¿Cómo utilizar la medición inteligente para el análisis de macrodatos?

El análisis de datos de contadores inteligentes está ganando popularidad rápidamente, ya que ofrece múltiples beneficios. Estos datos operativos se pueden utilizar para predecir el consumo de energía, gestionar la demanda, desarrollar algoritmos de aprendizaje automático y generar alertas de seguridad, entre otros usos. Sin embargo, se necesita una plataforma de análisis de datos capaz de gestionar múltiples casos de uso sin interrumpir el proceso. Esto significa que se requiere una plataforma de big data que opere en tiempo real y procese grandes volúmenes de datos.

Segmentación de clientes

En los últimos años, el despliegue de contadores inteligentes ha crecido significativamente en Estados Unidos, especialmente entre las compañías eléctricas privadas. Estos contadores, integrados en sistemas eléctricos modernos y con instalación remota, generan anualmente datos más valiosos que los contadores convencionales. En EE. UU., los proveedores de energía están empezando a comprender el valor de los contadores inteligentes y la importancia de la segmentación de clientes en el análisis de macrodatos, ya que simplifica la gestión del consumo eléctrico para clientes residenciales y de los recursos energéticos distribuidos en general.

Las compañías de agua y energía pueden utilizar los datos de los contadores inteligentes para el análisis de la segmentación de clientes, lo que les permite adaptar las estrategias de gestión de la demanda para satisfacer las necesidades específicas de cada cliente y mantener el consumo de agua y energía en un nivel óptimo. También es posible utilizar los datos generados para identificar patrones de consumo de agua entre diferentes segmentos de clientes. Por ejemplo, las compañías de agua pueden ajustar sus planes de agua a determinados segmentos en función de las características de sus consumidores y la previsión de la demanda. Los contadores inteligentes pueden utilizarse para el análisis de la segmentación de clientes y crear planes individualizados basados ​​en los patrones subyacentes de consumo de agua y energía. Las empresas de servicios públicos se beneficiarán enormemente de esto, ya que el análisis de los datos de consumo no solo agilizará el proceso de clasificación de los consumidores según sus preferencias, sino que también aumentará su satisfacción con los servicios prestados.

Soporte para la implementación

El despliegue de contadores inteligentes se ha acelerado gracias al apoyo y las políticas gubernamentales. Estos contadores se están instalando en entornos residenciales, industriales y comerciales para la gestión de macrodatos, el control de supervisión, la gestión de la carga y el mantenimiento predictivo. El despliegue de contadores inteligentes en países tan grandes como China y Estados Unidos ha incrementado significativamente la demanda de tecnologías de comunicación en las empresas de servicios públicos y de infraestructura de medición avanzada. Los contadores inteligentes son una excelente fuente de macrodatos, por lo que existen numerosas maneras de utilizarlos para la segmentación de clientes.

Desafíos posibles

Uno de los principales desafíos de las tecnologías de big data es la seguridad de todos los datos en las líneas de transmisión. Si el flujo de datos no está protegido y se transmite sin cifrado, puede ser peligroso para la privacidad del cliente y provocar la pérdida de datos. Los datos brutos recopilados proporcionan información detallada sobre los hábitos de consumo de los clientes, la gestión energética, la red de distribución, la eficiencia energética y los algoritmos de minería de datos. Por ello, la adquisición de datos debe anonimizarse y la red inteligente debe estar protegida con múltiples capas de seguridad para evitar cualquier fuga o divulgación de datos históricos. Por esta razón, sugerimos elegir dispositivos de transmisión de datos y contadores inteligentes que cifren inmediatamente los datos recopilados y garanticen la seguridad del proceso de comunicación.

Previsiones

El uso de datos de contadores inteligentes en aplicaciones de gestión de la demanda y previsión permite a las compañías eléctricas gestionar con mayor precisión las cargas máximas e irregulares. Esta información ayuda a comprender el comportamiento del cliente y a planificar los recursos. Mediante el análisis de estos datos, las compañías eléctricas pueden determinar cuándo aumentar o reducir sus tarifas e implementar programas de gestión de la demanda para reducir el consumo innecesario de agua o energía. Las técnicas de análisis de datos siguen evolucionando y ofrecen cada vez más opciones de previsión.

