89

مزایای کنتورهای هوشمند در بستر اینترنت اشیا

در ۹ دقیقه این متن را بخوانید

کنتورهای هوشمند در سالهای اخیر محبوبیت زیادی در سرتاسر جهان کسب کرده اند و در حال تبدیل شدن به برترین دستگاه‌های موجود اینترنت اشیا هستند. سازمان‌ها‌ مزایای کنتورهای هوشمند را تصدیق می‌کنند و آن‌ها را برای افزایش کارایی و دقت مدیریت خدمات بکار گیری می‌کنند. شرکت‌های جهانی در حال حاضر سرمایه گذاری بیش از ۶۲ میلیارد دلاری را برای زیرساخت‌های کنتور هوشمند اعلام کرده اند، به عنوان مثال Telefonica پیش بینی می‌کند تا سال ۲۰۲۲ بین ۹۰ تا ۱۳۰ میلیون کنتور برق و گاز مستقر شود. کشورهای آسیایی خود را به عنوان رهبر در این امر قرار می‌دهند و این امید وجود دارد که تا سال ۲۰۲۲ ، ۷۰ درصد از کل خانه‌های منطقه از طریق کنتورهای هوشمند متصل شوند. اتحادیه اروپا تخمین زده است که جایگزینی ۸۰ درصدی کنتورهای برق کنونی با کنتورهای هوشمند قادر است میزان انتشار کربن منطقه را ۹ درصد کاهش دهد و میزان مصرف سالانه انرژی خانگی را نیز با میزان مشابهی کاهش دهد.

بسیاری از مزایای مرتبط با استفاده از کنتورهای هوشمند – چه از نظر مصرف کنندگان و چه از نظر شرکت‌های تأسیساتی – عامل رشد قوی آنها هستند. شرکت‌های انرژی می‌توانند از کنتورهای هوشمند برای کاهش قابل توجه هزینه‌های عملیاتی خود استفاده کنند، زیرا به حضور فیزیکی کمتری نیاز است و صحت صورتحساب بهبود می‌یابد. البته مورد دوم نیز به نفع مصرف کنندگان است زیرا که کنتورهای هوشمند دردسر قرائت کنتورهای ماهانه یا سه ماهه را نیز از بین می‌برند. در گذشته، برای سهولت در کار خواندن توسط پرسنل تاسیسات، کنتورها در خارج از ساختمانها یا در لبه باغها نصب می‌شدند اما کنتورهای هوشمند را می‌توان در هر مکانی از خانه قرار داد.

موارد زیر را می‌توان به عنوان مزایای کنتورهای هوشمند در برابر کنتورهای سنتی بیان کرد:

  • راحتی

با استفاده از کنتور هوشمند، می‌توان قرائت‌ها را به طور خودکار به شرکت برق ارسال کرد و به نماینده ای که برای خواندن و تهیه صورتحساب به هر خانه یا ساختمانی مراجعه کند، احتیاجی نیست.

  • دقت

دیگر با کنتورهای هوشمند قبوض تخمینی در کار نخواهد بود زیرا ارقام استفاده شده مستقیماً به صورت لحظه ای به شرکت مربوطه ارسال می‌شوند. روش سنتی صورتحساب انرژی، به حدس بالاتری نیاز دارد. همچنین هیچ جایی برای خطاهای انسانی وجود ندارد زیرا هوش اینترنت اشیا در تولید قبض‌های انرژی پیاده سازی می‌شود.

  • کنترل میزان مصرف انرژی

کنتورهای هوشمند دارای یک صفحه نمایش انرژی هوشمند هستند که به شما امکان می‌دهد ببینید انرژی مصرف شده توسط لوازم خانگی شما چقدر هزینه در بر دارد. این کار کمک می‌کند تا هزینه واقعی صورتحساب خود را حتی قبل از دریافت قبض بررسی کنید. درحالیکه در کنتورهای سنتی میزان برق مصرفی و هزینه آن را فقط می‌توان با انتظار برای قبض سه ماهه و یا خواندن دستی کنتور خانگی خود پیگیری کرد. همچنین می‌توان مشخص کرد چه زمانی کمترین یا بیشترین مصرف انرژی در ساختمان وجود دارد. کنتور هوشمند می‌تواند با استفاده از وسایل کم مصرف، به شما در یافتن راه‌های جدید برای پس انداز کمک کند.

