Išmanūs matuokliai, naudojami energetinių resursų suvartojimui stebėti, leidžia vartotojams efektyvinti savo energetinius ūkius, taupyti energiją ir prisidėti ne tik prie savo išlaidų mažinimo, bet ir prie priemonių kovojant su globaliu atšilimu, teigia Kauno technologijos universiteto Elektros ir elektronikos fakulteto (KTU EEF) profesorius dr. Žilvinas Nakutis. Pasak jo, pasaulinis daiktų interneto (angl. Internet of Things, IoT) tinklas pradeda apimti ir milžinišką energijos matuoklių sektorių, o tai gera žinia vartotojams.
Visų energetinių resursų (elektros, dujų, vandens, šilumos) apskaitos sistemos, profesoriaus teigimu, techniškai gali būti apjungiamos į vieningą išmanią sistemą.
„Tam Europoje jau yra sukurtas atviras standartas OMS (angl. Open Metering Standard), aprašantis ne tik komercinių energetinių resursų skaitiklių, bet ir namų automatizavimo ir subapskaitos matuoklių apjungimo komunikacijų infrastruktūrą bei ryšio protokolus“, – sako Ž. Nakutis.
Jungia į vieningą sistemą
Elektroniniai dujų, vandens ir šilumos skaitikliai dažniausiai maitinami iš baterijų. Tuo tarpu elektros skaitikliai natūraliai yra prijungti prie elektros energijos tiekimo linijų.
„Numatoma, kad būtent elektros skaitikliai atliks koncentratoriaus, surenkančio parodymus iš kitų komunalinių paslaugų skaitiklių, rolę“, – tikina KTU EEF profesorius.
Gauti duomenis iš atskirų baterijos maitinamų apskaitos prietaisų įmanoma panaudojant laidinį arba bevielį M-Bus (angl., Meter-Bus) protokolą, perduodant reikalingus duomenis apie elektros, vandens, dujų ir kt. suvartojimą.
„Skirtingose Europos valstybėse dar yra paplitę ir ryšio per elektros perdavimo linijas protokolai (angl., Power Line Carrier, PLC), taip pat vyksta LTE tinklo siaurajuosčio daiktų interneto technologijos (angl. Narrowband Internet of Things, NB-IoT) per GSM tinklo infrastruktūrą paslaugų plėtra“, – pažymi Ž. Nakutis.
Pingant elektroniniams matuokliams, sparčiai plečiasi ne tik komercinės apskaitos priemonės, apjungtos skaitmeninio ryšio tinklais, bet ir vidinių, taip vadinamų subapskaitos, matuoklių, tokių kaip išmaniųjų rozečių, gatvių apšvietimo sistemų, atsinaujinančių elektros šaltinių energijos apskaitos matuoklių ir pan., parkas.
Anot KTU Elektros ir elektronikos fakulteto profesoriaus, tokiu būdu pasaulinis IoT tinklas pradeda apimti ir energijos bei komunalinių resursų matuoklių sektorių.
Ieško būdų matuoklių stebėjimui ir patikrai
Vykstant pokyčiams itin svarbus ir aktualus išlieka pasitikėjimas matavimo rezultatais. Ž Nakutis pasakoja, kad komercinės apskaitos prietaisų priežiūrą ir rinkos vartotojų ekonominę apsaugą užtikrina metrologinė sistema, kuri kiekvienoje Europos valstybėje yra adaptuota pagal šalies poreikius.
„Nepaisant to, jog elektroniniai išmanūs matuokliai teikia naujas paslaugas, jie nėra apsaugoti nuo galimų gedimų“, – atskleidžia jis.
Kinijoje atlikti masiniai tyrimai parodė, kad šiuolaikinių išmaniųjų elektros energijos skaitiklių gedimai dažniau susiję su įvairių defektų atsiradimu, mažiau – dėl tolygaus komponentų senėjimo.
„Nuolatiniam matuoklių būklės stebėjimui kuriami įvairūs technologiniai sprendimai. Pvz., kompanija „Analog Devices Inc.“ (JAV) diegia įterptinius etalonus į energijos apskaitos puslaidininkinius grandynus, siekiant atlikti nuolatinę matuoklių savitikrą ir savikalibravimą darbo metu.
Suomijos ir Kinijos mokslininkai vysto metodus, kurie leidžia stebėti grupinę energijos matuoklių būklę, panaudojant vadinamąjį atraminį suminį elektros energijos matuoklį, instaliuojamą elektros tinkle į namą, teritoriją ar vietovę įvade“, – teigia Ž. Nakutis.
KTU Elektros ir elektronikos fakultete taip pat kuriami alternatyvūs elektros energijos skaitiklių nuotoliniai metrologinių charakteristikų stebėsenos metodai, skirti ne grupiniam, bet individualių matuoklių būklės stebėjimui darbo metu.
„Stebėsena atliekama perduodant fizikinį dydį matavimo priemonei bei sinchroniškai išmatuojant jį atramine matavimo priemone, t. y. suminiu energijos matuokliu. GPS sistemose laiko vieneto perdavimas per atstumą naudojamas jau seniai, tačiau elektros energijos ar galios vieneto perdavimas šiuo metu dar tyrimų stadijoje“, – sako profesorius.
Pasak jo, skaitiklių apjungimas komunikacijų infrastruktūra, matavimo rezultatų skaitmenizavimas, jų sinchronizavimas, atveria technologines prielaidas nuotolinei energijos matuoklių stebėsenai.
Kuo pasižymi išmanieji elektros skaitikliai?
Ž. Nakutis tikina, kad išmanieji elektros skaitikliai – tai daugiafunkcinis išmanus elektroninis prietaisas, kuriame metrologijos mikroprocesorius realizuoja suvartotos elektros energijos kiekio ir kokybės parametrų matavimą, o komunikacijų mikroprocesorius valdo duomenų perdavimą ryšio kanalais.
Išmanieji skaitikliai suteikia galimybę aptikti vagystes, taip pat turi vidinį 1 sekundės tikslumo laikrodį, kuris sinchronizuojamas duomenų perdavimo tinkle.
„GPS palydovų signalus panaudoti laiko perdavimui dažnai yra sudėtinga, kadangi skaitikliai įrengiami radijo signalams sunkiai pasiekiamose vietose. Tačiau išmanieji energijos matuokliai skirtingai nuo savo pirmtakų yra išmaniųjų prietaisų tinklo dalis, o jais gaunami matavimo duomenys automatiškai kaupiami kompiuterinėse duomenų bazėse“, – pasakoja Ž. Nakutis.
Siekiant panaudoti išmaniųjų skaitiklių funkcionalumą ir duomenų perdavimo infrastruktūrą, mokslininkai ieško galimybių sukurti nuotolinės ir nepertraukiamos matuoklių būklės stebėsenos mechanizmus. Visų rūšių energetinių resursų apskaitos išmaniųjų priemonių, sistemų ir inovatyvių paslaugų kūrimas, apimantis elektronikos, elektros, matavimų, telekomunikacijų, informatikos inžinerijos sritis, artimiausioje ateityje bus vis labiau stimuliuojamas globalaus atšilimo suvaldymo, energijos taupymo ir Europos Sąjungos energetikos sektoriaus skaitmenizavimo poreikių.
