Dálkové odečty vodoměrů

Dálkové odeèty
vodomìrù
Proces trvalé orientace na snižování ztrát pøivádí vodárenské spoleènosti stále více k detailnìjšímu
sledování prùtokových parametrù v distribuèní síti. Zámìrem pøíspìvku je pøiblížení nových trendù
v technikách sbìru dat, zejména nástup datových pøenosù GSM/GPRS, které v oblasti dálkových
odeètù mìøidel a telemetrie zaèínají úspìšnì konkurovat radiovým sítím. Nové využití pøenosových
systémù je rovnìž umocnìno rozšiøujícím se výbìrem inteligentních vodomìrù s datovým rozhraním
M-BUS, které rovnìž podporuje i sdružování mìøidel do lokálních datových sítí.
Stavebnicová koncepce
Základní idea, øešení dálkových odeètù, spoèívá na tìchto základech:
• Sdružování nových objektù do lokálních datových sítí, které
jsou pak jako „ostrov“ integrovány buï pøímo do centra (v pøípadì GPRS pøenosù) nebo do nejbližšího bodu komunikaèní páteøe (v pøípadì lokálních radiových sítí.) a jeho prostøednictvím
pak do centra
• Pøipravenost pro spolupráci s návaznými systémy (fakturace)
• Provoz zaøízení bez pøipojení na energetickou sí (napájení z baterie)
• Nízké provozní náklady
• Nezávislost na typu mìøidla (impulzy i datové hlavice)
Inteligentní vodomìry
Pro spolehlivost celé problematiky dálkových odeètù vodomìrù je
klíèovou operací vlastní odeèet stavu vodomìru. V souèasné praxi
jsou bìžnì používány vodomìry s mechanickým poèítadlem. Pro
fakturaci je odeèítaèem opticky pøeèten stav mechanického poèítadla vodomìru. Mechanické poèítadlo nemá výstup pro zpracování v dalších zaøízeních. Proto se pro provozní mìøení se využívá
další metoda mìøení - vysílaè impulsù, který má ale samostatné
zpracování. Na základì dlouhodobých sledování a provozních zkušeností je možné konstatovat, že mezi obìmi hodnotami – provozní zjištìnou souètem impulsù a fakturaèní – stav mechanického poèítadla, je vždy odchylka. Podle výrobcù mùže èinit tato odchylka
až 10%, ve vìtšinì pøípadù se pohybuje však kolem 2 %. Tato skuteènost znehodnocuje použití dosavadních mìøidel pro dálkové
odeèty. Nová generace vodomìrù s inteligentními hlavicemi tento
nedostatek odstraòuje.
Proteèené množství je inteligentních vodomìrù sledováno dvìmi
zpùsoby. V prvním pøípadì je použito mechanické poèítadlo (napøíklad hlavice encoder pro vodomìry firmy Sensus) – poèítadlo je
ale doplnìno elektronikou, která opticky odeète pøímo stav poèítadla. Ve druhém pøípadì je použito elektronické poèítadlo (napøíklad hlavice hybrid, popø.electronic), které vede stav poèítadla pøímo v el.podobì. Oba typy hlavic jsou vybaveny elektronikou, která
kromì vyhodnocování stavu poèítadla má další dùležitou funkci.
Namìøenou hodnotu poskytuje na datovém rozhraní pro další
zpracování. Tím je odstranìn problém s dvojím mìøením.
Pomocí datového rozhraní na pøístrojovou sbìrnici – M-BUS nebo
MiniBUS mùže již bezchybnì odeèítat stav mìøidla i telemetrická
jednotka, která zajistí i pøenos do centra zpracování. Telemetrická
jednotka musí být rovnìž vybavena elektronikou pro komunikaci
na sbìrnici M-BUS. Pøevodník M-BUS mùže být buï samostatným
pøístrojem nebo jako v pøípadì øešení QLine je pøímo integrován
do stanice dálkového odeètu. V pøípadì samostatného pøístroje se
94
NOVÉ TRENDY
jedná o pøevodníky M-BUS/ RS-232, které dodává øada výrobcù.
Pøevodníky se liší zpùsobem napájení (stejnosmìrné nebo støídavé napìtí) a maximálním poètem pøipojovaných hlavic na sbìrnici.
