Умные счетчики сами могут передавать показания воды

Умные счетчики сами могут передавать показания воды

Классические счетчики дополнены механическими деталями, контролирующими расходы воды. Благодаря этому удается удержать их себестоимость на минимальной отметке, но проводить ежедневную или ежемесячную передачу данных становится неудобно. Во многих европейских странах, с развитой структурой коммуникации, давно используют счетчики воды с дистанционным снятием показаний.

Универсальная система удаленного сбора данных со счетчиков

Необходимость регулярного снятия показаний приборов учета и передачи полученных данных поставщику ресурсов является неотъемлемой частью жизни современного человека.

Хотя операция снятия показаний не является очень обременительной, но она сопровождается «человеческим фактором»: про нее можно забыть, совершить ошибки при снятии или отправке данных, могут быть ошибки и с другой стороны. Кроме того увеличение стоимости ресурсов повышает ответственность сторон и приводит к росту недоверия между ними, попыткам хищения с одной стороны, появлению армии контроллеров с другой стороны, а это приводит к дальнейшему росту стоимости ресурсов. Общепризнанным решением указанных, а также других проблем является автоматизация или, другими словами, введение третьей «объективной» стороны — машины, которая выполняет две основные функции (исполняет две основные роли):

1. получение данных от приборов учета (роль считывателя);
2. передача данных заинтересованным сторонам (роль передатчика).

Канал прибор учета — считыватель определяется конструкцией счетчика:

Канал считыватель-передатчик очень часто является скрытым, так как в большинстве случаев обе роли интегрированы в одном устройстве.

Канал передатчик — получатель данных имеет сложную структуру и может состоять из подканалов различного вида. Обычно их три: первый подканал может иметь различный тип [1]- проводной (PLC,xDSL,RSxxx) или беспроводной (LPWAN(ZigBee,LoRa, Стриж) Bluetooth, WiFi), второй — GSM/GPRS или интернет, третий — интернет. Границей между первым и вторым подканалами обычно является концентратор или УСПД, а между вторым и третьим — сервер обработки данных. В качестве иллюстрации можно привести решение компании «Стриж» [2]:

Обилие предлагаемых технических решений с одной стороны и их недостаточное распространение с другой, говорит о наличии проблем с внедрением систем удаленного сбора данных. По нашему мнению, к этим проблемам можно отнести следующее:

1. Большое разнообразие приборов учета в эксплуатации, в том числе наличие счетчиков не имеющих никаких интерфейсов. Это требует соответствующего разнообразия считывателей. Основным трендом решения указанной проблемы является замена счетчиков.
   На Западе идет уже второй круг замен счетчиков, на первом устанавливались счетчики с импульсным выходом (поколение AMR), на втором — счетчики с интегрированными считывателями и устройствами отключения (поколение AMI). В нашей стране пока все проекты носят пилотный характер, а Госреестр СИ содержит счетчики всех типов.
2. Имеющаяся инфраструктура позволяет широко использовать для первого подканала только GSM и PLC типы каналов, которые ограниченно используется из-за достаточно высокой цены передатчиков (модемов), а PLC к тому же может быть применен только для электрических счетчиков. Более дешевые передатчики LPWAN требуют развертывания соответствующей инфраструктуры.
3. Получателями данных являются поставщики различных ресурсов или управляющие компании. Однако, в отличие от Запада, владельцами инфраструктуры часто являются совсем другие компании (интеграторы, операторы). Из-за отсутствия стандартов смена такой компании приводит к проблемам в работе системы. К тому же поставщики различных ресурсов действуют независимо и несогласованно, что еще больше усложняет внедрение комплексной системы.
4. Конечные потребители начнут ощущать преимущества от автоматизации только после ее окончательного внедрения и доступа в личный кабинет. А на примере установки счетчиков с импульсным выходом видно, что ждать этого момента можно годами. Это приводит к их незаинтересованности, поэтому процесс внедрения происходит «сверху» — со стороны компаний.
   К счастью, развитие технологий и широкое распространение интернета позволяет решить все рассмотренные проблемы.

