Содержание
Записки IoT-провайдера. Проклятие импульсного выхода / Хабр
Здравствуйте, уважаемые любители Интернета Вещей. Сегодня мне хотелось бы поговорить про импульсный выход. Один из популярнейших телеметрических выходов у приборов учета. Простой, как пять копеек. И самый тяжелый в эксплуатации.
Начнем с теории.
Импульсный выход (ИВ) — это два контакта, которые выходят из прибора учета. Внутри счетчика может стоять геркон или некое подобие реле. Замыкание происходит механически. Между контактами периодически возникает падение сопротивления. Одно падение — один импульс. Данная схема вообще не требует какой-либо электроники внутри счетчика, только на устройстве съема.
В случае с электросчетчиком, импульсный выход реализуется через схему открытого коллектора. Тут система уже сложнее, но ненамного.
Число импульсов пропорционально потребленному ресурсу. Воде, газу, электричеству, теплу. Или еще чему-нибудь. Нам попадались импульсные выходы на расходомерах нефтяных скважин.
Как работать с импульсным выходом? Проще всего пояснить на примере:
Водосчетчик «пропустил» через себя кубический метр воды. Вес его импульса — 0,1 м3. Это значит, что в процессе прохождения воды мы зафиксируем 10 импульсов. Зная вес, легко посчитать сколько ресурсов намотал тот или иной прибор.
Звучит просто?
Пока да. Проблемы начинаются в процессе эксплуатации.
Съем показаний обеспечивают специальные модули — счетчики импульсов (СИ). Они могут быть проводные или беспроводные, с батарейкой или от 220. Но смысл один — счетчик импульсов — это обычный конвертер из одного интерфейса в другой. Посчитав замыкания контактов, СИ передает эту информацию на сервер. Каким путем уже дело десятое.
Так где же кроется проклятье?
Главная проблема импульсного выхода — он дает информацию только о текущем положении дел. Скажем, если вы прослушиваете контакты час, то с уверенностью сможете сказать только о потреблении за этот прошедший час. И не более. Никакой информации о том, что на табло у счетчика, через ИВ получить невозможно.
Такая ли это большая проблема?
Если вы подключаете установленный прибор учета, то нужно просто переписать начальные показания счетчика. Внести эту поправку в ваш интерфейс и работать дальше. Все просто?
Нет. Тут начинаются подводные камни:
1) Человеческий фактор. Счетчики редко стоят на освещенном пьедестале. Чаще они расположены в местах, куда не так просто добраться. В подвалах, где сыро, грязно и очень темно. Правильно переписать начальные показания — не такая уж простая задача. Потому мы можем получить ошибку еще на этапе внесения.
2) Человеческий фактор №2. К сожалению, не все обладают прямыми руками из плеч. Если провода от ИВ некачественно смонтированы в клеммной колодке счетчика импульсов, то может начаться такая неприятная штука, как погрешность замера. С одинаковой вероятностью это может внести ошибку как в большую, так и в меньшую сторону.
3) Пресловутый вес импульса. Отлично, если он нанесен на сам прибор учета гравировкой. Неплохо, если он вообще есть на приборе.
Но часто заветная цифра оказывается только в документации. Если речь про уже установленные приборы учета, высока вероятность, что документацию потеряли или она «где-то там». Гугление вам не поможет, у многих приборов учета в общих паспортах указаны только возможные веса. На на конкретный прибор надо смотреть конкретный паспорт. Которого нет. И тут начинается игра «угадай вес импульса по опыту».
Пример хорошего счетчика. Вес импульса на корпусе, на самом видном месте.
4) Дополнительные внешние факторы. К примеру, слишком длинный кабель от прибора учета к счетчику импульсов. Или кабель высокого напряжения в одном стояке. Все это может вызывать погрешности в подсчетах. А для ИВ на открытом коллекторе еще важна полярность подключения — дополнительная возможность ошибиться.
Казалось бы — все проблемы так или иначе связаны с качеством монтажа. Ну или техкартой монтажа. Ограничь длину кабеля, распиши где его можно прокладывать. Сделай все качественно с первого раза, наконец!
