راهنمای کنتور آب بی‌سیم: سیستم‌های NB-IoT و LoRa چگونه کار می‌کنند

A کنتور آب بی سیم یک دستگاه اندازه گیری است که قرائت مصرف را از طریق یک شبکه رادیویی یا سلولی به جای نیاز به تکنسین برای بازدید حضوری از هر کنتور انتقال می دهد. پاسخ مستقیم برای شرکت‌های خدمات شهری، مدیران املاک و توزیع‌کنندگانی که این فناوری را ارزیابی می‌کنند، ساده است: اندازه‌گیری بی‌سیم نیاز به خواندن دستی پیاده‌روی یا رانندگی را از بین می‌برد، چرخه صورت‌حساب را کوتاه می‌کند و به اپراتورها تقریباً در زمان واقعی الگوهای استفاده و رویدادهای جریان غیرعادی را مشاهده می‌کند. این مقاله نحوه عملکرد کنتورهای آب بی سیم را توضیح می دهد، فن آوری های ارتباطی پشت آن ها را مقایسه می کند، معماری سیستم را طی می کند، و به محل استقرار این فناوری در شبکه های آب مسکونی، تجاری و شهری می پردازد. این مقاله از تحقیقات صنعتی در دسترس عموم، از جمله تجزیه و تحلیل بازار از تحقیقات گراند ویو و مطالعات آب غیر درآمدی منتشر شده توسط بانک جهانی، استفاده می کند تا بحث را در ارقام قابل تأیید به جای ادعاهای کلی، پایه گذاری کند. خوانندگانی که به دنبال یک نمای کلی کاربردی و فنی از خواندن کنتور آب از راه دور، سیستم‌های کنتور آب NB-IoT و اندازه‌گیری مبتنی بر LoRa هستند، جداول داده‌ها، نمودارهای مقایسه و راهنمایی‌های استقرار را در بخش‌های زیر پیدا خواهند کرد.

کنتور آب بی سیم چیست و چگونه کار می کند

یک کنتور آب بی سیم یک عنصر اندازه گیری جریان، مانند یک ماژول خواندن مستقیم فوتوالکتریک یا یک رجیستر مکانیکی با یک خروجی پالس، با یک ماژول ارتباطی که به صورت دوره ای یا پیوسته داده های مصرف را گزارش می کند، ترکیب می کند. به جای اینکه از کارکنان بخواهد یک گودال کنتور را باز کنند و یک عدد را با دست ثبت کنند، خود کنتور داده ها را از طریق یک شبکه بی سیم به سیستم قرائت کنتور مرکزی منتقل می کند. این اصل اساسی زیربنای چندین دسته محصول مرتبط است، از جمله کنتورهای آب NB-IoT , کنتور آب LoRa ، متر بی سیم M-Bus و کنتورهای بلوتوث کوتاه برد که برای جمع آوری پیاده روی استفاده می شود. انتخاب فناوری بی سیم به محیط استقرار، تراکم کنتورها در یک منطقه خدماتی و اینکه آیا شرکت می خواهد به یک شبکه سلولی موجود تکیه کند یا زیرساخت رادیویی خصوصی خود را اداره کند، بستگی دارد.

در یک تنظیم معمولی قرائت کنتور آب از راه دور، کنتور در یک برنامه زمانی مشخص بیدار می شود، جریان انباشته شده را اندازه گیری می کند و یک بسته داده فشرده حاوی قرائت، یک مهر زمان و پرچم های تشخیصی اولیه مانند وضعیت باتری یا تشخیص جریان معکوس را ارسال می کند. سیستم دریافت، چه یک ایستگاه پایه سلولی برای NB-IoT یا یک دروازه LoRa برای استقرار شبکه خصوصی، آن بسته را به یک پلتفرم مرکزی ارسال می‌کند که در آن ذخیره، تأیید شده و در دسترس نرم‌افزارهای صورت‌حساب و تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. از آنجایی که ماژول رادیویی فقط برای انتقال به طور مختصر روشن می شود، متر می تواند در بقیه چرخه در حالت بسیار کم توان باقی بماند، که یکی از دلایل اصلی این است که اندازه گیری بی سیم برای عرضه در مقیاس بزرگ به جای یک راه حل خاص برای تعداد انگشت شماری از مکان های صعب العبور عملی شده است.

مقایسه فناوری‌های ارتباط بی‌سیم اصلی

سازندگان ابزارهای برق و کنتور معمولاً در هنگام طراحی یک برنامه خواندن از راه دور، از میان مجموعه کوچکی از استانداردهای بی سیم انتخاب می کنند و هر کدام دارای مبادلات متفاوتی در محدوده، مصرف برق و وابستگی به شبکه هستند. NB-IoT (اینترنت باند باریک اشیا) بر روی زیرساخت های سلولی موجود سوار می شود، به این معنی که یک متر می تواند تقریباً از هر نقطه با پوشش حامل بدون نیاز به نصب دروازه های خود، انتقال دهد. در مقابل، LoRa و LoRaWAN از طیف فرعی گیگاهرتز بدون مجوز استفاده می‌کنند و به ابزار یا یکپارچه‌ساز برای استقرار دروازه‌ها نیاز دارند، اما از وابستگی مداوم به شبکه تلفن همراه شخص ثالث اجتناب می‌کنند. بی‌سیم M-Bus به طور گسترده در اروپا برای اندازه‌گیری شهری استفاده می‌شود و معمولاً مسافت‌های کوتاه‌تری را برای ساختمان‌های شهری متراکم پوشش می‌دهد، در حالی که کنتورهای مبتنی بر بلوتوث اغلب برای جمع‌آوری پیاده‌روی یا درایو بای استفاده می‌شوند، جایی که یک خواننده دستی یا وسیله نقلیه در محدوده کوتاهی از هر متر عبور می‌کند. جدول زیر ویژگی های کلی این رویکردها را در سطح مفهومی خلاصه می کند. عملکرد واقعی در هر استقرار خاص به زمین، تراکم ساختمان و پیکربندی شبکه بستگی دارد.