Omezení poètem je dáno skuteèností, že tento pøevodník provádí
i napájení celé pøístrojové sbìrnice a má z tohoto titulu kapacitní
limity. Rovnìž je tøeba vzíti v potaz, že sbìrnice M-BUS má plnì
standardizovány pouze elektrické parametry. Komunikaèní protokoly pro práci se sbìrnicí M-BUS je tøeba pøizpùsobit konkrétní
implementaci jednotlivých výrobcù – napø. Sensus (Invensys) nebo Actaris (Schlumberger).
Další omezující podmínkou inteligentních mìøících hlavic je výrobcem omezená èetnost komunikace na sbìrnici. Protože vyhodnocovací elektronika mìøící hlavice má svoji baterii (musí být
schopna provozu i bez sbìrnice), je komunikaèní dostupnost limitována mechanismem „informaèních kreditù“.
Výše uvedená omezení jsou na druhé stranì kompenzovány dalšími informacemi, které inteligentní hlavice navíc poskytují.
Kromì datového rozhraní mají inteligentní hlavice i klasický impulsní výstup pro snímaèe opto.
Bezobslužný provoz automatického odeètu
V pøípadì, že je již ve vodárenském objektu instalována telemetrie,
pak je napojení na systém otázkou doplnìní telemetrie o datový
pøevodník sbìrnice M-BUS/RTU a propojením s inteligentní hlavicí vodomìru.
Pro objekty, které dosud nejsou zaèlenìny do telemetrie je tøeba
instalovat zaøízení pro dálkový odeèet – RTU.
Jednotka pro dálkový odeèet – RTU
Soupravu pro dálkový odeèet tvoøí plastová skøíòka s komunikaèní jednotkou a napájecím zdrojem 220Vstø. Celé zaøízení je možné
napájet i z baterie (garantovaná provozní kapacita 36 mìsícù v bìžných podmínkách, závisí na èetnosti komunikace a cyklù mìøení).
U bateriové verze je zaøízení dálkového odeètu vìtšinu èasu
v uspaném stavu, v režimu s nízkou energetickou spotøebou. V zadaných intervalech se jednotka probudí, odeète identifikaèní èíslo
hlavice vodomìru a stav poèítadla (a pøípadnì i další údaje jako
min a max prùtok) z hlavice vodomìru a pøedá je komunikaèní
jednotce k odeslání do centra. Jednotka ovìøuje rovnìž stav baterie a v pøípadì blížícího se vyèerpání vyšle varování. Po odeslání
informací se zaøízení automaticky uvede do stavu s nízkou energetickou spotøebou.
Alternativnì je øešeno i pøipojení mìøidla. Mìøidla mohou být ke
komunikaèní jednotce pøipojena jak impulzním signálem, tak i po
sbìrnici M-BUS, RS 485/422.
AT&P journal 7/2004
Komunikaèní jednotka RTU plní tyto základní funkce:
• mìøení až 8-mi prùtokù a tlakù, variantnì s místní archivací,
• lokální komunikace s inteligentní hlavicí po sbìrnici M-BUS
(až 6 vodomìrù),
• komunikace s dispeèinkem prostøednictvím sítì GSM/GPRS
(nebo rádiem),
• sledování stavových informací, vstup do objektu, zaplavení nebo
mìøení stavu baterie.
Vodomìry s datovým rozhraním M-BUS
Z vodomìru jsou prostøednictvím sbìrnice pøedávány do komunikaèní jednotky tyto údaje:
• Identifikace mìøidla
• Okamžitý prùtok
• Proteèené množství tam
• Proteèené množství zpìt
• Minimální prùtok od posledního odeètu
• Maximální prùtok od posledního odeètu
Vodomìry s impulzním výstupem
Tyto vodomìry jsou vybaveny klasickým impulzním výstupem
buï reed nebo opto. Protože hlavice jsou bez inteligence, sledování proteèeného množství, pøepoèet na okamžitý prùtok a registraci minim a maxim musí provádìt jednotka RTU.
Výhodou této klasické metody je nezávislost na výrobci mìøidla
– snímám vždy impulz, jehož parametry jsou stejné. Nevýhody dle
mého názoru pøevažují:
• Nízká pøesnost mìøení hlavnì u nízkých prùtokù
• Systémový rozdíl mezi údajem na mìøidle a poèítadle impulzù
Komunikaèní prostøedí GSM
Díky cenové politice operátorù GSM, rozsahu pokrytí signálem
a spolehlivosti provozu se datové sítì GSM staly plnì srovnatelnou
alternativou klasických radiových sítí. Mezi další pøednosti mùžeme zaøadit tyto vlastnosti:
• Realizace není podmínìna schvalovacím procesem – pružné nasazení.
