Zdalny odczyt mediów na poziomie smart

Artykuł ukazał się w grudniu 2019 roku

Energooszczędność i ekologia to hasła, które towarzyszą nam od dawna niemalże na każdym kroku. Nie ma w tym nic dziwnego, bo postęp techniki pozwolił na wprowadzenie rozwiązań, które umożliwiają zminimalizowanie zużycia energii pobieranej przez urządzenia, z których korzystamy na co dzień. Jednak nie tylko tutaj poszukuje się oszczędności, ale także w racjonalnym gospodarowaniu zasobami, np. wody. Stąd dużą popularnością cieszy się zdalny odczyt mediów, ponieważ pozwala monitorować sieć, np. wodociągową. Znany z budownictwa mieszkaniowego system monitoringu zużycia wody dziś próbuje się przenieść na całą sieć miejską, dając w ten sposób podwaliny do powstania tzw. „inteligentnego miasta”.

Smart city

Zdalny odczyt liczników to pierwszy krok ku stworzeniu inteligentnych sieci miejskich wodociągowych czy ciepłowniczych. Stały monitoring zużycia energii oraz medium może pozwolić szybko wykryć wycieki oraz zlokalizować potencjalne awarie. Bardziej rozbudowane systemy w oparciu o spadki ciśnienia w instalacji mogą „uczyć się” zmian, na podstawie danych pomiarowych i optymalizować koszty pompowania wody na sieci. Pozwala to przede wszystkim uzyskać nie tylko oszczędności na zużyciu energii przez silniki pomp, ale także uzyskać kontrolę nad dystrybucją w sieci.

Nowoczesne systemy pozwalają także wprowadzić małe układy wytwarzające energię na własny użytek do wspólnego systemu, do którego można sprzedać nadwyżki energii. Jeszcze do niedawna takie rozwiązania uważano za pieśń przyszłości w Polsce, dziś stają się rzeczywistością. Już w tej chwili w trzech polskich miastach: Krośnie Odrzańskim, Kościanie i Ząbkach [1] przy wykorzystaniu tzw. IoT (ang. Internet of Things – Internet Rzeczy), jest wdrażany system inteligentnego zdalnego odczytu zużycia wody. Dane pomiarowe będą analizowane przez specjalne oprogramowanie, a jego wyniki posłużą optymalizacji miejskiej sieci wodociągowej. To wielka szansa dla samorządów dla poszukiwania oszczędności w procesie dystrybucji wody. To właśnie po stronie miejskiej najtrudniej jest zlokalizować przecieki oraz inne problemy, które mogą skutkować w niedługim czasie awarią. Rozwinięty system zdalnego odczytu pozwala takim sytuacjom zapobiegać i oszczędzić na kosztach naprawy sieci, a także tym samym podwyższyć komfort życia mieszkańców. System dostaje informację o nagłych miejscowych spadkach ciśnienia, dzięki czemu może szybko zareagować, zanim jeszcze woda z sieci wyleje się na ulicę. Znacznie taniej jest zapobiegać niż usuwać skutki awarii. Dodatkowo stały dostęp do bilansu wody pozwala wyłapać różne nadużycia związane z poborem wody.

Według danych infor.pl co trzeci samorząd miejski chce inwestować w rozwiązania typu smart-grid, w tym przede wszystkim w zdalny odczyt wody, ale i nie tylko. Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej Geotermia Podhalańska S.A. wdrożyło także zdalny odczyt ciepłomierzy. Technologia z jakiej korzysta to NB-IoT [2], czyli sieć komórkowa nie wymagająca dużej przepływowości danych oraz bardzo dobry zasięg, nawet w trudno dostępnych miejscach. Rozwiązania smart stają się coraz częściej stosowane w polskich miastach i dzięki zauważalnym korzyściom, zatem taka tendencja zostanie prawdopodobnie utrzymana.

Na czym polega zdalny odczyt?

Stykając się ze zdalnym odczytem zużycia mediów należy wiedzieć, że są dwa rodzaje rozwiązań: odczyt radiowy oraz przewodowy M-Bus. W skrócie: w istniejących budynkach stosuje się pierwsze rozwiązanie, zaś w nowych najczęściej systemy przewodowe podpięte do BMS-u. Wynika to z tego, że w nowych obiektach istnieje możliwość wykonania całego okablowania na wczesnym etapie powstawania budynku. Oba rozwiązania nie absorbują lokatorów, odczyt może odbywać się w każdej chwili.