محدوده یکی از سوالات متداول در هنگام مقایسه فن آوری های کنتور آب بی سیم است و درک آن به عنوان مقایسه بصری آسان تر از لیست اعداد است. نمودار زیر باندهای حداکثر برد معمولاً برای هر فناوری را در شرایط مساعد مانند زمین باز یا قرار گرفتن در خط دید، نشان می دهد. این ارقام تقریبی هستند و در نظر گرفته شده اند تا ترتیب نسبی بزرگی را به جای یک مشخصات تضمین شده برای هر نصب منفرد نشان دهند. برد واقعی در میدان تحت تأثیر موانع، مصالح ساختمانی، قرارگیری دروازه یا ایستگاه پایه و تداخل رادیویی محلی است. طول میله‌ها در نمودار برای وضوح بصری ترسیم می‌شوند و در مقیاس خطی دقیق نیستند، بنابراین مقادیر برچسب‌گذاری شده در کنار هر میله باید به عنوان نقطه داده اولیه خوانده شوند.

نمودار نشان می‌دهد که کنتورهای آب بی‌سیم مبتنی بر بلوتوث برای سناریوهای جمع‌آوری با برد کوتاه مناسب‌تر هستند، زیرا یک خواننده یا وسیله نقلیه دستی باید نسبتاً نزدیک هر واحد برای اتصال قابل اعتماد عبور کند. بی‌سیم M-Bus در وسط مقایسه قرار می‌گیرد و در بلوک‌های آپارتمانی متراکم یا ساختمان‌های با کاربری مختلط که در آن مترها در یک ساختمان یا یک محوطه کوچک جمع شده‌اند، به خوبی کار می‌کند. LoRa محدوده عملی را به طور قابل توجهی در زمین های باز یا نیمه باز گسترش می دهد، که یکی از دلایلی است که اغلب برای مناطق اندازه گیری منطقه، پارک های صنعتی و شبکه های توزیع روستایی انتخاب می شود که در آن نصب زیرساخت های ثابت گسترده غیرعملی است. NB-IoT یک محدوده ثابت واحد به همان معنا ندارد، زیرا به جای یک پیوند رادیویی نقطه به نقطه اختصاصی، به ردپای پوشش شبکه سلولی زیرین بستگی دارد، و به همین دلیل است که نمودار آن را با شعاع سلول سلولی به جای فاصله ثابت برچسب گذاری می کند. در عمل، این وابستگی سلولی همچنین مزیت اصلی NB-IoT برای عرضه در سطح شهر است، زیرا یک ابزار نیازی به برنامه ریزی یا حفظ شبکه دروازه های خود ندارد. مبادله این است که کنتورهای NB-IoT به ادامه در دسترس بودن شبکه حامل متکی هستند و بسته به منطقه، ممکن است شامل یک ترتیب اتصال داده با اپراتور تلفن همراه باشد. استقرار LoRa از وابستگی مداوم به شبکه جلوگیری می کند، اما به برنامه یا نصاب نیاز دارد که قرار دادن دروازه را با دقت برنامه ریزی کند، به ویژه در مناطقی با تپه ها، پوشش گیاهی متراکم یا ساختمان های بلند که می توانند سیگنال را کاهش دهند. بی‌سیم M-Bus در بازارهایی با پایه‌ای از گیرنده‌های سازگار انتخابی رایج باقی می‌ماند و اغلب با کنتورهای گرما و آب در همان ساختمان جفت می‌شود. انتخاب بین این گزینه ها به ندرت در مورد اینکه کدام یک به طور کلی ارجحیت دارد و در عوض یک سوال تطبیق فناوری با تراکم، زمین و زیرساخت های موجود در یک منطقه خدماتی خاص است. یک تولیدکننده کنتور آب بی سیم که به چندین منطقه خدمات رسانی می کند، معمولاً بیش از یک گزینه ارتباطی را ارائه می دهد تا یک توزیع کننده یا ابزار بتواند به جای قفل شدن در یک استاندارد واحد، محصول را با شرایط شبکه محلی مطابقت دهد.

عمر باتری و مدیریت توان در اندازه گیری آب از راه دور

از آنجایی که اکثر کنتورهای آب بی سیم در گودال های زیرزمینی، زیرزمین ها یا مکان های دیگر بدون دسترسی آسان به برق نصب می شوند، عمر باتری یکی از مهم ترین ملاحظات عملی برای هر گونه استقرار است. اصل مهندسی کلی پشت عمر طولانی باتری در این دسته از دستگاه ها ساده است: ماژول رادیویی باید تا آنجایی که ممکن است در حالت خواب کم مصرف باشد و فقط باید جریان قابل توجهی را در طول پنجره کوتاه مورد نیاز برای اندازه گیری و انتقال یک قرائت بکشد. متری که به طور پیوسته در زمان واقعی ارسال می کند، در طول عمر خود به میزان قابل توجهی توان بیشتری نسبت به متری که در یک بازه زمانی برنامه ریزی شده گزارش می دهد، جذب می کند، زیرا انتقال رادیویی معمولاً پر مصرف ترین عملیاتی است که دستگاه انجام می دهد. این رابطه بین فرکانس گزارش‌دهی و طول عمر باتری مورد انتظار عموماً در دستگاه‌های IoT کم مصرف به خوبی درک شده است، نه فقط کنتورهای آب، و مستقیماً نحوه پیکربندی فواصل گزارش پیش‌فرض توسط سازنده‌ها را شکل می‌دهد. دو حالت پیکربندی رایج نیازهای مختلف مشتری را برطرف می‌کنند: یک حالت آپلود برنامه‌ریزی‌شده که در فواصل زمانی ثابت برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی گزارش می‌دهد، و یک حالت آپلود بلادرنگ که فوری بودن داده‌ها را به حداکثر صرفه‌جویی در باتری ترجیح می‌دهد.