1. Оптическое распознавание показаний счетчика

Получение показаний приборов учета через анализ статического или динамического изображения табло прибора давно является предметом исследований. И в этом направлении достигнуты значительные успехи.

Вероятно, наиболее распространенным способом является получение фотографий счетчика и ее распознавание на сервере. Последним примером такого подхода является эксперимент столичного департамента информационных технологий: москвичам предложили фотографировать свои счетчики на воду и отправлять фото с реальными показаниями приборов учета горячей и холодной воды. Планируются, что до конца 2017 года разрабатываемая нейронная сеть сможет научиться безошибочно, быстро и точно распознавать показания счетчиков по фотографиям [3].

С развитием мощности мобильных устройств стало возможным перенести распознавание на эти устройство. Дополнительную привлекательность такому решению придает возможность объединения двух процессов — получения фото и его распознавание на одном устройстве. Наиболее известными и популярными решениями являются разработки компаний Pixometer [4] и Anyline [5].

При всей простоте идеи получения изображения и распознавания показаний счетчика на мобильном устройстве пользоваться соответствующими решениями не очень просто из-за повышенных требований к качеству изображения. А здесь нужно учесть, что счетчики не всегда расположены в местах удобных для фотографирования. И если уж пользователь добрался до счетчика, то ему намного проще записать его показания на бумагу или в тот же смартфон, для чего, кстати, имеется множество качественных решений, например [6].

Поэтому получение изображений счетчиков при помощи стационарных устройств безусловно удобнее для пользователя, чем фотографирование их смартфонами. Кроме того, качество таких фотографий заметно выше из-за постоянства расстояния и освещенности. Здесь также имеется различные решения от любительских [7] до профессиональных:

Для распознавания фотографий счетчиков используются удаленные серверы.

Наиболее эффективным и удобным является решение, когда и получение изображения со счетчика и его распознавание производятся на устройстве (оптическом считывателе), закрепленном на счетчике. К таким относятся решения компании Xemtec [10]

К сожалению, замечательные устройства этих компаний имеют достаточно высокую цену, порядка 250 евро (и это без учета концентраторов и прочей периферии!). С учетом количества счетчиков в обычном домохозяйстве это делает их применение в наших условиях невозможным.

Мы также разрабатываем устройство для считывания показаний счетчика, работающее в режиме plug&play, но обладающее приемлемой ценой (до $30). За счет использования новой оригинальной технологии распознавания наш считыватель может работать, также как продукт Anyline, с любыми типами счетчиков.

На видео показана работа прототипа устройства с микроконтроллером ESP8266, используемого для получения изображения и распознавания показаний счетчика. Из-за недостаточной памяти, распознавание осуществляется по две цифры за один кадр.

2. Универсальная инфраструктура

Согласно последним исследованиям интернет-аудитория в России достигла 87,7 млн. чел. (71% населения, а среди молодежной аудитории — 98%). РАЭК предсказывает, что к 2020 году доступ в интернет в РФ будут иметь до 85% россиян [13]. Такие цифры означают, что уже сегодня практически в каждом домохозяйстве есть доступ к интернету. Для внедрения систем удаленного сбора данных это означает возможность изменения структуры канала передатчик — получатель данных. Теперь этот канал будет содержать только два подканала: первый — RF канал, второй — интернет канал. Разделяет подканалы концентратор, который собирает данные только от небольшого числа счетчиков одного домохозяйства и передает эти данные непосредственно поставщикам ресурсов, управляющим компаниям и т.д.

Такая инфраструктура в сочетании с оптическими считывателями позволяет решить все проблемы описанные выше.