На практике огрехи монтажа неизбежны.
Но если мы используем ModBus и RS-485 такие проблемы очень легко отловить автоматизированной системой. У нас либо есть связь со счетчиком, либо нет. Если связь есть, то счетчик нам передаст свои показания, на табло смотреть не обязательно (за редким исключением глюков самого счетчика).
С импульсным выходом обязательна сверка через некоторое время. Так и только так мы сможем с уверенностью сказать, что считаем правильно. Что все качественно смонтировано, что мы не промахнулись с весом импульса и верно считали начальное значение. Удаленно диагностируется только факт наличия импульсов или их отсутствия. Такая себе информация.
Да, друзья. Двадцать первый век, умные приборы учета. Но если они оснащены ИВ, то им обязательно нужна сверка через какое-то время. Хотя бы раз, но нужна.
Что это значит для эксплуатации? Это значит, что сверка должна быть заложена в ваши расходы. И нельзя использовать импульсный выход на том приборе учета, к которому больше не сможешь попасть.
Если мы подключаем общедомовой прибор учета по заказу Управляющей Компании, то у нас все хорошо.
УК кровно заинтересована в правильной работе телеметрии и разумеется пустит нас свериться недельки через две. Мы сделаем вывод, что у нас все хорошо, внесем коррективы или перемонтажим.
Но вот что делать, если прибор учета стоит в квартире абонента?
Даже самый кристально чистый пользователь никогда не окажется дома в нужное вам время. Представьте себе задачу — сверить показания счетчиков многоквартирного дома? Квартир этак на сто? Сколько времени на это уйдет?
А теперь помножьте это на любовь некоторых пользователей к «волшебным магнитам» или «жукам» в щитке. Вы сами даете ему в руки инструмент обмана. Он выдерет провод из счетчика, скажет, что запнулся и в квартиру для ремонта вас не пустит. Что делать?
Делать нужно вывод. ИВ — это крайне ограниченный в применении интерфейс. Он не должен располагаться в недоступном вам месте. Он требует сверки. Он ненадежен, т. к. не передает конкретных цифр, только импульсы. Даже если он работает сейчас, не факт, что он будет работать через два года (когда контакты окислятся).
И уж точно он не подходит для контроля «хитрых» абонентов.
Для счетчиков в квартире нужны устройства в сборе, на борту которых уже есть радиомодуль и связь с радиосетью. Это не панацея, но вероятность хитрости тут меньше. Только такие счетчики реально опрашивать.
С другими типами счетчиков (промышленными, общедомовыми) ситуация легче, но и тут ИВ должен быть крайней мерой.
Несколько слов в защиту. Некоторые пользователи сомневаются, что ИВ работоспособен, когда импульсов в единицу времени слишком много. Давайте разберем пример.
Счетчик Энергомера СЕ101. Выдает 3200 импульсов на киловатт-час.
Таким образом, если через прибор учета пройдет 1 кВтч, то за час мы должны успеть насчитать 3200 импульсов. А если десять? Тогда цифра станет уже больше, 32000 импульсов.
Это почти десять импульсов в секунду.
Реально ли их посчитать без ошибки?
Обратимся к технической документации. Счетчик импульсов с LoRaWAN модулем от Веги (СИ-11) умеет улавливать до 200 Гц.
Это значит, что в секунду он может зарегистрировать 200 импульсов.
Контрольный прибор СИ-206-Д2 улавливает до 30 импульсов в секунду.
Энергомера СЕ101 рассчитана на ток до 100 А (максимальное значение ряда моделей), т.е. за час она сможет «протащить» до 22 кВт. Тут мы уже близки к критическим значениям. Но это квартирный электросчетчик, а проводка обычной квартиры столько не выдержит. Реальные цифры будут далеки от пороговых значений.
А производители осознают реальную «пропускную способность» своих приборов и подбирают веса в соответствие с возможностями счетчиков импульсов.
Закончить хотелось бы так. Импульсный выход — это ОЧЕНЬ дешевый интерфейс, который подкупает дешевизной производителей и потребителей. Но вот беда. Много от сэкономленного придется потратить на эксплуатацию. Стоит ли оно того?