  • ایمنی در برابر لوازم معیوب

از آنجا که نمایشگرهای داخلی مجهز به کنتور هوشمند میزان مصرف انرژی در یک زمان خاص را نشان می‌دهند، می‌توان جهش‌های ناگهانی در مصرف انرژی را مشاهده کرد که ممکن است مربوط به یک دستگاه معیوب باشد. شناسایی چنین وسایلی می‌تواند ایمنی را تضمین کرده و در مصرف موثر انرژی کمک کند.

  • عادات خوب انرژی

نصب کنتور هوشمند به همه کمک می‌کند تا عادت‌های خوب انرژی را اتخاذ کنند. از آنجا که نمایشگرهای داخلی، برق مصرفی و هزینه آن را نشان می‌دهند، می‌توان بودجه و اهداف صرفه جویی در مصرف انرژی را تعیین کرد. این به همه ما کمک می‌کند تا هوشمندانه از انرژی استفاده کنیم و از هدر رفتن آن جلوگیری کنیم. ما با مصرف بهینه انرژی، می‌توانیم با سیاره خود مهربان باشیم.

  • حفاظت از محیط زیست

کنتورهای هوشمند همچنین می‌توانند با حذف نیاز به ساخت نیروگاه‌های بیشتر یا جلوگیری از استفاده از نیروگاه‌های کم بازده، به محیط زیست کمک کنند زیرا مشتریان می‌توانند تقاضای انرژی خود را کاهش دهند. ساخت نیروگاههای برقی که فقط برای اوج تقاضا مورد نیاز هستند بسیار پر هزینه است. تقاضای مشترکین می‌تواند از طریق برنامه‌های تشویقی یا برنامه‌های کم مصرف کاهش یابد.

  • ذخیره سازی اطلاعات

در حالیکه در کنتورهای سنتی ذخیره سازی داده انجام نمی‌شود، کنتورهای هوشمند هر ۳۰ دقیقه اطلاعات برق مصرفی را ذخیره می‌کنند.

  • تشخیص قطعی

تشخیص خودکار خاموشی در کنتورهای هوشمند به شرکت‌های توزیع اجازه می‌دهد تا سریعتر از کنتورهای سنتی برق را بازگردانند. در کنتورهای سنتی، شرکت‌های توزیع کننده نمی‌توانند به همان سرعت نسبت به قطع برق واکنش نشان دهند.

به لطف داشبورد‌های هوشمند، اغلب بصورت لحظه ای، صاحبان خانه و اجاره کنندگان می‌توانند از نزدیک مصرف انرژی خود را کنترل کنند. توسط زیرساخت‌های کنتور هوشمند می‌توان یک ساختار تعرفه ای پیشرفته مشتری محور ایجاد کرد. به عنوان مثال، کنتورهای آب هوشمند، بسته به میزان استفاده خانوار، یا شرایط آب و هوایی – از جمله کمبود آب در تابستان در همه خانه‌ها – از طریق دریچه‌های کنترل از راه دور، میزان مصرف آب را درجه بندی می‌کنند یا اگر شخصی فراموش کند قبل از خروج از خانه شیرهای آب را ببندد، می‌تواند از راه دور آب را قطع می‌کند. این امکان استفاده بهینه از منابع آب را فراهم می‌کند.

زیرساخت‌های اساسی برای اندازه گیری هوشمند

  کنتورهای هوشمند برای همه خدمات ضروری، از گاز و برق گرفته تا آب و دما وجود دارد. برای استفاده موثر از این داده‌ها، دستگاه‌ها به طور ایمن از طریق اینترنت به یک بستر IoT متصل می‌شوند که داده‌ها را جمع آوری و تحلیل می‌کند. از طریق تعدادی داشبورد، کاربران و تأمین کنندگان انرژی می‌توانند به این داده‌ها دسترسی پیدا کرده و مدل‌های استفاده، آمار و صورت حساب‌ها را تولید کنند.

