Jak vybrat systém dálkových odečtů pro vodárny

Digitalizace vodárenství se zrychluje a téma dálkových odečtů vodoměrů je stále aktuálnější. Každá vodárna má jiné podmínky, a proto neexistuje univerzální řešení. Podívejme se, jak zvolit vhodný přístup podle stavu měřidel, investičních možností a lokální reality.

Klíčové poznatky

• Pro dálkový odečet vodoměrů neexistuje univerzální řešení. Nejvhodnější přístup závisí na typech stávajících měřidel a jejich komunikačních možnostech, plánech obnovy, potřebném pokrytí, místních podmínkách a rozpočtu.
• Pevná síť koncentrátorů pro bezdrátový M-Bus dokáže sbírat odečty z kompatibilních stávajících měřidel a předávat data přes mobilní síť. Kompaktní koncentrátor umístěný v šachtě nebo na veřejném osvětlení obvykle obslouží 4 až 10 okolních vodoměrů, podle místních podmínek. Umožňuje postupné nasazení bez plošné výměny měřidel, další zařízení v terénu ale vyžadují instalaci a údržbu.
• Vodoměry s přímou komunikací přes LoRaWAN nebo NB-IoT snižují potřebu mezilehlých sběrných zařízení. LoRaWAN může využívat síť provozovanou městem nebo vodárnou, NB-IoT spoléhá na infrastrukturu mobilního operátora. V obou případech je nutné před nasazením posoudit pokrytí a průchod signálu ze šachet.
• Kompletní systém měření od jednoho výrobce může zjednodušit nákup, integraci i nasazení. Je ale potřeba vyhodnotit náklady, interoperabilitu a dlouhodobou závislost na dodavateli a zvlášť dbát na zdokumentovaná a dostupná datová rozhraní.
• Praktický výběr začíná auditem stávající měřicí infrastruktury, požadavků na pokrytí a místních podmínek instalace. Pilotní projekt v typových lokalitách pak umožní posoudit úspěšnost odečtů, náročnost instalace, výdrž baterií a spolehlivost komunikace.
• Rozhodnutí by mělo zohlednit technickou vhodnost i celkové náklady vlastnictví (TCO). Retrofit stávajících měřidel může snížit počáteční investici a rozložit ji do etap, přímá komunikace přináší jednotkové náklady konektivity a TCO uzavřených systémů je vhodné přepočítat v horizontu 5 až 10 let. Kombinace přístupů může být praktickým řešením napříč různorodými lokalitami.

Různé výchozí body, společný cíl: efektivní data

Vodárny se dnes liší typem i stářím měřidel, strategií jejich obnovy nebo prioritami města v oblasti smart city. Klíčové je proto nejprve ujasnit, zda potřebujete data získat plošně a rychle, nebo můžete postupovat po etapách s pravidelnou obměnou měřidel.

Obecně existují tři hlavní přístupy: využití sběrnic u stávajících měřidel, instalace měřidel s přímou komunikací nebo pořízení kompletního systému od výrobce. Každý má své výhody, limity a typické scénáře použití.

1) Sběrnice u stávajících měřidel

Pro mnoho vodáren představuje sběrnicový systém nejpraktičtější začátek digitalizace. Tento přístup umožňuje rychlý start bez plošné výměny měřidel. Do šachty nebo na veřejné osvětlení se umístí kompaktní zařízení, které posbírá odečty z okolních vodoměrů (typicky 4–10, podle podmínek) a odešle je přes mobilní síť do systému. Výhodou je využití stávajících měřidel a prověřené technologie bezdrátového M-Bus (wM-Bus), často označované také jako „Walk-by“ nebo „Drive-by“.

Sběrnice se osvědčují zejména v hybridním modelu – lze je nasadit tam, kde dávají smysl (například v členité zástavbě nebo v místech s obtížným signálem), a jinde doplnit přímou komunikaci. Je však nutné počítat s plánováním infrastruktury a základní údržbou. Výsledkem je flexibilní a škálovatelné řešení, které umožňuje rozvoj po blocích a zároveň drží investice v rozumné výši.

2) Měřidla s přímou komunikací

Druhou možností je instalace vodoměrů, které komunikují přímo do sítě. Nejčastěji LoRaWAN nebo NB-IoT, případně jiné technologie. LoRaWAN síť může provozovat město či vodárna, a pokud je pokrytí nedostatečné, lze snadno přidat vlastní bránu. NB-IoT naproti tomu využívá mobilní síť operátora, takže odpadá nutnost spravovat rádiovou infrastrukturu.

Přímá komunikace je elegantní v jednodušších lokalitách, ale je nezbytné reálně posoudit průchod signálu ze šachet. Právě ten rozhoduje o spolehlivosti přenosu. Pokud se zařízení „nedovolá“, u LoRaWAN pomůže další brána; u NB-IoT je výsledek závislý na pokrytí operátora a správné konfiguraci zařízení.

