Wyzwanie

Kompensatory mocy biernej i filtry aktywne harmonicznych (SVG — Static Var Generator) to urządzenia energoelektroniczne, które dbają o jakość energii w obiektach przemysłowych, centrach handlowych czy farmach fotowoltaicznych. Ich rola to korekcja współczynnika mocy, tłumienie harmonicznych oraz równoważenie obciążeń międzyfazowych.

Problem pojawia się, gdy firma serwisowa lub dział utrzymania ruchu zarządza dziesiątkami takich urządzeń rozrzuconych po różnych lokalizacjach. Każda wizyta serwisowa generuje koszty — dojazd, czas technika, ewentualny przestój instalacji. Tymczasem większość typowych czynności, takich jak odczyt parametrów, zmiana trybu pracy czy kasowanie awarii, mogłaby odbywać się zdalnie.

Główne trudności

Urządzenia SVG komunikują się przez interfejs RS485 z protokołem Modbus RTU. To sprawdzony standard przemysłowy, ale niesie ze sobą istotne ograniczenia: wymaga fizycznego połączenia kablowego z urządzeniem, nie oferuje natywnej łączności sieciowej (brak Ethernet czy Wi-Fi), a odczyt parametrów wymaga znajomości mapy rejestrów i specyficznego kodowania danych.

Potrzebne było rozwiązanie, które bezpiecznie udostępni komunikację z urządzeniem przez internet, zapewni podgląd danych na żywo, umożliwi zmianę parametrów z pełnym rejestrowaniem kto, co i kiedy zmienił — i będzie działać niezawodnie nawet na słabym łączu LTE.

Rozwiązanie

Zaprojektowałem i wdrożyłem platformę IoT, która umożliwia zdalny monitoring i konfigurację kompensatorów Sinexcel SVG z poziomu przeglądarki internetowej, w czasie rzeczywistym.

Jak działa system

Rozwiązanie składa się z trzech warstw:

Warstwa obiektowa — bramka IoT

W każdej lokalizacji instalowana jest przemysłowa bramka Teltonika TRB145 z portem RS485 i modemem LTE. Bramka pełni rolę „mostu” między kompensatorem a serwerem — odbiera polecenia z serwera, tłumaczy je na ramki Modbus i przesyła do urządzenia, a odpowiedzi odsyła z powrotem. Kompensator nie wymaga żadnych modyfikacji — bramka podłączana jest do istniejącego portu RS485.

Warstwa komunikacyjna — szyfrowany tunel

Transmisja danych między bramką a serwerem odbywa się przez szyfrowany tunel VPN (WireGuard) zestawiony po łączu LTE. Na tym tunelu działa protokół MQTT z dodatkowym szyfrowaniem TLS oraz listami kontroli dostępu. Każda bramka może komunikować się wyłącznie ze swoimi urządzeniami — nawet jeśli jedno połączenie zostanie skompromitowane, pozostałe urządzenia są bezpieczne.

Warstwa serwerowa — aplikacja i bazy danych

Centralny serwer cyklicznie odpytuje każde zarejestrowane urządzenie, zbierając dane telemetryczne (prądy, napięcia, moce, harmoniczne, temperatury), stany alarmów i bieżącą konfigurację. Dane trafiają do dwóch baz: bazy szeregów czasowych (do wykresów i trendów) oraz bazy relacyjnej (konta użytkowników, rejestr urządzeń, dziennik audytu).

Interfejs użytkownika

Panel dostępny jest z przeglądarki na komputerze lub telefonie. Strona odświeża się automatycznie w czasie rzeczywistym — dane spływają ze strony serwera bez konieczności ręcznego odświeżania. Interfejs został zoptymalizowany pod kątem pracy w terenie: minimalne zużycie danych, działanie na wolnym LTE, automatyczny powrót do pełnej funkcjonalności po chwilowej utracie połączenia. Aplikacja obsługuje jasny i ciemny motyw.

Dashboard — podgląd stanu kompensatora na żywo z podziałem na fazy

Monitorowane parametry

Dashboard wyświetla pełny obraz stanu kompensatora w trzech fazach. Poniżej najważniejsze grupy danych:

Wartości krytyczne są wizualnie wyróżnione kolorami — obciążenie kompensatora powyżej 75% wyświetla się w kolorze ostrzegawczym, a powyżej 90% w alarmowym. Podobne progi obowiązują dla temperatur modułów. Dane historyczne dostępne są w postaci wykresów z konfigurowalnymi zakresami czasu (od 1 godziny do 30 dni) z możliwością eksportu do CSV.

Widok danych — parametry szczegółowe, konfiguracja i wykres historyczny współczynnika mocy

System alarmów

Platforma realizuje detekcję awarii na dwóch poziomach.

Alarmy sprzętowe

Kompensator raportuje 13 kodów awarii odczytywanych bezpośrednio z rejestrów urządzenia, m.in.: zwarcie falownika, przeciążenie, awaria wentylatora, przegrzanie, błąd ustawienia przekładnika CT, nieprawidłowe napięcie lub częstotliwość sieci, odwrócenie faz czy wciśnięcie wyłącznika awaryjnego.