نمودار زیر این رابطه کلی را در شرایط مفهومی نشان می دهد نه به عنوان یک مشخصات دقیق برای هر شیمی یا ماژول باتری خاص. در نظر گرفته شده است که شکل روندی را نشان دهد که به طور گسترده برای کنتورهای بی سیم بسیار کم مصرف اعمال می شود، از جمله خطوط تولید کنتور آب NB-IoT و کنتور آب LoRa که از رویکرد مدیریت انرژی خواب و بیداری استفاده می کنند. محور افقی نشان‌دهنده تعداد دفعات پیکربندی کنتور برای گزارش قرائت است که از گزارش پیوسته یا تقریباً واقعی در سمت چپ به گزارش روزانه در سمت راست حرکت می‌کند. محور عمودی عمر نسبی باتری را در مقیاسی گویا نشان می‌دهد، جایی که مقادیر بالاتر نشان‌دهنده دوره عملیاتی طولانی‌تر بین تعویض باتری یا پایان عمر باتری مهر و موم شده است. این یک مدل ساده شده برای پشتیبانی از بحث های برنامه ریزی به جای یک منحنی عملکرد تضمین شده برای یک پیکربندی محصول خاص است.

روند صعودی در نمودار منعکس کننده یک اصل عملیاتی ساده است: هر چه یک متر کمتر ماژول رادیویی خود را برای ارسال بیدار کند، انرژی تجمعی کمتری در طول عمر خود مصرف می کند. مترهای پیکربندی شده برای آپلود پیوسته یا نزدیک به زمان واقعی در انتهای پایین منحنی تصویری قرار دارند، زیرا ماژول رادیویی اغلب بیشتر فعال است، که باتری را سریع‌تر از بین می‌برد، حتی اگر مزیت آن مشاهده فوری بیشتر در مصرف باشد. مترهای پیکربندی شده برای آپلود روزانه یا برنامه ریزی شده در انتهای بالاتر منحنی قرار دارند زیرا ماژول اکثریت زمان خود را در حالت خواب بسیار کم مصرف می کند و فقط برای اندازه گیری و گزارش برای مدت کوتاهی بیدار می شود. این دقیقاً همان رفتاری است که برای بسیاری از طراحی‌های مدرن کنتور بی‌سیم توضیح داده شده است، جایی که دستگاه به‌جای فعال ماندن، پس از تکمیل چرخه خواندن کنتور، به‌طور خودکار به حالت مصرف انرژی بسیار کم برمی‌گردد. دو حالت برنامه‌ریزی‌شده که قبلاً به آنها اشاره شد، آپلود برنامه‌ریزی‌شده و آپلود بلادرنگ، اساساً به یک نصب‌کننده اجازه می‌دهد موقعیتی را در امتداد این منحنی بر اساس اولویت‌های یک استقرار خاص انتخاب کند. توسعه مسکونی با هزاران واحد پراکنده در یک شهر ممکن است به نفع بارگذاری برنامه‌ریزی‌شده برای افزایش فواصل جایگزینی و کاهش بازدیدهای خدمات صحرایی باشد. یک سایت تجاری یا صنعتی با تعداد متر کمتر و نیاز شدیدتر به تشخیص نشت در زمان واقعی یا جریان غیرعادی ممکن است در ازای داده های فعلی بیشتر، فاصله زمانی کوتاه تری را بپذیرد. افراط‌های دما، شرایط سیگنال و تعداد تلاش‌های ارسال مجدد مورد نیاز در یک ناحیه با سیگنال ضعیف، همگی می‌توانند نصب واقعی را از این منحنی ایده‌آل به بالا یا پایین تغییر دهند، به همین دلیل است که نمودار به‌عنوان یک الگوی کلی ارائه می‌شود نه یک تضمین ثابت. سازندگان معمولاً گزینه‌های پیکربندی را به‌جای نرخ گزارش ثابت منفرد منتشر می‌کنند تا نصب‌کنندگان بتوانند این مبادله را با محیط تنظیم کنند. بنابراین انتخاب فاصله گزارش مناسب به همان اندازه که یک مشخصات سخت افزاری است یک تصمیم استقرار است و باید قبل از شروع عرضه در مقیاس بزرگ با ارائه دهنده سیستم قرائت کنتور در میان گذاشته شود. شرکت‌هایی که برای استقرار چند ساله برنامه‌ریزی می‌کنند، معمولاً فواصل زمانی مورد انتظار جایگزینی یا سرویس را به‌عنوان ورودی برنامه‌ریزی برای برنامه‌ریزی تعمیر و نگهداری میدانی به‌جای جزئیات نصب یک‌باره در نظر می‌گیرند.

