Удаленное считывание данных… мусоровозами!

 

Удаленное считывание данных… мусоровозами

Организация инновационной системы радиосчитывания данных теплосчетчиков в тесной привязке к существующей инфраструктуре населенного пункта

Передвижная система радиосбора с более чем 60 000 теплосчетчиков

Оденсе – третий по величине город в Дании. В 2004 году городское предприятие тепловых сетей Fjernvarme Fyn дало старт процессу замены 60 000 теплосчетчиков. Одновременно с модернизацией всего приборного парка было решено организовать интеллектуальную систему считывания данных на базе вновь установленного измерительного оборудования.

Ежегодной замене подлежали 5000 теплосчетчиков. Таким образом, с начала реализации программы до настоящего времени у потребителей в г. Оденсе вновь установлено свыше 25 000 современных ультразвуковых приборов учета тепла.

Еще на начальном этапе реализации проекта горячие дискуссии разгорелись вокруг вопроса о выборе технического решения для считывания данных с приборов учета и передачи их в единую базу. Предприятие тепловых сетей оказалось перед выбором между автоматической системой считывания данных и ручным сбором информации. Однако стандартные решения не отвечали требованиям тепловой компании: автоматическая система радиосбора грозила поставить перед сотрудниками предприятия сложнейшую задачу по переработке огромного массива данных, к чему компания не была готова. А модель ручного считывания, предусматривающая широкое использование человеческих ресурсов, грозила оказаться слишком дорогой в эксплуатации: весь персонал предприятия был бы полностью задействован в процессе сбора данных.

В результате было найдено уникальное техническое решение в виде передвижной радиосистемы, предусматривающей полуавтоматический сбор данных и обеспечивающей невысокую стоимость эксплуатации и минимум человеческого участия в процессе считывания и передачи данных.

Мусоровоз как средство коммуникации

Уже на начальном этапе планирования системы диспетчеризации было решено максимально учитывать при ее построении уже имеющуюся инфраструктуру города. Идея использования грузовиков-мусоровозов в качестве замены сборщикам данных на первых порах была воспринята как шутка. Но немногим позже она оказалась остроумным и удачным решением проблемы эффективного сбора данных с приборов учета. Ведь мусоровозы, двигаясь по установленному маршруту, не только объезжают каждое домовладение города, но и делают это с четкой временной периодичностью.

Для реализации решения необходимо было лишь снабдить каждый грузовик оборудованием для считывания, хранения и передачи данных приборов учета.

Проект, очень скоро ставший известным как «Решение с мусоровозами», был одобрен администрацией г. Оденсе. Определяющим фактором, оказавшим влияние на принятие положительного решения представителями власти, послужили гарантии поставщика оборудования – компании Kamstrup, что водители мусоровозов не подвергнутся воздействию вредного электромагнитного излучения и не будут отвлекаться от своих прямых обязанностей.

Установленная система сбора данных не требует человеческого участия в процессе считывания и передачи информации: обмен данными происходит в полностью автоматическом режиме – по мере продвижения грузовика по своему обычному маршруту.

Ультразвуковые теплосчетчики MULTICAL® поставляются в комплекте с радиомодулем непосредственно с завода-изготовителя. В кабине грузовика за водительским креслом устанавливается трансивер, который содержит радиоконцентратор – устройство для приема данных с приборов учета и GSM-модем, который затем передает данные в тепловую компанию. Здесь полученная информация обрабатывается с использованием специального программного обеспечения.

Передача данных – секундное дело

По мере продвижения грузовика от дома к дому трансивер опрашивает счетчики, оказавшиеся в радиусе его действия. В ответ каждый прибор учета передает данные о потребленной энергии вместе с собственным идентификационным номером. Обмен информацией занимает около секунды. Время, необходимое для передачи данных, имеет большое значение, поскольку обмен информацией должен осуществляться не только во время стоянок мусоровоза, но и в процессе движения.

Фактор времени учитывался на начальном этапе разработки проекта, поскольку необходимым условием его реализации было то, что система сбора данных не должна влиять на инфраструктуру – только подстроиться под нее.

