La necesidad de lecturas periódicas de los dispositivos de medición y la transmisión de los datos recibidos al proveedor de recursos es una parte integral de la vida de una persona moderna.
Aunque la operación de tomar lecturas no es muy onerosa, va acompañada de un "factor humano": puede olvidarse de eso, cometer errores al tomar o enviar datos, por otro lado puede haber errores. Además, un aumento en el costo de los recursos aumenta la responsabilidad de las partes y conduce a un aumento de la desconfianza entre ellas, los intentos de malversación de fondos por un lado, y la aparición de un ejército de controladores por el otro, y esto lleva a un aumento adicional en el costo de los recursos.
La solución generalmente aceptada para estos y otros problemas es la automatización o, en otras palabras, la introducción de un tercer lado "objetivo": una máquina que realiza dos funciones principales (realiza dos funciones principales):
- recibir datos de dispositivos de medición (papel de un lector);
- transferencia de datos a las partes interesadas (función del transmisor).
Hoy en día, existen muchas soluciones técnicas para introducir una máquina intermediaria en la relación entre un proveedor y un consumidor de recursos. Estas soluciones difieren entre sí tanto en dispositivos para realizar roles como en los canales de comunicación entre ellos, dispositivos de medición y destinatarios de datos. Una estructura típica de tales soluciones se muestra en el diagrama.
Dispositivo de medición de canales: el lector está determinado por el diseño del medidor:
| Tipo de dispositivo de medición (medidor) | Tipo de canal | Nota |
| Sin salidas de pulso e interfaz, sin puerto óptico | Óptico para adquisición de imágenes. | Los datos recibidos se utilizan para el reconocimiento. |
| Con puerto óptico | Óptico para adquisición de datos. | |
| Con pulso o interfaz ( CAN, RS485, RS422, RS232 ) | Cableado para recibir datos | |
| Con lector integrado | Oculto | El auto solo tiene el rol del transmisor |
El canal lector / transmisor a menudo está oculto, ya que en la mayoría de los casos ambos roles están integrados en un dispositivo.
Canal transmisor: el receptor de datos tiene una estructura compleja y puede constar de varios subcanales. Por lo general, hay tres: el primer subcanal puede tener un tipo diferente [
1 ]: cableado (
PLC, xDSL, RSxxx ) o inalámbrico (
LPWAN (
ZigBee, LoRa, Swift )
Bluetooth, WiFi ), el segundo -
GSM / GPRS o Internet, el tercero - Internet. El límite entre el primer y el segundo subcanal suele ser un concentrador o
DRC , y entre el segundo y el tercero hay un servidor de procesamiento de datos. Como ilustración, puede citar la decisión de la compañía "Strizh" [
2 ]:
La abundancia de las soluciones técnicas propuestas, por un lado, y su distribución insuficiente, por otro, indica la presencia de problemas con la implementación de sistemas remotos de recolección de datos. En nuestra opinión, estos problemas incluyen lo siguiente:
- Una amplia variedad de dispositivos de medición en funcionamiento, incluida la disponibilidad de medidores sin ninguna interfaz. Esto requiere una variedad apropiada de lectores. La tendencia principal para resolver este problema es el reemplazo de medidores.
En Occidente, ya existe la segunda ronda de reemplazo de medidores, los primeros contadores instalados con salida de pulso (generación AMR ), los segundos contadores con lectores integrados y dispositivos de apagado (generación AMI ). En nuestro país, hasta ahora todos los proyectos son de naturaleza piloto, y el Registro Estatal de SI contiene todo tipo de medidores. - La infraestructura existente permite utilizar ampliamente solo los tipos de canales GSM y PLC para el primer subcanal, que tienen un uso limitado debido al precio relativamente alto de los transmisores (módems), y el PLC también se puede usar solo para medidores eléctricos. Los transmisores LPWAN más baratos requieren el despliegue de una infraestructura adecuada.