Casos de uso reales

El análisis de macrodatos ya se aplica en muchos ámbitos, y los datos de los contadores inteligentes se utilizan para aumentar la eficiencia hídrica y energética. Por ejemplo, el proyecto Low Carbon London, que involucró a 5567 hogares de la ciudad, utilizó contadores inteligentes para el análisis y proporcionó la información analítica necesaria para optimizar la ventilación (London Datastore, 2015). Otro ejemplo de análisis de datos de infraestructura de medición avanzada se realizó con 3534 clientes durante un esquema dinámico de precios de energía por franjas horarias en 2021 (Guerrero-Prado, Alfonso-Morales y Caicedo-Bravo, 2021). El objetivo de este análisis era obtener información valiosa a partir de los datos brutos y respaldar la toma de decisiones basada en datos. El análisis de datos de contadores inteligentes puede proporcionar a las empresas de servicios públicos información valiosa sobre el comportamiento de sus clientes, ayudándolas a mejorar la eficiencia y la calidad de la transmisión de energía.

Componentes de infraestructura necesarios

La infraestructura de medición inteligente debe incluir una serie de componentes para influir positivamente en el procesamiento de datos heterogéneos, la computación en la nube y la gestión energética. La infraestructura de análisis de datos de medidores inteligentes necesaria para la previsión incluye:

• Red eléctrica inteligente;
• Almacenamiento de datos;
• sensores de recolección de datos;
• Sistema de aprendizaje automático.

Red electrica inteligente

Una red eléctrica inteligente es un componente crucial para la construcción de una arquitectura de macrodatos. Permite la instalación de un gran número de contadores y dispositivos de medición inteligentes. Además, debe gestionar otras fuentes de datos, como los mercados energéticos, los sistemas de información geográfica y los macrodatos demográficos recopilados.

El uso de datos de las redes inteligentes puede mejorar la previsión de la medición. Esta tecnología permite a las empresas de servicios públicos generar previsiones más precisas mediante el análisis de datos procedentes de múltiples fuentes. Estos datos brutos recopilados pueden utilizarse para probar nuevos métodos de previsión y ajustar los modelos actuales. Además, el análisis de datos en tiempo real en la medición inteligente permite a las empresas de servicios públicos determinar su combinación energética óptima. Las redes inteligentes también les permiten prever la demanda energética en tiempo real.

En definitiva, las redes inteligentes para la previsión de la medición pueden ayudar a las empresas de servicios públicos a reducir sus costes. El uso de la tecnología de redes inteligentes permite a las compañías eléctricas priorizar el suministro eléctrico para los servicios de emergencia y los hospitales. Además de las redes inteligentes, también es posible utilizar generadores eléctricos propiedad de los clientes para producir energía cuando las empresas de servicios públicos no disponen de ella. Esto ayuda a mantener en funcionamiento los servicios esenciales durante imprevistos.

Almacenamiento de datos

Al usar un contador inteligente, es probable que recopile una gran cantidad de macrodatos. Estos datos de consumo energético inteligente pueden utilizarse para diversas aplicaciones, como el análisis de macrodatos para la segmentación de clientes y programas de gestión de la demanda. Para aprovechar al máximo sus datos no estructurados, conviene almacenarlos en una ubicación centralizada. Sin embargo, si dispone de varios contadores para el control del consumo de agua y electricidad, también puede mantener un almacenamiento de datos independiente para cada uno. De esta forma, podrá comparar el análisis de macrodatos de cada contador y evaluar su rendimiento en diferentes escenarios.

