Meranie spotrebovaného množstva vody a energie

Otázky spojené s vyčerpávaním súčasných zdrojov pitnej vody a energie, ktoré prináša priamoúmerné zvyšovanie ich cien, stoja v popredí už niekoľko rokov. V tejto súvislosti sa stáva nanajvýš aktuálnym meranie spotrebovaného množstva vody a energie. Jednou z kľúčových oblastí je pritom výber správnej technológie a komponentov merania.

 Je preukázané, že kvalita merania závisí od typu merača. Výsledky testovania komponentov meračov dokazujú aj výrazný vplyv kvality jednotlivých komponentov na kvalitu merania. Každý merač sa pritom ako fakturačné meradlo vyrába, kalibruje a overuje v zmysle platných noriem a predpisov.

Okrem otázky nákladovosti sú pre dodávateľov a odberateľov zaujímavé a podstatné aj systémy merania spotreby vody a energie, to znamená, akým spôsobom sa realizuje zber údajov z meračov. V skutočnosti tak ide nielen o kvalitu merania, ale aj o schopnosť komunikácie s meračom. Dnes, keď už sa komunikačné technológie stali alebo stávajú každodennou súčasťou nášho života, sa aj na technológie odpočtov meračov kladú vysoké nároky. Zber údajov realizovaný vizuálne v mesačných alebo dlhších intervaloch je časovo náročný, generuje množstvo chýb spôsobených vizuálnym odpočtom a, navyše, nie je aktuálny (odpočet pre celý systém sa nevykonal v jednom okamihu). Od inštalácie systému zberu údajov sa teda očakáva redukcia nákladov, eliminácia chýb pri odčítavaní merača, aktuálnosť a správnosť údajov pre fakturáciu a zachovanie súkromia nájomníka/vlastníka priestorov, kde sú meradlá namontované.

Diaľkový prenos údajov
Požiadavky, ktoré sa kladú na zber údajov, rieši diaľkový prenos údajov z meračov (spotreby vody). Rádiový systém riešenia odpočtov umožňuje odčítanie merača v reálnom čase bez nutnosti prístupu k nemu.
Obojsmerná komunikácia ponúka možnosť odpočtu konkrétneho merača v sieti na zistenie aktuálneho stavu a akýchkoľvek odchýlok od bežného profilu prietoku. Zároveň takáto komunikácia ponúka možnosť nastaviť systém na signalizovanie a alarm pri detegovaní chýb a nepovoleného ovplyvňovania. Proces odčítania nevyžaduje prítomnosť vlastníka priestoru, kde sa merač nachádza. Tok údajov tvorí neprerušovanú sieť od odčítania údajov z vodomeru až po ich vstup do fakturačného programu.

Rádiotransponder je elektronické zariadenie napájané lítiovou batériou, ktoré registruje impulzy prichádzajúce prostredníctvom vysielača impulzov z pripojeného vodomera. Hodnota prichádzajúcich impulzov (počet litrov na 1 impulz), výrobné číslo a počiatočný stav vodomera sú programovateľné. Pri dopyte rádiotransponder prenáša aktuálny stav vodomera. Použitím kábla požadovanej dĺžky sa rádiotranspondery umiestňujú do najvýhodnejšej polohy z hľadiska rádiového prenosu. Puzdrá všetkých rádiotransponderov sú vyrobené z plastu vysokoodolného proti nárazom a sú zaliate špeciálnou zmesou, čím spĺňajú požiadavky na IP 68. Všetky rádiotranspondery sa teda môžu inštalovať aj na miestach, kde prichádza do úvahy zaplavenie vodou.

Ako a kde to funguje
Takýto systém uviedla na trh napríklad firma Sensus Slovensko. Všetky merače spotreby zapojené do systému sú vybavené rádiotrans­ponderom s vlastným (batériovým) napájaním s výkonom 25 mW. Rádiotranspondery pracujú v režime dopyt – odpoveď, pričom obojsmerná komunikácia prebieha v pásme 868 MHz. Dopyt pre rádiotransponder vysiela napríklad rádiomodem vstavaný v ručnom termináli, a to po zadaní príkazu operátorom alebo automaticky. Ak sa dopytovaný rádiotransponder nachádza v dosahu, v okamihu dopytu sa aktivizuje a odpovedá informáciou o stave merača, na ktorom je namontovaný. Následne opätovne prechádza do stavu „čakania na dopyt”. Bez dopytu rádiotransponder neprenáša žiadne údaje.

Takýto systém bol špeciálne vyvinutý na odčítanie meračov, ktoré sú nainštalované na ťažko dostupných montážnych miestach, ako sú šachty, pivnice, suterény, objekty s obmedzeným prístupom a podobne.

Flexibilné metódy odčítania
Vďaka flexibilite systému v typológii možno realizovať odčítanie rôznymi metódami – mobilným systémom, stacionárnou sieťou (systém odčítania z jedného pevného bodu) alebo zmiešaným systémom odčítania.

