Da leitura de medidores em movimento à conectividade com as concessionárias: AMR ou AMI, qual escolher para medição inteligente?

Todas as empresas de serviços públicos dependem de dados de consumo precisos. Os fornecedores de água, gás, eletricidade e energia distrital precisam determinar o consumo de cada cliente para poderem emitir faturas, monitorar a demanda, detectar problemas e planejar a infraestrutura. 

Para uma pequena empresa de serviços públicos, coletar essas informações pode ser administrável. Para uma grande cidade, no entanto, centenas de milhares de medidores podem estar espalhados por residências, prédios comerciais, instalações industriais, poços subterrâneos, salas de máquinas e locais remotos. 

As empresas de serviços públicos geralmente utilizam uma das duas arquiteturas de medição: 

• Leitura Automatizada de Medidores, ou AMR 

• Infraestrutura Avançada de Medição, ou AMI 

Ambas as soluções reduzem a necessidade de inspeção manual dos medidores. A principal diferença reside na forma como os dados chegam à concessionária. 

O AMR ainda exige que um funcionário ou veículo se desloque perto do medidor. O AMI utiliza uma rede de comunicação permanentemente implantada para coletar dados automaticamente. 

Para concessionárias de pequeno porte ou com baixa densidade populacional, a leitura automatizada de medidores (AMR) pode ser uma primeira opção econômica para substituir a leitura manual. Para uma grande cidade que gerencia centenas de milhares de medidores, a tecnologia de infraestrutura avançada (AMI) geralmente oferece maior valor operacional e financeiro a longo prazo. 

Os gateways e sensores LoRaWAN® da TEKTELIC para medição inteligente fornecem componentes práticos para AMI (Infraestrutura Avançada de Medição), ajudando as concessionárias a conectar medidores, detectar vazamentos, melhorar a cobertura e transferir dados de edifícios e bairros para aplicativos centrais.

O que é medição inteligente? 

A medição inteligente utiliza dispositivos eletrônicos para medir e registrar o consumo de recursos como: 

• Eletricidade 

• Gas 

• Água 

• Aquecimento e resfriamento urbano 

• Outros serviços públicos com medição 

Os medidores tradicionais podem ser lidos apenas uma vez por mês. Os medidores inteligentes podem coletar dados com mais frequência e comunicá-los eletronicamente. 

Isso possibilita uma cobrança mais precisa, melhor gestão da demanda, identificação precoce de consumo anormal e maior conhecimento dos padrões de uso. 

Dependendo do sistema, os medidores inteligentes também podem suportar comunicação bidirecional. As concessionárias de energia podem usar essa funcionalidade para configuração remota, detecção de interrupções, controle de carga, programas de precificação e notificações aos clientes. 

A medição inteligente, portanto, altera a finalidade dos dados dos medidores. Em vez de servir apenas para faturamento, as informações também podem auxiliar nas operações, na conservação, no atendimento ao cliente e no planejamento de infraestrutura. 

AMR: Automatizando a leitura, não o trajeto 

A leitura automática de medidores é geralmente um sistema de comunicação unidirecional. 

Cada medidor é equipado com um módulo de rádio. Um funcionário da concessionária percorre a área de serviço de carro ou a pé com um receptor móvel. Quando o receptor entra no alcance, ele coleta informações como: 

• Identificação do medidor 

• Consumo acumulado 

• Status do medidor 

• Informações limitadas sobre o alarme 

Os dados são armazenados em um sistema portátil ou instalado em veículo e posteriormente transferidos para a plataforma de faturamento ou de dados de medidores da concessionária. Alguns sistemas enviam dados continuamente por meio de conectividade celular, enquanto outros os enviam após a conclusão do percurso. 

Um sistema AMR típico inclui um medidor, um módulo de rádio, um receptor móvel, um software de gerenciamento de rotas e uma interface com o sistema de faturamento. 

Em comparação com a leitura manual, o AMR (leitor automático de medidores) melhora a eficiência e a segurança. Os funcionários não precisam mais entrar em todas as propriedades nem inspecionar todos os registros de medidores. 

No entanto, o veículo ainda precisa fazer a viagem. 

Essa é a principal limitação do AMR: ele automatiza a leitura do medidor, mas não elimina o processo de leitura manual. 

A tecnologia AMR pode ser adequada quando a concessionária de energia é pequena, a densidade de medidores é baixa, as leituras são necessárias apenas mensalmente, os medidores existentes podem ser atualizados ou o financiamento para uma rede fixa é limitado. Também pode ser útil como uma medida temporária para a implementação de AMI (Infraestrutura Avançada de Medição). 

No entanto, os custos recorrentes com mão de obra e veículos permanecem. Transmissões perdidas podem exigir outra visita, e o clima, o trânsito, as condições da estrada ou restrições de acesso podem interromper a coleta. 