3) Kompletní systém od výrobce

Třetí cestou je pořízení kompletního řešení od výrobce měřidel – tzv. all-in-one system. Implementace bývá rychlá a kompatibilitu není třeba řešit, ale cena je zpravidla vyšší a vzniká závislost na jednom dodavateli. Takové řešení se hodí tam, kde je cílem jednoduchost, rychlé nasazení a dlouhodobá spolupráce. I v tomto případě je však důležité trvat na otevřených datových rozhraních, aby bylo možné systém do budoucna rozšiřovat či integrovat.

Jak zvolit nejvhodnější přístup

Ať už zvolíte jakýkoli přístup, vždy se vyplatí začít interním auditem:

• Jaká měřidla dnes používáte (mechanická nebo ultrazvuková, s jakými komunikačními možnostmi)?
• Jak rychle potřebujete pokrýt území?
• Jaké jsou priority vlastníka infrastruktury?
• Jak se liší terénní podmínky jednotlivých lokalit?

Obvyklý postup je zvolit pilotní projekt v několika typových zónách a porovnat: úspěšnost přenosu dat, náročnost instalace, výdrž baterií a chování při poruchách. Právě zde sběrnicová řešení často vyniknou. Umožní rychle „rozsvítit“ data bez nutnosti plošné výměny měřidel, a přitom zůstanou otevřená pro kombinaci s přímou komunikací.

Ekonomické hledisko: CAPEX vs. OPEX

Rozhodnutí mezi jednotlivými přístupy bývá především ekonomické. Sběrnicové systémy zpravidla šetří CAPEX díky využití stávajících měřidel a rozložení investic do menších kroků, ale přidávají několik zařízení v terénu, která je nutné instalovat a spravovat.

Naopak přímá komunikace snižuje potřebu mezivrstevného hardware, může však vyžadovat optimalizaci pokrytí a přináší jednotkové náklady konektivity. Uzavřená řešení sice urychlují nasazení, ale je nutné přepočítat celkové náklady vlastnictví (TCO) v horizontu 5–10 let a pohlídat interoperabilitu.

Pokud potřebujete mít data rychle, s rozumnými náklady a bez nutnosti plošné výměny měřidel, začněte se sběrnicemi a wM-Bus. Jakmile získáte zkušenosti, můžete řešení doplnit o přímou komunikaci tam, kde to dává smysl. Preferujete-li jednoduchost a jednotného dodavatele, zvažte kompletní systém od výrobce – ale trvejte na otevřenosti dat.

My v ACRIOS umíme pomoci s návrhem konkrétní kombinace technologií, která bude odpovídat strategii obnovy měřidel, terénním podmínkám i rozpočtu, s cílem, aby první krok nebyl zároveň krokem posledním.

Slovníček užitých pojmů

• Brána (gateway): síťový prvek, který přijímá rádiové LoRa pakety z koncových zařízení a předává je síťovému serveru LoRaWAN
• CAPEX a OPEX: kapitálové výdaje zahrnují investice do majetku, například měřidel, zařízení a infrastruktury, provozní výdaje pak průběžné náklady na konektivitu, údržbu a provoz
• Koncentrátor: zařízení, které shromažďuje data z více měřidel nebo snímačů a přenáší je prostřednictvím komunikační sítě do centrálního systému
• LoRaWAN: protokol bezdrátové sítě s velkým dosahem a nízkou spotřebou, ve kterém zařízení posílají data přes brány na síťový server; síť může být veřejná i privátní
• NB-IoT (Narrowband IoT): celulární technologie s nízkou spotřebou, fungující v licencovaných sítích mobilních operátorů a vhodná pro zařízení, která přenášejí malé objemy dat
• Otevřené datové rozhraní (open data interface): zdokumentované rozhraní umožňující přístup k datům nebo jejich výměnu s jinými systémy, které podporuje interoperabilitu a omezuje závislost na proprietárních integracích
• Pochůzkový a průjezdový odečet (walk-by and drive-by reading): způsoby odečtu, při kterých se data z měřidel sbírají pomocí mobilního přijímače neseného technikem (walk-by) nebo umístěného ve vozidle (drive-by)
• Převodník: zařízení, které převádí signál nebo data z jednoho rozhraní či formátu do jiného, aby spolu mohly spolupracovat různé snímače, měřidla nebo komunikační systémy
• Retrofit: připojení stávajících funkčních měřidel k moderním komunikačním sítím a datovým systémům bez jejich výměny
• TCO (Total Cost of Ownership): celkové náklady na řešení za dobu jeho životnosti, včetně pořízení, instalace, provozu a údržby
• Ultrazvukový vodoměr: vodoměr, který měří průtok pomocí ultrazvukových signálů místo pohyblivých mechanických částí
• Wireless M-Bus (wM-Bus): bezdrátová varianta M-Bus určená k rádiovému přenosu dat z měřidel