نظام عالمي لجمع البيانات عن بعد من الأمتار

تعد الحاجة إلى قراءات منتظمة لأجهزة القياس ونقل البيانات إلى مزود الموارد جزءًا لا يتجزأ من حياة الشخص الحديث.

على الرغم من أن عملية أخذ القراءات ليست مرهقة للغاية ، إلا أنها مصحوبة بـ "عامل بشري": يمكنك نسيانها ، أو ارتكاب الأخطاء عند أخذ البيانات أو إرسالها ، فقد تكون هناك أخطاء من ناحية أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، فإن زيادة تكلفة الموارد تزيد من مسؤولية الأطراف وتؤدي إلى زيادة عدم الثقة بينهما ، ومحاولات السرقة من جانب ، وظهور جيش من المتحكمين من جهة أخرى ، وهذا يؤدي إلى زيادة أخرى في تكلفة الموارد. الحل المقبول بشكل عام لهذه المشاكل ، بالإضافة إلى المشكلات الأخرى ، هو الأتمتة ، أو بعبارة أخرى ، إدخال جانب "هدف" ثالث - آلة تؤدي وظيفتين رئيسيتين (تلعب دورين رئيسيين):

1. استقبال البيانات من أجهزة القياس (دور القارئ) ؛
2. نقل البيانات للأطراف المعنية (دور المرسل).

اليوم ، هناك العديد من الحلول التقنية لإدخال آلة وسيطة في العلاقة بين المورد والمستهلك للموارد. تختلف هذه الحلول عن بعضها البعض في الأجهزة لأداء الأدوار وفي قنوات الاتصال بينهما وأجهزة القياس ومستلمي البيانات. يظهر هيكل نموذجي لهذه الحلول في الرسم التخطيطي.


جهاز قياس القناة - يتم تحديد القارئ حسب تصميم العداد:

نوع جهاز القياس (متر)	نوع القناة	ملاحظة
بدون مخرجات نبض وواجهة ، بدون منفذ بصري	بصري لاكتساب الصورة	يتم استخدام البيانات المستلمة للاعتراف.
مع منفذ بصري	بصري لاكتساب البيانات
مع نبض أو واجهة ( CAN ، RS485 ، RS422 ، RS232 )	سلكي لاستقبال البيانات
مع قارئ متكامل	مخفي	السيارة لديها دور الارسال فقط

غالبًا ما تكون قناة القارئ / المرسل مخفية ، نظرًا لأنه في معظم الحالات يتم دمج كلا الأدوار في جهاز واحد.

قناة المرسل - يمتلك مستقبل البيانات بنية معقدة وقد تتكون من قنوات فرعية مختلفة. عادة ما يكون هناك ثلاثة منها: يمكن أن يكون للقناة الفرعية الأولى نوع مختلف [ 1 ] - سلكي ( PLC ، xDSL ، RSxxx ) أو لاسلكي ( LPWAN ( ZigBee ، LoRa ، Swift ) Bluetooth ، WiFi ) ، والثاني - GSM / GPRS أو الإنترنت ، والثالث - الإنترنت. عادة ما يكون الحد الفاصل بين القناتين الفرعيتين الأولى والثانية محورًا أو جمهورية الكونغو الديمقراطية ، وبين الثاني والثالث يوجد خادم معالجة البيانات. وكمثال على ذلك ، يمكنك الاستشهاد بقرار شركة "Strizh" [ 2 ]:



تشير وفرة الحلول التقنية المقترحة من ناحية وتوزيعها غير الكافي من ناحية أخرى ، إلى وجود مشاكل في تنفيذ أنظمة جمع البيانات عن بعد. في رأينا ، تشمل هذه المشاكل ما يلي:

