ABC instalacji wodociągowych. Bezpieczny wodomierz

Zobacz artykuł w wersji pdf  pdf pdf               

Ostrożność przy wyborze rodzaju oraz producenta systemu zdalnego odczytu jest wysoce istotna, a, niestety, często lekceważona przez inwestorów czy instalatorów, którzy kierują się krótkowzrocznym sposobem na oszczędność. Żeby przybliżyć nieco sam cel instalacji systemu zdalnego odczytu oraz główny podział istniejących na rynku rozwiązań, parę słów wstępu.
Najprościej rzecz ujmując, system pozwala na dokonywanie zdalnych odczytów urządzeń pomiarowych w budynkach/mieszkaniach, bez konieczności absorbowania użytkownika. Systemy zdalnego odczytu rozwiązują problemy zamkniętych mieszkań, studzienek wodomierzowych, obiektów przemysłowych oraz innych trudno dostępnych miejsc.

Zastosowane rozwiązanie powinno dawać możliwość dopasowania systemu do potrzeb i wymagań klienta, gwarantując jednocześnie poprawność odczytów i oszczędność czasu.
Wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje systemów zdalnego odczytu, to pierwsze rozwiązanie jako medium przesyłu danych stosuje tradycyjne łącze magistralowe (najczęściej w protokole M-BUS) oraz drugie rozwiązanie, jakim jest radiowa transmisja danych.
Jakie są różnice pomiędzy systemem radiowym a magistralowym? Oprócz podstawowej, jakim jest sam sposób transferu danych (kabel magistralowy oraz fale radiowe), różnią się najczęściej docelowym miejscem zastosowania systemu, możliwością integracji z innymi systemami automatyki oraz jego docelowym przeznaczeniem.

Przez radio
Radiowy system zdalnego odczytu jest systemem często stosowanym już w istniejących obiektach ze względu na małą ingerencję w elewacje mieszkań/budynków. Jest to jednak system, który posiada ograniczenia zasięgu odczytu oraz integracji z nadrzędnymi systemami automatyki, dlatego też rzadko jest stosowany w dużych obiektach przemysłowych czy na przykład w nowych inwestycjach biurowcowych. Głównym problemem jest jednak brak kompatybilności pomiędzy rozwiązaniami różnych producentów, w związku z czym, wchodząc raz w radiowy system zdalnego odczytu, często decydujemy się na długi czas na dane rozwiązanie wybranego producenta oraz jego produkty.

Jest to główny problem, który rzadko rozpatrują zainteresowani. Kolejny problem powstaje w momencie, gdy decydujemy się na zdalny odczyt z liczników innych mediów (np. wodomierzy, a po roku liczników energii). Jesteśmy wówczas zmuszeni do kupna i obsługi dwóch autonomicznych rozwiązań, co prowadzi do obsługi odrębnych zestawów inkasenckich lub programów komputerowych. Istnieją też systemy radiowe, które dają spore możliwości integracji różnych liczników mediów poprzez zastosowanie zewnętrznych modułów z wejściami impulsowymi. Jest to wyjście, które jest pewnym kompromisem pomiędzy elastycznością systemu i przyszłościowym rozwojem sieci inkasenckiej a brakiem ingerencji w konstrukcję budynku.

Dodatkowo pozwoli nam to na szerszy wachlarz produktów współpracujących w jednym protokole, a co za tym idzie, systemie oraz pod jednym programem inkasenckim. Taki system zazwyczaj przewiduje możliwość podłączenia kilku wodomierzy, ciepłomierzy, gazomierzy, liczników energii lub wszystkich naraz do jednego modułu, co bardzo obniża koszty samej instalacji. Należy również pamiętać, iż każdy sygnał przesyłany bezprzewodowo powinien być odpowiednio zaszyfrowany w celu jego identyfikacji i odporności na próbę ingerencji w odczycie. Kolejnym aspektem, który należy wziąć pod uwagę, jest zasięg modułu radiowego – czy to będzie moduł zintegrowany na przykład z wodomierzem, czy będzie to autonomiczna jednostka wcześniej wspomniana jako system radiowy o wysokiej elastyczności. Przeglądając oferty różnych producentów radiowego systemu zdalnego odczytu, można natrafić na duże różnice pomiędzy zapewnianą odległością odczytu modułu radiowego przez jednostkę centralną, którą zwykle jest komputer PC wyposażony w odpowiedni osprzęt lub przenośny zestaw inkasencki. Żeby rozwiać mity i nierzadko puste zapewnienia producentów w tej kwestii, przybliżę nieco problematykę.
Istnieją trzy parametry, które składają się na odległość odczytu:

  • moc anteny,
  • konstrukcja anteny,
  • długość propagacji fali radiowej.

Moc anteny jest wyrażana w mW (miliwat) – im większa moc, tym sygnał jest silniejszy, co powoduje wydłużenie dystansu przesyłu danych oraz mniejsze prawdopodobieństwo przekłamań bitów w transmitowanej ramce, a co za tym idzie, błędnego odczytu. Najsilniejsze dostępne anteny w modułach radiowych posiadają nawet do 25 mW mocy. Konstrukcja anteny jest również istotna przy wydajności modułu. Zwykle stosuje się konstrukcje dipolowe, dla nas istotnym elementem jest wielkość anteny, czy będzie to wystający element, który będzie oddalony od pozostałych elementów elektronicznych wprowadzających zakłócenia, czy też będzie to konstrukcja ściśle zintegrowana z licznikiem mierzonego medium. Ostatnim parametrem i chyba najmniej istotnym, w głównej mierze przez małe zróżnicowanie pomiędzy różnymi producentami, jest stosowana długość fali do przesyłu danych. Ponieważ ogólnodostępne są dwie częstotliwości, które są darmowe oraz na które nie jest wymagana koncesja, jest to element, który raczej jest słabą kartą przetargową przy wyborze systemu. Najczęściej stosowana częstotliwość to 868 MHz (długość fali ok. 0,4 m), alternatywą jest częstotliwość 433 MHz (długość fali ok. 0,8 m). Im fala jest dłuższa, tym większy jest zasięg, ale tym bardziej jest czuła na zewnętrzne zakłócenia przez inne fale radiowe.
Przy komunikacji radiowej istotny jest również sposób transmisji, czy będzie to transmisja jednokierunkowa, czy dwukierunkowa. Przewagą transmisji dwukierunkowej jest możliwość odpytania w każdej chwili modułu o stan licznika. Moduły o transmisji jednokierunkowej wysyłają odczyt z wodomierza we wcześniej ustalonych odstępach czasu (zwykle co miesiąc).
Wszystkie powyższe aspekty mają wpływ na żywotność baterii, im antena jest większa, tym potrzebuje więcej energii, aby ją wzbudzić, im większa moc, tym większy jest pobór energii z ogniwa zasilającego, komunikacja dwukierunkowa jest kolejnym obciążeniem, ponieważ moduł ciągle jest w stanie czuwania.
Niektóre z systemów radiowych dają możliwość stosowania transmiterów sygnału na większą odległość, nawet do 4 km, co więcej są również moduły, które przekazują informację z sąsiedniego modułu, gdy ten pierwszy ma za słaby zasięg do jednostki głównej.