Odczyt radiowy może być jedno- lub dwukierunkowy. Ten pierwszy polega na tym, że w określonych odstępach czasu (np. raz w miesiącu) wysyłane jest zapytanie do modułu komunikacyjnego licznika o wartość zużycia wody lub ciepła. Tym samym śledzenie i monitoring bilansu wody jest nico ograniczony. Transmisja dwukierunkowa polega na odpytywaniu w dowolnej chwili, co zwiększa kontrolę nad zużyciem wody. Dobrze jest mieć wszystkie urządzenia pomiarowe, czyli liczniki jednego producenta. Wtedy nie trzeba korzystać z kilku programów służących do monitorowania zużycia, a z jednego kompleksowego, który będzie lepiej działał ze swoimi urządzeniami. Jeżeli chodzi o kompatybilność systemów różnych producentów, to łączenie różnych rozwiązań może okazać się uciążliwe w użytkowaniu. Natomiast jeśli takie rozwiązanie jest już użytkowane to warto zaznaczyć, że są dostępne na rynku także takie systemy, które umożliwiają równoczesne korzystanie z różnych urządzeń poprzez zastosowanie odpowiednich modułów komunikacyjnych, korzystających ze wspólnego protokołu.

Zastanawiając się nad odczytem radiowym należy wziąć pod uwagę także zasięg modułu radiowego. Obecnie często dodatkowo stosuje się koncentratory danych, które wzmacniają zasięg i zbierają dane z kilkudziesięciu liczników i przesyłają je na serwer. Na odległość odczytu składają się różne parametry, ale przede wszystkim są to moc i konstrukcja anteny oraz długość rozprzestrzeniania się fali. Im większa jest moc anteny, tym większy zasięg i mniejsze ryzyko przekłamań na odczycie. Jeżeli zaś chodzi o długość fali, najczęściej stosowaną częstotliwością jest 868 MHz (długość fali ok. 0,4 m) i taką głównie oferują producenci. Im dłuższa fala tym zasięg jest większy ale równocześnie wzrasta także czułość na zakłócenia.

Drugim rozwiązaniem jest system przewodowy, najczęściej stosowany to M-Bus. Pozwala on na kompleksowy odczyt i monitoring danych pomiarowych ze wszystkich liczników, które są wyposażone w takie wejście impulsowe. M-Bus to system dwuprzewodowy i składa się z centrali głównej oraz oprogramowania służącego do odczytu i archiwizacji danych pomiarowych. Wszystko opiera się na wspólnym protokole komunikacyjnym zgodnym ze standardem narzuconym przez normę EN1434-3. To właśnie ze względu na to, urządzenia pomiarowe pochodzące od różnych producentów są ze sobą kompatybilne. Ważną cechą systemu M-Bus jest możliwość podpięcia pod jedną magistralę wszystkich liczników w budynku, które z kolei mają nadane swoje indywidualne adresy. Dodatkowo takie rozwiązanie pochłania niewiele energii i daje możliwość połączenia się z systemem zarządzania budynkiem. Uzyskuje się tym samym wygodny dostęp do scalonego systemu automatyki sterującego wszystkimi instalacjami w budynku. Powala to osiągnąć dodatkowe oszczędności wynikające ze stałej kontroli i nieograniczonej możliwości dostępu do wszystkich danych. Dla osiągnięcia korzyści w późniejszej eksploatacji warto jest na początku zainwestować nieco więcej.

Zdalny odczyt w mieszkalnictwie

Główną zaletą zdalnego odczytu jest możliwość dokonania spisu ilości pobranej energii czy wody w każdej chwili – bez znaczenia jest to, czy lokator przebywa w domu. Zniwelowany jest zatem częsty problem braku dostępu inkasenta do licznika, ale jest to także wygodne rozwiązanie dla użytkownika, które go nie angażuje w żaden sposób. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że w jednym bloku mieszkalnym zamontowane jest średnio od kilkudziesięciu do kilkuset liczników, to uniemożliwienie sprawnego odczytu jest realnym problemem.

W starszych budynkach wielorodzinnych, powstałych do lat 80. włącznie, dostęp do wodomierzy czy ciepłomierzy jest zazwyczaj utrudniony. Inaczej projektowano wtedy instalacje wodne, przez co liczniki zlokalizowane są często albo w mieszkaniach, albo w komórkach lokatorskich. Z tego względu odczyt liczników dokonywany jest rzadko. W takiej sytuacji trudno na bieżąco monitorować działanie instalacji wodnej, jeśli kolejne odczyty dokonywane są w kilkumiesięcznych odstępach.