P. S. Сразу после выкладки эту статью заминусовали. Я понял, что часть мыслей была раскрыта некорректно, потому сделал правки и более подробно описал некоторые вещи.
В таком виде ее и оставляю. Для многих тема будет казаться мелочной и не стоящей. Но, судя по планам производителей и интеграторов, они видят за импульсным выходом будущее. Хотелось бы посеять хоть какие-то сомнения в их уверенность.
Водомеры с импульсным выходом: плюсы, минусы
Законодательство об энергосбережении ставит перед системой ЖКХ задачу наладить достоверный учет потребляемых энергоресурсов: электричества, тепла, газа и воды. Актуальность приобретают системы точного дистанционного учета водопотребления с возможностью автоматического мониторинга, что исключает влияние человеческого фактора на достоверность показаний.
Они управляются через устройства с выходом в телекоммуникационные сети, к которым можно отнести импульсный выход бытового водомера. Он позволяет подключить счетчик к внешнему ретранслятору данных, передающих информацию в управляющую или ресурсоснабжающую организацию через выбранный канал кабельной или беспроводной связи.
Содержание
- Что такое импульсный счетчик воды и зачем он нужен
- Принцип работы импульсных счетчиков воды
- Алгоритм снятия и передачи показаний с импульсных счетчиков
- Где применимы импульсные водомеры
- Чем отличается импульсный счетчик воды от обычного
- Плюсы импульсных счетчиков
- Минусы импульсных счетчиков
- Использование счетчиков воды с импульсным выходом для АСКУВ
- Прогрессивная разработка для автоматизированного учета
Что такое импульсный счетчик воды и зачем он нужен
Импульсный водомер – распространенное решение для централизованных пунктов учета в жилом секторе.
Он служит для точной фиксации объема потребленного ресурса в режиме реального времени.
Типичный импульсный счетчик воды.
Крыльчатые счетчики с импульсным выходом разработаны для установки в водомерных узлах многоквартирных и индивидуальных жилых домов, дачных и садоводческих массивов. В сельском хозяйстве и промышленности чаще используются турбинные счетчики с импульсным выходом.
Управляющие компании и РСО видят в импульсных водосчетчиках эффективное решение для обеспечения точности снятия показаний с возможностью их передачи в базу данных автоматизированной системы контроля и учета воды (АСКУВ). Рассмотрим, как работают счетчики горячей и холодной воды с импульсным выходом.
Принцип работы импульсных счетчиков воды
Конструктивно схема счетчика с импульсным выходом не отличается от устройства привычных фланцевых или крыльчатых квартирных водомеров. Механическая часть конструкции осталась прежней. В ее основе лежит стрелочный индикатор расхода воды, где полный оборот равен определенному объему потребления.
Расходомер приводится в действие крыльчаткой, вращающейся под напором воды.
Далее к работе подключается магнитная муфта, которая обрабатывает и передает данные на индикатор. Совершая полный оборот, магнит входит в контакт с датчиком, и результат отображается на циферблате.
Это довольно простая схема со сравнительно низкой ценой. Самая уязвимая часть механизма — герметичный контакт — который быстро ломается.
Алгоритм снятия и передачи показаний с импульсных счетчиков
Главное конструктивное отличие импульсного водомера от обычного мокроходного счетчика состоит в его оснащении маломощным магнитом и герметическим контактом (герконом), который замыкается при воздействии на него магнитным полем. В момент совершения полного оборота счетного механизма геркон подает электрический импульс, который, считывается внешним устройством и подается на сигнальный пульт.
Электронная система импульсного водосчетчика отвечает за подсчет длительности импульса, интервал подачи которого зависит от скорости потока воды.
Примечательно, что импульсный водяной счетчик не требует дополнительного источника питания: геркон сам генерирует электромагнитный импульс и вызывает замыкание слаботочной электроники.
Где применимы импульсные водомеры
Анализ данных о том, кто подключает импульсный счетчик, показал, что эти электронные приборы учета пользуются спросом там, где от своевременности и точности переданных показаний зависит не только экономический эффект работы, но затрагиваются имущественные интересы граждан. Своевременные и точные показания импульсных счетчиков выгодны управляющим компаниям (УК) для расчетов с ресурсоснабжающими организациями (РСО). И самим ресурсникам в случае прямых расчетов с жильцами.
