IoT технологии для дистанционного съема показаний счетчиков воды
Идея IoT (Internet of Things) — во взаимодействии вещей с сервером и между собой, где участие человека сводится к минимуму. Например, счетчики электроэнергии, отсылающие показания в управляющую компанию; GPS-трекеры, отслеживающие движение такси; разнообразные фитнес-браслеты — это все интернет вещей.
Сейчас такие технологии активно внедряются в системы диспетчеризации потребления энергоресурсов. Это повышает эффективность работы коммунальных служб, а также обеспечивает пользователя подробной и актуальной информацией. Умные счетчики отслеживают потребление в реальном времени, что помогает своевременно устранять утечки, обеспечивать точное выставление счетов и улучшать взаимодействие между коммунальными предприятиями и их клиентами.
Однако для умных счетчиков необходимы специализированные технологии. Существуют различные сетевые протоколы для умного учета воды. Перед подключением любого из них пользователь должен учесть ряд факторов: бюджет и качество обслуживания, количество устройств, покрытие, безопасность.
Сегодня существуют различные сетевые протоколы для умного учета ресурсов. К основным стандартам, применяемым в умных устройствах (в том числе в умных счетчиках воды и тепла) можно отнести LoRa, NB-IoT, WMBus.
LoRaWAN
В начале 2015 года Semtech Corporation и исследовательский центр IBM Research представили новый открытый энергоэффективный сетевой протокол LoRaWAN (Long Range Wide Area Networks), обеспечивающий значительные преимущества перед Wi-Fi и сотовыми сетями благодаря возможности развертывания межмашинных (M2M) коммуникаций, разбавив затишье на рынке беспроводных технологий.
Технология LoRa появилась на свет под эгидой некоммерческой организации LoRa Alliance, основанной такими компаниями, как IBM, Semtech, Cisco и др. с целью принятия и продвижения протокола LoRaWAN в качестве единого стандарта для глобальных сетей с низким энергопотреблением (LPWAN — от англ. Low Power Wide Area Network). Собственно, аббревиатура LoRa объединяет в себе метод модуляции LoRa в беспроводных сетях LPWAN, разработанный Semtech, и открытый протокол LoRaWAN.
Разработчики LoRa Alliance позиционируют LoRa как технологию, имеющую значительные преимущества перед сотовыми сетями и WiFi благодаря возможности развертывания межмашинных (M2M) коммуникаций на расстояниях до 20 км и скоростях до 50 Кбит/с при минимальном потреблении электроэнергии, обеспечивающем несколько лет автономной работы на одном аккумуляторе типа АА.
NB-IoT
NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) — стандарт сотовой связи для устройств телеметрии с низкими объемами обмена данными. Разработан консорциумом 3GPP (консорциум, разрабатывающий спецификации для мобильной телефонии) в рамках работ над стандартами сотовых сетей нового поколения. Первая рабочая версия спецификации представлена в июне 2016 года.
Фактически стандарт NB-IoT явился ответом консорциума 3GPP на создание LoRa Alliance. По сути технологии очень похожи, те же теоретические расстояние передачи информации и срок службы оборудования. Основным и принципиальным отличием является принадлежность сети и частотный диапазон. NB-IoT — это операторский стандарт, работающий на частотах GSM и LTE (лицензируемых частотах), в то время как LoRa работает на открытом, нелицензируемом частотном диапазоне.
Важной особенностью оборудования, работающего на стандарте NB-IoT, является наличие sim карты или sim чипа. Это необходимо помнить при выборе технологии и учитывать, кто будет являться собственником sim карт и оплачивать ежемесячные платежи за связь. В данный момент не прекращаются споры сторонников каждой технологии. Но на наш взгляд, на вопрос: “Что лучше: LoRa или NB-IoT?” нет однозначного ответа. И мы опираемся на характеристики и свойства конкретного устройства и применяем в своих решениях оборудование обоих стандартов.
WMBus
Wireless MBus - стандарт утвержден нормативной документацией 1997 года. Получил распространение в Восточной и Западной Европе. С его помощью организуется снятие показаний со счетчиков воды, тепла, газа, электроэнергии в жилых и промышленных зданиях.
Основная топология сети для WM-Bus – «точка-точка» или «звезда». Типичным применением WM-Bus является организация сбора показаний счетчиков потребления ресурсов на стационарный (через ретрансляторы) или мобильный концентратор (планшет обходчика). Данные впоследствии собираются их для последующей обработки с концентратора в автоматическом или ручном режиме. Радиус приема передачи концентратора или ретранслятора зависит от конфигурации конкретных помещений, но на практике обычно составляет 50-75 м. Срок службы элементов питания сопоставим со сроком службы оборудования LoRa и NB-IoT. К преимуществам можно отнести максимальную автономность системы, а также относительную дешевизну при использовании услуг обходчика.
Если в требованиях водоканала указана передача данных на пульт диспетчера, то потребуется монтаж ретрансляторов с подведением электропитания к каждому, что должно быть учтено на стадии проектирования.