- Los destinatarios de los datos son proveedores de diversos recursos o empresas de gestión. Sin embargo, a diferencia de Occidente, los propietarios de la infraestructura a menudo son compañías muy diferentes (integradores, operadores). Debido a la falta de estándares, el cambio de dicha empresa genera problemas en el funcionamiento del sistema. Además, los proveedores de diversos recursos actúan de manera independiente e inconsistente, lo que complica aún más la implementación de un sistema integrado.
- Los consumidores finales comenzarán a sentir los beneficios de la automatización solo después de su implementación final y el acceso a su cuenta personal. Y en el ejemplo de la instalación de medidores con una salida de pulso, se puede ver que este momento se puede esperar por años. Esto lleva a su desinterés, por lo tanto, el proceso de implementación se lleva a cabo "desde arriba", por parte de las empresas.
Afortunadamente, el desarrollo de la tecnología y el uso generalizado de Internet pueden resolver todos los problemas discutidos.
1. Reconocimiento óptico de contador
La obtención de las lecturas de los dispositivos de medición a través del análisis de una imagen estática o dinámica de la pantalla del instrumento ha sido objeto de investigación durante mucho tiempo. Y se han logrado éxitos significativos en esta dirección.
Probablemente la forma más común es tomar fotos de contador y reconocerlas en el servidor. El último ejemplo de este enfoque es el experimento del departamento de tecnología de la información de Moscú: se les ofreció a los moscovitas fotografiar sus medidores de agua y enviar fotos con lecturas reales de medidores de agua fría y caliente. Está previsto que para finales de 2017, la red neuronal desarrollada podrá aprender a reconocer con precisión, rapidez y precisión las lecturas de los contadores de las fotografías [
3 ].
Con el desarrollo del poder de los dispositivos móviles, se hizo posible transferir el reconocimiento a estos dispositivos. Un atractivo adicional de esta solución es la posibilidad de combinar dos procesos: obtener una foto y su reconocimiento en un solo dispositivo. Las soluciones más famosas y populares son el desarrollo de
Pixometer [
4 ] y
Anyline [
5 ].
Con toda la simplicidad de la idea de obtener una imagen y reconocer las lecturas del contador en un dispositivo móvil, no es muy fácil usar soluciones apropiadas debido a los mayores requisitos de calidad de imagen. Y aquí debe tener en cuenta que los mostradores no siempre se encuentran en lugares convenientes para fotografiar. Y si el usuario llegó al mostrador, entonces es mucho más fácil para él escribir su testimonio en papel o en el mismo teléfono inteligente, para lo cual, por cierto, hay muchas soluciones de alta calidad, por ejemplo [
6 ].
Por lo tanto, obtener imágenes de medidores usando dispositivos estacionarios es ciertamente más conveniente para el usuario que fotografiarlos con teléfonos inteligentes. Además, la calidad de tales fotografías es notablemente mayor debido a la constancia de la distancia y la iluminación. También hay varias soluciones desde aficionados [
7 ] a profesionales:
[8] Escáner óptico GPRS Accent SPS-2Lector óptico de medidores de agua de la empresa coreana Neckers Co., Ltd.Los servidores remotos se utilizan para reconocer fotos de contador.
La solución más efectiva y conveniente es cuando la adquisición de imágenes del contador y su reconocimiento se realizan en un dispositivo (lector óptico) montado en el contador. Estas incluyen
soluciones Xemtec [
10 ]
y
Q-fuerte [
11 ]
Desafortunadamente, los maravillosos dispositivos de estas compañías tienen un precio bastante alto, alrededor de 250 euros (¡y esto no incluye concentradores y otros periféricos!). Dado el número de contadores en un hogar ordinario, esto hace que su uso en nuestras condiciones sea imposible.
También estamos desarrollando un dispositivo de lectura de medidores que funciona en modo plug & play pero tiene un precio asequible (hasta $ 30). Al utilizar la nueva tecnología de reconocimiento original, nuestro lector puede trabajar, como el producto
Anyline , con cualquier tipo de contador.