با این حال، برای اینکه کنتورهای هوشمند – که به اشکال مختلفی وجود دارند، از کنتورهای کاملاً جدید گرفته تا گزینه‌های متناسب سازی شده برای فناوری قدیمی‌- واقعاً مطابق با پتانسیل خود عمل کنند، زیرساختهای دستگاههای اندازه گیری باید کاملاً با شبکه، پلتفرم اینترنت اشیا و برنامه‌های کاربردی موجود در بالا کار کنند تا مشاغل و مصرف کنندگان بتوانند به داده‌هایی که به صورت بی وقفه جمع آوری شده دسترسی داشته باشند.

به ویژه در بازارهای نوظهور آسیا و آفریقا، ایجاد زیرساخت کنتور هوشمند به دلیل عدم اتصال شبکه برق و مخابراتی گسترده و با کیفیت بالا، می‌تواند مشکل باشد. به عنوان مثال، در این مناطق استفاده از فناوری ارتباطات خط برق در شبکه الکتریکی هوشمند که به طور گسترده در اروپا استفاده می‌شود، دشوار است. به همین ترتیب، استفاده از خطوط تلفن سیم دار برای انتقال داده‌های کنتور هوشمند نیز می‌تواند دشوار باشد. برای اتصال کنتورها به پلتفرم اینترنت اشیا که عملکرد آنها به آن بستگی دارد، به اتصال قوی نیاز است که همیشه در دسترس نیست. با این حال، در بسیاری از موارد، ایستگاه‌های اندازه گیری در انبارها یا پشت دیوارهای ضخیم قرار دارند که می‌تواند شبکه‌های تلفن همراه معمولی را با مشکل روبرو کند.

یک شبکه گسترده با برد بالا یا LoRaWAN می‌تواند راه حل این مشکلات باشد. این فناوری به طور خاص برای دستگاه‌های اینترنت اشیا مانند کنتورهای هوشمند طراحی شده است. این یک راه حل ابتکاری در شبکه است که بسته به منطقه، از تعداد زیادی فرکانس در باند ISM (باند رادیویی صنعتی/ علمی/ پزشکی) استفاده می‌کند. فناوری شبکه فقط از یک پهنای باند داده خاص در هر دستگاه پشتیبانی می‌کند، اما به طور قابل توجهی از مصرف انرژی و اطمینان بالاتری برخوردار است. این امر آن را برای برخی کاربردهای اینترنت اشیا مانند کنتورهای هوشمند که عدم وجود قطعی و وقفه برای آن‌ها مهم است، ایده آل می‌کند. به لطف مصرف کم انرژی LoRaWAN، کنتورهای هوشمند برای اندازه گیری مصرف گاز می‌توانند مستقل از منبع اصلی برق و با دوام باتری تا ۱۵ سال  نصب شوند.

محدوده LoRaWAN یکی از مزیت‌های قابل توجه دیگر در ایجاد زیرساخت برای کنتورهای هوشمند است. با برد بین ۴ تا ۲۰ کیلومتر، بسته به تراکم ساختمان، به ویژه در مناطق روستایی، این فناوری می‌تواند مسافتی باورنکردنی را با سرمایه گذاری نسبتاً اندک در زیرساخت‌ها طی کند.

درست مانند شبکه‌های تلفن همراه معمولی، LoRaWAN یک زیرساخت یکبار مصرف نیست. در بسیاری از موارد، چنین شبکه ای اولین قدم در ایجاد زیرساخت اینترنت اشیا انعطاف پذیر و قدرتمند است که می‌تواند توسط بسیاری از برنامه‌ها مانند اتوماسیون خانگی، چراغ‌های خیابان هوشمند و غیره استفاده شود.

