Ce este contorizarea inteligentă IoT?

Contorizarea inteligentă este o tehnologie IoT care devine din ce în ce mai răspândită ca opțiune pentru a ajuta consumatorii să economisească energie electrică și să permită o mai bună gestionare a rețelelor de utilități. Probabil că va deveni și mai solicitată pe măsură ce administratorii orașului caută modalități îmbunătățite de a proteja anumite zone în fața unor evenimente meteo nedorite.

Un contor inteligent reprezintă un dispozitiv electronic care înregistrează informații precum consumul de energie electrică, nivelurile de tensiune, curentul și factorul de putere. Acesta comunică informațiile către consumator pentru o mai mare claritate a comportamentului de consum, dar și către furnizorii de energie electrică pentru monitorizarea sistemului și facturarea clienților. Contoarele inteligente înregistrează de obicei consumul energetic aproape în timp real și raportează în mod regulat la intervale scurte de-a lungul zilei. Contoarele inteligente permit comunicarea bidirecțională între contor și sistemul central, ceea ce aduce un plus față de sistemele ce permit doar citirea automată.

Deși, cel mai adesea contorul inteligent este asociat cu un contor de electricitate, termenul poate fi mai general, referindu-se la măsurarea utilităților: gaze naturale, apă, încălzire.

Cum funcționează contorizarea inteligentă IoT?

Un contor inteligent IoT conectează, în general, contorul de utilități al unui consumator la o rețea inteligentă. Apoi trimite în mod regulat informații furnizorilor de utilități. Aceste informații ar putea ajunge la centrul de date fizic al unei companii, dar opțiunea mai obișnuită este să le trimiteți în cloud pentru analize suplimentare. Furnizorii de servicii primesc apoi alerte în timp util despre probleme potențiale, cum ar fi utilizarea mai intensă decât cea normală a rețelei.

Un contor inteligent IoT are, de obicei, două componente principale. Primul este aspectul de măsurare, care adună date în curs despre modul în care un client utilizează resursele. Al doilea este un modul de comunicație pentru trimiterea și primirea informațiilor.

Contorizarea inteligentă oferă o vizibilitate mai bună, indiferent dacă persoana care examinează datele este un client sau un furnizor de utilități. Acest lucru face mai ușor să recunoașteți circumstanțele nedorite și să luați măsuri împotriva lor dacă este necesar.

Care sunt principalele avantaje ale contoarelor inteligente?

Statistica arată că piața contoarelor inteligente are o valoare la nivel mondial de 11,9 miliarde de dolari în 2022. Analiștii se așteaptă ca această cifră să ajungă la 15,2 miliarde de dolari până în 2026. De ce această tehnologie IoT câștigă atât de mult pe piață? (https://www.statista.com/statistics/1304126/global-smart-electricity-meter-market-value/)

Oportunitate de economii

Unul dintre avantajele cele mai frecvent citate ale folosirii contoarelor inteligente este că toți cei implicați au șansa de a economisi bani. Acest beneficiu provine cel mai adesea din conectarea la o interfață dedicată și urmărirea utilizării în timp. Să presupunem că un client vede că este pe cale să utilizeze mai multă energie luna aceasta. S-ar putea decide să reducă consumul, astfel încât factura să se păstreze în jurul sumei obișnuite.

Înainte de a exista această colectare de date, clientul avea surpriza unei facturi mai mari la sfârșitul lunii. Acum, ei pot analiza informații de încredere și le pot folosi pentru a lua decizii mai inteligente și mai atente.

Unii clienți pot folosi și contoare inteligente pentru a economisi în alte moduri. De exemplu, Național Grid din Regatul Unit lansează un program de testare pentru clienții contoarelor inteligente. Scopul este de a încuraja oamenii să-și reducă consumul de energie atunci când rețeaua este, de obicei, sub cea mai mare cerere. Gospodăriile participante vor primi 3 lire sterline pe kWh dacă evită activitățile cele mai consumatoare de energie în acele intervale de timp.

Evitarea unor evenimente nedorite

Furnizorii de utilități economisesc bani obținând date care le permit să evite apariția unor probleme grave. Contoarele inteligente oferă informații despre întreruperile sursei de alimentare. Informațiile asociate pot determina dacă o întrerupere raportată face parte dintr-o problemă mai largă sau o problemă legată de o anumită clădire sau client.

Apoi, indiferent de detaliile legate de întreruperi specifice, datele de contorizare inteligentă pot identifica locația unei întreruperi, pot spune furnizorilor când a avut loc întreruperea și pot oferi alte informații care ajută companiile să prevină probleme viitoare.

Datele contorului inteligent se pot alinia și cu alte surse de informații. De exemplu, unele produse IoT pentru companiile de utilități avertizează despre probleme precum vegetația excesivă sau încărcăturile abundente de zăpadă și gheață. Obținerea de alerte relevante le permite să trimită echipaje pentru a rezolva probleme înainte să se producă întreruperi. Prin urmare, furnizorii economisesc bani.

Planificare îmbunătățită

După cum s-a menționat anterior, de multe ori contorizarea inteligentă este asociată sectorului utilităților și, în special, cu cel legat de energia electrică. Principalele cazuri de utilizare pentru contorizarea inteligentă există în sectorul utilităților. Cu toate acestea, există și alte aplicații. Un exemplu poate fi cel al echipamentelor care îi ajută pe producători să pulverizeze mai multe tipuri de vopsea în amestecurile potrivite. Unele dintre aceste produse dispun de urmărire IoT încorporată, care arată utilizarea resurselor, timpul petrecut per job și multe altele. Oamenii pot folosi acele date pentru a se asigura că au proviziile, angajații și alte necesități pentru a face munca la timp și conform specificațiilor.

Revenind la energia electrică, Statele Unite are nevoie urgent de modernizarea rețelei. Infrastructura actuală se confruntă, printre altele, cu riscuri din cauza schimbărilor climatice și a consumului crescut de energie de la mașinile electrice. Cu toate acestea, datele de contorizare inteligentă ar putea asigura informații pentru profesioniștii din companiile de utilități, despre cum și când să actualizeze rețeaua.

Ca exemplu, matematicienii de la Universitatea din Nottingham s-au bazat pe datele contoarelor inteligente pentru a urmări modul în care compoziția rețelei se modifică în timp. Una dintre concluziile notabile a fost că o creștere a utilizării panourilor solare ar putea pune rețeaua la un risc mai mare de întreruperi de curent.

În ceea ce privește consumatorul, contoarele inteligente îi pot ajuta pe oameni să înțeleagă mai detaliat consumul de energie. Dacă cineva a primit o factură mai mare decât se aștepta, ce a cauzat-o? Sense este o companie de contoare inteligente care folosește învățarea automată pentru a diferenția între 30 de aparate electrocasnice diferite. Oamenii pot urmări utilizarea și pot depinde de aceste informații pentru a lua decizii. De exemplu, dacă frigiderul a început brusc să consume mai multă energie, acest lucru ar putea indica faptul că este timpul pentru un apel la o companie de service sau pentru înlocuirea aparatului.

Există și dezavantaje ale contorizării inteligente IoT?

Contoarele inteligente IoT seamănă cu alte multe tehnologii emergente, deoarece mulți oameni nu sunt imediat de acord cu utilizarea lor. Un studiu a arătat că unii consumatori credeau că aceste contoare inteligente conduc la pierderea controlului asupra datelor lor.

Cu toate acestea, unii participanți la studiu au crezut că au pierdut deja controlul semnificativ asupra datelor lor și prin alte modalități. Astfel, contorizarea inteligentă nu ar avea prea mult un impact negativ suplimentar.

Potențialul de hacking este un alt dezavantaj discutat frecvent. Într-un caz din 2021, cercetătorii în domeniul securității cibernetice au simulat cum ar putea accesa o rețea inteligentă pentru a opri contoarele conectate. Acest lucru este îngrijorător, în special cu infrastructura critică – deja o țintă frecventă pentru infractorii cibernetici.

Dovezile sugerează, de asemenea, că oamenii nu folosesc contoarele inteligente la întregul lor potențial, dar probabil că asta nu este vina lor. Un studiu de la Mission: data Coalition a cercetat cele 14 milioane de contoare inteligente puse la dispoziția oamenilor prin finanțare de 3 miliarde de dolari în 2009. Cercetarea a indicat că, un deceniu mai târziu, doar 2,9% dintre aceste dispozitive aveau activată colectarea datelor în timp real. În plus, multe companii de utilități nu au furnizat interfețe pentru clienți pentru monitorizarea consumului de energie.

Aceste concluzii nu sunt probleme inerente cu contorizarea inteligentă în sine. De fapt, studiul a arătat că majoritatea furnizorilor de utilități au optat pentru a nu oferi clienților informații în timp real. Cei care au făcut-o, de obicei, l-au oferit doar pentru perioade limitate. Totuși, aceste concluzii ilustrează necesitatea de a încuraja companiile să schimbe modul în care folosesc contoarele inteligente și să le ofere clienților date utile.

În final, sunt prezentate câteva exemple de dispozitive inteligente de măsurare, dar și accesorii pentru o bună implementare în sistem.