Интеллектуальные приборы учета дают возможность экономить, считать потребленные ресурсы и платить только за них
Андрей Чибис, заместитель министра строительства и ЖКХ РФ.
Предприимчивые сотрудники УК, устав от сбора показаний в режиме «посмотрел – записал – передал», находят альтернативные способы проверить показания и наладить автоматизацию учета.
Например, в ТСЖ “Радуга” (г. Лермонтов Ставропольского края) показания водомеров фотографируют при помощи веб-камер, затем распознают компьютерной программой и отсылают в РСО. На форумах работников ЖКХ публикуют и другие креативные идеи. Например, предлагают устанавливать на счетчики оптические считыватели скорости вращения гребенки, которые делает из старых компьютерных мышей с оптоприводом – это та самая красная лампочка, которая по факту является видеокамерой с минимальным разрешением.
Чем отличается импульсный счетчик воды от обычного
Принципиально счетчик воды с импульсным входом и обычный водомер ничем не отличаются друг от друга. В основе их работы лежит классическая схема, где счетный механизм приводится в действие крыльчаткой под напором потока воды. Однако импульсный счетчик не только фиксирует объем потока, но и передает показания на внешний накопитель данных.
Нужно автоматизировать расчеты потребления энергоресурсов. Сегодня нет возможности своевременно собрать данные и определить платежи.
Выход видится нам в монтаже приборов учета с дистанционной передачей данных. Современные технологии это позволяют.
Михаил Мень, министр строительства и ЖКХ РФ
Плюсы импульсных счетчиков
- Передают информацию о потреблении воды автоматически и дистанционно.
- Подходят для подключения к более сложной системе обработки информации, например, АСКУВ.
Для того, чтобы наладить автоматическую диспетчеризацию данных с импульсного водомера, достаточно подключить к нему коммутационный кабель или модем-транслятор, передающий сигнал по каналам GSM или LPWAN.
Минусы импульсных водосчетчиков
- Геркон со временем выходит из строя, и водомер перестает считать расход воды с требуемой точностью и достоверностью.
- Информация, полученная с водосчетчика может полноценно обрабатываться и передаваться только при дополнительном запуске радио- или цифрового сигнала.
- Требуется антимагнитная защита, так как устройство легко блокируется неодимовым магнитом, и только АСКУВ способна достоверно отследить факт воздействия на прибор внешним магнитным полем для остановки счетного механизма.
- Самостоятельно счетчики с импульсным выходом не имеют обратной связи с потребителем воды, и ему приходится контролировать собственный расход «на глаз».
Использование счетчиков воды с импульсным выходом для АСКУВ
Большинство счетчиков с импульсным выходом, сертифицированных в России, позиционируются как антимагнитные. Производители утверждают, что они полностью защищены от остановки с помощью неодимовых магнитов. Однако на практике оказалось, что воздействие магнитом возможно, и оно приводит к быстрой поломке геркона на импульсных счетчиках горячей и холодной воды.
Таким образом, импульсные счетчики, при всех достоинствах, оказались не самым надежным решением для организации достоверного учета потребления воды.
Прогрессивная разработка для автоматизированного учета
На смену импульсным счетчикам воды приходят комбинированные устройства: счетчик + транслятор. Компания «СТРИЖ» приняла вызов тех, кто предлагает купить «импульсники», продолжать воровать воду у соседей, обманывать управляющую компанию или ТСЖ.
Мы оснащаем узлы учета инновационным счетчиком «СТРИЖ АКВА-1» со встроенным модемом. Этот универсальный прибор учета работает автономно, дистанционно контролирует актуальное состояние водопотребления в реальном времени и, в случае несанкционированного вмешательства в свою работу, шлет сигнал тревоги посредством СМС, сообщением в Telegram и в личный кабинет. Прибор не требует интеграции в АСКУВ, так как является ее аналогом, причем, менее затратным.