Sensores de recopilación de datos

El futuro de la medición se está configurando mediante la integración de sensores inteligentes en sistemas de análisis de macrodatos. Los sensores son cada vez más importantes, ya que proporcionan datos de mercado sobre el consumo de gas, agua y electricidad, lo que permite al sistema predecir con mayor precisión el consumo previsto para los próximos meses. El análisis de macrodatos mediante tecnología de sensores inteligentes incluye instrucciones de control y patrones de uso. Los datos recopilados pueden analizarse para el análisis del comportamiento del cliente, la optimización de la generación de energía y la seguridad del sistema eléctrico. El uso de sensores inteligentes también facilita el mantenimiento predictivo y la detección de fallos, dos pasos fundamentales para la calidad del suministro eléctrico.

El uso de datos de sensores en la previsión de consumo permite a las empresas de servicios públicos utilizar esta información para tomar mejores decisiones. El uso de datos multivariados recopilados por los sensores puede ayudar al sistema a predecir fallos. Además, los algoritmos de aprendizaje automático pueden aprender cómo se comporta el sistema normalmente y detectar cualquier anomalía, lo que puede activar una alerta para el usuario final. Una vez que el sistema de previsión ha aprendido a predecir las condiciones futuras, puede utilizarse para optimizar el consumo de energía proporcionando información al usuario final.

Sistema de aprendizaje automático

Este enfoque de aprendizaje automático reproduce los macrodatos de tres periodos de flujo diferentes. Tradicionalmente, las compañías eléctricas se basaban en la monitorización de los flujos de energía en niveles de alta y media tensión sin adaptarse, ya que carecían de la función de aprendizaje automático. Gracias a la introducción de los contadores inteligentes, ahora pueden obtener información más detallada sobre el consumo de energía, tanto común como renovable. Los contadores inteligentes permiten a las compañías eléctricas analizar la red inteligente y estimar con mayor precisión el estado de la integración de datos.

¿Cuáles son las ventajas de la predicción mediante contadores inteligentes?

La previsión del consumo energético mediante contadores inteligentes ofrece numerosas ventajas tanto para las compañías eléctricas como para los usuarios. Por ejemplo, los datos de consumo de energía de estos contadores se utilizan cada vez más para la previsión de la demanda, un aspecto fundamental de la planificación de la generación eléctrica. La capacidad de predecir el consumo energético es valiosa para la toma de decisiones y para mejorar la previsibilidad de la demanda futura para los proveedores de energía.

Mejor toma de decisiones

La infraestructura de medición inteligente puede generar datos de consumo más fiables y precisos que una infraestructura similar sin red eléctrica inteligente. Permite a los clientes elegir las tarifas más económicas e incluso identificar posibles problemas con los equipos. Los datos estructurados de energía ofrecen información valiosa sobre las operaciones, la programación e incluso los hábitos personales. Esta información ayuda a las empresas de servicios públicos y a los clientes a tomar mejores decisiones sobre el consumo energético y otros aspectos relacionados.

Operación optimizada

Una comprensión más precisa de los macrodatos permitirá una toma de decisiones más eficiente. Por ejemplo, el monitoreo en tiempo real del flujo de petróleo ayudará a las refinerías a aumentar su eficiencia. Además, el monitoreo en tiempo real de los flujos multifásicos reducirá los costos de operación y mantenimiento, lo cual representa otro beneficio importante. El uso de sensores de esta manera puede optimizar los medidores de flujo multifásico.

Mayor conectividad

El análisis de datos de medición inteligente también ayuda a las empresas de servicios públicos a afrontar y superar los desafíos derivados de la descentralización de los sistemas. Las redes inteligentes permiten mejorar la interacción con el cliente mediante notificaciones proactivas y la previsión de la demanda. Además, ayudan a las empresas de servicios públicos a ofrecer nuevos servicios que impactan directamente en los clientes. En consecuencia, los sistemas de medición inteligente ayudan a las empresas de servicios públicos a brindar nuevos servicios a los consumidores, como el mantenimiento preventivo de los activos de distribución, el análisis de la calidad de los circuitos y la elaboración de perfiles de carga.