1. Разнообразие приборов учета не имеет никакого значения, так как для определения показаний используется табло, которым обладают все счетчики. Необходимый для этого оптический считыватель обладает низкой ценой, прост в установке и не требует никаких настроек.
2. Для первого подканала используются очень дешевые маломощные передатчики с радиусом действия до 50 м (такого же типа как в обычных радиопультах). Для второго подканала — интернет. Функции концентратора:
   • По заданному при настройках расписанию посылает команду соответствующему считывателю, получает показание счетчика и сохраняет его. Такая же процедура (опрос счетчика) возможна по команде в произвольный момент времени.
   • По заданному расписанию (может не совпадать с расписанием опроса) и адресам осуществляет отправку показаний счетчиков на сервера получателей данных.
   • Получает команды от сервера поставщика ресурсов.
   • Имеет WEB интерфейс для работы с пользователями (владельцами приборов учета).

3. Все поставщики ресурсов, а также управляющих компаний находятся в равных состояниях в системе и могут в любой момент получить удаленный доступ к показаниям приборов учета, а также организовать обратную связь.
4. Пользователь сразу же после установки концентратора получает возможность удаленного доступа к показаниям счетчиков.

3. Домашний концентратор — центр умного дома

В настоящее время концепция умного дома становится все популярнее. Управление инженерными системами позволяет сделать жилье более комфортным, что является для многих желаемым, но не необходимых компонентом жизни. В то же время всемирный тренд на усиление контроля за потреблением ресурсов делает внедрение автоматизированного удаленного сбора данных необходимым. Совмещение указанных двух концепций в рамках рассматриваемой универсальной системы позволяет сформировать требования к домашнему концентратору как к центру будущего умного дома:

КАСКАД-101-МТ-W1

Однофазный однотарифный счетчик электроэнергии

Принцип действия счетчика основан на перемножении входных сигналов напряжения и тока в цепи «фазы» или в цепи «нуля», имеющего большее значение (для счетчиков с одним измерительным элементом – в цепи «фазы»), с последующим преобразованием сигнала в частоту следования импульсов, пропорциональную входной мощности. Суммирование этих импульсов отсчетным устройством дает количество активной энергии, отображаемое на барабанах .

Конструкционные особенности

Модифицированный счетчик электроэнергии поставляется с небольшим беспроводным пультом – таким же, как от автомобильной сигнализации или от тревожной кнопки. Нажатие кнопки на пульте приводит к отключению измерительного узла, при этом подача электроэнергии в сеть не прерывается. Преимущества такой конструкции:

• Ну нужно самостоятельно вносить в расходомеры какие-либо изменения с нарушением заводской пломбировки – все уже сделано, каждый прибор модифицирован и опломбирован, а каждая пломба содержит оттиск производителя;
• Мгновенная остановка нажатием кнопки – пульты-брелоки обладают большим радиусом действия, приемный модуль сработает даже в том случае, если щиток установлен не в доме, а на улице – на столбе;
• Нет необходимости вносить изменения в электропроводку – все остается так, как это реализовано проектом энергоснабжения домовладения. Никаких хитростей, «левых» подключений, выключателей-обманок;
• Заметная экономия на ежемесячных платежах – двухфазный и трехфазный счетчик с пультом можно держать отключенным столько, сколько это нужно. В данный момент к сети могут быть подключены мощные потребители – отопительные котлы, стиральные и посудомоечные машины, производственное оборудование, бойлеры, проточные водонагреватели.

На выбор потребителей представлены как однофазные счетчики с пультом, так и их трехфазные аналоги. Последние устанавливаются на производственных предприятиях или в домовладениях, где установлены мощные электрокотлы и кухонные печи.

Точность измерения

Как и любой прибор, теплосчётчик имеет некоторую погрешность, которая складывается из погрешностей отдельных элементов. В жилом помещении общая погрешность составляет 6-10%, однако реальные цифры могут отличаться.

Погрешность может увеличиться, если:

1. Разница между температурами на входе и выходе составляет меньше 3 градусов.
2. При установке счётчика были допущены ошибки. Важно помнить, что, если установка была произведена фирмой, не имеющей лицензию, производитель не будет обслуживать его по гарантии.
3. В воде есть примеси, в том числе механические, или она слишком жёсткая, трубы старые и ржавые.
4. Поток воды слабее, чем указан в технических характеристиках.