1. مجموعة متنوعة من أجهزة القياس قيد التشغيل ، بما في ذلك توفر العدادات دون أي واجهات. هذا يتطلب مجموعة متنوعة مناسبة من القراء. الاتجاه الرئيسي في حل هذه المشكلة هو استبدال العدادات.
   في الغرب ، هناك بالفعل جولة ثانية من استبدال العدادات ، أول عدادات مثبتة مع خرج نبضي (الجيل AMR ) ، والعدادات الثانية مع أجهزة قراءة وإغلاق مدمجة (الجيل AMI ). في بلدنا ، جميع المشاريع حتى الآن تجريبية بطبيعتها ، ويحتوي سجل SI State على جميع أنواع العدادات.
2. تتيح البنية التحتية الحالية استخدام أنواع قنوات GSM و PLC على نطاق واسع للقناة الفرعية الأولى ، والتي تكون محدودة الاستخدام بسبب السعر المرتفع نسبيًا للمرسلات (أجهزة المودم) ، ويمكن أيضًا استخدام PLC فقط للعدادات الكهربائية. تتطلب أجهزة إرسال LPWAN الأرخص نشر البنية التحتية المناسبة.
3. مستلمو البيانات هم موردون لمختلف الموارد أو شركات الإدارة. ومع ذلك ، على عكس الغرب ، غالبًا ما يكون مالكو البنية التحتية شركات مختلفة تمامًا (مدمجون ، مشغلون). بسبب عدم وجود معايير ، يؤدي تغيير هذه الشركة إلى مشاكل في تشغيل النظام. بالإضافة إلى ذلك ، يعمل موردو الموارد المختلفة بشكل مستقل وغير متسق ، مما يزيد من تعقيد تنفيذ نظام متكامل.
4. سيبدأ المستهلكون النهائيون في الشعور بفوائد الأتمتة فقط بعد تنفيذه النهائي والوصول إلى حسابك الشخصي. وعلى سبيل المثال تثبيت العدادات مع خرج نبض ، يمكن ملاحظة أن هذه اللحظة يمكن توقعها لسنوات. وهذا يؤدي إلى عدم اهتمامهم ، وبالتالي ، تتم عملية التنفيذ "من فوق" - من جانب الشركات.
   لحسن الحظ ، فإن تطوير التكنولوجيا والاستخدام الواسع للإنترنت يمكن أن يحل جميع المشاكل التي تمت مناقشتها.

1. التعرف على العداد البصري

لطالما كان الحصول على قراءات أجهزة القياس من خلال تحليل صورة ثابتة أو ديناميكية لعرض الأداة موضوعًا للبحث. وقد تم تحقيق نجاحات كبيرة في هذا الاتجاه.

ربما الطريقة الأكثر شيوعًا هي التقاط صور مضادة والتعرف عليها على الخادم. أحدث مثال على هذا النهج هو تجربة قسم تكنولوجيا المعلومات في موسكو: عُرض على سكان موسكو تصوير عدادات المياه الخاصة بهم وإرسال صور بقراءات حقيقية لعدادات المياه الساخنة والباردة. من المقرر أنه بحلول نهاية عام 2017 ، ستكون الشبكة العصبية المتطورة قادرة على تعلم التعرف على قراءات العدادات من الصور بدقة وسرعة ودقة [ 3 ].

مع تطور قوة الأجهزة المحمولة ، أصبح من الممكن نقل الاعتراف بهذه الأجهزة. جاذبية إضافية لهذا الحل هو إمكانية الجمع بين عمليتين - الحصول على صورة والتعرف عليها على جهاز واحد. الحلول الأكثر شهرة وشعبية هي تطوير Pixometer [ 4 ] و Anyline [ 5 ].

مع كل بساطة فكرة الحصول على صورة والتعرف على القراءات المضادة على جهاز محمول ، ليس من السهل جدًا استخدام الحلول المناسبة بسبب المتطلبات المتزايدة لجودة الصورة. وهنا عليك أن تأخذ في الاعتبار أن العدادات لا توجد دائمًا في أماكن مناسبة للتصوير. وإذا وصل المستخدم إلى المنضدة ، فمن الأسهل عليه كتابة شهادته على الورق أو في نفس الهاتف الذكي ، والتي ، بالمناسبة ، هناك العديد من الحلول عالية الجودة ، على سبيل المثال [ 6 ].

لذلك ، فإن الحصول على صور العدادات باستخدام الأجهزة الثابتة هو بالتأكيد أكثر ملاءمة للمستخدم من تصويرها بالهواتف الذكية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن جودة هذه الصور أعلى بشكل ملحوظ بسبب ثبات المسافة والإضاءة. هناك أيضًا العديد من الحلول من الهواة [ 7 ] إلى المحترفين:


[8] الماسحة الضوئية GPRS Accent SPS-2


قارئ بصري لعدادات المياه للشركة الكورية Neckers Co.، Ltd.

يتم استخدام الخوادم البعيدة للتعرف على الصور المضادة.

الحل الأكثر فعالية وملاءمة هو عندما يتم الحصول على كل من التقاط الصورة من العداد والتعرف عليها على جهاز (قارئ بصري) مثبت على العداد. وتشمل هذه حلول Xemtec [ 10 ]


و Q-loud [ 11 ]


لسوء الحظ ، فإن الأجهزة الرائعة لهذه الشركات لديها سعر مرتفع إلى حد ما ، حوالي 250 يورو (وهذا لا يشمل المحاور والأجهزة الطرفية الأخرى!). نظرًا لعدد العدادات في الأسرة العادية ، فإن هذا يجعل استخدامها في ظروفنا أمرًا مستحيلًا.

نقوم أيضًا بتطوير جهاز قراءة العدادات يعمل في وضع التوصيل والتشغيل ولكن بسعر مناسب (حتى 30 دولارًا). باستخدام تقنية التعرف الأصلية الجديدة ، يمكن للقارئ أن يعمل ، مثل منتج Anyline ، مع أي نوع من العدادات.