یکی از بزرگترین شبکه‌های LoRaWAN از این نوع، در حال حاضر توسط Tata Communications در هند ساخته می‌شود. با هدف پوشش صدها میلیون نفر، این کار پایه و اساسی برای ایجاد یک زیرساخت کامل اینترنت اشیا در این کشور خواهد بود. از طریق یک سیستم عامل باز، چنین شبکه عظیمی ‌را می‌توان برای تعدادی از برنامه‌های دیگر اینترنت اشیا به غیر از کنتورهای هوشمند، به کار برد تا مسیر را هموار کند و به عنوان بنیادی اساسی برای شهرها و جوامع هوشمند عمل کند.

اندازه گیری هوشمند از طریق یک پلتفرم IoT

  یک عنصر اصلی برای زیرساخت‌های کنتور هوشمند، بستر اینترنت اشیا است. داده‌ها‌ از طریق یک کنتور هوشمند جمع آوری می‌شوند و از طریق LoRaWAN منتقل می‌شوند، اما فقط در سطح پلتفرم اینترنت اشیا این کنتور واقعاً هوشمند می‌شود. به نوعی این پلتفرم هسته اصلی سیستم را تشکیل می‌دهد. داده‌های دریافت شده توسط هر دستگاه اندازه گیری باید تلفیق، ذخیره و تجزیه و تحلیل شود. در اینجا است که سیستم واقعاً نشان می‌دهد چه کاری می‌تواند انجام دهد. چنین بسترهایی باید در دسترس، مقاوم، دارای قابلیت‌های تحلیلی خوب و مهمتر از همه امنیت داده‌های حساس مشتری باشد.

در حال حاضر اندازه گیری هوشمند در حال گسترش در بازار انرژی است که باعث بهبود کارایی و افزایش رضایت مشتری می‌شود. در کنار این موارد، اگر زیربنای مناسبی از IoT وجود داشته باشد که بتواند با راه حل‌های دیگری در یک شهر هوشمند ارتباط برقرار کند، می‌تواند زمینه ساز خدمات ارزش افزوده اضافی برای منافع مصرف کنندگان، مشاغل و کل جامعه باشد.

اولین کنتور هوشمند برق NB-IoT

اولین کنتور هوشمند انرژی الکتریکی با استفاده از فناوری ارتباطی NB-IoT و شبکه ۴.۵G در سال ۲۰۱۶ با موفقیت آزمایش شده است.

هوآوی، که یکی از عوامل اصلی در استاندارد سازی فناوری NB-IoT بوده است، اولین کنتور هوشمند NB-IoT را با همکاری JANZ CE توسعه داده است. شبکه زیرساخت توسط شرکت NOS، با استفاده از فناوری NB-IoT و براساس فناوری Huawei نصب شده است. و برای چند مشترک در شهر لیسبون پرتغال آزمایش شد. مدیریت هوشمند انرژی در خانه‌های این مشتریان، که همچنین نقش فعالی در کمک به بهبود کارایی مصرف انرژی آنها‌دارد، یک نمونه عملی مناسب برای این فناوری است.

NB-IoT بعنوان فناوری دسترسی بی سیم در شبکه گسترده کم مصرف (LPWAN) ظهور کرده است که توسط ۳GPP استاندارد سازی شده است و طیف وسیعی از مزایا را ارائه می‌دهد، از جمله پشتیبانی بیش از ۱۰۰ هزار اتصال در هر سلول، باتری تا حداکثر ۱۰ سال و بهره ۲۰dB بیشتر نسبت به شبکه‌های GSM معمولی. علاوه بر این، NB-IoT با استفاده از طیف مجاز و رمزگذاری ۴G، اتصال مطمئن و امن را فراهم می‌کند.

این کنتور هوشمند برق از طریق تشخیص خودکار خرابی‌ها‌، زمان لازم برای بازیابی خدمات را کاهش می‌دهد و در صورت طوفان یا سایر شرایط غیر عادی ، تشخیص سریعتر منطقه آسیب دیده باعث می‌شود تیم‌ها‌ بلافاصله برای حل سریع مشکل اقدام کنند. همچنین اندازه گیری آنلاین مصرف ، پشتیبانی از مقادیر مختلف در ساعت ، و طیف وسیعی از آمارهای انرژی از دیگر مزایای این کنتور هوشمند به شمار می‌آید.