Respuesta de la demanda

Para comprender cómo utilizar la gestión de la demanda en la medición inteligente para el análisis de macrodatos, es fundamental conocer las características de los perfiles de carga de los distintos consumidores. Para crear un modelo adecuado, es necesario caracterizar los perfiles de carga en términos de volatilidad y comportamiento. Este análisis requiere datos fiables de los contadores inteligentes. Para ello, el uso de un algoritmo de análisis de macrodatos resulta crucial. El uso de este algoritmo beneficia a las compañías energéticas que buscan reducir costes y mejorar la satisfacción de sus clientes.

Los beneficios de la gestión de la demanda en la medición inteligente van más allá de la reducción de la factura eléctrica. Se trata de un sistema de racionamiento económico basado en datos de contadores inteligentes. Obviamente, algunos consumidores pueden optar por no participar en este sistema mediante incentivos de precio, mientras que otros implican cortes de luz rotativos durante los periodos de máxima demanda. El primer paso consiste en identificar qué consumidores se beneficiarían de la gestión de la demanda. En este proceso, la compañía eléctrica identifica sus periodos de mayor y menor demanda. Además, la medición inteligente también ofrece flexibilidad operativa. Al dirigirse a un grupo específico de consumidores, las compañías eléctricas pueden tomar decisiones informadas sobre el tipo de servicio que ofrecen.

Impacto en la gestión de la carga

La aplicación de la gestión de la demanda en la medición inteligente requiere diversos servicios de datos. Además de permitir la creación de pronósticos inteligentes de la demanda energética, puede utilizarse para la gestión de la carga. Asimismo, esta tecnología puede ayudar a diseñar e implementar programas de respuesta, incluyendo enfoques basados ​​en incentivos y precios.

El potencial de respuesta a la demanda de diferentes electrodomésticos puede estimarse mediante dos métodos: regresión lineal y regresión lineal por tramos. El método óptimo para seleccionar el grupo de control se basa en la mejor estimación de los perfiles de carga de referencia de dicho grupo. El modelo óptimo requiere minimizar la diferencia entre los perfiles de control y de carga.

Impacto en los precios de la electricidad

Las ventajas de la medición inteligente radican en la capacidad del consumidor para responder a las tarifas por hora. El análisis parte de la base de que los tres periodos de tarificación por hora (fuera de hora punta, en hora media y en hora punta) se mantienen constantes durante el periodo analizado. Los consumidores pueden reducir su consumo posponiendo tareas importantes o sustituyendo parte de su consumo por fuentes de energía renovables alternativas. De esta forma, el sistema eléctrico puede reducir sus precios para todos.

Impacto en el sector inmobiliario

El sector inmobiliario comercial ya ha experimentado un cambio radical en su gestión energética. Con la introducción de los contadores inteligentes, los inmuebles comerciales pueden utilizar programas de gestión de la demanda para reducir sus costes energéticos y, al mismo tiempo, mantener a los inquilinos satisfechos. Estos programas se han popularizado en los últimos años gracias a las numerosas ventajas que ofrecen.

Según un informe publicado por la SEPA, los programas de respuesta a la demanda en el sector comercial e industrial (C&I) han contribuido a la capacidad de respuesta a la demanda en más de 13 gigavatios anuales (SEPA, 2019). Gracias a los contadores inteligentes, los establecimientos comerciales pueden reducir su consumo energético en los momentos de mayor demanda. Estos programas también ayudan a los propietarios y administradores de edificios a ahorrar dinero al reducir la carga máxima, cuando los edificios consumen la mayor cantidad de energía de la red. Con estos nuevos programas, las empresas de servicios públicos están reconociendo sus beneficios y ofreciendo programas de gestión energética más flexibles a sus clientes.

