Dalla lettura del contatore a distanza alla rete di servizi connessa: AMR o AMI, quale scegliere per la misurazione intelligente?

Ogni servizio pubblico dipende da dati di consumo accurati. I fornitori di acqua, gas, elettricità e teleriscaldamento devono determinare quanto consuma ogni cliente per poter emettere le bollette, monitorare la domanda, individuare i problemi e pianificare le infrastrutture. 

Per una piccola azienda di servizi, la raccolta di queste informazioni può essere gestibile. Per una grande città, tuttavia, centinaia di migliaia di contatori possono essere distribuiti tra abitazioni, edifici commerciali, impianti industriali, pozzi sotterranei, locali tecnici e siti remoti. 

Le aziende di servizi pubblici utilizzano generalmente una delle due seguenti architetture di misurazione: 

• Lettura automatizzata dei contatori, o AMR 

• Infrastruttura di misurazione avanzata, o AMI 

Entrambi riducono la necessità di ispezionare manualmente i contatori. La differenza principale sta nel modo in cui i dati raggiungono l'azienda fornitrice di energia. 

AMR richiede ancora che un dipendente o un veicolo si avvicinino al contatore. AMI utilizza una rete di comunicazione permanentemente installata per raccogliere automaticamente i dati. 

Per le piccole aziende di servizi pubblici o quelle con bassa densità di utenti, l'AMR può rappresentare un primo passo economico per abbandonare la lettura manuale. Per una grande città che gestisce centinaia di migliaia di contatori, l'AMI offre in genere un maggiore valore operativo e finanziario a lungo termine. 

I gateway e i sensori LoRaWAN® di TEKTELIC per la misurazione intelligente forniscono elementi costitutivi pratici per l'AMI, aiutando le aziende di servizi a connettere i contatori, rilevare perdite, migliorare la copertura e trasferire i dati da edifici e quartieri ad applicazioni centralizzate.

Che cos'è la misurazione intelligente? 

La misurazione intelligente utilizza dispositivi elettronici per misurare e registrare il consumo di risorse quali: 

• Impianti elettrici 

• Gas 

• Acqua - Water 

• Teleriscaldamento e teleraffrescamento 

• Altre utenze con contatore 

I contatori tradizionali possono essere letti solo una volta al mese. I contatori intelligenti, invece, possono raccogliere dati con maggiore frequenza e comunicarli elettronicamente. 

Ciò consente una fatturazione più accurata, una migliore gestione della domanda, l'individuazione tempestiva di consumi anomali e una maggiore consapevolezza dei modelli di utilizzo. 

A seconda del sistema, i contatori intelligenti possono anche supportare la comunicazione bidirezionale. Le aziende di servizi pubblici possono utilizzare questa funzionalità per la configurazione remota, il rilevamento delle interruzioni, il controllo del carico, i programmi tariffari e le notifiche ai clienti. 

La misurazione intelligente, pertanto, cambia la finalità dei dati di misurazione. Invece di essere utilizzate esclusivamente per la fatturazione, le informazioni possono essere impiegate anche per la gestione operativa, il risparmio energetico, il servizio clienti e la pianificazione delle infrastrutture. 

AMR: automatizzare la lettura, non il percorso. 

La lettura automatica dei contatori è generalmente un sistema di comunicazione unidirezionale. 

Ogni contatore è dotato di un modulo radio. Un dipendente dell'azienda di servizi pubblici percorre l'area di servizio a piedi o in auto con un ricevitore mobile. Quando il ricevitore si trova nel raggio d'azione, raccoglie informazioni quali: 

• Identificazione del contatore 

• Consumo accumulato 

• Stato del contatore 

• Informazioni di allarme limitate 

I dati vengono memorizzati in un sistema portatile o installato su veicolo e successivamente trasferiti alla piattaforma di fatturazione o di rilevazione dei consumi dell'azienda fornitrice di servizi. Alcuni sistemi caricano i dati in modo continuo tramite connettività cellulare, mentre altri li caricano al termine del percorso. 

Un tipico sistema AMR comprende un contatore, un modulo radio, un ricevitore mobile, un software di gestione dei percorsi e un'interfaccia con il sistema di fatturazione. 

Rispetto alla lettura manuale, l'AMR migliora l'efficienza e la sicurezza. I dipendenti non devono più entrare in ogni proprietà o ispezionare ogni registro dei contatori. 