В СССР расчёт количества тепла производился в гигакалориях (Гкал), в Европе – в гигаДжоулях (Gj). Международной единицей измерения являются кВт*ч. При снятии данных перевести данные из одной системы измерения в другую можно, умножив на коэффициент.

Что такое счетчик с пультом

Под счетчиками с пультом сегодня понимают 2 типа приборов учета:

• Устройства для занижения показаний (незаконные). Пользуются спросом среди недобросовестных потребителей, чтобы обманывать поставщика электроэнергии и снизить расходы на оплату ресурса.
• Законные счетчики. Приборы устанавливают в труднодоступных местах, например, на столбах. В качестве пульта выступает удаленный дисплей, смартфон или браузер (личный кабинет).

Незаконные счетчики электроэнергии с пультом могут останавливаться полностью или считать только часть (10-90%) потребленных киловатт. Частные лица устанавливают в приборы учета специальные модули, способные остановить работу устройств. Они дополняются пультом, напоминающим пульт от автомобиля. Ввиду схожести с законными такие приборы бывает сложно распознать с первого взгляда.

GSM cчетчики и логгеры с SIM-картой – для передачи показания счетчиков через интернет

Комплект позволяет не только вести учет, но отправить показания счетчиков через интернет

• В комплекте: логгер с предоплаченной универсальной Multi SIM-картой на 5 лет передачи показаний, а также требуемый счетчик (или несколько счетчиков)
• На совместимость с логгером PROMODEM протестирован счетчик импульсный: Меркурий, Энергомера, Бетар, Экватэл, ЭКО НОМ
• Мульти SIM-карта автоматически выбирает оператора с лучшим уровнем сигнала в месте установки и сама переключается на другого оператора при потере сигнала
• Межповерочный интервал логгера 5 лет: его можно поверять совместно со счетчиками в рамках одного визита мастера
• Тогда же можно заменить батарею, срок автономный работы которой от 5 до 10 лет
• Гарантия 5 лет на логгер PROMODEM

Логгер PROMODEM вместе с комплектным счетчиком осуществляет учет, контроль и передачу показаний по расходу

• Импульсный счетчик воды ГВС и ХВС – превращается в GSM счетчик воды и позволяет передать показания счетчиков воды через интернет
• Электрический счетчик – превращается в GSM счетчик электроэнергии, который поможет передать показания счетчика за электроэнергию
• Счетчик газа – теперь счетчик с GSM модемом и передает показания газового счетчика
• Счетчики на отопление в квартиру – теперь умные счетчики тепла, а показания счетчиков тепла автоматически в личном кабинете

Обнаружение аварийных ситуаций

• Забыли выключить кран — контроль перерасхода за заданный период
• Прорыв трубы — контроль аномального ускорения расхода
• Повесили магнит на счетчик — контроль резкого снижения расхода
• Обнаружение протечки, утечки газа, открытия двери, задымления – с помощью подключенного к логгеру датчика

Аварийные ситуации: перерасход, ускорение расхода, срабатывания датчика

• Аварийные сообщения на мобильный телефон по СМС
• Звуковое оповещение через внешнюю сирену
• Перекрытие воды через внешний шаровой электропривод (как GIDROLOCK или Нептун)

Характеристики

Комплект поставки

Multi SIM-карта M2M Express (или другая на выбор пользователя)

Передающие показания электросчетчики: требования с 1 июля 2021 года

С 1 июля 2020 года вступил в силу новые требования законодательства, согласно которым ответственность за приборы учета электроэнергия снята с потребителей и переложена на энергокомпании. В практическом плане это означает, что следить за исправностью счетчика (в том числе за своевременной поверкой прибора учета) теперь должны в многоквартирных домах энергосбытовые компании, а в частных – электросетевые.

Если у счетчика истек срок поверки, либо он еще каким-то способом вышел из строя, сбыт/электросеть обязаны в течение полугода ситуацию исправить (поверить счетчик или заменить его). Подробнее о новых правилах работы со счетчиками читайте в нашей статье «Счетчики электроэнергии с 1 июля 2020. Новые правила замены и поверки».

