Systemy zdalnego odczytu coraz częściej stają się ważnym elementem cyfryzacji przedsiębiorstw wodociągowych. Automatyzują pozyskiwanie danych z wodomierzy, zapewniają dostęp do informacji pomiarowych z większą częstotliwością i otwierają nowe możliwości ich wykorzystania w codziennej pracy.
Samo podjęcie decyzji o wdrożeniu zdalnego odczytu to jednak dopiero początek. Pozostają pytania o model odczytu, technologię komunikacji, istniejącą infrastrukturę, integrację z wykorzystywanymi systemami czy możliwość dalszej rozbudowy rozwiązania.
Nie ma przy tym jednej architektury, która sprawdzi się w każdym przedsiębiorstwie. Inaczej wygląda projekt obejmujący kilka tysięcy wodomierzy na stosunkowo zwartym obszarze, inaczej rozproszone punkty pomiarowe na terenie kilku gmin, a jeszcze inaczej infrastruktura, w której część urządzeń znajduje się w piwnicach, studniach wodomierzowych lub innych miejscach o trudnych warunkach zasięgowych.
Dlatego projektowanie systemu warto rozpocząć nie od wyboru konkretnej technologii, lecz od określenia warunków i celów wdrożenia.
Najpierw określ, jakich danych potrzebujesz
Jednym z pierwszych pytań powinno być nie „jaką technologię wybrać?”, ale„jakich danych potrzebujemy i do czego będziemy je wykorzystywać?”
W jednym przedsiębiorstwie wystarczający będzie odczyt np. raz na miesiąc, raz na tydzień (systemy objazdowe) lub codziennie (systemy stacjonarne). W innym wymagana będzie też historia pomiarów czy informacje o zdarzeniach i alarmach. Odmienne wymagania pojawią się również wtedy, gdy dane mają służyć nie tylko do rozliczeń, lecz także do bieżącego monitorowania infrastruktury.
Współczesny system zdalnego odczytu może dostarczać znacznie więcej informacji niż tylko aktualny stan wodomierza. Regularnie pozyskiwane dane pozwalają analizować i bilansować przepływy wody w przedsiębiorstwie – od ilości wody wprowadzonej do sieci po jej rzeczywiste zużycie u odbiorców. Pozwala to lepiej kontrolować zasoby, identyfikować różnice w bilansie i lokalizować obszary potencjalnych strat, wspierając tym samym bezpieczeństwo operacyjne przedsiębiorstwa. Uzupełnieniem są informacje o stanie urządzeń i jakości komunikacji oraz zdarzeniach takich jak przepływ wsteczny, wyciek czy próba ingerencji w urządzenie.
Na etapie projektowania warto uwzględnić nie tylko aktualne potrzeby przedsiębiorstwa, ale również możliwość rozszerzania zakresu pozyskiwanych danych i ich wykorzystania w przyszłości. Dobór technologii nie powinien ograniczać dalszego rozwoju systemu.
Nie zawsze trzeba zaczynać od wymiany infrastruktury pomiarowej
Kolejnym krokiem powinna być analiza tego, czym przedsiębiorstwo już dysponuje.
W praktyce infrastruktura pomiarowa często obejmuje wodomierze różnych producentów, typów i generacji. Punkty pomiarowe mogą również znacznie różnić się pod względem lokalizacji oraz warunków komunikacyjnych.
Projekt nie musi więc oznaczać wymiany wszystkich wodomierzy i budowania całego systemu od podstaw. W wielu przypadkach racjonalnym kierunkiem jest wykorzystanie istniejącej infrastruktury i uzupełnienie jej o odpowiednio dobrane urządzenia IoT oraz warstwę komunikacyjną.
Moduły AIUNEO do monitorowania sieci wodociągowych współpracują z szeroką gamą wodomierzy, m.in. Baylan, Diehl, Itron, Elster czy Sensus, i są dostępne w różnych konfiguracjach. W zależności od potrzeb można dobrać m.in. wariant anteny – linkowej lub ze złączem SMA – oraz wersję z pojedynczą lub podwójną baterią. Dzięki temu rozwiązanie można dostosować zarówno do wykorzystywanego wodomierza, jak i miejsca oraz warunków jego instalacji.
Pozwala to projektować system z uwzględnieniem urządzeń już pracujących w sieci, zamiast uzależniać wdrożenie od typu wodomierza zainstalowanego w lokalizacji.
Kompatybilność z istniejącą infrastrukturą staje się więc jednym z istotnych kryteriów przy projektowaniu systemu zdalnego odczytu. Im większa możliwość współpracy z urządzeniami różnych producentów, tym większa elastyczność zarówno podczas wdrożenia, jak i późniejszej rozbudowy systemu.
Walk-by czy odczyt stacjonarny?
Jedną z możliwości jest odczyt obchodzony (walk-by). Pracownik wyposażony w odpowiednie urządzenie lub aplikację zbiera dane z wodomierzy, znajdując się w ich pobliżu, bez konieczności wchodzenia na posesję czy uzyskiwania bezpośredniego dostępu do wodomierza. W tym modelu wykorzystywane są m.in. technologie komunikacji lokalnej, takie jak Wireless M-Bus.
Drugim modelem jest odczyt stacjonarny, w którym dane są automatycznie przesyłane do systemu bez konieczności fizycznej obecności pracownika w pobliżu urządzenia.
Wybór zależy m.in. od liczby i rozmieszczenia punktów pomiarowych, oczekiwanej częstotliwości pozyskiwania danych, możliwości budowy infrastruktury komunikacyjnej oraz planów dotyczących dalszego wykorzystania informacji.
Istotna jest również perspektywa rozwoju. System może zostać uruchomiony w ograniczonym zakresie, a następnie rozbudowywany wraz ze zmieniającymi się potrzebami przedsiębiorstwa.
LoRaWAN czy NB-IoT? Charakter projektu ma znaczenie
Przy projektowaniu odczytu stacjonarnego jednym z kolejnych etapów jest wybór technologii transmisji.
W rozwiązaniach IoT dla branży wodociągowej wykorzystywane są m.in. LoRaWAN oraz NB-IoT. Obie technologie pozwalają realizować zdalną transmisję danych, ale opierają się na innym modelu infrastruktury.
NB-IoT
NB-IoT korzysta z infrastruktury operatora komórkowego. Przedsiębiorstwo nie musi więc budować własnej sieci komunikacyjnej. Jest to istotne m.in. przy rozproszonych instalacjach oraz w sytuacji, gdy budowa dodatkowej infrastruktury byłaby trudna lub nieuzasadniona ekonomicznie. Ma jednak również swoje ograniczenia, takie jak stałe koszty abonamentowe oraz zależność transmisji danych od warunków operatora. Kwestia ta nabiera szczególnego znaczenia w kontekście bezpieczeństwa i odporności infrastruktury krytycznej oraz zapewnienia ciągłości dostępu do danych. W rozwiązaniach AIUNEO technologia ta wykorzystywana jest m.in. w urządzeniach APULSE x1A6 przeznaczonych do zdalnego odczytu wodomierzy.
LoRaWAN
LoRaWAN daje natomiast możliwość budowy własnej sieci IoT, której zasięg i skalę można rozwijać wraz z kolejnymi wdrożeniami. Jej cechą jest możliwa pełna niezależność od infrastruktury operatorów zewnętrznych. Faktem jest, że trzeba ją zbudować. Jednak koszty nie są wygórowane, a jej późniejsze utrzymanie może być bezpłatne w zakresie abonamentów. Kolejną ważną cechą takiej infrastruktury jest możliwość wykorzystania jej do różnych zastosowań – nie tylko odczytu wodomierzy, lecz również innych usług miejskich. Przykładem urządzenia AIUNEO pracującego w sieci LoRaWAN jest APULSE x1F6.
Wybór rozwiązania nie powinien więc sprowadzać się wyłącznie do porównania parametrów LoRaWAN i NB-IoT. Liczą się m.in. warunki zasięgowe, liczba i rozmieszczenie urządzeń, istniejąca infrastruktura, sposób zarządzania siecią, koszty jej utrzymania oraz plany dalszej rozbudowy.
A jeśli jeden standard nie wystarcza?
Nie każde wdrożenie musi opierać się wyłącznie na jednej technologii.
Warunki zasięgowe mogą różnić się nawet w obrębie tego samego projektu, podobnie jak rozmieszczenie urządzeń, dostępna infrastruktura czy wymagania dotyczące sposobu transmisji danych.
Dlatego w AIUNEO projektujemy również rozwiązania hybrydowe, łącząc technologie komunikacyjne odpowiednio do lokalnych uwarunkowań i potrzeb inwestora.
Dla użytkownika systemu ta różnorodność pozostaje praktycznie niewidoczna. Niezależnie od tego, czy dane z konkretnego wodomierza zostały przesłane przez LoRaWAN czy NB-IoT, trafiają do wspólnej platformy chmurowej działającej w modelu SaaS. Dyspozytor pracuje więc w jednym środowisku i nie musi na co dzień zajmować się tym, jaka technologia odpowiada za komunikację z poszczególnymi punktami pomiarowymi.
Takie podejście pozwala optymalizować architekturę na poziomie całego wdrożenia – wykorzystać zalety obu technologii tam, gdzie odpowiadają one rzeczywistym warunkom infrastruktury, a jednocześnie zachować spójny sposób dostępu do danych i zarządzania systemem.
Urządzenia to dopiero jedna warstwa systemu
Nawet dobrze dobrane urządzenie i technologia komunikacji nie tworzą jeszcze kompletnego systemu.
Dane muszą zostać odebrane, uporządkowane, przechowywane i udostępnione w formie pozwalającej na ich praktyczne wykorzystanie. Dlatego równie ważna jak warstwa pomiarowa i komunikacyjna jest warstwa informatyczna.
System powinien umożliwiać nie tylko prezentację aktualnych odczytów, ale również dostęp do historii pomiarów, alarmów, informacji o urządzeniach czy lokalizacji punktów pomiarowych. W zależności od potrzeb przedsiębiorstwa dane powinny również trafiać do innych wykorzystywanych narzędzi, np. systemów billingowych.
W rozwiązaniach AIUNEO za zarządzanie danymi pomiarowymi odpowiada aplikacja SIMAX. Umożliwia ona wizualizację i analizę danych pozyskiwanych z wodomierzy, pracę z lokalizacjami, urządzeniami i pomiarami oraz dostęp do historii informacji zgromadzonych dla danego punktu. Dane mogą być prezentowane w formie tabel, wykresów i na mapie, co ułatwia zarówno bieżącą kontrolę infrastruktury, jak i analizę zmian zachodzących w czasie.
SIMAX pozwala również pracować z informacjami o stanie urządzeń oraz zdarzeniach i alarmach rejestrowanych przez system. Dzięki temu dane pozyskiwane w ramach zdalnego odczytu nie służą wyłącznie do rozliczeń – mogą wspierać również codzienny monitoring infrastruktury i identyfikację sytuacji wymagających uwagi.
Uzupełnieniem systemu jest SITA – aplikacja mobilna wspierająca pracę w terenie. Umożliwia m.in. komunikację z urządzeniami IoT, ich konfigurację i diagnostykę, weryfikację działania technologii komunikacyjnej oraz realizację zadań związanych z obsługą infrastruktury pomiarowej.
W praktyce system zdalnego odczytu obejmuje więc cały przepływ informacji – od wodomierza i modułu IoT, przez transmisję danych, po narzędzia do ich analizy oraz obsługi urządzeń w terenie.
Dane trzeba przygotować przed uruchomieniem systemu
W dużych projektach jednym z bardziej wymagających etapów okazuje się często nie sama technologia, lecz przygotowanie danych, które mają znaleźć się w nowym systemie.
Numery wodomierzy, identyfikatory urządzeń, lokalizacje, informacje o odbiorcach czy historia pomiarów mogą pochodzić z różnych źródeł i być zapisywane według różnych zasad.
Przed migracją i integracją konieczne może być więc ujednolicenie identyfikatorów, weryfikacja jakości danych, prawidłowe przypisanie urządzeń do lokalizacji czy uporządkowanie historii odczytów.