Contorizarea inteligentă reprezintă viitorul

Deoarece contoarele inteligente colectează și trimit date, nu este nevoie de efectuarea de verificări manuale ale contoarelor pentru a trimite consumul companiilor de utilități. Similar, acele companii nu trebuie să calculeze citirile estimate sau să trimită cititori de contoare în locații fizice dacă oamenii nu reușesc să ofere detalii.

Utilizarea contorului inteligent va deveni tot mai răspândită. Însă, furnizorii de utilități trebuie susținuți să folosească dispozitivele la întreaga lor capacitate și trebuie continuată cercetarea cu privire la securizarea împotriva hacking-ului. Acest lucru este vital pentru stimularea adoptării soluțiilor inteligente.

Exemple de contoare

Sifam Tinsley – control de energie digital, trifazat, LCD cu iluminare de fond

Nr. stoc RS 226-6237 – Producător Sifam Tinsley – Cod de producător NR30IoT 1222MQU0

NR30IoT – Contor pentru rețea energetică pentru aplicații de măsurare a 54 de parametri. Protocolul MQTT este ideal pentru comunicații în aplicații IoT în sisteme de achiziții distribuite. Clasă de precizie ridicată (0.2s pentru energie activă). Ecran LCD complet configurabil de către utilizator (22 vizualizări, 3 parametri pentru fiecare). Măsurare directă (până la 63A) și indirectă (x/1A sau x/5A). Indicații considerând valori ale unor rapoarte programate.

Memorarea valorilor minime și maxime, 2 ieșiri configurabile de alarmă. Opțional cu un modul de ieșiri analogice S4AO (maxim 4 ieșiri de curent sau tensiune). Ieșiri digitale RS-485 – protocol MODBUS. Arhivarea până la 32 de parametri de măsurare în memoria internă de 8 Gb. Interfață ethernet modernă, user-friendly 10/100 BASE-T. Protocol: MODBUS TCP/IP, HTTP, FTP, plus protocol: MQTT (NR30IoT).

Servicii: www server, ftp server, DHCP client. Programarea parametrilor prin USB utilizând software gratuit Econ. Carcasă modulară pentru șină S în acord cu EN 62208 (contorul are lățimea a 6 module).

Contor de energie RS PRO, 1, 3 faze, iluminare de fond

Nr. stoc RS 236-9299 – Producător RS PRO

Pentru acest contor de energie se oferă instrucțiuni de operare, întreținere și instalare. Contorul măsoară și afișează caracteristicile rețelelor 1P2W (o fază doi conductori), 3P3W (trei faze trei conductori) și 3P4W (trei faze patru conductori). Parametri măsurați includ Tensiune (V), Curent (A), Frecvență (Hz), Factor de Putere (PF), Energie activă, reactivă și aparentă (kW/kVA/kVAr), Energie activă totală, importată și exportată (kWh), Energie reactivă totală, importată și exportată (kVArh). Dispozitivul măsoară, de asemenea, și curent maxim solicitat & putere maximă solicitată, pentru perioade prestabilite de timp de până la 60 minute.

Contorul este un transformator de curent de 1A sau 5A și, spre deosebire de alte alternative, dispune de ieșiri de tip puls integrate și comunicație RS485 Modbus RTU; nu este nevoie de module pentru a adăuga dispozitivului funcții de comunicație. În locul programării contorului prin modbus, contorul inteligent dispune de un meniu integrat de configurare protejat cu parolă. De asemenea, dispozitivul nu necesită o sursă de alimentare separată. Auxiliarul de auto-alimentare provine din orice fază conectată la tensiunea de intrare, acest lucru însemnând că, dacă una dintre faze are probleme, unitatea se va autoalimenta de la o altă fază, asigurând că contorul continuă să măsoare utilizarea energiei.

Contor de energie Phoenix Contact pentru 3 faze

Nr. stoc RS 175-0481 – Producător Phoenix Contact – Cod de producător 2908588

Contorul de energie trifazat prezentat asigură măsurarea directă a energiei active în rețele de până la 500V/80A, cu ieșire S0, cu intrare digitală și interfață RS-485, fiind certificat în acord cu directiva MID.

Caracteristici tehnice

Contor de energie Carlo Gavazzi – o fază, ecran LCD

Nr. stoc RS 224-7703 – Producător Carlo Gavazzi  – Cod de producător EM112DINAV01XM1PFB

Analizor de energie monofazat cu afișaj LCD cu iluminare de fond și tastatură tactilă integrată. Recomandat în special pentru contorizarea energiei active și pentru alocarea costurilor în aplicații de până la 100A (conexiune directă), cu disponibilitate de gestionare a tarifelor duale. Poate măsura energia importată și exportată sau poate fi programat să ia în considerare doar cea importată. Carcasă pentru montare pe șină DIN, cu grad de protecție frontală IP51. Analizorul este prevăzut, opțional, cu ieșire de impuls proporțională cu energia activă măsurată, port RS485 Modbus sau port M-bus.

