Creation of a complete cloud system for the management of second life battery systems

Abstract

Η χρήση των μπαταριών για δεύτερη ζωή θα έχει έναν ολοένα και πιο σημαντικό αντίκτυπο στη ζωή μας, όπως αναφέρει η Ευρωπαϊκή ΄Ενωση. Εν τω μεταξύ, η ζήτηση για συστήματα μπαταριών αυξάνεται ραγδαία και αρκετά συστήματα μπαταριών βρίσκονται κοντά ή έχουν ήδη φτάσει στο τέλος της πρώτης τους ζωής, ενώ εξακολουθούν να διατηρούν την ικανότητα να επαναδιαμορφωθούν για άλλες χρήσεις. Ταυτόχρονα, δεν υπάρχει ένα ισχυρό πλαίσιο που να καθιστά την επαναχρησιμοποίηση αυτών των μπαταριών εύκολη, ασφαλή και αποδοτική. Αυτό οδηγεί σε προβλήματα όπως υψηλοί παράγοντες κινδύνου κατά την αποσυναρμολόγη- ση των μπαταριών και δυσκολίες στον σχεδιασμό, την πρόβλεψη και την παρακολούθηση της απόδοσης των συστημάτων μπαταριών δεύτερης ζωής. Κατά συνέπεια, αυτό δημιουργεί ση- μαντικά εμπόδια για τη συμμετοχή εξωτερικών ενδιαφερόμενων επιχειρήσεων της αλυσίδας αξίας της ανακύκλωσης μπαταριών. Ως αποτέλεσμα, σε μια περίοδο που χαρακτηρίζεται από τη ραγδαία αύξηση της παραγωγής αποβλήτων μπαταριών, το δυναμικό για την επαναχρησιμοπο- ίησή τους μειώνεται, επηρεάζοντας τόσο την επαναχρησιμοποίηση των μπαταριών όσο και τη βιωσιμότητα του περιβάλλοντος. Αυτή η διπλωματική εργασία ασχολείται με τη δημιουργία μιας cloud πλατφόρμας για τη σω- στή διαχείριση και επικοινωνία πληροφοριών σχετικά με συστήματα μπαταριών δεύτερης ζωής, στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού έργου Horizon, Battery2Life. Θα υλοποιήσει δομές δεδομένων σύμφωνα με το Ψηφιακό Διαβατήριο Μπαταρίας, αποδοτικούς μηχανισμούς αποθήκευσης δεδο- μένων και θα παρέχει ασφαλείς και ευέλικτους τρόπους επικοινωνίας αυτού του ευρέος συνόλου δεδομένων σε όλους τους ωφελούμενους της αλυσίδας αξίας της δεύτερης ζωής των μπαταριών. Στο Κεφάλαιο 1, θα εξετάσουμε συνοπτικά το ζήτημα της διάρκειας ζωής των μπαταριών πέρα από την αρχική τους χρήση και θα παρουσιάσουμε το τμήμα μας στο έργο Horizon Battery2Life. Στο Κεφάλαιο 2, θα καλύψουμε τις συγκεκριμένες απαιτήσεις της πλατφόρμας σε σχέση με την αποθήκευση των δεδομένων. ΄Υστερα, θα παρέχουμε λεπτομερή περιγραφή των API endpoints μαζί με αναλυτικά παραδείγματα που θα περιέρχουν μία γενική περιγραφή του endpoint, τη μέθοδο που χρησιμοποιήθηκε, την είσοδο/ κορμό του αιτήματος εάν υπάρχει και την αναμε- νόμενη απάντηση του endpoint.τέλος, θα σταθούμε στην αρχιτεκτονική της λύσης, συμπε- ριλαμβανομένων των στοιχείων, των αλληλεπιδράσεών τους και της γενικότερης χρήσης του συστήματος με συγκεκριμένα σενάρια χρήσης. 11 Στο Κεφάλαιο 3, θα περιγράψουμε το πώς υλοποιήσαμε την πλατφόρμα σύμφωνα με τις προδια- γραφές και την αρχιτεκτονική που περιγράφηκαν στο προηγούμενο κεφάλαιο. Πιο συγκεκριμένα θα αναλύσουμε τη δομή του κάθε μέρους του συστήματος και θα εξηγήσουμε γιατί επιλέξα- με τις συγκεκριμένες τεχνολογίες καθώς και πώς υλοποιήσαμε την λύση μας. Αυτά τα μέρη περιλαμβάνουν: • τα πρωτόκολλα επικοινωνίας (REST, MQTT) • την ανάπτυξη των endpoints (Django, Django Rest Framework) • την καταγραφή των endpoints (Swagger UI) • τη βάση δεδομένων και την παραμετροποίηση της (PostgreSQL) • το σύστημα καταγραφής γεγονώτων (Python Loggers) • βασικές οδηγίες χρήσης του συστήματος Στο Κεφάλαιο 4, θα μιλήσουμε για το πως υλοποιήσαμε τον έλεγχο της πλατφόρμας και ποιες μετρικές χρησιμοποιήσαμε προκειμένου να διασφαλίσουμε την ποιοτική του λειτουργία. Πιο συγκεκριμένα, θα καθορίσουμε τη μεθοδολογία δοκιμών της πλατφόρμας μας σε ότι αφορά τη λειτουργικότητα και την ποιοτική λειτουργία της πλατφόρμας. Στην συνέχεια, θα διεξάγουμε τις δοκιμές και θα συλλέξουμε τα δεδομένα. Τέλος, θα παρουσιάσουμε τα αποτελέσματα των δοκιμών και θα αναλύσουμε τα βασικά σημεία ενδιαφέροντος με έμφαση στους ποιοτικούς περιορισμούς που έχουμε θέσει παραπάνω. Στο Κεφάλαιο 5, θα ολοκληρώσουμε αυτήν τη διπλωματική εργασία κάνοντας μία ανασκόπησή σχετικά με το τι θέλαμε να πετύχουμε, τι καταφέραμε και πως το καταφέραμε επισημαίνοντας τα κύρια συμπεράσματα. Τέλος, θα μιλήσουμε για την ετοιμότητά της πλατφόρμας μας για την παραγωγή και θα αναλύσουμε κάποια σημεία ενδιαφέροντος για μελλοντικές βελτιώσεις για την cloud πλατφόρμα Battery2Life.