چگونه یک سیستم خواندن کنتور بی سیم ساختار یافته است

استقرار کامل کنتور آب بی سیم بیشتر از خود کنتور است. این یک سیستم سرتاسری است که از متر، لایه شبکه بی سیم و یک پلت فرم مرکزی خواندن کنتور تشکیل شده است. شماتیک زیر جریان کلی داده مورد استفاده در اکثر برنامه های خواندن کنتور آب از راه دور را نشان می دهد، خواه حمل و نقل اصلی NB-IoT، LoRa یا استاندارد بی سیم دیگری باشد. سیستم قرائت کنتور هوشمند دستورالعمل قرائت کنتور را طبق برنامه زمانبندی تنظیم شده خود صادر می کند، کنتور آب از راه دور با داده های مصرف فعلی پاسخ می دهد و این داده ها به صورت مرکزی ذخیره می شوند تا مدیران می توانند میزان استفاده و وضعیت متر را بدون بازدید از سایت بررسی کنند . این ساختار چیزی است که ویژگی هایی مانند ردیابی پیش پرداخت، کنترل شیر از راه دور، و تشخیص ناهنجاری را قادر می سازد تا از یک داشبورد به جای نیاز به فرآیندهای دستی جداگانه برای هر عملکرد، کار کنند.

هر مرحله از این معماری هدف مشخصی را دنبال می کند. خود متر فقط مسئول اندازه‌گیری دقیق جریان و انتقال دوره‌ای است و توان مصرفی و پردازش داخلی آن را به حداقل می‌رساند. لایه شبکه بی‌سیم، چه زیرساخت NB-IoT یک حامل یا مجموعه‌ای از دروازه‌های LoRa نصب شده توسط ابزار، خواندن را از میدان به نقطه مرکزی بدون نیاز به اتصال سیمی به متر می‌برد. پلت فرم خواندن کنتور داده‌ها را از هر کنتور متصل جمع‌آوری می‌کند، بررسی‌های اعتبارسنجی مانند علامت‌گذاری مصرف بالای غیرعادی یا افت ناگهانی که می‌تواند نشان‌دهنده دستکاری یا ترکیدگی لوله باشد را اعمال می‌کند و اطلاعات را از طریق داشبورد در دسترس قرار می‌دهد. این رویکرد لایه ای چیزی است که به یک مدیر اجازه می دهد هزاران نقطه اتصال را نظارت کند، که در مدل خواندن دستی عملی نخواهد بود.

پیش پرداخت، شارژ مجدد و کنترل شیر از راه دور

فراتر از گزارش مصرف اولیه، بسیاری از استقرار کنتورهای آب بی سیم عملکرد پیش پرداخت را اضافه می کنند تا مشتریان بتوانند موجودی حساب خود را شارژ کنند و مصرف به طور خودکار بر اساس آن موجودی ردیابی می شود. این مدل در ساختمان‌های مسکونی چند مستاجر، املاک اجاره‌ای و مناطقی که شرکت‌های آب و برق می‌خواهند بار اداری جمع‌آوری صورت‌حساب پس از پرداخت را کاهش دهند، رایج است. از آنجایی که کنتور داده‌ها را از طریق شبکه بی‌سیم گزارش می‌کند، مانده پیش‌پرداخت و سابقه استفاده را می‌توان بدون بازدید تکنسین از سایت به‌روزرسانی و بررسی کرد، و مشتری یا مدیر دارایی معمولاً می‌تواند موجودی و اطلاعات استفاده را از طریق یک برنامه یا پورتال مرتبط مشاهده کند.

یک عملکرد کنترل سوپاپ اختیاری این را بیشتر گسترش می دهد و به یک مدیر مجاز اجازه می دهد تا از راه دور منبع آب را به یک نقطه اتصال خاص باز یا بسته کند. این معمولاً برای مدیریت عدم پرداخت، خاموشی فصلی در املاک خالی، یا جداسازی اضطراری در پاسخ به یک نشت شناسایی شده یا الگوی جریان غیرعادی استفاده می‌شود. از آنجایی که فرمان شیر در همان کانال بی سیم مورد استفاده برای خواندن کنتور حرکت می کند، نیازی به بازدید از محل اضافی یا سیم کشی کنترل جداگانه ای نیست، که نصب را برای پروژه های ساخت و ساز جدید و مقاوم سازی ساده نگه می دارد. همانند عملکرد اندازه‌گیری هسته، تمام دستورات شیر ​​و نتایج آن‌ها در سیستم خواندن کنتور ثبت می‌شوند و به مدیران گزارشی از زمان و چرایی عملکرد یک شیر داده شده را می‌دهند.

• با دریافت داده های مصرف از کنتور بی سیم، مانده های پیش پرداخت به طور خودکار به روز می شوند.
• تراکنش های شارژ را می توان بدون نیاز به بازدید فیزیکی از کنتور در سیستم منعکس کرد.
• کنترل سوپاپ از راه دور اجازه می دهد تا عرضه از پلت فرم مرکزی متوقف شود یا بازیابی شود.
• تمام تغییرات تعادل و اقدامات سوپاپ برای بررسی اداری و ممیزی ذخیره می شود.

جاهایی که کنتورهای آب بی سیم مستقر می شوند

اندازه‌گیری بی‌سیم آب در طیف گسترده‌ای از تنظیمات، از اتصالات مسکونی تک‌خانواری گرفته تا نقاط اندازه‌گیری بزرگ صنعتی و شهری استفاده می‌شود، و ترکیب فناوری مناسب اغلب بر اساس بخش‌ها متفاوت است. استقرار مسکونی معمولاً هزینه پایین مالکیت در هر واحد، عمر باتری طولانی و ادغام مستقیم با سیستم‌های پیش‌پرداخت یا صورت‌حساب را در اولویت قرار می‌دهد، زیرا این برنامه‌ها اغلب شامل نصب تعداد زیادی متر در یک منطقه جغرافیایی وسیع هستند. ساختمان‌های تجاری معمولاً از یک خط تأمین مشترک استفاده می‌کنند که از زیرساخت‌های بی‌سیم یکسانی بهره می‌برد، اما با تأکید بیشتر بر گزارش‌دهی دانه‌ای در هر واحد. سایت‌های صنعتی تمایل دارند نقاط اتصال کمتری داشته باشند، اما وزن بیشتری بر قابلیت اطمینان داده‌ها و یکپارچگی با سیستم‌های نظارت بر فرآیند موجود می‌گذارند. در همین حال، اندازه‌گیری شهری و منطقه‌ای اغلب در سطح بالاتری در شبکه برای ردیابی جریان انبوه به یک منطقه و تشخیص تلفات در مقیاس بزرگ قبل از رسیدن به مترهای مشتری فردی استفاده می‌شود.

