Đồng hồ nước thông minh

Những thách thức khi áp dụng Đồng hồ nước thông minh

Đồng hồ nước thông minh cho phép các Công ty tiện ích (Nhà máy nước) tự động thu thập dữ liệu tiêu thụ, loại bỏ việc đọc đồng hồ thủ công, nâng cao hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Nó cũng cung cấp cơ hội để phát hiện rò rỉ và tiêu thụ bất thường hiệu quả hơn so với các phương pháp thủ công.

Với áp lực ngày càng tăng trong việc bảo tồn nguồn nước hạn chế,Đo nước thông minh cung cấp cho các Công ty nước cơ hội để hợp lý hóa các quy trình phân phối nước thông qua các quyết định dựa trên dữ liệu.

Hệ thống đồng hồ đo nước thông minh
Hệ thống đo nước thông minh, Nguồn ảnh: Dventus

Một hệ thống thông minh điển hình dựa vào các cảm biến điện tử và mạng truyền thông hai chiều để đọc, lưu trữ và truyền dữ liệu từ xa để phân tích và phản hồi.

Máy phát được gắn với đồng hồ nước tải dữ liệu tiêu thụ lên máy chủ xử lý để phân tích, lập hóa đơn và các quy trình khác. Thông thường, tần số truyền và đọc công tơ tự động rất linh hoạt và có thể là hàng ngày, hàng giờ, thời gian thực, v.v.

Khi nhiều công ty tiện ích chuyển đổi từ các phương pháp đọc đồng hồ thủ công thông thường, họ đang ngày càng áp dụng tính năng Đọc đồng hồ tự động (AMR) và Cơ sở hạ tầng đo lường nâng cao để tự động hóa quy trình đọc và thanh toán.

Mời bạn đọc thêm: Các loại Đồng hồ nước – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Một hệ thống thông minh mang lại những lợi ích, chẳng hạn như:

  • Sử dụng và thanh toán minh bạch cho người tiêu dùng,
  • Loại bỏ việc đọc đồng hồ thủ công,
  • Cải thiện khả năng phát hiện rò rỉ và giảm chi phí bảo trì cho công ty cấp nước.

Tuy nhiên, các công ty nước cần phải vượt qua một số thách thức về tài chính và công nghệ để nhận ra những lợi ích đầy đủ của hệ thống kỹ thuật số.

Trước khi xem xét những thách thức và cách vượt qua chúng, trước tiên chúng ta hãy xem cách hoạt động của tính năng đo lường thông minh.

Đồng hồ nước thông minh hoạt động như thế nào?

Hệ thống đo nước thông minh (SWM) dựa trên một số công nghệ để tự động hóa việc thu thập và phân tích dữ liệu đồng hồ. Một hệ thống điển hình bao gồm một đồng hồ đo nước với một bộ ghi dữ liệu để thu thập thông tin, một công nghệ truyền thông để truyền dữ liệu thu được và một máy chủ để xử lý thông tin.

Thông thường, hệ thống thông minh cho phép các Công ty tiện ích hoặc các công ty bên thứ ba liên tục theo dõi hoặc đọc thông tin sử dụng nước theo thời gian thực hoặc theo khoảng thời gian đã định. Nó cũng cho phép khách hàng truy cập dữ liệu tiêu dùng của họ từ các cổng trực tuyến – sử dụng thiết bị di động và máy tính.

Trong thực tế, các tiện ích thường sử dụng nhiều công nghệ truyền thông khác nhau để giải quyết các mục tiêu truyền dẫn khác nhau. Kết nối dây trực tiếp cung cấp kết nối hấp dẫn, đáng tin cậy và băng thông cao. Tuy nhiên, điều này là tốn kém và đôi khi không thực tế do chi phí lắp đặt và bảo trì hệ thống dây dẫn hàng triệu mét cao.

Mặt khác, mạng không dây linh hoạt hơn và có khả năng kết nối nhiều thiết bị hơn với chi phí và công sức thấp hơn. Một số công nghệ không dây phổ biến để đo thông minh bao gồm Cellular, Wi-Fi, Bluetooth, LoRa, vệ tinh, v.v.

Các mạng truyền thông khác nhau về phạm vi tối đa, tốc độ truyền, dung lượng, khả năng chịu suy luận và các yếu tố khác. Vì lý do này, các tiện ích có thể kết hợp các công nghệ có dây và không dây khác nhau để cải thiện vùng phủ sóng và chất lượng.

Lợi ích của đo nước thông minh

Đo sáng thông minh cải thiện hoạt động đồng thời giảm mức tiêu thụ bình quân đầu người, lãng phí, rò rỉ và chi phí vận hành và bảo trì. Các lợi ích chính bao gồm;

  1. Theo dõi lưu lượng, phân phối và tiêu thụ nước
  2. Cải thiện khả năng tiếp cận nước sạch và an toàn
  3. Cho phép truy cập thường xuyên hoặc theo thời gian thực vào thông tin tiêu thụ nước và thanh toán
  4. Giảm chi phí đọc đồng hồ nước thủ công
  5. Cải thiện phát hiện rò rỉ và gian lận.
  6. Tăng độ chính xác của việc thu thập dữ liệu

Những thách thức trong đo nước thông minh

Mặc dù có nhiều lợi ích và cơ hội mà đo nước thông minh mang lại nhưng việc áp dụng rất chậm do chi phí cao, hạn chế về công nghệ, khuôn khổ quy định và những thứ khác.

Những hạn chế chính bao gồm:

  1. Chi phí triển khai cao
  2. Thiếu cơ sở hạ tầng đủ để hỗ trợ đo nước thông minh
  3. Thiếu kĩ năng
  4. Các vấn đề về khả năng tương thích
  5. Tín hiệu giao tiếp yếu ở một số vị trí
  6. Những thách thức về hệ thống cáp điện ở những vị trí hạn chế và xa xôi

Phạm vi tiếp cận mạng hạn chế

Bất chấp những lợi ích của công nghệ không dây, có thể có một số thách thức, đặc biệt là với các đồng hồ được lắp đặt ở tầng hầm hoặc các vị trí có tín hiệu yếu. Ngoài ra, việc thiếu các thiết bị tương thích là một thách thức nếu cơ sở hạ tầng có dây hoặc không dây hiện có không hỗ trợ các công nghệ truyền dẫn.

Cấp nguồn cho các thiết bị điện tử

Cấp nguồn cho các thiết bị đo nước thông minh thường là một thách thức đối với các địa điểm không có điện lưới. Các tiện ích có thể dựa vào các nguồn điện ngoài lưới như năng lượng mặt trời và gió. Đối với những nơi hẻo lánh, nơi dây cáp chạy là một thách thức, các tiện ích có thể lắp đặt các thiết bị có pin lâu dài. Tốt nhất, pin sẽ có tuổi thọ vài năm mà không cần thay thế.

Sử dụng nhiều tài nguyên với tần suất thu thập và truyền dữ liệu cao

Mặc dù tần suất thu thập và truyền dữ liệu cao hơn cung cấp nhiều thông tin cập nhật hơn và tính linh hoạt cao hơn, nhưng nó có những thách thức như tiêu thụ nhiều năng lượng hơn, do đó tuổi thọ pin ngắn hơn. Nó cũng làm tăng nhu cầu về dung lượng lưu trữ và xử lý nhiều hơn để xử lý lượng dữ liệu tăng lên.

Khoảng thời gian truyền ảnh hưởng đến mức tiêu thụ năng lượng và tuổi thọ của pin. Ví dụ, ở khoảng thời gian truyền 6 giây, pin có thể chỉ dùng được một năm. Mặt khác, pin trong hệ thống có khoảng thời gian từ 1-5 phút hoặc 15-30 phút có thể kéo dài tương ứng trong ba năm hoặc sáu năm.

Khả năng tương thích kém

Các tiện ích đã và đang dựa trên sự kết hợp của các công nghệ độc quyền tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn để triển khai SWM. Tính không tương thích khiến việc kết nối các hệ thống khác nhau hoặc nâng cấp các mạng hiện có dựa trên các công nghệ độc quyền trở thành một thách thức. Ngoài ra còn có nguy cơ bị nhà cung cấp khóa, nâng cấp đắt tiền và thiếu tính linh hoạt.

Việc thiếu các tiêu chuẩn truyền thông mở được chấp nhận rộng rãi là một thách thức khác. Ngày nay, có rất nhiều đồng hồ đo nước thông minh sử dụng NB-IoT, LoRa và các giao thức tiêu chuẩn khác.

Giao dịch với nhiều nhà cung cấp dịch vụ / Quyền sở hữu

Một hệ thống đo lường thông minh điển hình dựa vào một số nhà cung cấp cung cấp các công nghệ khác nhau. Ví dụ: một công ty sẽ cung cấp thiết bị ghi dữ liệu, trong khi một hoặc nhiều nhà cung cấp sẽ cung cấp công nghệ truyền thông để truyền dữ liệu. Tùy thuộc vào thiết lập, (các) công ty khác có thể cung cấp dịch vụ lưu trữ và xử lý dữ liệu.

Hiện tại, hầu hết nhân viên tiện ích không có các kỹ năng cần thiết và nhiều công ty phải dựa vào các nhà sản xuất thiết bị và nhà cung cấp dịch vụ bên thứ ba để duy trì các thiết bị và mạng khác nhau. Thật không may, giao dịch với nhiều nhà cung cấp có thể là một thách thức. Do đó, các công ty tiện ích nên xem xét việc thuê các chuyên gia hoặc đào tạo công nhân của họ để trang bị cho họ những kỹ năng cần thiết.

Chi phí triển khai cao

Chi phí triển khai hệ thống đo lường thông minh cao và là một rào cản đáng kể. Bên cạnh việc nâng cấp mạng lưới phân phối hiện có, hệ thống yêu cầu các công nghệ khác để thu thập, lưu trữ, truyền và xử lý dữ liệu.