Как снизить ОДН и собирать показания счетчиков воды онлайн
УЗНАТЬ ПОДРОБНЕЕ
В продолжение статьи:
ОДН в 2017 году: формулы расчета, нормативы и тарифы начисления оплаты
Большой ОДН на воду: причины и методы снижения
Точку в истории высокого ОДН поставят счетчики воды с удаленной передачей показаний
Что такое импульсный выход в вспомогательном счетчике и его применение
Импульсные выходы используются в измерениях, когда прямое считывание показаний шкалы либо невозможно, либо экономически нецелесообразно, и целью является дистанционное считывание показаний счетчика.
Импульсный выход счетчика представляет собой определенное количество расхода, проходящего через счетчик (счетчик газа, воды, тепла или электроэнергии). Самый простой и наиболее распространенный тип импульса — это импульс, генерируемый механическим контактом, который либо замыкается, либо размыкается при каждом повороте сенсорного колеса. Поскольку один импульс равен одному обороту колеса, один импульс эквивалентен количеству потока, вызвавшему этот поворот колеса датчика, подобно повороту циферблата перед счетчиком.
Поскольку колесики датчиков различаются в той же пропорции, что и размер измерителя, частота пульса также изменяется в той же пропорции. например:
Небольшой счетчик воды 3/4 дюйма может выдавать импульс на каждые 10 литров (0,01 куб. м) или на каждый галлон, в то время как водомер большего размера 4 дюйма может выдавать импульс на каждые 100 литров (0,10 куб. метр) или на каждые десять галлонов.
Точно так же газовый счетчик среднего размера на 250 MBTU может выдавать импульс на каждые 2 кубических фута, а газовый счетчик на 800 MBTU может выдавать импульс на каждые 10 кубических футов.
Импульсы других типов генерируются полупроводниками (транзисторами) и могут быть представлены оптически или захвачены теми же регистраторами данных, что и механические импульсы. Эти электронные импульсы чаще всего имеют «открытый коллектор» или «открытый сток»
Для твердотельных счетчиков; как счетчики электроэнергии, ультразвуковые счетчики воды и ультразвуковые счетчики тепловой энергии, проще обеспечить импульсный выход с открытым коллектором. Из-за скорости, с которой генерируются эти импульсы, разрешение увеличивается.
Например, счетчики электроэнергии могут генерировать импульс на каждые 10 Втч или эквивалент 100 импульсов на 1 кВтч потребляемой энергии.
Импульсы регистрируются в счетчике, называемом также регистратором импульсных данных, который накапливает количество импульсов и сохраняет их в памяти до тех пор, пока они не будут извлечены и переданы на считывающее устройство или блок сбора данных (DCU), где общее количество импульсов превышает период времени преобразуются в показания потребления, а затем могут быть переданы в облако, где информация о потреблении доступна удаленно.
Имея возможность считывать показания счетчиков удаленно, счетчики можно использовать для многих приложений, мониторинга энергии или потребления, сравнительного анализа потребления на разных объектах, составления отчетов, AMR или AMI, а также для системного контроля.
При использовании импульсного выхода рекомендуется проявлять особую осторожность при подключении кабеля импульсного выхода, отделяя канал импульсов от любого другого потенциального источника помех, используя экранированную пару, витые провода. При использовании беспроводных радиостанций для передачи подсчета импульсов всегда рекомендуется выполнять тест мощности сигнала перед развертыванием и осознавать, что любые изменения в окружающей среде повлияют на передачу сигнала. Когда счетчики с импульсным выходом используются для выставления счетов, всегда полезно выполнять двухгодичную сверку между общим счетом и накопленным значением на шкале счетчика, чтобы избежать больших расхождений, которые со временем могут появиться из-за низкого разрешения счетчика.
импульсы, шум или другие помехи, которые могут повлиять на подсчет импульсов.
Несмотря на совершенствование технологий, все еще есть возможности для использования измерителей импульсного выхода благодаря их надежности, низкой стоимости и широкому выбору регистраторов данных и оптических считывателей импульсов на рынке.