Alarmy programowe

Niezależnie od alarmów sprzętowych, platforma ewaluuje własne reguły po każdym cyklu odpytywania: przeciążenie kompensatora (>90%), utrata komunikacji z urządzeniem, napięcie poza dopuszczalnym zakresem oraz temperatura krytyczna. Każda zmiana stanu alarmu jest rejestrowana i może wywołać powiadomienie e-mail lub webhook (np. do Slacka czy systemu ticketowego).

Zdalne sterowanie

Platforma umożliwia nie tylko podgląd, ale również zmianę parametrów pracy kompensatora — np. docelowego współczynnika mocy, trybu kompensacji czy poziomu tłumienia harmonicznych.

Każda zmiana parametru wymaga obowiązkowej sekwencji: wyłączenie urządzenia, zapis nowej wartości, ponowne włączenie. Sekwencja ta jest wymuszana programowo — nie ma możliwości zapisu parametru bez uprzedniego wyłączenia. Dodatkowo każdy parametr ma zdefiniowany dopuszczalny zakres wartości, a operacje krytyczne (jak zmiana przekładni CT) wymagają uprawnień administratora.

Cała historia operacji jest rejestrowana w dzienniku audytu: kto wykonał daną operację, kiedy, na jakim urządzeniu, jaka była wartość i jaki był wynik.

Panel ustawień — zdalna konfiguracja trybu pracy, filtrów harmonicznych i docelowego cos φ

Bezpieczeństwo i kontrola dostępu

System realizuje kontrolę dostępu na dwóch poziomach. Użytkownik (technik, instalator) widzi dashboard i dane historyczne tylko przypisanych mu urządzeń. Administrator ma pełen dostęp do wszystkich urządzeń, może zmieniać parametry, zarządzać kontami i przeglądać dzienniki audytu.

Komunikacja jest zabezpieczona wielowarstwowo: szyfrowany tunel VPN, szyfrowanie TLS na poziomie protokołu MQTT, uwierzytelnianie certyfikatami, listy kontroli dostępu ograniczające każdą bramkę do komunikacji wyłącznie z własnymi urządzeniami.

Wdrożenie

Całe rozwiązanie (aplikacja, broker komunikacyjny, baza czasowa) jest spakowane w jedną paczkę i uruchamiane za pomocą Docker Compose. Wdrożenie na nowym serwerze sprowadza się do wypakowania archiwum, ustawienia haseł i uruchomienia jednego polecenia. Aktualizacja w terenie to kwestia minut — dane są zachowywane między wersjami.

Rozwiązanie świadomie unika złożonej infrastruktury. Serwer aplikacyjny to pojedynczy plik wykonywalny z wbudowanymi szablonami i zasobami — brak zewnętrznych zależności, brak ryzyka brakujących plików. Całość działa na zwykłym serwerze VPS, nie wymaga zaawansowanej infrastruktury chmurowej.

Scenariusze użycia

Codzienny monitoring

Technik otwiera przeglądarkę, loguje się i widzi listę urządzeń z kolorowymi wskaźnikami statusu. Po kliknięciu na kompensator dashboard odświeża się automatycznie, pokazując aktualne prądy, napięcia, harmoniczne i temperatury.

Zdalna zmiana parametru

Inżynier serwisowy zmienia docelowy współczynnik mocy z 0,95 na 0,97 po kalibracji. Cała operacja trwa kilka sekund i jest zapisana w dzienniku audytu.

Diagnostyka alarmu bez wyjazdu

Kompensator zgłasza przegrzanie falownika. Technik sprawdza dashboard — temperatura modułu przekracza 80°C, obciążenie na jednej fazie sięga 92%. Diagnoza: nierównomierne obciążenie fazowe. Technik planuje wizytę z konkretnymi narzędziami zamiast jechać „na ślepo”.

Audyt i rozliczalność

Klient zgłasza, że kompensator „sam się wyłączył”. Administrator sprawdza dziennik — widzi, że o 14:23 konkretny użytkownik wykonał komendę Power Off. Pełna historia operacji eliminuje spory o przyczyny zdarzeń.

Efekty

Platforma rozwiązuje konkretny problem branżowy: zdalne monitorowanie i konfigurowanie kompensatorów mocy biernej rozproszonych po wielu lokalizacjach. Zamiast budować uniwersalne narzędzie SCADA, skoncentrowałem się na jednym typie urządzenia i jednym przepływie pracy — dzięki temu każdy element systemu jest zoptymalizowany pod konkretne potrzeby.

Kluczowe rezultaty:

• Technik wykonuje zdalnie w 10 sekund czynności, które wcześniej wymagały wyjazdu na obiekt
• Pełna historia operacji i alarmów zapewnia transparentność dla firmy serwisowej i klienta końcowego
• Diagnostyka zdalna eliminuje „ślepe” wyjazdy serwisowe
• Wdrożenie całego stosu z jednej paczki — bez złożonej infrastruktury

Opis dotyczy rzeczywistego systemu wdrożonego produkcyjnie do monitorowania kompensatorów Sinexcel SVG przez bramki IoT Teltonika TRB145.