Monitorizarea mediilor interioare din clădiri poate fi un instrument util în îmbunătățirea eficienței infrastructurii. Pierderile de apă sunt un parametru important care poate fi evaluat prin monitorizarea consumului.

Ca urmare, proiectarea și implementarea clădirilor inteligente pentru monitorizarea consumului de apă, include atât hardware-ul necesar, cât și software-ul asociat. Scopul principal al unui astfel de sistem este de a oferi utilizatorului date transparente și ușor de utilizat în timp real.

Prin instalarea apometrelor inteligente și prin analiza datelor colectate, a fost posibilă detectarea tiparelor de consum și cuantificarea și localizarea pierderilor de apă. Observarea orelor suplimentare de consum pe diferite platforme este esențială, deoarece poate schimba obiceiurile și modelele de consum de apă, reducând costurile pentru utilizatori și pentru întregul sistem.

Prin creșterea eficienței distribuției și menținerea durabilității resurselor, se poate realiza distribuția inteligentă a apei, se arată în raportul ”IoT Approach Towards Smart Water Usage”, semnat de I. Andrica , A. Vrsalovic, T. Perkovic și M. Aglic, de la University of Split, Croatia

”Ecosistemul” IoT

În ultimii ani, responsabilitatea pentru utilizarea apei a crescut considerabil, cu scopul de a asigura managementul durabil în zonele urbane. Pentru a gestiona consumul de apă, controlul pierderilor și contoarele de cerere sunt utilizate pentru a măsura consumul de apă.

Apometrele sunt de obicei dispozitive de citire manuală a contorului (MMR) care necesită utilizatorului final să călătorească și să citească consumul de apă în mod regulat, ceea ce face ca citirea consumului de apă să fie destul de costisitoare și complexă.

Cu toate acestea, progresele recente în tehnologiile de comunicare au permis extinderea ecosistemului IoT, cu multe dispozitive conectate și schimbând datele senzorilor. Acest lucru a permis dezvoltarea citirii automate a contorului (AMR), care permite comunicarea în timp real a datelor înregistrate.

Aceste tehnologii includ rețele la scară largă cu consum redus, GSM-GPRS, Wi-Fi, Zigbee, 3G și 4G evoluție pe termen lung (LTE). Pentru a îmbunătăți performanța clădirii și pentru a estima măsuri adecvate de sustenabilitate și îmbunătățire, este esențial să se examineze modelul de consum al apei, care este adesea indisponibil din cauza lipsei de măsurători.

Importanța unui sistem inteligent

Utilizarea unui sistem inteligent de monitorizare a apei poate dezvălui un model temporal sau modul în care consumul de apă variază în timp datorită numeroșilor factori de influență, precum și informații despre intensitatea consumului de apă și cererea de vârf.

Acest tip de tehnologie de măsurare permite diseminarea cunoștințelor despre consumul de apă cu scopul de a reduce costurile, de a crește gradul de conștientizare și de a crește transparența.

Toate datele de consum înregistrate sunt trimise către o platformă computerizată care afișează consumatorilor statistici de utilizare în timp real. În acest fel, ei au o perspectivă asupra cantităților consumate în orice moment.

În plus, sistemul permite detectarea pierderilor în sistemul de distribuție, precum și a eventualelor întreruperi care pot fi detectate în cazul unei schimbări bruște a cantității de apă.

Utilizarea unui astfel de sistem este benefică atât pentru utilizator, cât și pentru distribuitorul de apă. La fel cum consumatorii devin mai conștienți de consumul lor prin monitorizarea continuă, distribuitorul are, de asemenea, o perspectivă asupra cantităților și tendinței consumului, permițându-le să urmărească cantitatea de apă consumată cu citirea automată a contorului fără a angaja personal suplimentar.

Avantajul sistemelor automate de citire

Utilizarea unui cititor automat elimină, printre altele, posibilitatea unei citiri incorecte a scalei sau eroarea umană. Toate acestea formează baza pentru înțelegerea tiparelor și cantităților de utilizare a apei și pentru identificarea problemelor sistemului și a soluțiilor acestora.

Prin urmare, pentru o durabilitate pe termen lung și un serviciu mai bun pentru clienți, este necesar să se identifice inadecvarea și să se îmbunătățească sistemul de distribuție prin integrarea de noi tehnologii, cum ar fi sistemele inteligente de monitorizare a apei și investițiile în infrastructură.

Cele mai noi descoperiri sugerează că datele colectate de la diferite tipuri de evenimente de consum de apă pot oferi o perspectivă asupra utilizării apei de la robinet, oferind în cele din urmă informații despre adaptarea populației la practicile de igienă.

Implicarea utilizatorilor clădirilor este crucială pentru a modifica modelele de consum nefavorabile, prin urmare, implementarea contoarelor inteligente ar trebui să vizeze o schimbare pe termen lung a satisfacției clienților. Pentru a îmbunătăți gradul de conștientizare a utilizatorilor, este necesară verificarea inițială și periodică a fiabilității pe teren a sistemului.

Schimbarea obiceiului de consum

În acest studiu, au fost instalate trei apometre inteligente  într-o clădire universitară cu o rată zilnică mare de schimbare a numărului de persoane. Fiecare apometru măsoară debitul de apă la un bloc de construcție separat, adică primul apometru măsoară debitul total de apă, în timp ce ceilalți doi contoare măsoară debitul de apă la două blocuri de construcție.