Из-за высокого разрешения импульсов счетчиков электроэнергии их можно использовать для:
управления пиковым спросом
Пиковый спрос — это плата с более высокой стоимостью за кВтч. Этот спрос обычно возникает, когда потребности более значительны, например, в жаркие летние месяцы, когда арендаторы хотят включать кондиционеры на полную мощность, круглосуточно и без выходных, или в холодную зиму, когда обогреватели необходимы для обогрева.
Субсчетчики позволяют арендаторам или конечным пользователям избежать увеличения затрат, используя непиковые тарифы и предотвращая рост затрат. Коммунальные предприятия построили сети для поддержки максимального потребления; Увеличивая стоимость кВтч, потребляемых в определенные периоды, потребители будут сокращать их использование, что позволяет избежать перегрузки сети.
Субизмерение арендатором
Субизмерение арендатором использует коммерческие счетчики электроэнергии для выставления счетов арендаторам только за ту энергию, которую они потребляют в пределах арендованного помещения. Они могут быть установлены в каждом жилом помещении и считываться удаленно. Эта информация позволяет арендаторам управлять своим потреблением и сокращать потребление.
Знание своих затрат на электроэнергию в режиме реального времени позволяет потребителям снизить счета за коммунальные услуги и инвестировать в другие энергосберегающие устройства.
Распределение затрат на энергию
Благодаря возможностям распределения субсчетчиков затраты на энергию распределяются между различными процессами и отделами. Собранные данные позволяют руководителям зданий понять, где и когда потребляется энергия; Предоставление им возможности действовать и находить эффективные решения и альтернативы.
Сбор данных с пульсометров
06 марта 2019 г.
Данные временных рядов со счетчиков коммунальных услуг могут быть полезны для многих приложений, но получение надежных данных от некоторых счетчиков может быть проблематичным. Распространенной опцией многих старых счетчиков является импульсный выход, который предоставляет некоторую информацию о скорости потребления. Электроэнергетические компании часто могут добавить импульсный выход к существующему коммерческому счетчику.
Кроме того, некоторые измерительные устройства выводят свои данные в виде последовательностей цифровых импульсов. Некоторые примеры включают счетчики воды с импульсным выходом и счетчик электроэнергии. В случае расходомеров частота импульсов преобразуется в скорость потока (галлонов в час или литров в час), а количество импульсов, подсчитанных с течением времени, преобразуется в потребление энергии (кВтч). Эти тарифы могут быть откалиброваны для тесной корреляции с показаниями циферблата используемого счетчика со скоростью, пропорциональной потреблению энергии клиентом.
Затем клиент может передать импульсы либо оборудованию управления спросом, либо энергетической информационной системе. Некоторые из этих информационных систем по энергетике часто представляют собой BACnet.
Как мы можем подключиться к импульсному выходу счетчика?
- Во-первых, нам нужно знать, какой стандарт интерфейса используется импульсным выходом; распространенными стандартами интерфейса являются KYZ (также известные как замыкание реле формы C) и цифровой KYZ (цифровой выход с активным управлением).
- Во-вторых, нам нужно выяснить, каков верхний предел частоты потока импульсов. Вооружившись этой информацией, мы можем выбрать совместимое устройство, которое может считать импульсы, применять коэффициент масштабирования и делать данные доступными через интерфейс связи.
Cimetrics B6070 предназначен для надежного преобразования данных из счетчиков пульса в BACnet. Он обеспечивает интерфейс BACnet/IP для расходомеров товаров и коммунальных услуг с импульсным выходом.
Интерфейс счетчика B6070 принимает импульсные выходы от четырех счетчиков и отображает каждый канал как набор объектов BACnet.
Оставить комментарий
Комментарии будут одобрены до появления.
Также в новостях Cimetrics
Новости кибербезопасности за ноябрь 2022 г.
17 ноября 2022 г.
Электричество/энергетическая кибербезопасность: тенденции и ответы на опросы, Секретные службы продвигаются к архитектуре с нулевым доверием, Проблемы кибербезопасности в розничной торговле и умных городах, CISA хочет изменить то, как организации определяют приоритеты уязвимостей, и еще…
Читать далее
Новости кибербезопасности за октябрь 2022 г.
16 октября 2022 г.