Автоматиктелген есептегіш оқу жүйесі және пайдалану деректерін беру технологиялары

Кіріспе

Пайдаланушы метрінен тұтыну деректерін пайдалы қызмет провайдеріне жіберу

Автоматты түрде есептегішті оқу (АМР) – су есептегіштерінен немесе энергияны өлшеу құрылғыларынан (газ, электр) тұтыну, диагностикалық және жай-күй деректерін автоматты түрде жинап, осы деректерді есеп айырысу, ақауларды жою және талдау үшін орталық дерекқорға беру технологиясы. Бұл технология негізінен пайдалы қызмет провайдерлеріне әрбір физикалық орналасқан жерге есептегішті оқу үшін үнемі сапарлар жасау шығындарын азайтуға мүмкіндік береді. Тағы бір артықшылығы – есептер нақты уақытқа жақын тұтыну негізінде жасалуы мүмкін, бұрынғы немесе болжамды тұтынуға негізделген бағалаулар емес. Осы уақтылы ақпарат пен талдау пайдалы қызмет провайдерлері мен тұтынушыларға электр энергиясын, газды немесе суды пайдалану мен өндіруді жақсырақ бақылауға көмектеседі. АМР технологияларына қолмен ұсталатын, ұялы және желілік технологиялар жатады, олар телефон платформаларына (сымды және сымсыз), радиожиілік (РЖ) немесе электр желісі арқылы берілуге негізделген.

Тейістік технология

Сенсорлық негіздегі АЖҚ-да есептеу құралы қолмен ұсталатын компьютер немесе деректерді жинау құрылғысын, таяқша немесе зондпен бірге алып жүреді. Құрылғы сенсорлық тақтаға орналастырылған оқу орамдысына жанасу арқылы немесе оны жақын жерге қою арқылы есептегіштен көрсеткіштерді автоматты түрде жинайды. Батырманы басқанда зонд, есептегіштің көрсеткіштерін алу үшін сенсорлық модульге сұрау сигналын жібереді. Құрылғыдағы бағдарламалық қамтамасыз ету сериялық нөмірді маршрут дерекқорындағы деректермен сәйкестендіріп, есептеу үшін немесе деректерді жинау компьютеріне жүктеу үшін көрсеткіштерді сақтайды. Есептеу құралы әлі де есептегіш орналасқан жерге баруы керек болғандықтан, мұндай АЖҚ кейде "жердегі" АЖҚ деп аталады. Контактілі оқырманның тағы бір түрі деректерді беру үшін стандартталған инфрақызыл портты пайдаланады. Өндірушілер арасындағы протоколдар ANSI C12.18 немесе IEC 61107 сияқты құжаттар арқылы стандартталады.

АМР хостинг

AMR хостингі – пайдаланушыға интернет арқылы электр энергиясы, су немесе газ тұтынуын қадағалауға мүмкіндік беретін кеңсе жұмысын қолдау жүйесі. Барлық деректер дерлік нақты уақытта жиналады және деректерді жинау бағдарламалық құралы арқылы деректер базасында сақталады. Пайдаланушы деректерді веб-қосымша арқылы қарастыра алады және жүктеме графиктерін құру, тарифтік компоненттерді талдау және коммуналдық төлемдерін тексеру сияқты түрлі онлайн талдау құралдарын пайдаланып деректерді талдай алады.

Радиожиілік желісі

Радиожиілік негізіндегі АМР көптеген түрлерге ие болуы мүмкін. Ең көп таралғандары – қолмен ұсталатын, мобильді, спутниктік және бекітілген желілік шешімдер. Лицензияланған және лицензияланбаған радиодиапазондарды пайдаланатын екі жақты және бір жақты радиожиіліктік жүйелер бар. Екі жақты немесе «ояту» жүйесінде радиосигнал әдетте АМР есептегішінің бірегей серийлік нөміріне жіберіледі, оның трансиверін қосуға және деректерін беруге нұсқау береді. Есептегіш трансивері және оқу трансивері радиосигналдарды жібереді және қабылдайды. Бір жақты «көтерілу» немесе үздіксіз хабар тарату жүйесінде есептегіш үздіксіз хабар таратады және деректер бірнеше секунд сайын жіберіледі. Бұл оқу құрылғысы тек қабылдағыш, ал есептегіш тек хабар беруші болуы мүмкін дегенді білдіреді. Деректер тек есептегіш трансиверінен оқу қабылдағышына дейін жүзеге асады. Сонымен қатар, оқу үшін бір жақты, ал бағдарламалау функциялары үшін екі жақты байланысты пайдаланатын, бір жақты және екі жақты техникаларды біріктіретін гибридтік жүйелер де бар. Радиожиілік негізіндегі есептегішті оқу әдетте есептегішті оқушының мүлікке немесе үйге кіру қажеттілігін жояды, сондай-ақ жер асты есептегіш орнын іздеу және ашу қажеттілігін де жояды. Коммуналдық қызметтер есептеу жылдамдығын арттыру арқылы ақша үнемдейді, жеке меншікке кіруден туындайтын жауапкершілікті азайтады және есептегішке қол жеткізе алмағандықтан есептеу қателіктерін азайтады. Радиожиілік технологиясы әр жерде бірдей қабылданылмайды. Азияның бірнеше елінде технология, кез келген сәулелену қуатының радиожиілігін пайдалануға қатысты қолданыстағы ережелерге тосқауал қояды. Мысалы, Үндістанда ISM диапазонындағы радиожиілікті тіпті 10 мВт төмен қуатты радио үшін де тегін пайдалануға болмайды. Электр есептегіштерін өндірушілердің көпшілігі Еуропа елдерінде кең ауқымды қолдану үшін 433/868 МГц жиілік диапазонында радиожиіліктік құрылғыларға ие. 2,4 ГГц жиілік диапазонын Үндістанда сыртқы және ішкі қолдану үшін пайдалануға болады, бірақ осы жиілік диапазонында өнімдерді ұсынған өндірушілердің саны аз. Мұндай елдерде радиожиіліктік АМР саласындағы бастамалар реттеуші органдармен лицензиялау құны АМР-дың тиімділігінен асып түсетін жағдайларда қолға алынуда.

Radio frequency based AMR can take many forms. The more common ones are handheld, mobile, satellite and fixed network solutions. There are both two way RF systems and one way RF systems in use that use both licensed and unlicensed RF bands. In a two way or "wake up" system, a radio signal is normally sent to an AMR meter's unique serial number, instructing its transceiver to power up and transmit its data. The meter transceiver and the reading transceiver both send and receive radio signals. In a one way "bubble up" or continuous broadcast type system, the meter transmits continuously and data is sent every few seconds. This means the reading device can be a receiver only, and the meter a transmitter only. Data travels only from the meter transmitter to the reading receiver. There are also hybrid systems that combine one way and two way techniques, using one way communication for reading and two way communication for programming functions. RF based meter reading usually eliminates the need for the meter reader to enter the property or home, or to locate and open an underground meter pit. The utility saves money by increased speed of reading, has less liability from entering private property, and has fewer missed readings from being unable to access the meter. The technology based on RF is not readily accepted everywhere. In several Asian countries, the technology faces a barrier of regulations in place pertaining to use of the radio frequency of any radiated power. For example, in India the radio frequency which is generally in ISM band is not free to use even for low power radio of 10 mW. The majority of manufacturers of electricity meters have radio frequency devices in the frequency band of 433/868 MHz for large scale deployment in European countries. The frequency band of 2.4 GHz can be now used in India for outdoor as well as indoor applications, but few manufacturers have shown products within this frequency band. Initiatives in radio frequency AMR in such countries are being taken up with regulators wherever the cost of licensing outweighs the benefits of AMR.