نمودار دونات زیر توزیع گویا و نماینده ای از این بخش های کاربردی را بر اساس الگوهای استقرار رایج مشاهده شده در صنعت کنتور آب بی سیم به جای داده های منتسب به یک منبع منفرد ارائه می دهد. این به معنای ارائه یک حس کلی از تاکید نسبی به جای یک رقم دقیق سهم بازار است، زیرا نسبت های واقعی به طور قابل توجهی بسته به کشور، محیط نظارتی، و بلوغ برنامه اندازه گیری هوشمند یک شرکت معین متفاوت است. اتصالات مسکونی معمولاً بزرگترین بخش واحد را بر حسب تعداد واحد نشان می‌دهند، زیرا تعداد اتصالات خانگی بیشتر از نقاط اندازه‌گیری صنعتی یا فله در اکثر مناطق خدماتی است. بخش‌های تجاری و صنعتی پس از آن، ترکیبی از موارد استفاده از اندازه‌گیری فرعی و نظارت بر فرآیند را منعکس می‌کنند. اندازه‌گیری انبوه شهری و منطقه‌ای تصویر را به‌عنوان بخش کوچک‌تر اما از نظر استراتژیک مهمی که بر روی تشخیص تلفات در سطح شبکه متمرکز است به جای صورت‌حساب فردی، کامل می‌کند.

تسلط بخش مسکونی در این تفکیک گویا نشان‌دهنده مقیاس گسترده اتصالات خانگی است که شرکت‌های برق باید مدیریت کنند، و همچنین بخشی است که در آن کاهش کار خواندن کنتور دستی بیشترین صرفه‌جویی در زمان را ایجاد می‌کند. استقرارهای تجاری از اندازه‌گیری فرعی بی‌سیم سود می‌برند، زیرا یک ساختمان را می‌توان به بسیاری از واحدهای قابل پرداخت بدون اجرای اتصالات سیمی جداگانه به نقطه خواندن مرکزی برای هر مستاجر تقسیم کرد. کاربران صنعتی، در حالی که تعدادشان کمتر است، اغلب سهم نامتناسبی از کل مصرف آب در هر اتصال ایجاد می‌کنند، بنابراین داده‌های دقیق و به موقع از این کنتورها وزن عملیاتی قابل‌توجهی دارند، حتی اگر سهم این بخش از کل اتصالات نسبتاً متوسط ​​باشد. اندازه‌گیری فله در سطح شهرداری و منطقه کاملاً نقش متفاوتی را ایفا می‌کند: به‌جای صدور صورت‌حساب برای مشتریان فردی، عمدتاً برای مقایسه آب ورودی به یک منطقه در برابر مجموع مصرف اندازه‌گیری شده در آن منطقه استفاده می‌شود، که یکی از تکنیک‌های استاندارد برای شناسایی تلفات آب بدون درآمد است. تغییر به سمت فناوری بی‌سیم در هر یک از این بخش‌ها عموماً از همان محرک اصلی پیروی می‌کند، که تمایل به جمع‌آوری داده‌های مکرر و کم‌تر نسبت به چرخه خواندن دستی است. توسعه‌دهندگان املاک به‌طور فزاینده‌ای اندازه‌گیری آماده بی‌سیم را در مرحله ساخت و ساز مشخص می‌کنند تا اینکه بعداً مقاوم‌سازی شوند، زیرا نصب زیرساخت‌های بدون سیم‌کشی یک بار به جای ارتقاء سیستم اندازه‌گیری ساختمان پس از اشغال کارآمدتر است. برنامه‌های کاربردی آزمایشی اغلب در یک بخش منفرد، اغلب مسکونی یا یک منطقه اندازه‌گیری مشخص، قبل از اینکه سیستم خواندن و یکپارچه‌سازی back-end تأیید شد، به بخش‌های دیگر گسترش یابند، شروع می‌شوند. این رویکرد بخش به بخش همچنین به سازنده کنتور آب بی‌سیم اجازه می‌دهد تا پیکربندی محصول، مانند فاصله گزارش‌دهی یا در دسترس بودن کنترل شیر، را به جای ارائه یک محصول متمایز نشده، بر اساس نیازهای خاص هر نوع مشتری تنظیم کند. روی هم رفته، این الگوهای استقرار توضیح می‌دهند که چرا تقاضا برای فناوری اندازه‌گیری بی‌سیم به جای اینکه در یک مورد استفاده محدود متمرکز شود، تقریباً در هر دسته از اتصالات آب گسترش می‌یابد.