Alertas de protección

Al utilizar contadores inteligentes para el análisis de macrodatos, las empresas tendrán acceso a alertas de seguridad que pueden aumentar significativamente la velocidad de respuesta ante los problemas que surjan. Estas alertas pueden utilizarse para diversos fines, como la segmentación de clientes, programas de gestión de la demanda, pronósticos y más. El análisis de macrodatos también puede ayudar a las empresas de servicios públicos a identificar la interdependencia de las operaciones e infraestructuras críticas.

Factores importantes a considerar

Los sistemas de medición inteligente son esenciales para los edificios inteligentes y una parte fundamental de la red eléctrica inteligente. Proporcionan a los proveedores de servicios y a los consumidores información instantánea sobre el consumo, lo que les permite adaptar sus hábitos de consumo. Las redes eléctricas inteligentes también dependen de estos dispositivos para equilibrar la generación de energía y ajustarla a la demanda. Sin embargo, dado que estos sistemas están conectados a una red global, es necesario considerar su diseño, seguridad y requisitos de privacidad.

Privacidad

Para algunas personas, la privacidad de los datos de los contadores inteligentes es una preocupación importante, especialmente la información sensible sobre el consumo de energía. Si bien los contadores inteligentes se utilizan normalmente para ayudar a las compañías eléctricas a gestionar las cuentas de los clientes, los datos de estos dispositivos también pueden revelar valiosos hábitos de consumo. Por ello, es fundamental garantizar que los datos de los contadores inteligentes se cifren y se transmitan de forma segura. El uso de infraestructura de clave pública (PKI) para proteger los mensajes es una solución. Mediante esta tecnología, las compañías energéticas pueden garantizar que todos los mensajes de los contadores inteligentes sean seguros y que ningún tercero pueda acceder a los datos o credenciales.

Seguridad

Un principio fundamental de la medición inteligente es mantener la seguridad de los datos del usuario. Afortunadamente, ahora existen alertas de seguridad para los contadores inteligentes. Para garantizar la seguridad, un contador inteligente no puede estar asociado a una sola cuenta. Para evitar que un contador sea asignado a un tercero malintencionado, las compañías eléctricas utilizan una clave precompartida. Esta clave se utiliza para verificar la identificación única del dispositivo. Posteriormente, un operador de servicio debe autenticar el dispositivo. De esta forma, el nivel de seguridad de los dispositivos es elevado.

Diseño

La clave para garantizar la seguridad de los contadores inteligentes reside en la seguridad desde el diseño. Esto implica diseñar los sistemas de forma que ningún componente sea vulnerable y que los datos de cada usuario sean privados. De esta manera, se asegura que nadie pueda manipular ni modificar los datos del contador. Al diseñar el sistema teniendo esto en cuenta, se minimiza el riesgo de una brecha de seguridad.

¿Qué ofertas de TEKTELIC están disponibles en el mercado de la medición inteligente?

TEKTELIC es un proveedor innovador de dispositivos y soluciones IoT para diversos sectores. Desde el IoT industrial hasta la agricultura inteligente , las soluciones de TEKTELIC ayudan a las empresas a construir el futuro de los sistemas conectados e inteligentes. TEKTELIC ofrece una amplia gama de productos para ciudades inteligentes y otros sectores, incluyendo sistemas de medición inteligentes.

Puertas de enlace IoT de TEKTELIC

Los gateways IoT de TEKTELIC satisfacen las necesidades de las aplicaciones IoT en todo el mundo. Con cobertura en las principales bandas ISM, los gateways de TEKTELIC se pueden implementar de forma rápida y sencilla en cualquier país. Además, están diseñados para un bajo consumo energético y altas velocidades de transmisión de datos, lo que los hace ideales para una amplia variedad de aplicaciones.

Además, algunos gateways de TEKTELIC, como KONA Mega IoT Gateway y KONA Mega Ex Gateway, están diseñados para admitir comunicaciones en dos frecuencias diferentes simultáneamente. Su tecnología patentada de modo dual les permite transmitir y recibir información al mismo tiempo, mientras que los gateways de otras compañías deben suspender la transmisión para recibir datos. Nuestros gateways también se caracterizan por su robustez. Por ejemplo, los gateways de TEKTELIC están diseñados para funcionar de forma fiable en un amplio rango de temperaturas.