Tuttavia, il veicolo deve comunque compiere il viaggio. 

Questo è il limite principale dell'AMR: automatizza la lettura dei contatori, ma non elimina il percorso fisico per la lettura. 

L'AMR (Automatic Meter Reading) può essere adatto quando l'azienda di servizi è di piccole dimensioni, la densità dei contatori è bassa, le letture sono richieste solo mensilmente, i contatori esistenti possono essere aggiornati o i finanziamenti per una rete fissa sono limitati. Può anche essere utile come soluzione temporanea in vista di un sistema AMI (Advanced Metering Infrastructure). 

Tuttavia, i costi ricorrenti di manodopera e veicoli rimangono. Le trasmissioni non effettuate potrebbero richiedere un'ulteriore visita, e le condizioni meteorologiche, il traffico, le condizioni stradali o le restrizioni di accesso possono ostacolare la raccolta. 

La scarsità di dati limita anche ciò che l'azienda fornitrice può monitorare. Una perdita che inizia subito dopo la lettura mensile potrebbe persistere per settimane prima di essere rilevata nella bolletta successiva. Anche le perdite intermittenti, l'utilizzo notturno insolito, il flusso inverso e le improvvise variazioni di consumo possono essere difficili da individuare. 

AMI: una rete di misurazione permanentemente connessa 

L'infrastruttura di misurazione avanzata utilizza una rete di comunicazione fissa per collegare i contatori alla società di servizi pubblici. 

Anziché attendere un veicolo di raccolta, i contatori intelligenti trasmettono automaticamente i dati a gateway o centraline di raccolta. I gateway inoltrano le informazioni tramite connessione cellulare, Ethernet, fibra ottica o altra connessione di backhaul al server di rete e alle applicazioni dell'azienda fornitrice di energia. 

Un sistema AMI in genere include: 

• Contatori intelligenti o dispositivi di interfaccia per contatori 

• moduli di radiocomunicazione 

• Gateway fissi 

• connettività di backhaul 

• Software di gestione della rete 

• Sistemi di gestione dei dati di misurazione 

• Applicazioni di fatturazione, analisi e assistenza clienti 

Per i contatori di acqua e gas alimentati a batteria, la radio non deve rimanere attiva in modo continuativo. Un contatore può misurare i consumi frequentemente, memorizzare le informazioni e trasmettere messaggi compatti a intervalli programmati. 

Ad esempio, un contatore dell'acqua potrebbe emettere un segnale quattro volte al giorno anziché una volta al mese. 

Questo sistema trasforma i dati di misurazione, inizialmente utilizzati per la fatturazione periodica, in una fonte di informazioni operative tempestive. 

Come funziona il sistema di misurazione intelligente TEKTELIC 

Un sistema di misurazione intelligente può utilizzare la tecnologia LoRaWAN® per connettere contatori e sensori in edifici residenziali, proprietà commerciali, impianti di produzione o in un'intera città. 

Il processo si articola in quattro fasi principali. 

Innanzitutto, i contatori intelligenti e i sensori raccolgono informazioni. Queste possono includere il consumo di acqua, gas, elettricità o energia termica, nonché umidità, qualità dell'aria, temperatura, anidride carbonica, presenza di persone, illuminazione o stato delle apparecchiature. 

In secondo luogo, i dispositivi LoRaWAN® trasmettono messaggi radio compatti. Questa tecnologia è progettata per comunicazioni a lungo raggio e a basso consumo energetico ed è particolarmente adatta a dispositivi che inviano quantità di dati relativamente ridotte. 

In terzo luogo, i gateway TEKTELIC ricevono i messaggi e li inoltrano in modo sicuro al server di rete. Più gateway possono ricevere la stessa trasmissione, migliorando la copertura e l'affidabilità della rete. 

Infine, il server di rete invia le informazioni alle applicazioni dell'azienda fornitrice o del cliente. Gli utenti possono visualizzare lo storico dei consumi, gli allarmi, le tendenze di utilizzo, lo stato del contatore, la domanda di zona e i report su computer o dispositivi mobili. 

Il valore dell'AMI dipende quindi non solo dalla raccolta dei dati, ma anche dalla loro trasformazione in informazioni utili. 

COMFORT v2: Combinazione di lettura dei contatori e rilevamento delle perdite 

I dati sui consumi possono suggerire la presenza di una perdita, ma un sensore dedicato può fornire prove più dirette. 