El video muestra el funcionamiento del dispositivo prototipo con el microcontrolador
ESP8266 , utilizado para la adquisición de imágenes y el reconocimiento de lecturas de medidores. Debido a la memoria insuficiente, el reconocimiento se realiza por dos dígitos por cuadro.
[
Descripción del método ]
2. Infraestructura universal
Según estudios recientes, la audiencia de Internet en Rusia llegó a 87,7 millones de personas. (71% de la población, y entre la audiencia juvenil - 98%). RAEC predice que para 2020, hasta el 85% de los rusos tendrán acceso a Internet en la Federación de Rusia [
13 ]. Estas cifras significan que hoy casi todos los hogares tienen acceso a Internet. Para la implementación de sistemas remotos de recolección de datos, esto significa la posibilidad de cambiar la estructura del canal transmisor - receptor de datos. Ahora este canal contendrá solo dos subcanales: el primero es el canal de RF, el segundo es el canal de Internet. Un concentrador separa los subcanales, que recopilan datos de solo un pequeño número de contadores de un hogar y los transfiere directamente a proveedores de recursos, empresas de gestión, etc.
Dicha infraestructura, combinada con lectores ópticos, puede resolver todos los problemas descritos anteriormente.
- No importa una variedad de dispositivos de medición, ya que se utiliza un marcador para determinar las lecturas que tienen todos los medidores. El lector óptico requerido para esto tiene un precio bajo, es fácil de instalar y no requiere ninguna configuración.
- Para el primer subcanal, se utilizan transmisores de baja potencia muy económicos con un alcance de hasta 50 m (el mismo tipo que en los controles remotos de radio convencionales). Para el segundo subcanal: Internet. Funciones del cubo:
- De acuerdo con la programación especificada en la configuración, envía un comando al lector apropiado, recibe un contador de lectura y lo guarda. El mismo procedimiento (interrogación del contador) es posible por comando en cualquier momento.
- En un horario dado (puede que no coincida con el horario de la encuesta) y las direcciones, envía las lecturas del medidor al servidor receptor de datos.
- Obtiene comandos del servidor del proveedor de recursos.
- Tiene una interfaz WEB para trabajar con usuarios (propietarios de dispositivos de medición).
- Todos los proveedores de recursos, así como las empresas de gestión, se encuentran en igualdad de condiciones en el sistema y en cualquier momento pueden obtener acceso remoto a las lecturas de los dispositivos de medición, así como organizar comentarios.
- El usuario inmediatamente después de instalar el concentrador tiene la capacidad de acceder de forma remota a las lecturas del medidor.
3. Home Hub - Smart Home Center
Actualmente, el concepto de hogar inteligente se está volviendo más popular. La gestión de los sistemas de ingeniería le permite hacer que la vivienda sea más cómoda, lo que para muchos es un componente deseable pero no necesario de la vida. Al mismo tiempo, la tendencia mundial de aumentar el control sobre el consumo de recursos hace necesaria la introducción de la recopilación de datos remota automatizada. La combinación de estos dos conceptos dentro del marco del sistema universal en consideración nos permite formular requisitos para un concentrador doméstico como el centro de una futura casa inteligente:
- Reciba del usuario y almacene información sobre el pago de recursos.
- Reciba del proveedor de recursos / empresa de gestión y almacene información sobre los pagos recibidos del usuario.
- Determine la cantidad de pago del recurso el día del pago.
- Recuerde al usuario sobre el pago que indica el monto del pago o realice un pago por su cuenta con el permiso del usuario.
- Conecte los módulos para la comunicación a través de varios protocolos ( Bluetooth, Z-Wave, ZigBee, Wi-Fi, ... ).
La disponibilidad de tales oportunidades en el concentrador hará que el pago de los recursos energéticos sea un proceso fácil, transparente y controlado, que estimulará la adquisición e instalación de sistemas remotos de recolección de datos por parte de los usuarios y acelerará el proceso de su implementación generalizada.