مقایسه عملکرد در میان رویکردهای اندازه گیری

انتخاب بین اندازه‌گیری بی‌سیم NB-IoT، اندازه‌گیری بی‌سیم مبتنی بر LoRa، و خواندن دستی یا سیمی سنتی، به جای بهینه‌سازی برای یک عامل واحد، شامل وزن‌کردن چندین بعد عملکرد در یک زمان است. محدوده خواندن، سهولت نصب، وابستگی به شبکه‌های خارجی، تعداد دفعاتی که می‌توان داده‌ها را به‌طور واقع بینانه به‌روزرسانی کرد، و میزان مقیاس رویکرد به‌عنوان یک شبکه، بسته به زمینه استقرار متفاوت است. نمودار رادار روشی مفید برای تجسم این مبادلات با هم است زیرا شکل کلی نقاط قوت و ضعف هر رویکرد را به جای کاهش مقایسه به یک عدد نشان می دهد. نمودار زیر از یک مقیاس نسبی ساده از یک تا پنج در پنج بعد برای سه رویکرد استفاده می‌کند: اندازه‌گیری بی‌سیم NB-IoT، اندازه‌گیری بی‌سیم LoRa، و خواندن کنتور دستی یا سیمی سنتی، که به‌جای یک محصول رقیب خاص، به‌عنوان پایه‌ای برای مقایسه گنجانده شده است. امتیاز دهی به جای داده های یک معیار فروشنده خاص، ویژگی های مهندسی عمومی و شناخته شده هر رویکرد را منعکس می کند.

شکل چند ضلعی NB-IoT در این نمودار در امتداد سادگی نصب و مقیاس‌پذیری طولانی‌مدت گسترده‌تر است، که نشان‌دهنده این واقعیت است که یک متر می‌تواند به طور معمول در یک شبکه سلولی موجود بدون ایجاد زیرساخت رادیویی اختصاصی خودش فعال شود. همین اتکا به یک شبکه عمومی به همین دلیل است که NB-IoT امتیازات کمتری در استقلال شبکه کسب می کند، زیرا عملیات مداوم به پوشش مداوم سلولی و ترتیبات اتصال با اپراتور شبکه بستگی دارد. LoRa شکل متفاوتی را نشان می‌دهد که تا حد زیادی در استقلال شبکه گسترش می‌یابد، زیرا ابزار زیرساخت دروازه خود را به جای وابستگی به یک حامل شخص ثالث اجرا می‌کند، که می‌تواند برای سازمان‌هایی که ترجیح می‌دهند لایه شبکه خود را کنترل کنند، ملاحظات مهمی باشد. LoRa در سادگی نصب امتیاز متوسطی دارد زیرا دروازه‌ها باید برنامه‌ریزی و نصب شوند، مرحله‌ای که NB-IoT با استفاده از برج‌های سلولی موجود تا حد زیادی از آن اجتناب می‌کند. هر دو روش بی‌سیم در فرکانس به‌روزرسانی داده‌ها امتیاز بسیار بالاتری از خواندن دستی یا سیمی دارند، زیرا حتی یک بازه زمانی آپلود برنامه‌ریزی‌شده محافظه‌کارانه چندین بار در روز همچنان اطلاعات فعلی بسیار بیشتری را نسبت به بازدید دستی ماهانه یا فصلی ارائه می‌دهد. در این مقایسه خواندن دستی و سیمی کمترین امتیاز را در مقیاس‌پذیری طولانی‌مدت دارد، زیرا افزودن نقاط اتصال عموماً به معنای افزودن کار میدانی متناسب یا سیم‌کشی اضافی است، در حالی که یک شبکه بی‌سیم معمولاً می‌تواند مترهای اضافی را با زیرساخت افزایشی نسبتاً متوسط ​​جذب کند. محدوده خواندن برای LoRa متوسط ​​و برای NB-IoT بسیار بالا است به همان دلیل اساسی که در مقایسه محدوده قبلی مورد بحث قرار گرفت، یعنی اینکه NB-IoT از ردپای پوشش گسترده ای که قبلاً توسط اپراتورهای سلولی ساخته شده است، سود می برد. شایان ذکر است که خواندن دستی و سیمی در اینجا به‌عنوان یک خط پایه مرجع که نشان‌دهنده روش‌های سنتی است، گنجانده شده است، نه به عنوان یک محصول رقیب نام‌گذاری شده، زیرا هدف از مقایسه نشان دادن این است که چرا شرکت‌ها عموماً به سمت فناوری بی‌سیم حرکت می‌کنند. هیچ رویکرد واحدی در تمام پنج بعد بالاترین امتیاز را کسب نمی کند، که دقیقاً نقطه ارائه مقایسه به عنوان یک نمودار رادار به جای یک لیست رتبه بندی شده است، زیرا انتخاب صحیح بستگی به این دارد که کدام ابعاد برای یک پروژه خاص اهمیت بیشتری دارد. یک ابزار با پوشش سلولی موجود در سراسر قلمرو خدمات خود ممکن است به دلیل بار زیرساختی کمتر به NB-IoT متمایل شود، در حالی که سازمانی که یک محوطه دانشگاهی یا سایت صنعتی تعریف شده را با اولویت برای کنترل شبکه مدیریت می کند ممکن است به سمت LoRa متمایل شود. هر دو اساساً با روش‌های خواندن دستی یا سیمی برای برنامه‌های اندازه‌گیری در مقیاس بزرگ تفاوت دارند و معمولاً در بسیاری از ابعاد دارای توانایی بیشتری هستند.

کاهش آب بدون درآمد از طریق نظارت از راه دور

آب غیر درآمدی که معمولاً به اختصار NRW نامیده می شود، به آبی اطلاق می شود که تولید می شود و وارد سیستم توزیع می شود اما به دلیل نشت فیزیکی، عدم دقت اندازه گیری یا مصرف غیرمجاز، هرگز صورتحساب دریافت نمی کند. طبق تحقیقات بانک جهانی در این زمینه، کشورهای در حال توسعه روزانه تقریباً 45 میلیون متر مکعب آب از دست می دهند که ارزش اقتصادی آن بیش از سه میلیارد دلار آمریکا در سال است و بانک جهانی به طور جداگانه تلفات فیزیکی آب جهانی را حدود 32 میلیارد متر مکعب در سال برآورد کرده است که حدود نیمی از آن در کشورهای در حال توسعه رخ می دهد. همان تحقیق اشاره می کند که بانک جهانی توصیه می کند آب بدون درآمد کمتر از 25 درصد کل آب تولید شده باقی بماند، در حالی که در عمل این رقم در بسیاری از کشورها به 60 درصد می رسد. این ارقام نشان می‌دهند که چرا شرکت‌های برق کاهش آب بدون درآمد را به‌عنوان یک اولویت عملیاتی قابل‌توجه به جای یک آیتم جزئی در نظر می‌گیرند، و چرا داده‌های اندازه‌گیری دقیق و مرتباً به‌روز شده نقش اصلی را در شناسایی محل تلفات بازی می‌کند.

کنتورهای آب بی سیم به چند روش خاص به کاهش آب بدون درآمد کمک می کنند. خوانش خودکار مکرر، تشخیص تغییر ناگهانی مصرف در یک اتصال فردی را آسان‌تر می‌کند، که می‌تواند نشان دهنده نشتی ناشناخته در سمت مشتری کنتور باشد، قبل از اینکه از طریق خواندن دستی ماهانه متوجه آن شود. مناطق اندازه‌گیری منطقه‌ای مجهز به کنتورهای حجیم بی‌سیم به شرکت‌های برق اجازه می‌دهد تا آب ورودی به یک منطقه را با مجموع مصرف صورت‌حساب در آن منطقه مقایسه کنند، و در جایی که تلفات متمرکز شده‌اند بدون نیاز به بازرسی کل شبکه به یکباره، محدود می‌شوند. عیب‌یابی از راه دور، از جمله تشخیص جریان معکوس و پرچم‌های وضعیت کنتور، همچنین به شناسایی عدم دقت اندازه‌گیری یا دستکاری کمک می‌کند که در غیر این صورت، درآمد صورت‌حساب را بدون طبقه‌بندی به عنوان نشت فیزیکی کاهش می‌دهد. تجزیه و تحلیل صنعت از گراند ویو ریسرچ، بازار جهانی کنتورهای آب هوشمند را در سال 2024 تقریباً 9.1 میلیارد دلار ارزیابی می‌کند که رشد آن را به حدود 10.9 میلیارد دلار در سال 2026 و 16.2 میلیارد دلار تا سال 2030 پیش‌بینی می‌کند، روندی که نشان‌دهنده تغییر گسترده‌تر شرکت‌های آب و برق در سراسر جهان به سمت زیرساخت‌های قابل شناسایی در مقیاس زیرساختی قابل تشخیص است.

ملاحظات عملی برای تولیدکنندگان، عمده فروشان و شرکت های آب و برق

سازمان‌هایی که کنتورهای آب بی‌سیم را در مقیاس تامین می‌کنند، خواه به عنوان ابزاری که یک برنامه اندازه‌گیری را اجرا می‌کنند، توزیع‌کننده‌ای که نصب‌کنندگان را تامین می‌کند، یا خریدار عمده‌فروشی که به بازار منطقه‌ای خدمات می‌دهد، به طور کلی تامین‌کنندگان را بر اساس مجموعه‌ای از معیارهای عملی مشابه ارزیابی می‌کنند. سازگاری با استاندارد ارتباطی مورد نظر نقطه شروع است، زیرا یک متر ساخته شده برای NB-IoT با شبکه دروازه LoRa و بالعکس ادغام نمی شود. سازگاری رابط نرم افزاری سیستم قرائت کنتور به همان اندازه که خود سخت افزار اهمیت دارد، زیرا پلتفرم آن چیزی است که داده های ارسالی خام را به اطلاعات صورتحساب و تشخیصی قابل استفاده تبدیل می کند. فهرست زیر نکاتی را که معمولاً در هنگام ارزیابی تأمین‌کننده برای مشارکت‌های عمده‌فروشی و توزیع کنتور آب بی‌سیم مطرح می‌شود، خلاصه می‌کند.

1. تأیید کنید که کدام استانداردهای بی‌سیم از جمله NB-IoT، LoRa، بی‌سیم M-Bus یا بلوتوث پشتیبانی می‌شوند، و آن را با شرایط شبکه بازار هدف مطابقت دهید.
2. پیکربندی‌های بازه گزارش‌دهی موجود را مرور کنید تا تازگی داده‌ها را در برابر عمر مورد انتظار بین تعویض باتری متعادل کنید.
3. بررسی کنید که آیا پیش پرداخت و عملکردهای کنترل شیر از راه دور به عنوان ویژگی های اختیاری برای برنامه مورد نظر در دسترس هستند یا خیر.
4. توانایی پلت فرم قرائت کنتور را در مقیاس از استقرار آزمایشی تا عرضه کامل در سطح شهر یا منطقه ارزیابی کنید.
5. مشخصات دوام محیطی را ارزیابی کنید، زیرا مترهای زیادی در گودال های زیرزمینی در معرض تغییرات رطوبت و دما نصب می شوند.
6. قابلیت‌های تشخیصی و تشخیص ناهنجاری، از جمله هشدارهای جریان معکوس و باتری کم، که از اهداف کاهش آب بدون درآمد پشتیبانی می‌کنند، تأیید کنید.