Questo rende COMFORT v2 utile in locali tecnici, condomini, immobili commerciali, impianti di produzione, locali caldaie, scantinati residenziali e altri luoghi in cui i danni causati dall'acqua rappresentano un problema. 

Un ingresso a impulsi può acquisire le letture da un contatore dell'acqua compatibile. È possibile installare sonde o cavi di rilevamento perdite in prossimità di tubi, serbatoi, pompe, valvole o apparecchiature sensibili all'acqua. 

Quando viene rilevata un'umidità anomala, il sistema può generare un allarme. Laddove sia installato un dispositivo di intercettazione automatica, l'intervento può estendersi oltre la semplice notifica, contribuendo all'interruzione dell'erogazione dell'acqua. 

Ciò dimostra un importante vantaggio dell'AMI: la rete può fare molto di più che raccogliere dati di fatturazione. Può anche connettere dispositivi che riducono lo spreco d'acqua, limitano i danni alle proprietà e consentono interventi più rapidi. 

Cosa permette AMI oltre la fatturazione 

Una rete AMI progettata correttamente può supportare: 

• Diversi aggiornamenti dei contatori al giorno 

• Rilevamento del flusso continuo 

• Allarmi di perdite e umidità 

• Avvisi di riflusso 

• Avvisi di manomissione 

• Fatturazione puntuale 

• Rilevamenti di ingresso e uscita senza visite sul campo 

• Portali di utilizzo per i clienti 

• Notifiche di consumo elevato 

• Previsione della domanda 

• Analisi dei consumi a livello distrettuale 

• programmi idrici non a pagamento 

• Configurazione remota ove supportata 

• Sensori di pressione, flusso e qualità dell'acqua 

• Monitoraggio ambientale degli edifici intelligenti 

• Gestione migliorata degli ordini di lavoro e delle risorse. 

La stessa rete può iniziare con i contatori dell'acqua e in seguito supportare contatori del gas, sensori ambientali, monitor di pressione, rilevatori di perdite o altri dispositivi LoRaWAN®. 

L'AMI diventa quindi una piattaforma digitale condivisa anziché un sistema di lettura dei contatori a scopo singolo. 

Confronto tra AMR e AMI 

Esempio di costi in una grande città 

Consideriamo una città a titolo esemplificativo con le seguenti caratteristiche: 

• 850 chilometri quadrati di territorio 

• 1.4 milioni di residenti 

• 400,000 contatori dell'acqua 

• Raccolta mensile AMR 

• Un gruppo di lettura composto da 12 persone 

• Una tariffa oraria maggiorata di 90 dollari 

• 150 gateway macro KONA 

• Quattro aggiornamenti dei contatori al giorno 

• Un periodo di valutazione decennale 

Si supponga che il team AMR lavori 2,080 ore all'anno per persona. 

Il costo annuale della manodopera per la resistenza antimicrobica è: 

12 × 2,080 × $90 = $2,246,400 

In oltre dieci anni: 

$22,464,000 

Ciò equivale a 56.16 dollari al metro per dieci anni. 

La stima comprende solo la manodopera. Veicoli, carburante, assicurazione, manutenzione, software di pianificazione dei percorsi, supervisione, straordinari e visite ripetute aumenterebbero il costo effettivo dell'AMR. 

Per AMI, si supponga che ogni gateway costi 1,000 dollari, l'installazione 2,000 dollari e i costi operativi annuali 1,000 dollari. 

Il costo iniziale di installazione di 150 gateway è: 

150 × $ 3,000 = $ 450,000 

Il funzionamento del gateway decennale è: 

150 × $1,000 × 10 = $1,500,000 

Il costo totale della rete AMI per dieci anni è: 

$1,950,000 

Ciò equivale a circa 4.88 dollari al metro per dieci anni. 

Sulla base di queste ipotesi: 

• Lavoro contro la resistenza antimicrobica: $22.464 milioni 

• Rete gateway AMI: $1.95 milioni 

• Differenza stimata: $20.514 milioni 

Il costo della rete AMI simulata è inferiore di circa il 91% rispetto al modello di manodopera AMR. 

La differenza operativa annuale è di circa 2.1 milioni di dollari. Considerando solo la rete, l'investimento iniziale di 450,000 dollari per il gateway verrebbe recuperato in circa 2.6 mesi grazie al risparmio sui costi del lavoro. 