A escassez de dados também limita o que a concessionária consegue visualizar. Um vazamento que começa imediatamente após a leitura mensal pode continuar por semanas antes de aparecer na próxima fatura. Vazamentos intermitentes, uso noturno incomum, fluxo reverso e mudanças repentinas no consumo também podem ser difíceis de identificar. 

AMI: Uma Rede de Medição Permanentemente Conectada 

A Infraestrutura Avançada de Medição utiliza uma rede de comunicação fixa para conectar os medidores à concessionária de energia. 

Em vez de esperar por um veículo de coleta, os medidores inteligentes transmitem dados automaticamente para gateways ou coletores. Os gateways encaminham as informações por meio de conexão celular, Ethernet, fibra óptica ou outra conexão de backhaul para o servidor de rede e aplicativos da concessionária. 

Um sistema AMI normalmente inclui: 

• Medidores inteligentes ou dispositivos de interface de medidores 

• Módulos de comunicação por rádio 

• Portões fixos 

• Conectividade de backhaul 

• Software de gerenciamento de rede 

• Sistemas de gerenciamento de dados de medidores 

• Aplicações de faturamento, análise e atendimento ao cliente 

Para medidores de água e gás alimentados por bateria, o rádio não precisa permanecer continuamente ativo. Um medidor pode medir o consumo com frequência, armazenar as informações e transmitir mensagens compactas em intervalos programados. 

Por exemplo, um medidor de água pode registrar quatro leituras por dia em vez de uma vez por mês. 

Isso transforma os dados do medidor, que antes eram utilizados para faturamento periódico, em uma fonte de informações operacionais oportunas. 

Como funciona a medição inteligente da TEKTELIC 

A implementação de medidores inteligentes pode usar a tecnologia LoRaWAN® para conectar medidores e sensores em edifícios residenciais, propriedades comerciais, instalações de produção ou em uma cidade inteira. 

O processo possui quatro etapas principais. 

Em primeiro lugar, os medidores e sensores inteligentes coletam informações. Isso pode incluir consumo de água, gás, eletricidade ou energia térmica, bem como umidade, qualidade do ar, temperatura, dióxido de carbono, ocupação, iluminação ou status dos equipamentos. 

Em segundo lugar, os dispositivos LoRaWAN® transmitem mensagens de rádio compactas. Essa tecnologia foi projetada para comunicações de longo alcance e baixo consumo de energia, sendo ideal para dispositivos que enviam quantidades relativamente pequenas de dados. 

Em terceiro lugar, os gateways da TEKTELIC recebem as mensagens e as encaminham com segurança para o servidor de rede. Mais de um gateway pode receber a mesma transmissão, melhorando a cobertura e a confiabilidade da rede. 

Por fim, o servidor de rede envia as informações para os aplicativos da concessionária ou do cliente. Os usuários podem visualizar o histórico de consumo, alarmes, tendências de uso, status do medidor, demanda do distrito e relatórios em computadores ou dispositivos móveis. 

O valor da AMI depende, portanto, não apenas da coleta de dados, mas também da sua conversão em informações úteis. 

COMFORT v2: Combinando leitura de medidores e detecção de vazamentos 

Os dados de consumo podem sugerir a ocorrência de um vazamento, mas um sensor específico pode fornecer evidências mais diretas. 

Isso torna o COMFORT v2 útil em salas de máquinas, prédios de apartamentos, propriedades comerciais, instalações fabris, salas de caldeiras, porões residenciais e outros locais onde danos causados ​​pela água são uma preocupação. 

Uma entrada de pulso permite coletar leituras de um hidrômetro compatível. Cordas ou sondas de detecção de vazamentos podem ser instaladas perto de tubulações, reservatórios, bombas, válvulas ou equipamentos sensíveis à água. 

Quando é detectada umidade anormal, o sistema pode gerar um alerta. Onde houver equipamento de desligamento automático instalado, a resposta pode ir além da notificação, ajudando a isolar o abastecimento de água. 

Isso demonstra uma importante vantagem da AMI: a rede pode fazer mais do que coletar dados de faturamento. Ela também pode conectar dispositivos que reduzem o desperdício de água, limitam os danos à propriedade e permitem uma resposta mais rápida. 

O que a AMI possibilita além da cobrança 

Uma rede AMI bem projetada pode suportar: 

• Várias atualizações de medidores por dia 

• detecção de fluxo contínuo 

• Alarmes de vazamento e umidade 

• Avisos de fluxo reverso 

• Alertas de adulteração 

• Faturamento em tempo hábil 

• Leituras de entrada e saída sem visitas de campo 

• Portais de utilização do cliente 

• Notificações de alto consumo 

• Previsão de demanda 

• Análise de consumo em nível distrital 

• Programas de água não faturada 

• Configuração remota onde suportada 

• Sensores de pressão, fluxo e qualidade da água 

• monitoramento ambiental de edifícios inteligentes 

• Melhoria na gestão de ordens de serviço e ativos 

A mesma rede pode começar com medidores de água e, posteriormente, suportar medidores de gás, sensores ambientais, monitores de pressão, detectores de vazamento ou outros dispositivos LoRaWAN®. 