V prípade mobilného systému postačuje na vykonanie odpočtu priblížiť sa k meraču na vzdialenosť do 500 m. Skúsenosti z praxe ukazujú, že na komunikáciu v exteriéri je pri normálnych podmienkach (napríklad okolie budovy) dosah rádiového signálu 100 až 200 m. Pri inštalácii v šachte alebo na iných ťažko prístupných miestach sa dosah rádiového signálu skracuje, štandardne na 20 až 100 m, ale môže to byť aj kratšia vzdialenosť. Prekážkou v komunikácii sú hlavne železobetónové konštrukcie. Po vykonaní výzvy na odpočet odpovedia pri naplánovanej pochôdzke automaticky všetky merače tejto pochôdzky alebo pri voľnom odpočte odpovedia automaticky všetky merače, ktoré sa nachádzajú v danom odpočtovom pásme. Počet odčítavaných meračov je v podstate neobmedzený a je limitovaný len veľkosťou pamäte terminálu.

Zber údajov z meračov
Na zber údajov z meračov je určený ručný terminál so vstavaným rádiomodulom a anténou. Terminál má priemyselné vyhotovenie s ochranou proti prachu a striekajúcej vode, je odolný proti pádu na tvrdý povrch a zároveň vhodný aj na prácu v zlých poveternostných podmienkach. Ručný terminál pracuje pod operačným systémom Windows CE s vlastným softvérom, ktorý umožňuje odčítanie údajov manuálne alebo v automatickom režime (vopred preddefinované odpočty), ukladá odčítané údaje do vnútornej pamäte a pri pripojení k PC prostredníctvom dokovacej stanice a USB kábla prenáša uložené údaje na ďalšie spracovanie.

Rozmiestnením zosilňovačov sa môže mobilný systém konvertovať na systém odčítania vodomerov z jedného pevného bodu. Takýto systém sa realizuje prostredníctvom GPRS brány, v ktorej sa kombinujú výhody bezdrôtovej technológie osvedčenej v teréne pochôdzkovým spôsobom odčítavania a výhody vzdialeného odčítavania cez internet prostredníctvom stacionárnej siete. Jedna GPRS brána umožňuje pripojiť až 500 meračov a podporuje odčítanie konkrétneho merača sprostredkovaním až cez tri zosilňovače rádiového signálu. Brána je pripojená k FTP serveru prostredníctvom zabudovaného GPRS modemu. Administrácia siete a štruktúra zasielaných údajov sa nastavujú cez konfiguračný súbor vytvorený v exceli.

Konkrétne realizovaný systém nie je pevný, ne­menný. Rozšíriť už existujúcu rádiovú sieť o me­rače možno kedykoľvek. Realizácia rozšírenia, resp. doplnenia siete je jednoduchá a rýchla.

Realita na Slovensku
Realizáciou rádiového systému sa z nevyhnutnosti potreby merania spotreby prechádza na sofistikované riešenie, ktoré na jednej strane poskytuje spomínané výhody, na druhej strane si však, prirodzene, vyžaduje zvýšené počiatočné náklady. A práve otázka financií je prekážkou realizácie nejedného navrhnutého projektu.
Aj napriek tomu je však dnes na Slovensku funkčných niekoľko projektov v Bardejove (40 meracích miest), Košiciach (230 meracích miest), Liptovskom Petre (11 meracích miest), Liptovskom Hrádku (60 meracích miest), Trnave (30 meracích miest), Novom Meste nad Váhom (44 meracích miest) či v Bratislave (dva projekty, 161 meracích miest). Každý z projektov je jedinečný a „ušitý“ priamo na mieru, aj keď ide vždy o projekty na odpočet vodomerov a merače tepla. Merače v tomto prípade poskytujú podstatne viac informácií ako iba stav daného merača – štatistické údaje, archivované údaje o spotrebe za posledných 16 mesiacov a podobne. Počet odpočtov je však limitovaný.

Keďže sa všetky komponenty odpočtového systému batériovo napájajú s maximálnou životnosťou 12 rokov, na zachovanie životnosti sa odporúča počet odpočtov jeden za týždeň. Pri mobilnom systéme takýto odpočet nie je nevyhnutný, ani sa nepožaduje, postačuje mesačný odpočet. Pri stacionárnom systéme sa však niekedy kladú požiadavky na monitorovanie siete alebo odpočet niekoľkokrát denne, čo batériovo napájaný rádiový systém neumožňuje.

Podobne ako v západnej Európe, kde sú systémy odpočtov meračov rozšírené vo veľkej miere, aj na Slovensku badať tendenciu začať s mobilným systémom na menšom počte meračov a systém postupne rozširovať až k pevnému, resp. stacionárnemu systému. V každom prípade však možno povedať, že využívanie systémov diaľkového odpočtu meračov je jedným z prvých krokov postupného prechodu k inteligentným sieťam.