Z magistrali…
Drugim rozwiązaniem jest magistralowy system zdalnego odczytu, który jest często stosowany w nowo powstających budynkach lub tam, gdzie występuje możliwość położenia przewodu magistralowego w istniejącym już budynku. Tak jak i poprzednio omawiany system zapewnia on kompleksowe rozwiązania odczytu i ewidencji wskazań z urządzeń pomiarowych wyposażonych w wyjście impulsowe (wodomierze, ciepłomierze, liczniki gazu itp.) lub z urządzeń wyposażonych bezpośrednio w wyjście M-BUS (głównie stosowane w ciepłomierzach lub licznikach energii). System M-BUS wykorzystuje tradycyjne łącze dwuprzewodowe, magistralowe i jest przeznaczony zarówno dla gospodarki mieszkaniowej, jak i dużych obiektów gospodarczych. Dzięki możliwości połączenia wielu urządzeń w jeden system oraz ich nawigacji poprzez jednostkę centralną, M-BUS daje praktycznie nieograniczone możliwości kontroli wszystkich urządzeń wchodzących w skład magistrali. Zwyczajowo system M-BUS charakteryzuje się architekturą trójpoziomową, składającą się z konwerterów sygnału impuls/M-BUS (lub urządzenia pomiarowego wyposażonego w wewnętrzny moduł M-BUS), centrali głównej, tzw. Mastera M-BUS oraz oprogramowania do odczytu wskazań.
Magistrala M-BUS powstała zgodnie z normą CENTC 176 WG 4, a protokół transmisji M-BUS jest zgodny z EN1434-3. Daje to sporą przewagę nad systemami radiowymi, które nie mają narzuconego standardu protokołu komunikacyjnego, w związku z czym najczęściej urządzenie jednego producenta nie będzie współpracowało we wspólnej sieci z urządzeniem innego producenta (np. różne wodomierze między sobą). Standaryzacja protokołu M-BUS daje szerokie możliwości – urządzenia różnych producentów są ze sobą kompatybilne, mogą również pracować na tej samej magistrali.
Główne cechy charakterystyczne interfejsu M-BUS:

  •   wskazania są odczytywane elektronicznie,
  •   magistrala systemowa to przewód dwużyłowy, do którego można podłączyć wszystkie urządzenia,
  •   wszystkie liczniki/konwertery są indywidualnie adresowane,
  •   oprócz możliwości odczytu danych lokalnie jest możliwość odczytu zdalnego przez komputer gdziekolwiek się znajduje.

System M-BUS dzięki swojej konstrukcji pozwala na dużą liczbę urządzeń funkcjonujących w magistrali, dodatkowo posiada możliwość rozszerzenia sieci dzięki sieci Ethernet/Internet, w związku z czym, mając system magistralowy z łączem internetowym w jednej części miasta, wszystkie dane można odczytać w każdej chwili w innej części miasta lub w innym mieście poprzez łącze internetowe. Tworząc system oparty o protokół M-BUS kierowano się głównie zminimalizowaniem kosztów oraz zużycia energii przez urządzenia zachowując pewne minimum funkcjonalności, obniżając przy tym koszta eksploatacji urządzeń w standardzie M-BUS.
Ogromnym atutem systemu M-BUS jest jego łatwa integracja z nadrzędnymi systemami automatyki budynkowej, jak i automatyki przemysłowej. Nowe inwestycje są często wysoce zautomatyzowane ze względu na wymagane przez klienta standardy, jak i oszczędność przez bezobsługowy odczyt zużycia mediów. W związku z tym system zdalnego odczytu często jest integrowany z innymi systemami automatyki budynkowej, inaczej zwanymi inteligentnymi domami (systemy LON, EIB/KNX itp.) czy systemem BMS. Zintegrowanie systemu M-BUS z nadrzędnym systemem sterowania i monitoringu automatyką budynkową jest wykonywane za pomocą różnego rodzaju konwerterów sygnału oraz bramek magistralowych. Przy zastosowaniu wysokiej klasy centrali M-BUS-owych długość okablowania w magistrali może sięgać nawet 12 km, dodatkowo należy pamiętać o możliwości przesyłu sygnału przez internet.

Wnioski
Każdy z przedstawionych typów systemów ma swoje plusy i minusy, należy jednak ostrożnie wybierać istniejące na rynku rozwiązania pośród rzeszy producentów, zwłaszcza w przypadku systemów radiowych, gdzie nie ma standaryzacji sygnału. System radiowy jest wygodniejszy w momencie instalacji w istniejących sieciach wodociągowych – wymaga mniejszych nakładów – natomiast zapewne jest mniej elastyczny aniżeli system M-BUS i trudniejszy do rozbudowy/modernizacji oraz nadzorowania przez centralne systemy automatyki budynkowej.
Piotr Komoniewski

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij