A necessidade de leituras regulares dos dispositivos de medição e a transmissão dos dados recebidos ao provedor de recursos é parte integrante da vida de uma pessoa moderna.
Embora a operação de fazer leituras não seja muito onerosa, é acompanhada por um “fator humano”: você pode esquecê-la, cometer erros ao receber ou enviar dados, por outro lado, pode haver erros. Além disso, um aumento no custo dos recursos aumenta a responsabilidade das partes e leva a um aumento da desconfiança entre elas, tentativas de roubar de um lado, o surgimento de um exército de controladores do outro, e isso leva a um aumento adicional no custo dos recursos.
A solução geralmente aceita para esses e outros problemas é a automação ou, em outras palavras, a introdução de um terceiro lado "objetivo" - uma máquina que executa duas funções principais (executa duas funções principais):
- receber dados de dispositivos de medição (papel de um leitor);
- transferência de dados para as partes interessadas (papel do transmissor).
Hoje, existem muitas soluções técnicas para introduzir uma máquina intermediária no relacionamento entre um fornecedor e um consumidor de recursos. Essas soluções diferem entre si nos dispositivos para desempenhar funções e nos canais de comunicação entre eles, dispositivos de medição e destinatários de dados. Uma estrutura típica de tais soluções é mostrada no diagrama.
Dispositivo de medição de canal - o leitor é determinado pelo design do medidor:
| Tipo de dispositivo de medição (medidor) | Tipo de canal | Nota |
| Sem saídas de pulso e interface, sem porta óptica | Óptico para aquisição de imagens | Os dados recebidos são usados para reconhecimento. |
| Com porta óptica | Óptico para aquisição de dados | |
| Com pulso ou interface ( CAN, RS485, RS422, RS232 ) | Com fio para receber dados | |
| Com leitor integrado | Oculto | O carro tem apenas o papel de transmissor |
O canal do leitor / transmissor geralmente está oculto, pois na maioria dos casos as duas funções estão integradas em um dispositivo.
Canal do transmissor - o receptor de dados tem uma estrutura complexa e pode consistir em vários subcanais. Normalmente, existem três deles: o primeiro subcanal pode ter um tipo diferente [
1 ] - com fio (
PLC, xDSL, RSxxx ) ou sem fio (
LPWAN (
ZigBee, LoRa, Swift )
Bluetooth, WiFi ), o segundo -
GSM / GPRS ou Internet, o terceiro - a Internet. O limite entre o primeiro e o segundo subcanais é geralmente um hub ou
DRC , e entre o segundo e o terceiro existe um servidor de processamento de dados. Como ilustração, você pode citar a decisão da empresa "Strizh" [
2 ]:
A abundância das soluções técnicas propostas, por um lado, e sua distribuição insuficiente, por outro, indica a presença de problemas com a implementação de sistemas de coleta remota de dados. Em nossa opinião, esses problemas incluem o seguinte:
- Uma grande variedade de dispositivos de medição em operação, incluindo a disponibilidade de medidores sem nenhuma interface. Isso requer uma variedade apropriada de leitores. A principal tendência na solução desse problema é a substituição de medidores.
No Ocidente, já existe uma segunda rodada de substituição de medidores, os primeiros contadores instalados com saída de pulso (geração AMR ), os segundos contadores com leitores e dispositivos de desligamento integrados (geração AMI ). Em nosso país, até agora todos os projetos são de natureza piloto, e o SI State Register contém todos os tipos de medidores. - A infraestrutura existente possibilita o uso amplo apenas dos tipos de canais GSM e PLC para o primeiro subcanal, com uso limitado devido ao preço relativamente alto dos transmissores (modems), e o PLC também pode ser usado apenas para medidores elétricos. Os transmissores LPWAN mais baratos exigem a implantação de infraestrutura apropriada.
- Os destinatários dos dados são fornecedores de vários recursos ou empresas de gerenciamento. No entanto, diferentemente do Ocidente, os proprietários da infraestrutura geralmente são empresas muito diferentes (integradores, operadores). Devido à falta de padrões, a mudança dessa empresa leva a problemas na operação do sistema. Além disso, os fornecedores de vários recursos agem de forma independente e inconsistente, o que complica ainda mais a implementação de um sistema integrado.
- Os consumidores finais começarão a sentir os benefícios da automação somente após sua implementação final e acesso à sua conta pessoal. E no exemplo da instalação de medidores com saída de pulso, pode-se ver que esse momento pode ser esperado por anos. Isso leva ao seu desinteresse e, portanto, o processo de implementação ocorre “de cima” - por parte das empresas.
Felizmente, o desenvolvimento da tecnologia e o amplo uso da Internet podem resolver todos os problemas discutidos.
1. Contador óptico de reconhecimento
A obtenção das leituras dos dispositivos de medição através da análise de uma imagem estática ou dinâmica da tela do instrumento há muito tempo é objeto de pesquisa. E sucessos significativos foram alcançados nessa direção.
Provavelmente, a maneira mais comum é tirar fotos de balcão e reconhecê-las no servidor. O exemplo mais recente dessa abordagem é o experimento do departamento de tecnologia da informação de Moscou: os moscovitas foram convidados a fotografar seus hidrômetros e enviar fotos com leituras reais de hidrômetros quentes e frios. Está previsto que até o final de 2017, a rede neural desenvolvida possa aprender a reconhecer com precisão, rapidez e precisão as leituras dos contadores das fotografias [
3 ].
Com o desenvolvimento do poder dos dispositivos móveis, tornou-se possível transferir o reconhecimento para esses dispositivos. Uma atratividade adicional para esta solução é a possibilidade de combinar dois processos - obter uma foto e seu reconhecimento em um único dispositivo. As soluções mais famosas e populares são o desenvolvimento do
Pixometer [
4 ] e
Anyline [
5 ].
