Sistem universal pengumpulan data jarak jauh dari meter

Kebutuhan untuk pembacaan teratur alat ukur dan mentransmisikan data ke penyedia sumber daya adalah bagian integral dari kehidupan orang modern.

Meskipun operasi mengambil bacaan tidak terlalu membebani, itu disertai oleh "faktor manusia": Anda bisa melupakannya, membuat kesalahan saat mengambil atau mengirim data, di sisi lain mungkin ada kesalahan. Selain itu, peningkatan dalam biaya sumber daya meningkatkan tanggung jawab para pihak dan menyebabkan peningkatan ketidakpercayaan di antara mereka, upaya untuk menggelapkan di satu sisi, dan munculnya pasukan pengontrol di sisi lain, dan ini menyebabkan peningkatan lebih lanjut dalam biaya sumber daya. Solusi yang diterima secara umum untuk masalah ini dan masalah lainnya adalah otomatisasi, atau, dengan kata lain, pengenalan sisi "tujuan" ketiga - mesin yang melakukan dua fungsi utama (melakukan dua peran utama):

1. menerima data dari perangkat pengukuran (peran pembaca);
2. transfer data ke pihak yang berkepentingan (peran pemancar).

Saat ini, ada banyak solusi teknis untuk memperkenalkan mesin perantara ke dalam hubungan antara pemasok dan konsumen sumber daya. Solusi ini berbeda satu sama lain dalam perangkat untuk menjalankan peran dan dalam saluran komunikasi di antara mereka, perangkat pengukuran, dan penerima data. Struktur tipikal dari solusi tersebut ditunjukkan dalam diagram.


Perangkat pengukuran saluran - pembaca ditentukan oleh desain meter:

Jenis alat pengukur (meter)	Jenis saluran	Catatan
Tanpa output pulsa dan antarmuka, tanpa port optik	Optik untuk akuisisi gambar	Data yang diterima digunakan untuk pengakuan.
Dengan port optik	Optik untuk akuisisi data
Dengan pulsa atau antarmuka ( CAN, RS485, RS422, RS232 )	Wired untuk menerima data
Dengan pembaca terintegrasi	Tersembunyi	Mobil hanya memiliki peran sebagai pemancar

Saluran pembaca / pemancar sering disembunyikan, karena dalam kebanyakan kasus kedua peran terintegrasi dalam satu perangkat.

Saluran pemancar - penerima data memiliki struktur yang kompleks dan dapat terdiri dari berbagai sub-saluran. Biasanya ada tiga di antaranya: subchannel pertama dapat memiliki tipe yang berbeda [ 1 ] - kabel ( PLC, xDSL, RSxxx ) atau nirkabel ( LPWAN ( ZigBee, LoRa, Swift ) Bluetooth, WiFi ), yang kedua - GSM / GPRS atau Internet, yang ketiga - Internet. Batas antara sub-saluran pertama dan kedua biasanya merupakan hub atau DRC , dan antara yang kedua dan ketiga ada server pemrosesan data. Sebagai ilustrasi, Anda dapat mengutip keputusan perusahaan "Strizh" [ 2 ]:



Banyaknya solusi teknis yang diusulkan di satu sisi dan distribusinya yang tidak memadai di sisi lain, menunjukkan adanya masalah dengan penerapan sistem pengumpulan data jarak jauh. Menurut pendapat kami, masalah ini meliputi yang berikut:

1. Berbagai macam perangkat pengukuran beroperasi, termasuk ketersediaan meter tanpa antarmuka apa pun. Ini membutuhkan variasi pembaca yang sesuai. Tren utama dalam memecahkan masalah ini adalah penggantian meter.
   Di Barat, sudah ada penggantian meter putaran kedua, penghitung yang dipasang pertama dengan output pulsa (generasi AMR ), penghitung kedua dengan pembaca terintegrasi dan perangkat pematian (generasi AMI ). Di negara kami, sejauh ini semua proyek bersifat pilot, dan Daftar Negara SI berisi semua jenis meter.
2. Infrastruktur yang ada memungkinkan untuk hanya menggunakan secara luas jenis saluran GSM dan PLC untuk sub-saluran pertama, yang terbatas digunakan karena harga pemancar (modem) yang relatif tinggi, dan PLC juga dapat digunakan hanya untuk meteran listrik. Pemancar LPWAN yang lebih murah membutuhkan penyebaran infrastruktur yang sesuai.
3. Penerima data adalah pemasok berbagai sumber daya atau manajemen perusahaan. Namun, tidak seperti Barat, pemilik infrastruktur seringkali merupakan perusahaan yang sangat berbeda (integrator, operator). Karena kurangnya standar, perubahan perusahaan semacam itu menyebabkan masalah dalam pengoperasian sistem. Selain itu, pemasok berbagai sumber daya bertindak secara independen dan tidak konsisten, yang semakin memperumit penerapan sistem yang terintegrasi.
4. Konsumen akhir akan mulai merasakan manfaat otomatisasi hanya setelah implementasi terakhir dan akses ke akun pribadi Anda. Dan pada contoh pemasangan meter dengan output pulsa, dapat dilihat bahwa momen ini dapat diharapkan selama bertahun-tahun. Hal ini menyebabkan mereka tidak tertarik, oleh karena itu, proses implementasi terjadi "dari atas" - di pihak perusahaan.
   Untungnya, perkembangan teknologi dan meluasnya penggunaan Internet dapat menyelesaikan semua masalah yang dibahas.