Применительно же к проблеме передачи показаний счетчиков, новое законодательство ввело два важных «дедлайна »:

— с 1 января 2021 года все сдаваемые в эксплуатацию многоквартирные дома-новостройки обязаны быть оборудованы «интеллектуальными » приборами учета. «Интеллектуальные » означает, в том числе, что они способны дистанционно передавать показания. Практический вывод такой – если вы покупаете квартиру в новостройке, то счетчики там должны стоять такие, которые показания передают сами. Таково требование действующего законодательства. См. абзац седьмой подпункта «б » пункта 5 статьи 1 закон «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с развитием систем учета электрической энергии (мощности ) в Российской Федерации», ссылка — https://docs.cntd.ru/document/552050436

— с 1 января 2022 года «интеллектуальными » должны быть все счетчики, которые устанавливаются энергосбытами в квартирах и электросетями в частных домах. Иными словами, если старый счетчик вышел из строя или у него истек межповерочный интервал, энергокомпания должна поставить новый счетчик, который сможет автоматически передавать показания. Норма эта зафиксирована в п. 80 «Правил предоставления коммунальных услуг», ссылка — https://base.garant.ru/12186043/#block_80

Правда, возникает вопрос: а можно ли поставить себе «умный », он же «интеллектуальный » счетчик не дожидаясь замены старого по причине его (старого счетчика) неисправности? Сделать это в индивидуальном порядке?

Четкого ответа здесь нет. Чтобы прояснить ситуацию надо обратиться в вашем энергосбытовую компанию, если речь идет о квартире или в сетевую, если речь идет о частном доме.

Но, как представляется на данные момент, если речь идет о квартире, то перейти на дистанционную передачу показаний можно лишь всем домом. Либо по решению управляющей компании (ТСЖ ), либо по решению ресурсоснабжающей организации (энергосбыта ).

С частными домами ситуация выглядит проще. Никаких «коллективных » решений не потребуется. Однако надо быть готовым к тому, что, если действующий счетчик исправен, то потребителя, обратившегося с заявлением на установку «интеллектуального » счетчика, могут обязать оплатить стоимость прибора и услуг по его установке.

Счетчик воды, передающий показания

Что касается счетчиков воды, то централизованного перехода на приборы учета с возможностью дистанционной передачи данных пока не планируется.

Объясняется это, прежде всего, тем, что в отличие от электросчетчиков, до водяных счетчиков сложно добраться. В большинстве случае они установлены внутри квартиры, доступ к ним возможен лишь при наличии желания собственника. И в отличие от электросчетчиков, массовую кампанию по замене приборов учета воды провести просто нереально. Видимо, поэтому, такой задачи действующее законодательство и не ставит.

Впрочем, сказанное выше не значит, что счетчики воды с дистанционной передачей вовсе невозможно установить. Во многих новостройках современных проектов счетчики воды вынесены в места общего пользования. Организовать централизованную передачу показаний вполне возможно. И многие управляющие компании (ТСЖ , ЖСК) успешно внедряют систему дистанционного сбора показаний.

Системы сбора данных счетчиков воды (равно как и других коммунальных ресурсов) так же нередко устанавливаются еще застройщиком, на этапе строительства многоквартирных жилых домов. Хотя касается это больше недвижимости высокой ценовой категории.

Ну а если вы хотите наладить передачу показаний своих счетчиков воды в «индивидуальном » порядке? Это реально? Ответ – скорее да.

На рынке есть решения, которые позволяют практически любой счетчик воды (необходимо лишь чтобы он был оборудован так называемым импульсным выходом) интегрировать со специальным устройством — радиомодулем, который будет передавать данные об объемах потребления воды. Далее эту информацию получит организация, обеспечивающая расчет за воду (управляющая компания или водоканал). И на ее основе выставит счет.

При этом тянуть к месту установки прибора учета отдельную линию электроснабжения не нужно. Радиомодуль работает от батареек. Емкость источника питания рассчитана на срок работы от 4 до 10 лет для разных моделей.

Принципиально можно выделить две группы устройств:

— которые передают данные через домашнюю WiFi сеть

— которые передают данные по специальным выделенным частотам. Это так называемый NB-IoT (от английского Narrow Band Internet of Things), стандарт «интернет вещей», которые поддерживается крупными сотовыми операторами)

Радиомодуль, о котором шла речь выше, необходим в обоих случаях. Если речь идет о WiFi сети, то модуль должен быть подключен к домашнему роутеру, через который раздается WiFi. Если речь идет о модуле, которые передает данные сразу в сеть, то он должен иметь сим-карту. Карта идет сразу в комплекте поставки, ее стоимость и стоимость трафика на срок на ближайшие 4 года (в некоторых случаях – 6 лет) входит в цену приобретения.

Тонкость же здесь в том, что по себе установка «умного счетчика» еще не означает решение проблемы с передачей показаний. Нужно, чтобы данные об объеме потребления поступили либо «исполнителю » коммунальной услуги (в случае водоснабжения это чаще всего управляющая компания дома или ТСЖ), любо в городской информационно-расчетный центр (такой как ЕИРЦ в Москве или МосОблЕИРЦ в Подмосковье). А «исполнитель » или расчетный центр, эту информацию могли бы считать.

Схема взаимодействия выглядит так:

Если говорить про ЕИРЦы, то по разным регионам ситуация здесь складывается неодинаково. Где-то возможность приема данных от счетчиков с дистанционной передачей показаний уже есть. Где-то – еще не создана. Последних, к сожалению, большинство.

Передающий показания счетчики в Москве

Рассмотрим ситуацию в Москве. Здесь возможность передать в базу ЕИРЦ показания счетчиков воды обеспечивают устройства следующих производителей:

Перечень этот приведен в соответствующем разделе портала Мос.ру — https://www.mos.ru/city/projects/smartdevice/

Он, видимо, уже в ближайшем будущем пополнится и другими компаниями – производителями оборудования.

Стоимость установки радиомодуля у производителей различается незначительно и составляет от 4-5 тысяч рублей.

Интеграция передатчика данных с домашним WiFi, как утверждают разработчики, дело не более сложное, чем настройка доступа к сети, скажем, ноутбука. У модулей, которые передают данные непосредственно в сеть, минуя WiFi, процесс настройки более сложен. Его обычно осуществляет мастер сразу после установки модуля.

Ну а что делать, если показания счетчиков надо передавать не в городской ЕРЦ, а управляющей компании отдельного дома (или ТЖС)? В таком случае УК (ТСЖ ) должна иметь техническую возможность принять и считать сигнал передатчика данных показаний счетчика. Если такой возможности у организации, управляющей домом, нет, то «умный » счетчик становится бесполезным.

Поэтому если платежку вам выставляет управляющая компания, то, прежде чем тратиться на модули передачи показаний счетчика, стоит уточнить, если ли у УК техническая возможность принять эти данные. И какого производителя они (УК ), будут рекомендовать.

Если возможности передать данные непосредственно посредством радиосигнала нет, то остается теоретическая возможность отправить показания с помощью электронной почты или CMC-сообщения. Но этот способ не выглядит надежным, поскольку не дает возможности подтвердить успешного приема и обработки данных.

Установка счетчиков с возможностью передачи данных: резюме

Какой же вывод? По поводу счетчиков электроэнергии он таков, что уже ближайшие годы умные «счетчики » начнут массово ставить собственникам квартир. Хозяевам частных домов такие счетчики уже ставят. И процесс этот будет лишь интенсифицироваться. Формально внедрение умных приборов электроэнергии будет для потребителей бесплатным. Но фактически же стоит понимать, что понесенные расходы энергокомпании компенсируют за счет роста тарифов.

По поводу счетчиков воды главный вывод такой – бесплатной установки счетчиков с дистанционной передачей данных не будет. Но в ряде городов (например , в Москве) уже есть реальная возможность поставить радиомодуль, который будет передавать данные о потреблении воды сразу в ЕИРЦ, и там эти цифры будут использоваться для выставления счетов на воду. Цена вопроса – начиная от 4 тысяч рублей.