• Nízká energetická spotøeba zaøízení – možný i dlouhodobý plnì
bateriový provoz, není potøeba budovat pøípojky. Tato vlastnost
je zajímavá pøedevším u malých objektù – vodomìrné šachty.
• Malé prostorové nároky – lze pøípadnì nasadit pøímo na mìøidlo u zákazníka.
• automatické dálkové odeèítání stavu vodomìrù, odeètené hodnoty budou uloženy do SQL databáze pro další zpracování fakturaèním systémem,
• správa mìøících míst (naplnìní èíselníkù jednotlivých odbìrných míst, pøiøazení vodomìrù ke komunikaèním jednotkám)
• automatické vyhodnocování namìøených údajù,
• zobrazení na intranetu formou tabulek a uživatelsky definovaných pøehledù,
• možnost pøímého exportu dat do prostøedí EXCELu,
• automatické sledování provozu zaøízení pro dálkový odeèet
(spolehlivost komunikace a stav napájecího zaøízení).
Pøínosy øešení
Provozní monitoring díky použití inteligentní mìøící techniky je již
ovìøeným prostøedkem pro snižování provozních nákladù.
Inteligentní stanice nepøetržitì sledují, zda klíèové provozní parametry (prùtoky a tlaky) v daném místì distribuèní sítì jsou v poøádku. Pokud probíhají sledované velièiny v zadaných mezích, namìøené informace jsou zaznamenány do pamìti a ve vhodný
okamžik jsou hromadnì zaslány do centra. Pøi zjištìní problému,
stanice ihned informuje centrum vèetnì pøedání namìøených dat.
Automatizace dálkových odeètù umožní èastìjší fakturaci a tím
i vyšší obrátku hotovosti na úètu. Díky cenové i technické dostupnosti služeb sítí GSM/GPRS je nyní ekonomicky zajímavé rozšíøit
monitoring distribuèních sítí do vìtší hustoty. Výhodou je rovnìž
mobilita GPRS zaøízení – inteligentní monitoring je možné nasadit
i doèasnì a pak jej pøesunou na jinou lokalitu. Inteligentní stanice
mohou rovnìž sloužit jako nadstandardní služba provozovatelù vodovodù jako monitoring zásobování VIP zákazníkù.
Systém dálkových odeètù má tyto hlavní pøínosy:
• naprostá shoda mezi stavem poèítadla na vodomìru a údajem
vedeným v centru,
• centrální správa a automatické zpracování namìøených dat,
• nezávislost na energetické rozvodné síti.
Josef Fojtù
55
QLine a. s.
e-mail: [email protected]
Pro vlastní pøenosy jsou nejvhodnìjší dva datové režimy. V pøípadì malého objemu dat – napøíklad u prostých dálkových odeètù
fakturaèních mìøidel je ekonomicky nejvýhodnìjší využití režimu
SMS zpráv.
V pøípadì, že jednotka sbìru dat je použita v režimu datalogeru, je
ekonomicky vhodnìjší využít komunikaci GPRS. Inteligentní stanice mùže provádìt prùbìžné vzorkování více mìøených velièin
(zpravidla prùtok a tlak) namìøené hodnoty uloží do interní pamìti. Dále provádí trvalou kontrolu pøekroèení provozních mezí
a havarijních stavù. S centrem komunikuje dle potøeby – buï
pøi vypršení nastaveného intervalu nebo pøi pøekroèení nìkteré z
provozních mezí. Pøi komunikaci jsou pøenášeny vìtší objemy dat
zahrnující jednak prùbìh sledovaných velièin a jednak stavové informace.
Centrum zpracování
Centrální pracovištì dálkových odeètù je tvoøeno serverem s programovým vybavením SCADA a komunikaèními jednotkami používaných pøenosových sítí – radiomodem, GSM/GPRS zaøízení.
Programové vybavení musí kromì podpory práce s namìøenými
údaji plnit tyto základní funkce:
AT&P journal 7/2004
95