Поэтому для обеспечения эффективной работы системы теплосчетчики должны были получать питание от электрической сети. Это связано с тем, что автономный прибор, получающий питание от батарейки, основную часть времени находится в режиме экономии питания. На то, чтобы «проснуться» – начать передачу данных по радио, – необходимо некоторое время, за которое мусоровоз может отъехать слишком далеко.

Радиомодуль, интегрированный в счетчик, в течение короткого отрезка времени передает данные на RF-концентратор. Мощность посылаемого им радиосигнала не превышает 10 мВт и сравнима с мощностью сигнала пульта дистанционного управления телевизором и примерно в 200 раз ниже мощности сигнала мобильного телефона.

Концентратор, расположенный в кабине грузовика, может одновременно считывать данные с 200 приборов учета. В случае получения данных с приборов, не включенных в состав системы, их показания будут исключены из общей базы на основании индивидуальных идентификационных номеров приборов. В автоматическом режиме это будет сделано программным обеспечением диспетчерского пункта. Приборы учета, информация с которых была успешно передана на концентратор, остаются недоступными для повторного считывания в течение получаса. Это – защита от повторного считывания на случай, если грузовик дважды проедет мимо одного и того же объекта в течение короткого промежутка времени.

Емкость трансивера, расположенного в кабине грузовика, – 2800 считываний (столько счетчиков мусорный грузовик объезжает примерно за четыре рабочих дня). Емкость архива более чем достаточна, учитывая, что ежедневно в 20.00, получив специальный сигнал с диспетчерского пункта, трансивер передает показания приборов в центральную базу данных. Такой сигнал генерируется автоматически с использованием программного обеспечения диспетчерского терминала и передается с помощью GSM мастер-модема в заданное время.

Стандартный пакет данных, передаваемый каждым прибором учета, содержит, помимо информации о потребленной энергии на момент передачи, данные о потреблении энергии на отчетную дату. Отчетная дата определяется управляющей компанией. По умолчанию это последний день каждого месяца (за одну секунду до полуночи). Данные на отчетную дату используются для выставления счетов потребителям, анализа, прогноза и оптимизации производства энергии. Таким образом, отчетная дата служит контрольной временной точкой, гарантирующей своевременное и точное выставление счетов за прошедший месяц, вне зависимости от графика движения грузовиков. Данные о потреблении энергии в реальном времени (данные на момент передачи) используются для анализа и оптимизации поставок тепловой энергии абонентам.

С момента внедрения системы программное обеспечение каждого мобильного концентратора было обновлено по крайней мере единожды посредством передачи данных по GSM.

Обновление до полномасштабной радиосети

Радиомодули в составе счетчиков энергии функционально способны исполнять роль радиороутера, то есть принимать и передавать данные от любого другого прибора учета в сети передачи данных. В Оденсе не требуется такая возможность, поскольку техническое решение, примененное здесь, подразумевает прямую передачу данных каждым прибором на трансивер, когда тот перемещается в непосредственной близости в кабине грузовика-мусоровоза. Однако технические возможности позволят в дальнейшем построить полноценную радиосеть на базе уже установленного измерительного оборудования Kamstrup. Для перехода на полностью автоматический режим считывания данных необходимо будет только дистанционное обновление программного обеспечения.

Радиомодуль каждого счетчика при выполнении функции роутера способен одновременно обмениваться данными с 70 приборов учета и быть частью системы, включающей до 300 счетчиков. Таким образом, стационарный концентратор возможно установить, даже если часть счетчиков в составе системы находятся слишком далеко от него для прямого обмена данными.

Полномасштабная радиосеть предоставляет широчайшие возможности для передачи данных и обеспечивает абсолютную их сохранность; опрос счетчиков в такой системе возможно производить в любое время и сколь угодно часто, оперировать всеми данными потребления или их частью в зависимости от необходимости.

Требуемая периодичность считывания данных в Оденсе – один раз в месяц. Грузовики-мусоровозы, объезжающие каждое домовладение один раз в 14 дней, легко справляются с этой потребностью. Даже если по какой-то причине в течение первого за месяц посещения данные со счетчика считать не удалось, это будет сделано во время следующего контакта – через две недели. Так достигается высочайшая эффективность сбора данных.