Aceste apometre sunt echipate cu transceiver cu tehnologie radio LoRaWAN care pot transmite informații n de la medii electromagnetice dificile (de exemplu, într-o parcare și sub o placă metalică) la un sistem central.

Informațiile despre consumul de apă, în special în locații disponibile public sau disponibile într-o aplicație asemănătoare portofelului IoT, pot duce la schimbări în obiceiurile și modelele de consum de apă, ceea ce duce la reducerea costului total de operare al sistemului. Contribuțiile sunt următoarele:

• A fost implementată o abordare nouă pentru a înregistra modelele de consum și a identifica locațiile pierderilor de apă, precum și pentru a cuantifica scurgerile prin integrarea procesării semnalului datelor măsurate,

• A fost introdusă o aplicație IoT Wallet care stochează și previzualizează datele din un dispozitiv cu senzor arbitrar, permite utilizatorilor să stabilească reguli pentru alarme și are capacitatea de a integra un senzor arbitrar bazat pe tehnologia radio LoRaWAN,

• A fost introdus un software de analiză care poate declanșa alarme pe baza unor praguri determinate de analiza consumului de apă,

• A fost realizată o analiză a consumului de energie a tehnologiilor radio IoT disponibile și a fost verificată la fața locului cu infrastructurile disponibile.

Testarea tehnologiei radio

Testarea disponibilității tehnologiei radio IoT în scenariile apometrelor subterane Deoarece implementarea infrastructurii de comunicații IoT în Croația este încă timpurie, este necesar să se verifice disponibilitatea tehnologiilor LPWA în anumite poziții, în plus la poziții subterane în care contoarele inteligente ar trebui să se verifice. fi instalat.

Este important de reținut că locațiile date sunt dure în ceea ce privește propagarea semnalului radio, adică comunicațiile wireless, și trebuie testate la vedere înainte de instalare. Procedura de testare începe cu stabilirea configurației achiziției de date de la diferite radiouri IoT și măsurători de performanță la vedere.

Pentru a testa disponibilitatea celor trei radiouri IoT, a fost stabilită o configurație de testare inițială, atât pe partea software, cât și pe partea hardware. Configurația hardware cuprinde trei Arduino-uri echipate cu trei radiouri IoT diferite (NB-IoT, LoRa, Sigfox).

Pentru a verifica dacă anumite radiouri transmit, instrumentul Software Defined Radio (SDR) a fost folosit pentru a asculta la canalul radio dintre radioul Arduino și un anumit receptor.

Același sistem poate fi utilizat pentru a determina atenuarea puterii semnalului într-o anumită locație, cu capacul închis și deschis, oferind informații mai bune despre performanța în lumea reală a radiourilor date și a factorilor limitatori fizici.

Rezultatele experimentelor

Pentru obținerea rezultatele experimentelor cu vizualizarea afertă, în scopuri de testare, gateway-ul LoRaWAN a fost amplasat în clădirea universității, în timp ce clienții Sigfox și NBIoT depind de furnizorii de infrastructură comercială. Testele au arătat că singura abordare tehnologică rezonabilă dintre cei testați este LoRa, adică LoRaWAN, deoarece acoperirea este suficient de fiabilă.

Mai mult, pentru a arăta calitatea semnalelor LoRaWAN de la gateway-uri disponibile public, a fost folosit un instrument TTN Mapper2 pentru a mapa calitatea semnalului dispozitivelor LoRaWAN din apropierea clădirii universității unde sunt instalate apometre. TTN Mapper este o aplicație open source dezvoltată de comunitatea de utilizatori TTN pentru a aborda mai bine acoperirea.

Funcționalitatea de bază a cartografierii TTN este de a combina informații despre locația transmițătorului și puterea semnalului pe care emițătorul îl trimite către o singură hartă termică disponibilă public la scară globală.

Din această hartă, se pot trage concluzii generale despre locurile în care trebuie introduse mai multe gateway-uri și unde acoperirea este deja suficient de bună pentru a implementa o rețea de senzori.

Toate măsurătorile au fost efectuate pe o perioadă de două zile cu dispozitivul MKRWAN 1300 Arduino. Măsurătorile au fost efectuate între orele 12.00 și 18.00, care au cuprins cea mai dinamică perioadă a zilei în ceea ce privește fluxul de persoane, vehicule și alte perturbări.

Deoarece au fost utilizate antena omnidirecțională și setările automate SF, a fost acoperit cel mai rău caz. Antena a fost transportată la 1,2 metri de sol conform instrucțiunilor de pe pagina de cartografiere TTN, iar mesajul a fost trimis către gateway la fiecare 35 de secunde, având grijă ca la tim În timpul transmisiei, persoana care transporta antena nu se afla între antenă și gateway.

Măsurătorile arată calitatea semnalului din jurul a trei gateway-uri TTN care sunt disponibile public. După cum se poate vedea, calitatea semnalului la clădirea universității în care au fost instalate apometre LoRaWAN este foarte bună, ceea ce indică faptul că tehnologia LoRaWAN poate fi folosită pentru a transmite datele senzorilor de la un dispozitiv cu senzor la un sistem cloud folosind gateway-uri disponibile public. (Foto: Frepik)