Để giảm thiểu chi phí, các công ty tiện ích nâng cấp các công tơ thông thường hiện có và cân nhắc hợp tác và chia sẻ mạng lưới liên lạc với các nhà cung cấp khác như các công ty phân phối điện và khí đốt.

Nâng cấp công nghệ đo nước thông minh

Công tơ điện tử thông minh đắt tiền và là thách thức lớn khi thay thế hàng triệu thiết bị truyền thống. Thay vì cài đặt các mô hình kỹ thuật số tốn kém, các tiện ích có thể bổ sung các công nghệ kỹ thuật số vào các công tơ thông thường hiện có.

Các kỹ thuật nâng cấp phổ biến bao gồm;

Thêm một máy ảnh OCR

Trong kỹ thuật này, các nhà cung cấp gắn một máy ảnh Nhận dạng Ký tự Quang học (OCR) vào đồng hồ trên vị trí mà nó ghi lại số đọc của đồng hồ từ màn hình. Sau đó, nó sẽ gửi dữ liệu đến một cổng hoặc máy chủ thông qua mạng có dây hoặc không dây. Sau đó, một thuật toán OCR sẽ chuyển đổi hình ảnh đọc đồng hồ đã chụp thành một định dạng kỹ thuật số phù hợp để xử lý. Thông thường, bộ chuyển đổi OCR và mô-đun máy ảnh tương thích với nhiều loại máy đo kế thừa và dễ lắp.

Đính kèm bộ ghi xung

Đồng hồ đo nước đầu ra xung điển hình có một “Reed Switch” thường mở được gắn vào mặt của thanh ghi. Reed switch thường gần một nam châm gắn với trống cơ (mechanical drum) hoặc mặt số bên trong đồng hồ.

Khi một lượng nước chảy đặt trước, mặt số hoặc trống sẽ quay và di chuyển nam châm lại gần và sau đó ra khỏi switch, do đó làm cho nó đóng và mở. Một chu kỳ đóng và mở switch được tính là một xung và tương ứng với một lượng nước nhất định.

Một thiết bị ghi, được gắn với đồng hồ tiêu chuẩn với đầu ra tiêu chuẩn (SO), đếm số xung tương ứng với lượng nước tiêu thụ. Nó cũng có thể lưu trữ dữ liệu trước khi truyền đến máy chủ xử lý. Từ đây, một mô-đun giao tiếp tương thích cung cấp kết nối và khả năng truyền dữ liệu đến một máy chủ xử lý. Một số thiết bị truyền thông điển hình bao gồm mô-đun RS482 ModBus dựa trên dây hoặc các modem không dây.

Ngoài ra còn có các bộ đếm xung không dây hoạt động với bất kỳ máy đo nào có đầu ra tiêu chuẩn (SO). Chúng không cần gắn vật lý và hoạt động từ xa từ khoảng cách vài mét.

Giao thức Modbus RS485

Các nhà máy nước có thể thêm các giao diện hoặc mô-đun RS485 Mbus hoặc Modbus để truyền dữ liệu tiêu thụ từ đồng hồ nước đến nền tảng ghi dữ liệu. Giao diện nối tiếp RS485 sử dụng giao thức Modbus, đây là một tiêu chuẩn giao tiếp nối tiếp đáng tin cậy và dễ sử dụng. Trên thực tế, một đường truyền có thể phục vụ tới 32 thiết bị đồng thời cho phép liên lạc trên khoảng cách xa lên đến 1,2 km.

Ngoài việc thu thập dữ liệu tiêu thụ, các mô-đun dựa trên Mbus và Modbus cho phép các nhà máy nước thu được các loại thông tin khác từ hệ thống nước. Việc bổ sung các cảm biến có liên quan khác cho phép hệ thống nước thông minh thu thập và truyền các dạng dữ liệu khác, bao gồm chất lượng nước, nhiệt độ, độ nhiễm bẩn, v.v. Giao thức hỗ trợ HMI, SCADA và các phần mềm thu thập dữ liệu phổ biến khác. Do đó, nó cho phép các tiện ích thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau và sau đó trình bày nó ở định dạng có thể đọc được để xử lý và sử dụng.

Công nghệ đo nước thông minh hiệu quả về chi phí và đáng tin cậy

Việc triển khai đo lường nước thông minh còn chậm do chi phí cao và các hạn chế kỹ thuật như thách thức về nguồn điện và kết nối.

Ngày nay, một số Hãng sản xuất đồng hồ nước thông minh đã nâng cấp công nghệ, tăng thời lượng pin của đồng hồ, giảm giá thành để giúp cho việc áp dụng đo nước thông minh trở thành thực tế.

Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc bạn thành công

Bài viết được dịch và tham khảo từ water meter system

Tâm Mr.

Admin

Thư viện bài viết:

Chia sẻ cho Bạn của Bạn!

One comment

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.