Com toda a simplicidade da idéia de obter uma imagem e reconhecer leituras de contador em um dispositivo móvel, o uso das soluções apropriadas não é muito simples devido aos requisitos crescentes de qualidade de imagem. E aqui você precisa levar em consideração que os contadores nem sempre estão localizados em locais convenientes para fotografar. E se o usuário chegou ao balcão, é muito mais fácil escrever seu testemunho em papel ou no mesmo smartphone, para o qual, a propósito, existem muitas soluções de alta qualidade, por exemplo [
6 ].
Portanto, obter imagens de medidores usando dispositivos estacionários é certamente mais conveniente para o usuário do que fotografá-las com smartphones. Além disso, a qualidade dessas fotografias é notavelmente mais alta devido à constância da distância e iluminação. Existem também várias soluções, de amador [
7 ] a profissional:
[8] Scanner óptico GPRS Accent SPS-2Leitor óptico de hidrômetros da empresa coreana Neckers Co., Ltd.Servidores remotos são usados para reconhecer fotos de contadores.
A solução mais eficaz e conveniente é quando a aquisição da imagem no balcão e seu reconhecimento são realizados em um dispositivo (leitor óptico) montado no balcão. Isso inclui
soluções Xemtec [
10 ]
e
Q-alto [
11 ]
Infelizmente, os maravilhosos dispositivos dessas empresas têm um preço bastante alto, cerca de 250 euros (e isso não inclui hubs e outros periféricos!). Dado o número de balcões em uma casa comum, isso impossibilita o seu uso em nossas condições.
Também estamos desenvolvendo um dispositivo de leitura de medidores que funciona no modo plug & play, mas tem um preço acessível (até US $ 30). Ao usar a nova tecnologia de reconhecimento original, nosso leitor pode funcionar, como o produto
Anyline , com qualquer tipo de contador.
O vídeo mostra a operação do dispositivo protótipo com o microcontrolador
ESP8266 , usado para aquisição de imagens e reconhecimento de leituras do medidor. Devido à memória insuficiente, o reconhecimento é realizado por dois dígitos por quadro.
[
Descrição do método ]
Mais protótipos
2. Infraestrutura universal
Segundo estudos recentes, o público da Internet na Rússia atingiu 87,7 milhões de pessoas. (71% da população, e entre o público jovem - 98%). A RAEC prevê que até 2020, até 85% dos russos terão acesso à Internet na Federação Russa [
13 ]. Esses números significam que hoje quase todas as famílias têm acesso à Internet. Para a implementação de sistemas de coleta remota de dados, isso significa a possibilidade de alterar a estrutura do transmissor de canal - dados do receptor. Agora, este canal conterá apenas dois subcanais: o primeiro é o canal de RF, o segundo é o canal da Internet. Um hub separa os subcanais, que coletam dados de apenas um pequeno número de metros em uma casa e os transferem diretamente para provedores de recursos, empresas de gerenciamento etc.
Essa infraestrutura, combinada com leitores ópticos, pode resolver todos os problemas descritos acima.
- Uma variedade de dispositivos de medição não importa, pois um painel de avaliação é usado para determinar as leituras que todos os medidores possuem. O leitor óptico necessário para isso tem um preço baixo, é fácil de instalar e não requer configurações.
- Para o primeiro sub-canal, são utilizados transmissores de baixa potência muito baratos, com um alcance de até 50 m (o mesmo tipo dos controles remotos por rádio convencionais). Para o segundo subcanal - a Internet. Funções do hub:
- De acordo com a programação especificada nas configurações, ele envia um comando para o leitor apropriado, recebe uma leitura do contador e salva. O mesmo procedimento (interrogação do contador) é possível por comando a qualquer momento.
- Em um determinado cronograma (pode não coincidir com o cronograma da pesquisa) e endereços, envia as leituras do medidor para o servidor do destinatário dos dados.
- Obtém comandos do servidor do provedor de recursos.
- Possui uma interface WEB para trabalhar com usuários (proprietários de dispositivos de medição).
- Todos os fornecedores de recursos, bem como as empresas de administração, estão em condições iguais no sistema e podem a qualquer momento obter acesso remoto às leituras dos dispositivos de medição, além de organizar o feedback.
- O usuário imediatamente após a instalação do hub pode acessar remotamente as leituras do medidor.
3. Hub doméstico - Smart Home Center
Atualmente, o conceito de casa inteligente está se tornando mais popular. O gerenciamento de sistemas de engenharia permite tornar a habitação mais confortável, o que para muitos é um componente desejável, mas não necessário, da vida. Ao mesmo tempo, a tendência mundial de aumentar o controle sobre o consumo de recursos torna necessária a introdução da coleta remota automatizada de dados. A combinação desses dois conceitos na estrutura do sistema universal em consideração permite formular requisitos para um concentrador doméstico como o centro de uma futura casa inteligente:
- Receba do usuário e armazene informações sobre pagamento por recursos.
- Receba do provedor de recursos / empresa de gerenciamento e armazene informações sobre pagamentos recebidos do usuário.
- Determine o valor do pagamento para o recurso no dia do pagamento.
- Lembre o usuário sobre o pagamento, indicando o valor do pagamento ou faça um pagamento por conta própria, com a permissão do usuário.
- Conecte módulos de comunicação através de vários protocolos ( Bluetooth, Z-Wave, ZigBee, Wi-Fi, ... ).
A disponibilidade de tais oportunidades no concentrador tornará o pagamento de recursos energéticos um processo fácil, transparente e controlado, que estimulará a aquisição e instalação de sistemas remotos de coleta de dados pelos usuários e acelerará o processo de sua ampla implementação.