Сегодня автоматизация, роботизация и цифровизация аграрных компаний во многом определяют их эффективность и конкурентоспособность, причем роль таких решений будет возрастать в долгосрочной перспективе. К примеру, канадские специалисты спрогнозировали, что к 2020 году в сельском хозяйстве будут повсеместно применяться дроны и датчики, отслеживающие состояние почвы, воздуха и посевов. Однако в России подобные информационные технологии пока используются не столь широко — в 2011 году ими воспользовались лишь 11% сельхозпредприятий, среди которых оказались в основном крупные компании, владеющие не менее 20 тыс. га земли. Сейчас необходимость совершенствовать агрокомплекс признает большинство экспертов и руководство нашей страны. Согласно Государственной программе становления сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013–2020 годы, одним из приоритетных направлений развития аграрного сектора в России является формирование инновационного АПК.

КЛЮЧЕВОЙ ФАКТОР

Сегодня автоматизация технологических процессов в той или иной степени присутствует практически во всех сегментах аграрного направления, начиная с ведения первичного учета или подготовки отраслевой отчетности, на которых применяются специализированные бухгалтерские программы, и заканчивая использованием обеспечения для планирования и управления запасами. Обилие автоматизированных систем делает ключевым фактором в функционировании всего предприятия постоянное снабжение электроэнергией. Так, на современных птицефабриках для выведения птицы применяются специализированные инкубаторы, в которых поддерживаются нужная температура и влажность воздуха. Кроме того, помещения оснащаются установками искусственного освещения и автоматическими кормушками. В качестве еще одного примера можно привести современные теплицы, где устанавливаются системы, самостоятельно контролирующие температуру и освещение, изготавливающие питательный раствор для растений и регулирующие полив. Главное преимущество таких комплексов состоит в возможности управления с мобильного устройства с доступом в Интернет. Таким образом, специальные системы позволяют проводить удаленный мониторинг, анализировать процессы и прогнозировать урожайность.

Нередко сельхозпредприятия располагаются вдали от городской черты, поэтому сталкиваются с многочисленными проблемами при электроснабжении — частыми порывами линий передачи, воровством кабелей и перебоями в подаче ресурсов. При этом ремонтные бригады в сельской местности не всегда оперативно реагируют на случившееся происшествие, в результате чего предприниматели терпят огромные финансовые потери даже при кратковременном обесточивании объектов агропромышленного комплекса. Один из простых и действенных способов решения данной проблемы — использование источника бесперебойного питания (ИБП), который поможет избежать непредвиденных ситуаций, связанных с электроснабжением сельхозобъектов. Однако перед его применением компаниям следует изучить основные аспекты выбора оптимальной системы.

РАССМОТРЕТЬ ВАРИАНТЫ

Существуют три основные схемы организации системы бесперебойного электроснабжения — централизованная, распределенная и комбинированная. В первом случае используется один или несколько мощных ИБП, а во втором каждая группа однотипных и территориально близких потребителей защищается независимым источником. У любого варианта имеются преимущества и недостатки. Так, в централизованной схемы существует единая точка отказа, поэтому оказывается выше вероятность отключения производства из-за неисправности в связывающей его с ИБП цепи. Распределенная схема усложняет процесс управления системой, увеличивает трудозатраты на ее обслуживание, и, что самое главное, приводит к неэффективному потреблению мощностей отдельных источников из-за неравномерной нагрузки. По этим причинам нередко применяется комбинированный вариант.

Установки также различаются по мощности и количеству фаз. Самые простые однофазные приборы имеют относительно невысокие показатели и обычно используются в распределенных системах или в качестве дополнительной защиты критичной нагрузки в комбинированных схемах. Подобные устройства выпускаются в стоечном, напольном или настольном исполнениях, причем существуют допускающие оба варианта монтажа, называемые «трансформерами». Более мощные трехфазные ИБП применяются в централизованных либо комбинированных системах. Помимо этого, производители каждой установки указывают номинал ее активной и полной мощностей в ваттах и вольт-амперах соответственно, которые важно учитывать при проектировании электропитания. Для оценки этих показателей достаточно располагать одним значением и знать коэффициент мощности. Проще всего считать данные с этикеток подключенного оборудования, сложить их и получить установленные параметры полной и активной мощностей.

Источники бесперебойного питания также могут иметь неодинаковые типы батарей. Раньше установки для серверных комнат и небольших машинных залов оснащались лишь необслуживаемыми свинцово-кислотными аккумуляторами, однако сейчас в отрасли проводятся активные эксперименты с решениями на основе литий-ионных батарей, позволяющих существенно снижать операционные издержки за счет увеличения срока службы. На рынке уже присутствуют подобные продукты, в том числе для дата-центров, предназначенные для применения в проектах разного масштаба, включая крупные сельхозпредприятия.