بنابراین فناوری NB-IoT بر اساس ارتباطات بهینه و دو جهته و با معرفی خدمات نوآورانه که ارزش افزوده دارند ، توانایی بهبود اتوماسیون فرایندها‌، کاهش هزینه‌ها‌، افزایش امنیت و ارائه خدمات بهتر به مصرف کنندگان نهایی را دارد.

شبکه‌های هوشمند آب با استفاده از فناوری LoRa

در بخش تاسیسات ، تقاضای روزافزون برای انرژی، شرکت‌های تاسیساتی را تحت فشار قرار می‌دهد تا راه حل‌های بهتری را برای مصرف کنندگان خود پیدا کنند. شرکت Semtech  ، پیشرو در تأمین نیمه ‌هادی‌های با عملکرد بالا ، اعلام کرده است که Hanbit ، ارائه دهنده راه حل‌های اتوماسیون در اندازه گیری هوشمند گاز ، آب و برق ، یک راه حل جدید برای اندازه گیری آب بصورت مافوق صوت (UWM) بر روی دستگاه‌های Semtech و با استفاده از پروتکل ® LoRaWAN اجرا کرده است. محصولات مافوق صوت Hanbit ، با استفاده از اتصال مبتنی بر LoRaWAN امکان انتقال تقریباً لحظه ای داده‌های دقیق استفاده از آب ، حتی در دبی‌های بسیار کم را فراهم می‌کنند.

دستگاه‌های Semtech و پروتکل LoRaWAN بستری ایده آل برای صنعت اندازه گیری هوشمند فراهم می‌کنند. قابلیت‌های این پلتفرم برای انتقال دقیق داده‌ها ‌و دوام طولانی باتری ، بینش طولانی مدت مشتریان را از الگوی مصرف انرژی آنها ‌فراهم می‌کند. با استفاده از این داده‌ها‌، مشتریان می‌توانند ضمن کاهش هزینه‌های عملیاتی ، بر افزایش کارایی و پایداری شبکه خود تمرکز کنند.

کنتورهای هوشمند Hanbit  از پالس‌های فراصوت برای اندازه گیری دقیق جریان آب حتی به نسبت سه لیتر در ساعت استفاده می‌کنند. قرائت جریان در فواصل زمانی مشخص اتفاق می‌افتد تا بینشی دقیق در مورد روند استفاده از آب فراهم کند. این داده‌های دقیق از طریق برنامه‌های مبتنی بر ابر، بصورت لحظه ای برای تولید صورتحساب ساده و تجزیه و تحلیل روند قابل استفاده هستند. در صورت افت جریان آب یا سایر شرایط غیرطبیعی، کنتور هوشمند بلافاصله از طریق شبکه LoRaWAN پیام هشدار می‌فرستد تا بتواند سریع پاسخ داده و از آسیب دیدن جلوگیری کند. بعلاوه ، توان کم توان دستگاههایLoRa ، Hanbit را قادر می‌سازد تا راه حل‌های اندازه گیری با حداکثر ۲۰ سال عمر باتری را ارائه دهد و هزینه تعویض و نگهداری را برای مشتری کاهش دهد.

طبق گفته مسئول اینترنت اشیا شرکت Semtech، برنامه‌های مبتنی بر LoRaWAN با حداقل زیرساخت‌های اضافی استقرار یافته و اتصال داخلی مطمئن را برای سنسورهای با دسترسی دشوار در شبکه ارائه می‌دهند. کنتورهای هوشمند یکی از موفق ترین و اثبات شده ترین بازارهای LoRaWAN است.

منابع:

[۱] https://www.tatacommunications.com/

[۲] https://www.leewayhertz.com/

[۳] https://www.huawei.com/en/

[۴] https://www.semtech.com/

[۵] https://lora-alliance.org/

این مطلب را به اشتراک بگذارید

اشتراک گذاری در print
اشتراک گذاری در email
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در telegram