1. Pengenalan penghitung optik

Memperoleh pembacaan perangkat pengukuran melalui analisis gambar statis atau dinamis dari tampilan instrumen telah lama menjadi subjek penelitian. Dan keberhasilan signifikan telah dicapai ke arah ini.

Mungkin cara yang paling umum adalah mengambil foto penghitung dan mengenalinya di server. Contoh terbaru dari pendekatan ini adalah percobaan dari departemen teknologi informasi Moskow: Moskow ditawari untuk memotret meter air mereka dan mengirim foto dengan bacaan nyata meter air panas dan dingin. Direncanakan bahwa pada akhir 2017, jaringan saraf yang dikembangkan akan dapat belajar untuk secara akurat, cepat dan akurat mengenali pembacaan penghitung dari foto [ 3 ].

Dengan berkembangnya kekuatan perangkat seluler, menjadi mungkin untuk mentransfer pengakuan ke perangkat ini. Daya tarik tambahan untuk solusi ini adalah kemungkinan menggabungkan dua proses - memperoleh foto dan pengakuannya pada satu perangkat. Solusi paling terkenal dan populer adalah pengembangan Pixometer [ 4 ] dan Anyline [ 5 ].

Dengan semua kesederhanaan gagasan untuk memperoleh gambar dan mengenali pembacaan balik pada perangkat seluler, tidaklah mudah untuk menggunakan solusi yang tepat karena meningkatnya persyaratan untuk kualitas gambar. Dan di sini Anda perlu mempertimbangkan bahwa penghitung tidak selalu terletak di tempat yang nyaman untuk memotret. Dan jika pengguna sampai di konter, maka jauh lebih mudah baginya untuk menulis kesaksiannya di atas kertas atau di smartphone yang sama, yang, omong-omong, ada banyak solusi berkualitas tinggi, misalnya [ 6 ].

Oleh karena itu, memperoleh gambar meter menggunakan perangkat stasioner tentu lebih nyaman bagi pengguna daripada memotretnya dengan smartphone. Selain itu, kualitas foto-foto tersebut terasa lebih tinggi karena keteguhan jarak dan pencahayaan. Ada juga berbagai solusi dari amatir [ 7 ] ke profesional:


[8] Pemindai GPRS optik Aksen SPS-2


Pembaca optik meter air perusahaan Korea Neckers Co., Ltd.

Server jarak jauh digunakan untuk mengenali foto penghitung.

Solusi paling efektif dan nyaman adalah ketika akuisisi gambar dari penghitung dan pengakuannya dilakukan pada perangkat (pembaca optik) yang dipasang pada penghitung. Ini termasuk solusi Xemtec [ 10 ]


dan Q-keras [ 11 ]


Sayangnya, perangkat hebat dari perusahaan-perusahaan ini memiliki harga yang cukup tinggi, sekitar 250 euro (dan ini tidak termasuk hub dan perangkat lain!). Mengingat jumlah penghitung di rumah tangga biasa, ini membuat penggunaannya dalam kondisi kita tidak mungkin.

Kami juga mengembangkan perangkat pembacaan meter yang berfungsi dalam mode plug & play tetapi memiliki harga yang terjangkau (hingga $ 30). Dengan menggunakan teknologi pengenalan asli yang baru, pembaca kami dapat bekerja, seperti produk Anyline , dengan segala jenis penghitung.