Questo non è un calcolo completo del periodo di ammortamento di un progetto AMI. Sono esclusi contatori, dispositivi terminali, software, backhaul, sicurezza informatica, integrazione, archiviazione dati, portali clienti e altri costi di progetto. 

Più dati a un costo di raccolta inferiore 

L'analisi frequente dei dati può rivelare consumi continui, perdite intermittenti, utilizzo notturno, improvvisi cambiamenti della domanda, inversione di flusso e possibili manomissioni. 

Quando le informazioni del contatore vengono combinate con il sistema di rilevamento perdite COMFORT v2, l'azienda di servizi ottiene sia dati basati sui consumi sia il rilevamento diretto dell'umidità. 

Costi e requisiti ingegneristici 

Un'analisi di fattibilità completa deve includere i costi omessi dal confronto semplificato. 

I potenziali costi dei sistemi AMR includono veicoli, carburante, manutenzione, assicurazione, ricevitori mobili, software di pianificazione dei percorsi, supervisione, sicurezza e visite ripetute. 

I potenziali costi di un sistema AMI includono contatori intelligenti, terminali radio, sensori COMFORT v2, gateway KONA, software per server di rete, piattaforme di gestione dei dati di misurazione, backhaul cellulare, servizi cloud, sicurezza informatica, integrazione, unità di ricambio, batterie, portali clienti e apparecchiature per la chiusura delle valvole. 

La progettazione della rete è altrettanto importante. 

L'esempio della grande città mostra una media di circa 2,667 metri per gateway, ma le medie non dimostrano la copertura o la capacità. 

Il progetto finale deve tenere conto dei contatori interrati, dei materiali da costruzione, del terreno, dell'altezza dell'antenna, delle interferenze, delle dimensioni dei pacchetti, dei fattori di diffusione, delle ritrasmissioni, della sovrapposizione dei gateway, della disponibilità del backhaul e dei requisiti di consegna. 

La modellazione RF, i sopralluoghi, le implementazioni pilota e i test sul campo rappresentativi dovrebbero pertanto essere completati prima dell'implementazione a livello cittadino. 

Le prestazioni a lungo termine di un sistema AMI iniziano con il gateway giusto. 

La scelta di un sistema AMI è solo una parte del processo decisionale. Le aziende di servizi pubblici necessitano anche di gateway adatti alla loro copertura, capacità, ambiente e requisiti di manutenzione. 

Per le grandi reti LoRaWAN® per esterni, KONA Macro e KONA Mega di TEKTELIC offrono affidabilità di livello carrier, monitoraggio e gestione remoti e hardware robusto progettato per una lunga durata operativa. La loro robustezza può ridurre gli interventi in loco, le attività di manutenzione e le sostituzioni premature dei gateway.

Questo è importante perché le aziende di servizi pubblici si aspettano che le infrastrutture funzionino in modo affidabile per 10 anni o più. Implementando gateway progettati per un servizio continuo e gestibili da remoto, le aziende di servizi pubblici possono ridurre il costo totale di proprietà ed evitare ripetuti interventi sul campo. 

L'esperienza di TEKTELIC nelle implementazioni LoRaWAN® su larga scala aiuta le aziende di servizi pubblici a selezionare e gestire un'infrastruttura gateway che si adatti ai loro specifici requisiti di rete, anziché limitarsi a installare ulteriore hardware. 

Riassumendo 

La scelta tra AMR e AMI non è in realtà una scelta tra due metodi di lettura dei contatori. Si tratta piuttosto di raccogliere le letture e gestire una rete interconnessa. 

L'AMR automatizza la lettura. Un modulo radio sostituisce l'ispezione visiva e un percorso che prima richiedeva giorni può essere completato in poche ore. Il percorso in sé, tuttavia, rimane invariato. Veicoli, carburante, tempo del personale e visite ripetute restano registrati e i dati arrivano solo ogni volta che il veicolo transita.

AMI elimina il percorso. I gateway fissi raccolgono dati in modo continuo, il che modifica sia l'aspetto economico che l'utilità delle informazioni.

TEKTELIC può installare e configurare il tuo sistema di misurazione intelligente. Per maggiori informazioni, contattaci e renderemo più intelligente la gestione delle tue utenze.