Z odečtu jednou za čtvrt roku k hodinovým datům. OMS Splitting Mode míří do českého vodárenství

Odečíst vodoměr jednou za několik měsíců už pro moderní řízení vodárenské sítě nestačí. Čím častěji mají provozovatelé k dispozici data o spotřebě, tím rychleji mohou odhalovat úniky, reagovat na nestandardní situace, ale také poskytovat nové typy služeb.

Radiové odečty vodoměrů přitom nejsou žádnou novinkou. U pochůzkových nebo mobilních systémů se osvědčil otevřený protokol OMS (Open Metering System). S přechodem ke Smart Meteringu ale rostou nároky na četnost a především spolehlivost přenosů a také na počet zařízení, které je třeba odečíst a které musí jedna síť zvládnout. Zásadním problémem vodárenství je oproti jiným průmyslovým odvětvím energie. Většina moderních přenosových technologií současnosti má velké nároky na spotřebu a do míst, kde jsou instalovány vodoměry, se nehodí.

Proto vznikly sítě LPWAN, jejichž cílem je umožnit Smart Metering při napájení z baterií. Postupem času se staly nejpoužívanějšími LoRa a NB-IoT. První z nich pracuje v otevřených frekvencích, je cenově relativně dostupná a v nekomplikovaných prostředích funguje. Ovšem v prostředí s velkým provozem dosahuje velmi brzy limitů a ve městech ji prakticky nelze optimalizovat. NB-IoT naproti tomu spoléhá na operátora (využívá dedikovanou frekvenci, vyžaduje správu SIM karet, je dražší) a je schopna přenášet data i z těžko dostupných míst (za cenu výrazného vybíjení baterie).

Na scénu tak přichází nová technologie, která má řešit neduhy obou – jednoduché nasazení, nízké spotřeby energie, spolehlivé přenosy a udržení pořizovacích i celkových nákladů na vlastnictví na nízkých úrovních. To umožní skutečný přechod od pochůzkových odečtů k rozsáhlým pevným sítím Smart Meteringu. Řeč je o OMS Splitting Mode, který zachovává otevřenost a interoperabilitu standardu OMS v kombinaci s technologií mioty® vyvinutou Fraunhoferovým institutem (ten dal kdysi světu mp3).

Zpráva rozdělená na malé části

Základem mioty® je princip označovaný jako Telegram Splitting. Namísto odeslání dat v jednom souvislém paketu rozdělí zprávu na několik menších částí. Ty jsou vysílány v různých časech a na různých frekvencích a přijímač z nich následně původní zprávu zrekonstruuje.

Právě tento způsob má zvýšit odolnost komunikace vůči rušení a kolizím, které mohou vznikat například kvůli dalším rádiovým zařízením nebo odrazům signálu od budov. Výhodou je také schopnost rekonstruovat zprávu i v případě, že se některé její části nepodaří přijmout, stačí jen její polovina.

To je důležité zejména ve městech a dalších místech s komplikovanými rádiovými podmínkami. Technologie je současně navržena pro sítě s velmi vysokým počtem koncových zařízení.

Méně gatewayí, více zařízení

Jedním z hlavních argumentů pro OMS Splitting Mode je jeho škálovatelnost. Jedna gateway může podle parametrů technologie obsluhovat desítky tisíc zařízení. Rozsáhlou síť tak lze vybudovat s relativně malým počtem přijímacích bodů, což snižuje nároky na infrastrukturu, její údržbu i provoz.
Nízká energetická náročnost komunikace má současně umožňovat až patnáctiletý bateriový provoz měřidel. Deklarovaný radiový dosah může v příznivých podmínkách přesáhnout 11 kilometrů.
Důležitá je také otevřenost řešení. Začlenění Splitting Mode do specifikace OMS umožňuje kombinovat kompatibilní zařízení různých výrobců a omezuje riziko závislosti provozovatele na jediném dodavateli. Síť navíc nemusí sloužit pouze vodoměrům. Připojit lze například senzory tlaku či hladiny a další IoT zařízení využitelná při provozu distribuční sítě.

Praktické využití ukazuje projekt italské vodárenské společnosti GAÏA S.p.A. v Toskánsku. Členité území zde komplikovalo odečty a nízká četnost získávání údajů z vodoměrů ztěžovala včasné odhalování úniků.
Po vybudování pevné Smart Metering sítě využívající OMS Splitting Mode získává provozovatel namísto čtvrtletních odečtů data v hodinových intervalech. Výrazně častější informace o spotřebě umožňují rychleji identifikovat nestandardní odběry a reagovat na možné ztráty vody.

Právě zde je jeden z největších přínosů Smart Meteringu. Nejde pouze o to, že pracovník nemusí fyzicky odečítat vodoměr. Pravidelný tok dat mění samotný způsob řízení sítě – z historických údajů pro fakturaci se stává provozní informace využitelná prakticky okamžitě. Jiný typ prostředí prověřil technologii ve švédské obci Nacka u Stockholmu. Zde byla pevná síť nasazena v hustě zastavěném území s komplikovanými podmínkami pro rádiovou komunikaci.

Cílem bylo vytvořit spolehlivý systém automatických vzdálených odečtů, který odstraní potřebu manuálního nebo mobilního sběru dat. Podle výsledků projektu se podařilo dosáhnout více než 99% úspěšnosti odečtů. Projekt tak ukázal možnosti technologie Telegram Splitting právě v prostředí, kde šíření rádiového signálu komplikují budovy a další zdroje rušení.

První sítě fungují také v Česku

OMS Splitting Mode není pouze zahraniční záležitostí. V Česku jsou již v provozu dvě samostatné sítě mioty® a další se připravují.

„Instalaci předcházela analýza geoprostorových dat a modelování budoucího pokrytí, podle něhož bylo navrženo rozmístění gatewayí. Následné pilotní provozy potvrdily vysokou přesnost predikce šíření signálu. Dlouhodobá úspěšnost přenosů v obou sítích dosahuje více než 95, respektive 97 procent, a to bez dodatečných opatření pro zlepšování pokrytí, zkrátka čistě po zapnutí,“ uvádí Václav Míka, zástupce společnosti Water & Heat Systems (WHSys), výhradního distributora společnosti Diehl Metering pro oblast měření vody v ČR.

Smart Metering posouvá vodoměr z role zařízení určeného především k fakturaci směrem k jednomu ze zdrojů provozních dat. Častější informace o spotřebě mohou pomoci rychleji odhalovat úniky, sledovat nestandardní chování odběrných míst a lépe vyhodnocovat stav distribuční sítě.

Pro provozovatele proto nebude při výběru komunikační technologie rozhodující pouze dosah. Stále důležitější bude také spolehlivost přenosu, energetická náročnost, množství potřebné infrastruktury, zabezpečení a možnost kombinovat zařízení různých výrobců.

OMS Splitting Mode se snaží tyto požadavky spojit: zachovává otevřenost standardu OMS a přidává komunikační technologii určenou pro rozsáhlé pevné IoT sítě. Z původního radiového odečtu se tak postupně stává infrastruktura, která může vodárnám poskytovat průběžný obraz o tom, co se v jejich síti skutečně děje.

Text: Redakce    Foto: Water & Heat Systems