ТОПОЛОГИЯ СИСТЕМ

В зависимости от особенностей работы или схемы построения источники бесперебойного питания делятся на три типа. Простейшими являются резервные приборы, в которых напряжение и частота зависят от параметров тока на входе. С помощью пассивных фильтров они ликвидируют электромагнитные помехи и высоковольтные импульсы, а при отсутствии либо превышении нормированных значений напряжения забирают нагрузку от батареи. Сегодня такие аппараты иногда применяются в бытовых целях и для защиты настольных устройств. Второй тип — линейно-интерактивные ИБП, у которых выходные показатели не зависят от входных данных. Сейчас такие установки являются наиболее распространенным видом однофазных источников. Они держат итоговое напряжение в некотором диапазоне даже при колебаниях исходной величины за счет наличия так называемого бустера или автотрансформатора. При отклонении показателей от нормы происходит ступенчатое преобразование, и на выходе возникает синусоидальное либо прямоугольное напряжение. Большую часть времени приборы обоих типов пропускают ток, фильтруя и корректируя его.
Установки третьего типа построены по топологии двойного преобразования, поэтому принципиально отличаются от резервных и линейно-интерактивных схем — у них питание полезной нагрузки идет от аккумуляторов, которые заряжаются через выпрямитель. Более того, переменный ток они производят самостоятельно, по причине чего получили свое наименование. Разумеется, в таких ИБП предусмотрены байпас, или система прямого соединения с сетью, переключение режимов работы, а также автотрансформатор для выдачи разных напряжений. Конструктивная сложность делает подобные устройства более дорогими, при этом инвертор в них работает и греется постоянно, а активное воздушное охлаждение оказывается довольно громким. Кроме того, аккумуляторы в таких приборах изнашиваются быстрее, хотя эту проблему ведущие производители практически решили за счет использования интеллектуальных алгоритмов управления зарядкой и переключения режимов работы. Таким образом, при нормальных параметрах внешнего питания система двойного преобразования не должна быть включена постоянно. Обычно для защиты важного оборудования используются трехфазные ИБП этого типа мощностью 20–40 кВА, а для обеспечения энергобезопасности заводов — с большими показателями.

МОНОБЛОК ИЛИ МОДУЛЬ

Важным является вопрос выбора модификации источника бесперебойного снабжения. Так, в распределительной системе обычно используются однофазные монолитные, или моноблочные, устройства, в которых батареи, силовые блоки и электронная начинка помещаются в один корпус. Возможности модификации в этом случае минимальные, но иногда в такие ИБП может устанавливаться плата управления или другая опция. Трехфазные аппараты позволяют выбирать между традиционным моноблочным и модульным вариантом, где силовые и батарейные блоки разделены. Они монтируются в одном или нескольких шкафах и объединяются общей шиной. Монолитные приборы дешевле, но позволяют наращивать мощность системы только за счет установки дополнительных устройств. Кроме того, все блоки должны обеспечивать синхронизацию частоты и фазы генерируемого инверторами напряжения, а также балансировку нагрузки. При использовании таких ИБП возможны проблемы с общим электронным байпасом, при этом источники должны комплектоваться специальной платой для корректного взаимодействия в составе единого решения. Помимо этого, требуется сеть для обмена информацией о состоянии элементов схемы, и с ней также могут возникнуть проблемы. В модульной системе также присутствуют точки отказа — общий корпус, электронный байпас, батарейный массив и места соединения модулей на силовой плате, однако производители решают проблемы за счет использования надежных медных соединительных шин и байпаса в каждом блоке. Главное преимущество таких схем состоит в том, что их мощность можно наращивать с меньшим шагом, устанавливая дополнительные батарейные модули, а в случае аварии из строя выходит только часть системы, и для ее ремонта достаточно заменить один или несколько блоков. Данную процедуру несложно произвести своими силами, тогда как авария монолитного ИБП практически всегда заканчивается обращением в сервисный центр производителя.

К другим нюансам применения схемы с моноблочными приборами относятся избыточный запас мощности в конфигурациях с резервированием, большая занимаемая площадь и так далее. Модульные ИБП этих недостатков лишены, но выбирать их имеет смысл только при наличии необходимости резервирования, иначе более высокие начальные затраты не окупятся. В целом каждый вариант отличается преимуществами и недочетами, но можно сказать, что для малых дата-центров подходит любая из этих схем, в то время как в больших залах мощности модульных ИБП может не хватить. Однако сложно представить единый рецепт для выбора решения, поскольку многое зависит от нюансов конкретного проекта.

ВНИМАНИЕ К ДЕТАЛЯМ

При покупке ИБП важно не только проанализировать его характеристики, но и узнать больше информации об изготовителе. В последнее время на рынке появилось довольно много неизвестных производителей дешевой продукции, однако низкая стоимость — единственное преимущество подобного оборудования. В отрасли уже сложился набор международных компаний, которые работают в России много лет и имеют весомый список рекомендаций. Выбирая поставщика ИБП, следует оценить, располагает ли он собственными заводами, лабораториями и центрами научных разработок, сертифицирована ли его продукция согласно международным стандартам ISO 9001, 9014, а также какого рода гарантия им предоставляется. Помимо этого, система бесперебойного электроснабжения требует запуска, поэтому могут понадобиться монтаж и проведение пусконаладочных работ, последующее гарантийное и дополнительное обслуживание, включая замену батарей. Расширенная поддержка очень важна, поэтому стоит поинтересоваться наличием в регионе авторизованного сервисного партнера или системного интегратора, способного ее оказать.

Таким образом, особенность автоматизации в агропромышленном комплексе заключается в непрерывной связи техники с биологическими объектами, то есть животными, растениями и почвой. Если оборудование перестает действовать, предприятию грозят крупные финансовые потери. Источники бесперебойного снабжения обеспечивают надежную работу оборудования в условиях высоких нагрузок, защищают системы от сбоев и длительных отключений энергии, а также помогают оптимизировать текущие затраты. Более того, подобные высокоэффективные ресурсосберегающие технологии не только уменьшают экологическую нагрузку на окружающую среду, но и являются выгодными с финансовой точки зрения для самих сельхозпредприятий. Ведь чем меньшее количество ресурсов, например человеческого труда, топлива, удобрений и других, расходуется на производство товара, тем ниже его себестоимость и выше прибыль от реализации.

ИБП решения