Video menunjukkan pengoperasian perangkat prototipe dengan mikrokontroler ESP8266 , yang digunakan untuk akuisisi gambar dan pengenalan pembacaan meter. Karena memori tidak mencukupi, pengenalan dilakukan oleh dua digit per frame.


[ Deskripsi Metode ]

2. Infrastruktur universal

Menurut penelitian terbaru, pemirsa internet di Rusia telah mencapai 87,7 juta orang. (71% dari populasi, dan di antara audiens pemuda - 98%). RAEC memperkirakan bahwa pada tahun 2020, hingga 85% orang Rusia akan memiliki akses Internet di Federasi Rusia [ 13 ]. Angka-angka ini berarti bahwa saat ini hampir setiap rumah tangga memiliki akses ke Internet. Untuk implementasi sistem pengumpulan data jarak jauh, ini berarti kemungkinan mengubah struktur saluran pemancar - penerima data. Sekarang saluran ini hanya akan berisi dua sub-saluran: yang pertama adalah saluran RF, yang kedua adalah saluran Internet. Hub memisahkan sub-saluran, yang mengumpulkan data dari hanya sejumlah kecil penghitung satu rumah tangga dan mentransfer data ini langsung ke penyedia sumber daya, perusahaan manajemen, dll.



Infrastruktur semacam itu, dikombinasikan dengan pembaca optik, dapat menyelesaikan semua masalah yang dijelaskan di atas.

1. Berbagai perangkat pengukuran tidak masalah, karena papan skor digunakan untuk menentukan bacaan, yang dimiliki semua meter. Pembaca optik yang diperlukan untuk ini memiliki harga rendah, mudah untuk menginstal, dan tidak memerlukan pengaturan apa pun.
2. Untuk subchannel pertama, pemancar berdaya rendah yang sangat murah dengan jangkauan hingga 50 m digunakan (tipe yang sama seperti pada remote control radio konvensional). Untuk subchannel kedua - Internet. Fungsi Hub:
   
   • Menurut jadwal yang ditentukan dalam pengaturan, itu mengirimkan perintah ke pembaca yang sesuai, menerima penghitung membaca dan menyimpannya. Prosedur yang sama (interogasi konter) dimungkinkan dengan perintah kapan saja.
   • Pada jadwal yang ditentukan (mungkin tidak sesuai dengan jadwal survei) dan alamat, ia mengirimkan pembacaan meter ke server penerima data.
   • Mendapat perintah dari server penyedia sumber daya.
   • Memiliki antarmuka WEB untuk bekerja dengan pengguna (pemilik perangkat pengukuran).
   
   
3. Semua pemasok sumber daya, serta perusahaan manajemen berada dalam kondisi yang sama dalam sistem dan dapat setiap saat mendapatkan akses jarak jauh ke pembacaan perangkat pengukuran, serta mengatur umpan balik.
4. Pengguna segera setelah menginstal hub mendapatkan kemampuan untuk membaca meter akses jarak jauh.

3. Home Hub - Smart Home Center

Saat ini, konsep rumah pintar menjadi semakin populer. Manajemen sistem teknik memungkinkan Anda membuat perumahan lebih nyaman, yang bagi banyak orang merupakan komponen kehidupan yang diinginkan tetapi tidak perlu. Pada saat yang sama, tren peningkatan kontrol atas konsumsi sumber daya di seluruh dunia membuat pengenalan pengumpulan data jarak jauh otomatis diperlukan. Kombinasi kedua konsep ini dalam kerangka sistem universal yang dipertimbangkan memungkinkan kami untuk merumuskan persyaratan untuk konsentrator rumah sebagai pusat dari rumah pintar masa depan:

1. Terima dari pengguna dan simpan informasi tentang pembayaran sumber daya.
2. Terima dari penyedia sumber daya / perusahaan manajemen dan simpan informasi tentang pembayaran yang diterima dari pengguna.
3. Tentukan jumlah pembayaran untuk sumber daya pada hari pembayaran.
4. Ingatkan pengguna tentang pembayaran yang menunjukkan jumlah pembayaran atau lakukan pembayaran sendiri dengan seizin pengguna.
5. Sambungkan modul untuk komunikasi melalui berbagai protokol ( Bluetooth, Z-Wave, ZigBee, Wi-Fi, ... ).

Ketersediaan peluang seperti itu di konsentrator akan membuat pembayaran sumber daya energi menjadi proses yang mudah, transparan dan terkontrol, yang akan merangsang akuisisi dan pemasangan sistem pengumpulan data jarak jauh oleh pengguna dan akan mempercepat proses penerapannya yang luas.