W nowoczesnym budownictwie stosowanie liczników z możliwością zdalnego odczytu jest już standardem. Obecnie wodne instalacje projektuje się głównie w systemie rozdzielaczowym, a liczniki do mieszkań montuje na klatce. Dodatkowo liczniki wyposaża się w moduły komunikacyjne, czyli wspomniany M-Bus lub LonWorks, dzięki którym na bieżąco administracja ma wgląd do zużycia mediów. Oba protokoły są często stosowane w BMS-ie. W budynkach już istniejących, gdzie zamontowanie modułów komunikacyjnych może być utrudnione, można stosować wodomierze z wbudowanym modułem radiowego odczytu. Dzięki bogatemu zestawowi danych taki system pozwala na bieżąco monitorować pracę wodomierzy, ciepłomierzy czy podzielników ciepła. System zdalnego odczytu pozwala także wykrywać wycieki po stronie lokatora, co usprawnia pracę administratora, ale także obniża rachunki za wodę. Nowoczesne systemy pozwalają nawet na 24-miesięczny rejestr danych wraz ze swobodnie programowalnym rejestratorem. Takie możliwości programowania to duża korzyść, ważne jest jednak aby transmisja danych odbywała się poprzez zabezpieczony protokuł komunikacyjny. Użytkownik tym samym otrzymuje dostęp do informacji o miesięcznym zużyciu, wartościach szczytowych oraz wartościach przepływu i mocy. System także ostrzega przed zanieczyszczeniami w instalacji, zakłóceniach a także zapowietrzeniu się.

Wybierając liczniki warto zwrócić uwagę także na żywotność baterii, niektórzy producenci deklarują aż 11 lat pracy urządzenia. Mniej więcej tyle wynosi żywotność instalacji w dzisiejszych czasach, więc po tym okresie i tak wodomierz powinien zostać wymieniony.

Wyłapywanie nieuczciwych lokatorów

Zdalny odczyt i nowoczesne liczniki to także ochrona przed niepożądanymi działaniami takimi jak próby oszustwa i kradzieży wody z instalacji. Jest wiele metod, które próbują stosować nieuczciwi lokatorzy, jednakże obecnie jest to bardzo trudne. Nowe liczniki są często odporne na działanie magnesów, które mogłyby spowalniać obroty wodomierza. Także szybkę urządzenia wykonuje się ze specjalnego szkła, które natychmiast reaguje na próby ściskania licznika celem zatrzymania obrotów. Innym sposobem jest próba uzyskania tzw. przebicia, czyli wykorzystania różnicy ciśnienia pomiędzy wodą ciepłą i zimną i spowodowanie tzw. „cofki”. Wtedy licznik ciepłej wody kręci się do tyłu, czyli lokator otrzymuje praktycznie darmowe ciepło. Nowoczesne systemy zdalnego odczytu natychmiast temu zapobiegają i wyłapują sytuacje zatrzymania się licznika lub jego złej pracy. Nieuczciwi lokatorzy zatem zostają szybko wyłapani, co jest korzyścią dla administracji i wszystkich mieszkańców budynku mieszalnego.

Aplikacje ułatwiające pracę

Nowoczesne technologie pozwalają dziś zarządcom budynków mieć dostęp do wszystkich danych o budynku nie tylko z poziomu komputera ale także tabletu czy telefonu. Aplikacja za pomocą odpowiedniej kolorystyki informuje o odczytach, które odbiegają od dotychczasowej średniej zużycia. To pozwala wygodnie analizować dane ale też szybko zapobiegać ewentualnym usterkom na instalacji. Aplikacje informują także o wszystkich sytuacjach związanych z próbami kradzieży wody, przepływach wstecznych, czy demontażu modułu radiowego. Zarządca ma także możliwość równoczesnego odczytu danych ze wszystkich urządzeń pomiarowych w budynku i zarządzanie nimi. Dodatkowym ułatwieniem jest także wyszukiwanie wskazań liczników konkretnych lokali. Ułatwia to pracę przy wykonywaniu rozliczeń za wodę.

Zdalny odczyt mediów staje się obecnie praktycznie standardem i do lamusa przechodzą odczyty stacjonarne. W dobie smart city, gdzie na każdym kroku poszukuje się oszczędności w zużyciu energii warto dotrzymywać tej tendencji kroku. W interesie zarówno zarządców jak i lokatorów jest stosowanie takich rozwiązań, które do minimum ograniczą tradycyjne metody. Niewątpliwą korzyścią, poza wygodą, jest możliwość osiągnięcia sporych oszczędności zużycia wody lub energii tylko dzięki samemu monitoringowi instalacji. Wykorzystanie zdalnego odczytu według danych podanych przez portal infor.pl pozwoliło zwiększyć zyski samorządom o 20% z faktur za wodę. Wynika to z szybkiego wyłapywania prób oszustwa i karania nieuczciwych lokatorów. Warto zatem zainwestować w taki system, bo przynosi on realne korzyści finansowe.

Literatura

1. businessinsider.com
2. smart-grids.pl
3. Materiały producentów: Apator, Antap, Bmeters, Ista, Itron, Minol-Znner, Techem

Czytaj też: Jak ukryć śmietnik w przestrzeni osiedlowej? Wiaty śmietnikowe i rowerowe >>