يُظهر الفيديو تشغيل جهاز النموذج الأولي باستخدام وحدة التحكم الدقيقة ESP8266 ، المستخدمة في التقاط الصور والتعرف على قراءات العدادات. نظرًا لعدم وجود ذاكرة كافية ، يتم التعرف على رقمين لكل إطار.


[ وصف الطريقة ]

2. البنية التحتية العالمية

وفقًا للدراسات الأخيرة ، وصل جمهور الإنترنت في روسيا إلى 87.7 مليون شخص. (71٪ من السكان ، وبين الشباب - 98٪). يتوقع RAEC أنه بحلول عام 2020 ، سيصل 85٪ من الروس إلى الإنترنت في الاتحاد الروسي [ 13 ]. هذه الأرقام تعني أن كل أسرة تقريبًا لديها إمكانية الوصول إلى الإنترنت اليوم. بالنسبة لتنفيذ أنظمة جمع البيانات عن بعد ، فإن هذا يعني إمكانية تغيير بنية بيانات مرسل - استقبال القنوات. الآن ستحتوي هذه القناة على قناتين فرعيتين فقط: الأولى هي قناة التردد اللاسلكي ، والثانية هي قناة الإنترنت. يفصل المحور القنوات الفرعية ، التي تجمع البيانات من عدد صغير من عدادات أسرة واحدة وتنقل هذه البيانات مباشرة إلى موفري الموارد ، وشركات الإدارة ، إلخ.



يمكن لهذه البنية التحتية ، إلى جانب أجهزة القراءة البصرية ، حل جميع المشاكل الموضحة أعلاه.

1. لا يهم مجموعة متنوعة من أجهزة القياس ، حيث يتم استخدام لوحة النتائج لتحديد القراءات ، التي تحتوي عليها جميع العدادات. القارئ البصري المطلوب لهذا السعر منخفض ، وسهل التثبيت ، ولا يتطلب أي إعدادات.
2. بالنسبة للقناة الفرعية الأولى ، يتم استخدام أجهزة إرسال منخفضة الطاقة رخيصة جدًا ذات نطاق يصل إلى 50 مترًا (نفس النوع الموجود في أجهزة التحكم عن بعد اللاسلكية التقليدية). للقناة الفرعية الثانية - الإنترنت. وظائف المحور:
   
   • وفقًا للجدول المحدد في الإعدادات ، يرسل الأمر إلى القارئ المناسب ، ويتلقى قراءة مضادة ويحفظه. نفس الإجراء (استجواب العداد) ممكن عن طريق الأمر في أي وقت.
   • في جدول معين (قد لا يتزامن مع جدول المسح) والعناوين ، يرسل قراءات العداد إلى خادم مستلم البيانات.
   • الحصول على أوامر من خادم مزود الموارد.
   • لديه واجهة WEB للعمل مع المستخدمين (أصحاب أجهزة القياس).
   
   
3. جميع موردي الموارد ، وكذلك شركات الإدارة في ظروف متساوية في النظام ويمكنهم في أي وقت الوصول عن بعد إلى قراءات أجهزة القياس ، وكذلك تنظيم الملاحظات.
4. يحصل المستخدم مباشرة بعد تثبيت لوحة الوصل على القدرة على الوصول إلى قراءات العدادات عن بعد.

3. هوم هاب - سمارت هوم سنتر

حاليا ، أصبح مفهوم المنزل الذكي أكثر شعبية. تسمح لك إدارة الأنظمة الهندسية بجعل السكن أكثر راحة ، وهو أمر مرغوب فيه ولكنه ليس ضروريًا في الحياة. وفي الوقت نفسه ، فإن الاتجاه العالمي لزيادة التحكم في استهلاك الموارد يجعل إدخال جمع البيانات عن بعد آليًا ضروريًا. إن الجمع بين هذين المفهومين في إطار النظام العالمي قيد النظر يسمح لنا بصياغة متطلبات المكثف المنزلي كمركز لمنزل ذكي في المستقبل:

1. تلقي معلومات من المستخدم وتخزينها حول الدفع مقابل الموارد.
2. تلقي من مزود الموارد / شركة الإدارة وتخزين المعلومات حول المدفوعات المستلمة من المستخدم.
3. حدد مبلغ الدفع للمورد في يوم الدفع.
4. ذكر المستخدم بالدفع موضحًا مبلغ الدفعة أو قم بالدفع بمفرده بإذن من المستخدم.
5. قم بتوصيل وحدات الاتصال عبر بروتوكولات مختلفة ( Bluetooth ، Z-Wave ، ZigBee ، Wi-Fi ، ... ).

إن توفر مثل هذه الفرص في المكثف سيجعل دفع موارد الطاقة عملية سهلة وشفافة وخاضعة للرقابة ، مما سيحفز اكتساب وتركيب أنظمة جمع البيانات عن بعد من قبل المستخدمين وسيسرع عملية تنفيذها على نطاق واسع.