Los gateways de TEKTELIC funcionan con tecnología LoRa. LoRaWAN es un estándar inalámbrico que permite la transmisión inalámbrica de bajo consumo. La red LoRa se está implementando actualmente en aplicaciones de servicios públicos, como la medición inteligente y la infraestructura de ciudades inteligentes. La tecnología LoRaWAN se utiliza en aplicaciones municipales como la detección de fugas, soluciones de seguridad de gas, medición inteligente, monitorización del consumo energético y monitorización de activos críticos. Los gateways IoT de TEKTELIC para medición inteligente también son compatibles con el protocolo LoRaWAN, lo que garantiza un rendimiento óptimo.

Sensores TEKTELIC

Los sensores TEKTELIC para la medición inteligente de energía y agua se están convirtiendo en la nueva tendencia en el sector de la medición inteligente. Estos dispositivos basados ​​en LoRaWAN son altamente configurables, lo que permite a los usuarios controlar sensores individuales, umbrales e intervalos de tiempo. Pueden utilizarse en cualquier sector, como la agricultura, la sanidad y la gestión de edificios.

Los sensores TEKTELIC COMFORT y VIVID , a su vez, cuentan con cuatro funciones principales: detección de luz, humedad, temperatura y fugas. Estos sensores son ideales para monitorizar el ambiente interior y optimizar el consumo energético. Informan sobre la temperatura, la humedad relativa, la luz y las fugas, y VIVID, además, detecta el movimiento, indicando si las puertas o ventanas están abiertas o cerradas. Asimismo, estos sensores incorporan un acelerómetro de tres ejes.

Resumiendo

Como seguramente ya habrá notado, los datos de los contadores inteligentes tienen múltiples aplicaciones en el análisis de macrodatos. Permiten a las compañías eléctricas identificar a los clientes con mayor probabilidad de cambiar de plan o de permanecer en el actual. También se pueden utilizar para la previsión y los programas de gestión de la demanda. La segmentación de clientes ayuda a las compañías eléctricas a comprender mejor su base de clientes y a mejorar su servicio.

Gracias a los contadores inteligentes, las compañías eléctricas pueden monitorizar los patrones de consumo energético de sus clientes. También pueden incentivar el ahorro energético reduciendo el consumo eléctrico durante el verano. Incluso pueden ofrecer electricidad más barata por la noche, cuando la demanda es mayor debido a las necesidades de refrigeración. Los contadores inteligentes forman parte de una red eléctrica inteligente, lo que permite un flujo bidireccional de información hacia la red.

A medida que se instala más infraestructura de medición inteligente en todo el mundo, más empresas de servicios públicos recurren a esta tecnología para el análisis de macrodatos. Estos análisis no solo ayudan a las empresas a operar de manera más eficiente, sino que también empoderan a los clientes y mejoran la confiabilidad general. El análisis de datos de la medición inteligente ofrece un gran potencial, y las empresas de servicios públicos deben aprovechar esta tecnología. Por lo tanto, si también desea optimizar su sistema de medición, no dude en contactarnos por correo electrónico a info@tektelic.com.

1. Guerrero-Prado, JS, Alfonso-Morales, W., & Caicedo-Bravo, EF (2021). Un marco de análisis de datos/big data para datos de infraestructura de medición avanzada. Sensores (Basilea, Suiza), 21(16), 5650. https://doi.org/10.3390/s21165650
2. London Datastore. (2015). Datos de consumo de energía de contadores inteligentes en hogares londinenses. Recuperado el 14 de junio de 2022, de https://data.london.gov.uk/dataset/smartmeter-energy-use-data-in-london-households
3. SEPA. (2019). Informe de SEPA: La próxima generación de respuesta a la demanda. Recuperado el 16 de junio de 2022, de https://sepapower.org/knowledge/sepa-report-the-next-generation-of-demand-response/