Қолмен ұсталатын

Қолмен ұсталатын АМР жүйесінде, метрді оқушы АМР мүмкіндігі бар есептегіштерден көрсеткіштерді жинау үшін кірістірілген немесе қосымша қабылдағыш/реттегішпен (радиожиіліктік немесе сенсорлық) жабдықталған қолға ұсталатын компьютерді пайдаланады. Бұл әдетте "өтпелі" метрді оқу деп аталады, себебі метрді оқушы есептегіштер орнатылған жерлерден өтіп, оқу маршрутын аяқтайды. Қолға ұсталатын компьютерлер АМР технологиясын қолданбай, көрсеткіштерді қолмен енгізу үшін де пайдаланылуы мүмкін, бірақ бұл электрондық оқу арқылы дәл алынатын толыққанды деректерді қамтамасыз етпейді.

Қозғалтқыш

Мобильді немесе "көшпенді" есептегішті оқу – көлік құралына оқу құрылғысы орнатылған жағдайда қолданылады. Есептегішті оқушы көлікті жүргізеді, ал оқу құрылғысы автоматты түрде есептегіш көрсеткіштерін жинақтайды. Көбінесе мобильді есептегішті оқу үшін оқу жабдығы GPS және карталық бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы навигациялық және карта жасау мүмкіндіктерін қамтиды. Мобильді есептегішті оқу кезінде оқушыға есептегіштерді белгілі бір маршрут бойынша оқудың қажеті жоқ, ол барлық есептегіштер оқылғанша қызмет көрсету аймағын жүріп өтеді. Жабдықтың құрамына көбінесе ноутбук немесе арнайы компьютер, бағдарламалық қамтамасыз ету, радиожиілікті қабылдағыш/тартуыш және сыртқы көлік антенналары кіреді.

Жерсерік

Деректерді жинау спутниктеріне арналған хабар таратушыларды қолданыстағы есептегіштердің қасына орнатуға болады. Спутниктік АМР құрылғылары көрсеткіштерді алу үшін есептегішпен байланысады, содан кейін осы көрсеткіштерді тұрақты немесе жылдам спутниктік желі арқылы жібереді. Бұл желі спутниктік хабар таратушы/қабылдағышқа аспанға тікелей көрініс талап етеді, бірақ бекітілген мұнараларды орнату немесе далалық техникалық мамандарды жіберу қажеттілігін жояды, осылайша географиялық есептегіштердің тығыздығы төмен аймақтар үшін өте ыңғайлы.

Wi-Fi желісі

WiSmart – 802.11 b/g протоколын пайдалана отырып, сымсыз TCP/IP байланысын қамтамасыз ету үшін әртүрлі электр үй құрылғыларында қолданылатын әмбебап платформа. Smart Thermostat сияқты құрылғылар пайдалы коммуналдық қызметтерге үйдің қуат тұтынуын төмендетуге және қуат сұранысын басқаруға көмектеседі. Корпус-Кристи қаласы АҚШ-та қалалық Wi-Fi желісін енгізген алғашқы қалалардың бірі болды, ол 2007 жылдың 31 мамырына дейін тегін болды, негізінен есептегішті оқыған адамға ит шабуыл жасағаннан кейін автоматтандырылған есептеуді (AMR) жеңілдету мақсатында. Бүгінде көптеген есептегіштер Wi-Fi желісі болмаса да, Wi-Fi арқылы деректерді жіберуге арналған, және оларды жергілікті Wi-Fi қолмен ұсталатын қабылдағыш арқылы оқуға болады. Корпус-Кристиде орнатылған есептегіштер тікелей Wi-Fi мүмкіндігіне ие емес, керісінше 460 МГц жиілігінде тар жолақты импульстік телеметриялық деректерді жібереді. Бұл тар жолақты сигнал Wi-Fi-ға қарағанда әлдеқайда үлкен қашықтыққа жетеді, сондықтан жоба үшін қажетті қабылдағыштардың саны азайды. Арнайы қабылдау станциялары тар жолақты сигналдарды декодтап, деректерді Wi-Fi арқылы қайта жібереді. Корпус-Кристи аймағында орнатылған автоматтандырылған коммуналдық есептегіштердің көпшілігі батареямен жұмыс істейді. Wi-Fi технологиясы ұзақ мерзімді батареямен жұмыс істеуге қолайлы емес.