Príklad z praxe
Prenikanie moderných systémov odpočtu energie do praxe ukazujú inštalácie, ktoré sa v poslednom čase podarilo zrealizovať na Slovensku. Medzi realizácie uplynulého roku patrí aj projekt rádiového systému spoločnosti Sensus Slovensko v budovách City Bussines Centra 3, 4, 5 na Karadžičovej ulici v Bratislave, kde sa vytvorila stacionárna rádiová sieť na meranie spotrebovaného množstva studenej vody. Projekt v City Bussines Centre zahŕňa dve 7-poschodové a jednu 12-poschodovú budovu s dvomi podzemnými podlažiami. V dnešnej fáze je tam osadených 40 meracích miest vrátane merania na päte budov. Na meranie spotreby vody na vstupoch do budov sa inštalovali priemyselné vodomery s vysielačmi impulzov a rádiotranspondermi.

V jednotlivých samostatných jednotkách budov sú osadené vodomery typu 120 s rádiovým modulom. Rádiotransponder je kompaktný elektronický prístroj, ktorý sníma otáčky ručičky vodomera, naprogramovanou hodnotou impulzu ich mení na stav vodomera a pri dopyte tento stav prenáša do dopytovacieho zariadenia.

Na diaľkové odčítanie vodomerov prostredníctvom rádiotransponderov je na streche jednej z budov umiestnený tzv. komunikačný bod – GPRS brána. Inštalovaním tejto brány sa zabezpečuje odčítanie celej siete z jedného miesta a následný prenos dát do centrálneho PC na spracovanie odčítaných dát spotreby.
Komunikáciu medzi bránou a jednotlivými meračmi spotreby zabezpečuje 14 zosilňovačov s výkonom 500 mW a transponder s výkonom 25 mW. Údaje z meračov sa v predvolenom časovom intervale zhromažďujú v GPRS bráne, ktorá ich následne prostredníctvom bezdrôtovej technológie cez zabudovaný GPRS modem posiela na FTP server. Administrácia rádiovej siete (štruktúra zasielaných údajov, spravovanie rádiových modulov) sa realizuje konfiguračným súborom uloženým na FTP serveri.

Aplikovanie odpočtového systému umožňuje získať denné či mesačné profily spotreby a aktuálne stavy meradiel, ktoré slúžia ako podklady na fakturáciu. Okrem toho možno takýmto odpočtovým systémom vytvárať detailné dátové analýzy jednotlivých meračov, a tým získať možnosti okamžitej reakcie v prí­pade potreby (úniky, poruchy potrubia a podobne).

Čo možno čakať od rádiového systému Vlastníci: Vlastníci, resp. nájomníci priestorov, kde sa meranie uskutočňuje, rádiový systém rozhodne oceňujú, pretože ho ani nespozorujú. Inštalovaním systému zostáva nenarušená a chránená ich súkromná zóna – do bytu, resp. priestoru už nebude vstupovať cudzia osoba, aby odčítala hodnoty z meračov. Prítomnosť majiteľa/nájomníka priestoru pri odčítaní merača nie je potrebná. Fakturácia nákladov na spotrebu sa uskutoční bez časových sklzov. V minulosti „obľúbené“ odhady a predpoklady spotreby sú v nenávratne. Namontovaním rádiového systému zároveň nájomník/vlastník merača nestráca možnosť kontroly „svojej“ spotreby energie – merače, ktoré pracujú v systéme, si aj pri nainštalovanom rádiovom module ponechávajú možnosť klasického odčítania. Dodávatelia, prevádzkovatelia, správcovia: Rádiový systém má svoje výhody aj pre dodávateľov energie, prevádzkovateľov, resp. správcov priestorov, kde sú merače inštalované. K nameraným a odčítaným hodnotám možno mať prístup kedykoľvek – nie sú potrebné dohody na termín odčítania (s nevyhnutnou prítomnosťou nájomníka) a hlavne eliminujú sa chyby ľudského faktora pri odčítaní hodnôt spotreby a pri ich manuálnom zápise.

Zhrnutie
Ako vidieť, realizácia systému diaľkového odpočtu meračov je finančne náročnejšia, ale výhody ako zachovanie súkromia nájomníka/vlastníka, online dáta k dispozícii v stanovený deň a hodinu, fakturácia z reálnych dát, šetrenie nákladov pri odpočtoch, monitorovanie siete a mnohé ďalšie dokážu pri argumentovaní „správnemu“ adresátovi projekt presadiť. Na Slovensku sme zatiaľ na počiatku cesty, každý úspešný projekt však zabezpečuje budúcnosť, v ktorej budú systémy odpočtu samozrejmosťou.

Článok vznikol z podkladov spoločnosti Sensus Slovensko, a. s., ktorá je jedným z popredných medzinárodných dodávateľov výrobkov a služieb v oblasti meracej techniky na meranie tepla, vody, elektriny a plynu.

(sf)
Foto: Sensus Slovensko, Dano Veselský

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.