Skala tego zadania rośnie wraz z wielkością projektu. AIUNEO realizowało z powodzeniem wdrożenia obejmujące ponad 62 tys. urządzeń pomiarowych, gdzie odpowiednie przygotowanie i zarządzanie danymi stanowiło istotny element całego procesu.
System może bowiem działać poprawnie od strony technicznej, a mimo to nie dostarczać oczekiwanej wartości, jeżeli dane wejściowe są niekompletne, niespójne lub nieprawidłowo przypisane.
Integrację warto zaplanować przed uruchomieniem
Zdalny odczyt rzadko funkcjonuje jako całkowicie niezależne środowisko. Przedsiębiorstwa wodociągowe korzystają już z systemów billingowych, narzędzi do zarządzania majątkiem, GIS czy innych rozwiązań IT.
Dlatego sposób wymiany danych z istniejącym środowiskiem powinien zostać określony już na etapie projektowania architektury, a nie dopiero po uruchomieniu urządzeń w terenie.
Pozwala to odpowiedzieć na podstawowe pytania: które systemy będą korzystały z danych pomiarowych, jak często informacje mają być aktualizowane, które dane powinny przepływać między systemami oraz jak zapewnić ich spójność.
Dzięki temu zdalny odczyt nie staje się kolejnym odizolowanym narzędziem, lecz elementem szerszego środowiska informatycznego przedsiębiorstwa.
Projekt nie kończy się wraz z uruchomieniem
Warto również spojrzeć na system w perspektywie całego cyklu jego życia.
Urządzenia mają pracować przez lata, zmienia się liczba punktów pomiarowych, rozwijane jest oprogramowanie, pojawiają się nowe wymagania i kolejne zastosowania danych. Potrzebne są więc monitoring działania systemu, diagnostyka, aktualizacje, obsługa zgłoszeń i możliwość dalszej rozbudowy.
Dlatego już na etapie wyboru rozwiązania warto uwzględnić nie tylko koszt urządzeń i wdrożenia, ale również koszt oraz sposób utrzymania systemu w kolejnych latach.
To szczególnie istotne w przypadku infrastruktury obejmującej tysiące punktów pomiarowych. Awaria pojedynczego urządzenia jest zdarzeniem lokalnym. Problemy z komunikacją, konfiguracją czy przetwarzaniem danych na poziomie całego systemu mają już zupełnie inną skalę.
Technologia powinna wynikać z projektu
Zdalny odczyt wodomierzy nie jest pojedynczym urządzeniem ani jednym standardem komunikacji. To cały łańcuch: wodomierz, urządzenie IoT, sposób odczytu, transmisja, system akwizycyjny, dane, integracja oraz późniejsze utrzymanie rozwiązania.
Dlatego projektowanie systemu warto rozpocząć od kilku podstawowych pytań:
- Jakich danych potrzebujemy?
- Jak wygląda obecna infrastruktura?
- Jak rozmieszczone są punkty pomiarowe?
- Jak często potrzebujemy odczytów?
- Gdzie dane mają trafić?
- Czy system będzie w przyszłości rozwijany?
Dopiero odpowiedzi na nie pozwalają świadomie zdecydować, czy w konkretnym przypadku lepiej sprawdzi się odczyt obchodzony, infrastruktura LoRaWAN, transmisja NB-IoT czy inne rozwiązanie.
Technologia powinna być konsekwencją potrzeb projektu – nie punktem, od którego projekt się zaczyna.
O praktyce wdrożeniowej podczas Konferencji WODA. ŚCIEKI. OSADY.
Temat doboru technologii komunikacji będzie jednym z zagadnień tegorocznej konferencji WODA. ŚCIEKI. OSADY.
8 października w godz. 13:50–14:10 Piotr Durło, Regionalny Kierownik Sprzedaży AIUT S.A., przedstawi prelekcję „Wykorzystanie systemów LoRa i NB-IoT w inteligentnym zarządzaniu siecią wodociągową – aspekty techniczne i praktyka wdrożeniowa AIUNEO”.
W wystąpieniu znajdą się zarówno techniczne aspekty wykorzystania obu technologii, jak i doświadczenia wynikające z praktycznych wdrożeń.