Электр желісі байланысы

PLC – электрондық деректерді электр желілері арқылы подстанцияға жіберіп, одан кейін коммуналдық қызметтің бас кеңсесіндегі орталық компьютерге жеткізу әдісі. Бұл – коммуналдық қызмет құрып, электр қуатын жеткізу үшін пайдаланатын және күтіп ұстайтын тарату желісін негізге алған бекітілген желі жүйесінің бір түрі. Мұндай жүйелер көбінесе электр есептегіштерінен мәлімет алу үшін қолданылады. Кейбір провайдерлер газ және су есептегіштерін PLC жүйесіне қосып, одан мәлімет жинау мүмкіндігін жасаған.

Қысқаша тарихы

1972 жылы Теодор Джордж "Тед" Параскевакос Алабама штатының Хантсвилл қаласында Boeing компаниясында жұмыс істеп жатып, қауіпсіздік, өрт және медициналық дабыл жүйелері үшін цифрлық таратуды қолданатын, сондай-ақ барлық коммуналдық қызметтердің есептегіштерін қашықтан оқу мүмкіндігін қамтамасыз ететін сенсорлық бақылау жүйесін әзірледі. Бұл технология қазіргі уақытта "Caller ID" деп белгілі автоматты телефон желісін анықтау жүйесінен туындаған. 1974 жылы Параскевакос осы технологияға АҚШ патентін алды. 1977 жылы ол Metretek, Inc. компаниясын құрды, ол толық автоматтандырылған, коммерциялық түрде қолжетімді алғашқы қашықтықтан есептегіштерді оқу және жүктемені басқару жүйесін әзірледі және өндірді. Бұл жүйе Интернет пайда болғанға дейін жасалғандықтан, Metretek IBM 1-ші сериялы мини-компьютерін пайдаланды. Осы тәсілі үшін Параскевакос және Metretek бірнеше патент алды. Есептегіштерді автоматтандырудың басты себебі еңбек құнын төмендету емес, алуы қиын деректерді ұсыну. Мысалы, көптеген су есептегіштері үй иесімен келісіп, уақыт белгілеп, есептегіш орналасқан жерге баруды талап етеді. Көптеген аймақтарда тұтынушылар ай сайынғы су есебінің нақты көрсеткіштерге негізделуін қалайды, мысалы, жыл ішінде бір рет алынған деректерге сүйенген шамамен есептелген айлық пайдалану есебінен гөрі. Алғашқы AMR жүйелері көбінесе тұрғын үй тұтынушылары үшін жүріп өту және жүргізу арқылы оқудан, ал коммерциялық немесе өнеркәсіптік тұтынушылар үшін телефон арқылы оқудан тұрды. Бұрын ай сайынғы деректерді алу қажеттілігі күнделікті, тіпті сағаттық көрсеткіштерді алу қажеттілігіне айналды. Осының салдарынан, АҚШ-та жүріп өту және телефон арқылы AMR сатылымы төмендеді, ал бекітілген желілердің сатылымы артты. 2005 жылғы АҚШ Энергия саясаты заңы электрмен жабдықтауды реттеуші органдарға "электр энергиясын тұтынушыларға энергияны пайдалану мен құнын басқаруға мүмкіндік беру үшін, озық есептеу және байланыс технологияларын пайдалана отырып, уақытқа негізделген тарифтік кестелерді" қолдауды қарастыруды тапсырды. Қазіргі тренд – озық есептегіштерді озық есептеу инфрақұрылымының бір бөлігі ретінде қарастыру.