برای توزیع‌کنندگان و خریداران عمده‌فروش، کار با یک سازنده کنتور آب بی‌سیم که خط تولید ثابتی را در سراسر استانداردهای ارتباطی ارائه می‌کند، می‌تواند برنامه‌ریزی موجودی را ساده‌تر کند، زیرا یک رابطه تامین‌کننده می‌تواند چندین نیاز شبکه منطقه‌ای را به جای نیاز به ترتیبات منبع‌یابی جداگانه برای هر استاندارد بی‌سیم پوشش دهد.

راهنمای نصب و نگهداری

یکی از مزایای عملی کنتورهای آب بی سیم این است که نصب نیازی به اجرای کابل ارتباطی ندارد بازگشت به یک نقطه مرکزی، که هم پروژه های ساخت و ساز جدید و هم پروژه های مقاوم سازی را ساده می کند. یک توالی نصب معمولی هنوز از یک فرآیند ثابت برای اطمینان از اتصال شبکه قابل اعتماد پس از استفاده از کنتور بهره می برد.

• قبل از نهایی کردن قرار دادن کنتور، در دسترس بودن سیگنال در محل نصب را تأیید کنید، به ویژه برای استقرار LoRa که در آن فاصله دروازه مهم است.
• برای حفظ دقت اندازه گیری، متر را مطابق دستورالعمل جهت گیری سازنده نصب کنید.
• قبل از فعال کردن اتصال، شناسه منحصر به فرد کنتور را در سیستم قرائت کنتور ثبت کنید.
• قبل از بستن نصب، بررسی کنید که خواندن اولیه با موفقیت دریافت شده است.
• بررسی‌های تشخیصی دوره‌ای از راه دور را به‌جای بازرسی‌های فیزیکی معمول برنامه‌ریزی کنید و بازدیدهای سایت را برای ناهنجاری‌های پرچم‌گذاری شده رزرو کنید.

درباره شرکت NINGBO SHIDAI INSTRUMENT CO., LTD

NINGBO SHIDAI INSTRUMENT CO., LTD یکی از شرکت های تابعه AMICO Group است و به عنوان یک شرکت جامع با فناوری پیشرفته متمرکز بر تحقیق، توسعه، تولید و خدمات فروش محصولات اندازه گیری تحت نام تجاری AMICO فعالیت می کند. طیف محصولات این شرکت شامل کنتورهای آب آی سی کارتی، کنتورهای آب بلوتوث، کنتورهای حرارتی، کنتورهای قرائت مستقیم فوتوالکتریک، کنتورهای انتقال از راه دور پالس، کنتورهای بی سیم LoRa، کنتورهای بی سیم NB، کنتورهای آب WS، کنتورهای آب WPD، کنتورهای آب ارتباطی تک جریانی، کنتورهای آب آشامیدنی خازنی خازنی و سیستم‌های خواندن کنتور آب هوشمند است. این وسعت پوشش محصول به شرکت اجازه می دهد تا از مشتریان در سراسر نیازهای اندازه گیری مسکونی، تجاری، صنعتی و شهری در یک رابطه تامین کننده واحد پشتیبانی کند. NINGBO SHIDAI INSTRUMENT CO.، LTD به عنوان یک تولید کننده با قابلیت تحقیق و توسعه داخلی، برای پشتیبانی از شرکای عمده فروشی و توزیع کنتور آب بی سیم که به دنبال کیفیت محصول ثابت و سازگاری با سیستم خواندن کنتور یکپارچه در سراسر مجموعه رو به رشد اندازه گیری بی سیم هستند، قرار دارد.

سوالات متداول

Q1: کنتور آب بی سیم چیست؟
کنتور آب بی سیم یک دستگاه اندازه گیری است که قرائت مصرف را از طریق یک شبکه رادیویی یا سلولی انتقال می دهد و به داده ها اجازه می دهد تا بدون مراجعه حضوری تکنسین به هر مکان به یک سیستم قرائت کنتور مرکزی برسند.

Q2: تفاوت بین کنتورهای آب NB-IoT و LoRa چیست؟
کنتورهای آب NB-IoT از شبکه های سلولی عمومی موجود استفاده می کنند، بنابراین هیچ زیرساخت دروازه اختصاصی مورد نیاز نیست، در حالی که کنتورهای آب LoRa از یک شبکه دروازه خصوصی استفاده می کنند که ابزار یا نصب کننده مستقل از یک حامل تلفن همراه راه اندازی و کنترل می کند.

Q3: چگونه یک کنتور آب بی سیم به کاهش آب بدون درآمد کمک می کند؟
خوانش‌های خودکار مکرر و پرچم‌های تشخیص از راه دور تشخیص نشت، جریان غیرعادی و عدم دقت اندازه‌گیری را آسان‌تر می‌کنند و از نوعی ردیابی تلفات پشتیبانی می‌کنند که برنامه‌های کاهش آب غیردرآمد بر آن تکیه می‌کنند.

Q4: آیا یک کنتور آب بی سیم در هنگام نصب نیاز به سیم کشی دارد؟
خیر، کنتورهای آب بی سیم به طور خاص برای جلوگیری از نیاز به سیم کشی ارتباطی بین کنتور و سیستم خواندن طراحی شده اند، که هم نصب و هم تعمیرات جدید را ساده می کند.

Q5: آیا یک کنتور آب بی سیم می تواند از پیش پرداخت و کنترل شیر از راه دور پشتیبانی کند؟
بسیاری از سیستم‌های کنتور آب بی‌سیم از ردیابی پیش‌پرداخت اختیاری و کنترل شیر از راه دور پشتیبانی می‌کنند، که اجازه می‌دهد موجودی‌ها به‌طور خودکار به‌روزرسانی شوند و در صورت نیاز، عرضه از پلت‌فرم مرکزی مدیریت شود.