Система сбора данных города Оденсе является масштабируемой. Это значит, что количество точек учета в сети может расширяться бесконечно без ущерба для производительности. По мнению специалистов Kamstrup, для построения системы с такими характеристиками использование радиосвязи является оптимальным решением.

С начала реализации проекта контрольная группа приборов из 2035 теплосчетчиков была под особым контролем специалистов Kamstrup и использовалась для оптимизации работы системы и исключения неполадок. Из всей контрольной группы приборов устойчивой связи не удалось наладить с 19 счетчиками. Точное расположение таких приборов выявлялось с использованием программного обеспечения Microsoft MapPoint и Gis-map.

Выяснилось, что теплосчетчики, не вышедшие на связь, установлены в крупных зданиях: школах, общественных учреждениях. В каждом случае причиной проблемы послужила удаленность приборов от трансивера, расположенного в кабине грузовика.

Поставщиком системы в сотрудничестве со специалистами тепловой компании были разработаны меры по разрешению возникших технических сложностей со связью: использование внешней антенны для улучшения качества и дальности действия радиосигнала; оснащение каждого прибора собственным GSM-модулем; размещение статичного концентратора между счетчиком и маршрутом грузовика-мусоровоза.

Комбинированная радиосистема

«Решение с мусоровозами» для сбора данных приборов учета быстро набирает популярность. В настоящее время подобный проект реализуется в еще одном датском городе – Эсбьерг. Здесь в радиосеть включены 40 000 счетчиков воды и тепла. Очевидной перспективой развития такой сети является включение в единую автоматическую систему считывания приборов учета всех типов ресурсов.

Однако для учета электроэнергии не подходит решение с периодическим считыванием данных (например, 2 раза в месяц, как в Оденсе). Поставщику важно получать данные электросчетчиков с более короткими временными промежутками между считыванием. Поэтому комбинированная радиосеть должна представлять собой полностью автоматическую систему. Такой проект реализован в городах Роскилле и Хиллерод (под Копенгагеном, Дания).

Как показывает европейский опыт эксплуатации, системные решения, построенные на основе радиосвязи, требуют минимальных эксплуатационных расходов. В большинстве случаев инвестиции в оборудование и построение системы возвращаются в течение восьми лет. Невысокая эксплуатационная стоимость обусловлена отсутствием затрат, связанных со считыванием данных с приборов учета.

Помимо прямой финансовой выгоды, предприятие тепловых сетей Fjernvarme Fyn получило значительно более полную картину потребления энергии в отдельно взятом домовладении. Это позволило повысить уровень обслуживания и консультирования клиентов по вопросам энергосбережения. Удалось существенно сократить количество проблем, связанных с неравномерным распределением нагрузок тепловой сети. Более точные статистические данные и знание реальной потребности абонентов в тепловой энергии позволили значительно эффективнее управлять нагрузками.

От сбора до анализа данных

Автоматические системы учета ресурсов – важнейший инструмент для распределения энергии и контроля за ее расходом. Время и материальные средства, которые ранее тратились на сбор данных приборов учета, теперь можно перенаправить на новые цели. Тем более что задачи, которые ставятся потребителями и законодателями перед генерирующими и энергоснабжающими компаниями, становятся все сложнее. Уже сейчас предприятия, работающие в сфере центрального теплоснабжения европейских стран, обязаны не только обеспечить надежное поступление энергии потребителям, но и выстроить производство с учетом политики, направленной на снижение выбросов в атмосферу CO2.

Поэтому повышение энергоэффективности – одна из ключевых задач любой современной энергоснабжающей компании, планирующей оставаться конкурентоспособной на рынке тепловой энергии. Мотивирование собственных клиентов к энергосбережению – неотъемлемая составляющая стратегии таких предприятий. Но невозможно достигнуть этого без построения четкой системы учета потребления энергоресурсов.

Герт Скивер, инженер компании Kamstrup

Страница сгенерирована 22.12.2024 07:01