Analizor de energie cu o singură fază • Clasă 1 (kWh) în acord cu EN62053-21 • Clasă B (kWh) în acord cu EN50470-3 • Precizie ±0,5% RDG (curent/tensiune) • Măsurare directă a curentului de până la 100AAC • Ecran LCD cu iluminare de fond (3× 8-digiți) cu tastatură tactilă integrată • Citire energie pe display: 8 digiți • Citire variabile pe display: 4 digiți.

MikroElektronika LTE IoT Click SARA-R410M02B – placă senzorială pentru măsurare inteligentă IoT

Nr. stoc RS 249-3960 – Producător MikroElektronika – Cod de producător MIKROE-3072

LTE IoT Click este o placă suplimentară compactă care conține o soluție completă și eficientă din punct de vedere al costurilor, care oferă transmisii de date multi-bandă pentru soluții de arie extinsă de putere redusă. Această placă dispune de SARA-R410M-02B, un modul celular care acceptă tehnologiile LTE CAT M1 și Narrowband 1 (NB1), dezvoltat având în vedere aplicațiile IoT de la u-Blox. Proiectat pentru operare la nivel mondial, cu un set bogat de protocoale Internet, echipat cu interfețe standard din industrie (UART, USB…), indicatori de rețea și stare, comenzi AT familiare setate prin interfața UART, conector micro USB pentru interfața cu aplicația software de la u- Blox, sunt doar câteva dintre caracteristicile disponibile pe acest Click board™. Numeroasele sale caracteristici îl fac potrivit pentru utilizarea într-o gamă largă de aplicații M2M, cum ar fi contorizarea inteligentă în diverse industrii (agricultură, distribuția gazelor, distribuția apei), urmărirea produselor și multe altele. LTE IoT Click este susținut de o bibliotecă compatibilă cu mikroSDK, ce include funcții care simplifică dezvoltarea software-ului. Acest Click Board™ vine ca un produs complet testat, gata de a fi utilizat pe un sistem echipat cu socket mikroBUS™.

Specificații

• Tip LTE IoT – aplicații de măsurare inteligentă, rețea IoT, monitorizare de la distanță, automatizare și control și alte aplicații IoT/M2M care se bazează pe conexiune în rețele celulare și multe altele.
• Module pe placă – LTE IoT Click se bazează pe SARAR410M-02B, un modul multimod configurabil LTE Cat M1/NB1 cu suport global pentru aplicații IoT și M2M de la u-Blox.
• Interfață UART, USB
• Compatibilitate mikroBUS
• Dimensiune placă L (57,15 mm × 25,4 mm)
• Tensiune de intrare de 3,3V sau 5V

Înregistrator de temperatură Lascar EL-IOT-1

Nr. stoc RS 220-7276  – Producător Lascar – Cod de producător EL-IOT-1

EL-IOT este ușor de configurat și, odată configurat, dispozitivul poate fi plasat oriunde în raza de acțiune a rețelei WiFi, monitorizând și înregistrând continuu datele în EasyLog Cloud. Apoi puteți utiliza Cloud pentru a accesa, analiza și partaja datele voastre de pe orice dispozitiv conectat la internet din întreaga lume. EL-IOT poate fi setat cu alarme de depășire superioare și inferioare. Dacă unul dintre parametri este încălcat, o alarmă instantanee este activată. Opțiunile de alarmă includ alerte prin e-mail (care pot fi trimise la una sau mai multe adrese de e-mail), mesaje SMS și alerte cu indicator și sunet de pe dispozitiv. Dispozitivul poate fi alimentat folosind bateriile furnizate sau un adaptor și este prevăzut cu suport de montare pe perete pentru o instalare ușoară.

• Senzori de temperatură interni de la -20 la 60°C
• Precizie ±0,5°C
• Datele se încarcă în EasyLog Cloud

Datele vitale pot fi accesate de pe orice computer, tabletă sau dispozitiv mobil cu EasyLog Cloud. De la locații unice la operațiuni la nivel mondial, sistemul este perfect scalabil și poate rula prin rețelele voastre wireless existente. Evenimentele critice sunt notificate anumitor utilizatori în câteva secunde printr-un sistem de alarmă care este ușor adaptat cerințelor voastre exacte. Datele sunt accesibile 24/7, iar instrumentele online puternice fac mai simplu ca niciodată vizualizarea, compararea și analizarea citirilor. Este creată automat o listă de audit, care include atât evenimente de sistem, cât și evenimente de date. Conturile Starter și Professional sunt disponibile, întotdeauna flexibile și fără contracte blocate.

Autor: Bogdan Grămescu
Aurocon Compec – https://www.compec.ro