In 1972, Theodore George "Ted" Paraskevakos, while working with Boeing in Huntsville, Alabama, developed a sensor monitoring system which used digital transmission for security, fire and medical alarm systems as well as meter reading capabilities for all utilities. This technology was a spin off of the automatic telephone line identification system, now known as caller ID. In 1974, Paraskevakos was awarded a U. S. patent for this technology. In 1977, he launched Metretek, Inc., which developed and produced the first fully automated, commercially available remote meter reading and load management system. Since this system was developed pre Internet, Metretek utilized the IBM series 1 mini computer. For this approach, Paraskevakos and Metretek were awarded multiple patents. The primary driver for the automation of meter reading is not to reduce labor costs, but to obtain data that is difficult to obtain. As an example, many water meters are installed in locations that require the utility to schedule an appointment with the homeowner in order to obtain access to the meter. In many areas, consumers have demanded that their monthly water bill be based on an actual reading, instead of (for example) an estimated monthly usage based on just one actual meter reading made every 12 months. Early AMR systems often consisted of walk by and drive by AMR for residential customers, and telephone based AMR for commercial or industrial customers. What was once a need for monthly data became a need for daily and even hourly readings of the meters. Consequently, the sales of drive by and telephone AMR has declined in the US, while sales of fixed networks has increased. The US Energy Policy Act of 2005 asks that electric utility regulators consider the support for a " time based rate schedule (to) enable the electric consumer to manage energy use and cost through advanced metering and communications technology." The trend now is to consider the use of advanced meters as part of an advanced metering infrastructure.

Жоғары деңгейдегі АМР және АМИ

Бастапқыда АМР құрылғылары электрондық түрде есептегіштердің көрсеткіштерін ғана жинап, оларды тіркемелермен салыстыратын. Технология жетілген сайын, қосымша деректерді жинап, сақтап, басты компьютерге жіберу мүмкіндігі пайда болды, сондай-ақ есептегіш құрылғыларын қашықтан басқару да мүмкін болды. Бұған бұзу, ақауларды анықтау, батареяның зарядының төмендеуі немесе кері ағын сияқты жағдайлар туралы ескертулер кіруі мүмкін. Көптеген АМР құрылғылары аралық деректерді және есептегіштердегі жағдайларды тіркеуге қабілетті. Тіркелген деректер су немесе энергияны қолдану профилін жасау, қолдану уақыты бойынша есептеу, сұранысты болжау, сұранысқа жауап беру, ағын мөлшерін тіркеу, ағынның бұзылуын анықтау, ағынды бақылау, су және энергияны үнемдеуді қамтамасыз ету, қашықтан тоқтату және т.б. үшін қолданылатын қолдану уақытын немесе қолдану қарқынын бақылау үшін пайдаланылуы мүмкін. Күрделі есептегіш инфрақұрылымы немесе AMI – бұл АМР-ден асып, қашықтықтан коммуналдық қызметтерді басқаруға мүмкіндік беретін бекітілген желілік есептегіш жүйелерінің желілік технологиясын білдіретін жаңа термин. AMI жүйесіндегі есептегіштер көбінесе «ақылды есептегіштер» деп аталады, себебі олар жиналған деректерді бағдарламаланған логика негізінде пайдалана алады. Автоматты есептегіштерді оқу қауымдастығы (AMRA) Ұлттық реттеуші коммуналдық комиссарлар қауымдастығының (NARUC) кең ауқымдағы күрделі есептегіш инфрақұрылымын (AMI) енгізуге кедергі келтіретін нормативтік бұғаттарды жою туралы қаулысын қолдайды. 2007 жылдың ақпан айында қабылданған қаулыда AMI-нің динамикалық баға белгілеуді іске асырудағы рөлі және оның тұтынушыларға тигізетін пайдасы мойындалды. Сондай-ақ, қаулыда AMI-нің маңызды тозуды басқару, кірістерді қорғау және активтерді басқару салаларында пайдалы шығындарды үнемдеудегі құндылығы көрсетілді. Қаулыда тиімді жүзеге асыру стратегияларын анықтау үшін AMI бизнес-жобасын талдау қажеттігі де айтылды, AMI шығындарына уақтылы өтеу беру қолдау танытты және мұндай инвестициялардың тарифтері мен салық салуы туралы қосымша ұсыныстар жасалды.

SPAR

АМР және энергия талдауының есептерін пайдалану арқылы SPAR энергия тұтынуды 20%-ға төмендетті.