPU 核心。它還具有出色的多任務處理、動態電源管理和可擴展嵌入式接口的能力,非常適合收集和管理能源消耗數據。

整個系統的功耗也非常低,即使在滿載的情況下,也僅消耗 5.76W 的電能。由於其極低的功耗,SRG-AM62在運作過程中產生的熱量遠低於其他替代方案,因此不需要額外的主動散熱解決方案或散熱片。考量到系統所需的擴展性與長時間運行需求,這種平台結合研揚科技的設備設計,使 SRG-AM62成為打造具延長使用壽命且在成本與能耗方面兼具效率的解決方案的理想平台。

除了處理從連接設備接收到的能源消耗數據外,SRG-AM62基於 Arm 架構的 Texas Instruments™ AM6254 Sitara™ 處理器的原生 CAN FD 支援,使其能夠執行必要的任務,降低超出預設閾值的連接設備的能耗。

專案成果

憑藉 SRG-AM62 的耐用性、連接性與多功能性,客戶成功開發出一款應用,能夠在包括辦公樓、工廠和校園等多種設施中,實現能源消耗的監控。

該應用不僅帶來了環境效益,採用此系統的企業不僅降低了能源成本,還進一步實現了成本節約,同時優化了建築管理框架。從更高層次來看,該應用的一大影響在於證明了此類解決方案可以快速部署並擴展,且只需進行最低限度的調整。

這樣的成果有望加速企業採用類似技術的步伐,幫助其實現環境永續目標。雖然成果仍需時間驗證,但可以肯定的是,透過採用低成本、節能的技術來監控並減少能源消耗,每個成功的部署都播下了一顆種子,可以培育更綠色的未來。

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