Dessa forma, o AMI se torna uma plataforma digital compartilhada, em vez de um sistema de leitura de medidores com um único propósito. 

Comparação entre AMR e AMI 

Exemplo de custo em uma cidade grande 

Considere uma cidade hipotética com: 

• 850 quilômetros quadrados de território 

• 1.4 milhão de habitantes 

• 400,000 medidores de água 

• Coleta mensal de AMR 

• Uma equipe de leitura composta por 12 pessoas. 

• Uma taxa de mão de obra com encargos de $90 por hora. 

• 150 gateways KONA Macro 

• Quatro atualizações de medidores por dia 

• Um período de avaliação de dez anos 

Considere que a equipe da AMR trabalha 2,080 horas por pessoa anualmente. 

O custo anual da mão de obra para robôs móveis autônomos (AMR) é: 

12 × 2,080 × $ 90 = $ 2,246,400 

Ao longo de dez anos: 

$22,464,000 

Isso equivale a US$ 56.16 por metro ao longo de dez anos. 

A estimativa inclui apenas a mão de obra. Veículos, combustível, seguro, manutenção, software de roteirização, supervisão, horas extras e visitas repetidas aumentariam o custo real do robô móvel autônomo. 

Para a AMI, considere que cada gateway custa US$ 1,000, a instalação custa US$ 2,000 e a operação anual custa US$ 1,000. 

O custo inicial de instalação de 150 gateways é: 

150 × $ 3,000 = $ 450,000 

A operação do gateway por dez anos é: 

150 × $ 1,000 × 10 = $ 1,500,000 

O custo total da rede AMI ao longo de dez anos é: 

$1,950,000 

Isso equivale a aproximadamente US$ 4.88 por metro ao longo de dez anos. 

Sob estas premissas: 

• Trabalho AMR: $ 22.464 milhões 

• Rede de gateway AMI: $ 1.95 milhões 

• Diferença estimada: $ 20.514 milhões 

A rede AMI modelada custa aproximadamente 91% menos do que o modelo de mão de obra AMR. 

A diferença operacional anual é de cerca de US$ 2.1 milhões. Considerando apenas a rede, o investimento inicial de US$ 450,000 no gateway seria recuperado em aproximadamente 2.6 meses por meio da redução da mão de obra. 

Este não é um cálculo completo do retorno do investimento de um projeto AMI. Ele exclui medidores, pontos de extremidade, software, backhaul, cibersegurança, integração, armazenamento de dados, portais do cliente e outros custos do projeto. 

Mais dados a um custo de coleta menor 

A coleta frequente de dados pode revelar consumo contínuo, vazamentos intermitentes, uso noturno, mudanças repentinas na demanda, fluxo reverso e possível adulteração. 

Ao combinar as informações do medidor com a detecção de vazamentos COMFORT v2, a concessionária obtém evidências baseadas no consumo e detecção direta de umidade. 

Custos e Requisitos de Engenharia 

Uma análise completa da viabilidade do negócio deve incluir os custos omitidos na comparação simplificada. 

Os custos potenciais do AMR incluem veículos, combustível, manutenção, seguro, receptores móveis, software de roteamento, supervisão, segurança e visitas repetidas. 

Os custos potenciais da AMI incluem medidores inteligentes, terminais de rádio, sensores COMFORT v2, gateways KONA, software de servidor de rede, plataformas de gerenciamento de dados de medidores, backhaul celular, serviços em nuvem, segurança cibernética, integração, unidades sobressalentes, baterias, portais do cliente e equipamentos de fechamento de válvulas. 

O projeto da rede é igualmente importante. 

No exemplo de uma cidade grande, a média é de cerca de 2,667 metros por ponto de acesso, mas as médias não comprovam a cobertura ou a capacidade. 

O projeto final deve levar em consideração medidores subterrâneos, materiais de construção, terreno, altura da antena, interferência, tamanho do pacote, fatores de espalhamento, retransmissões, sobreposição de gateways, disponibilidade de backhaul e requisitos de entrega. 

Portanto, a modelagem de radiofrequência (RF), os levantamentos de campo, as implantações piloto e os testes de campo representativos devem ser concluídos antes da implementação em toda a cidade. 

O desempenho de longo prazo da AMI começa com o gateway certo. 

A escolha da AMI é apenas parte da decisão. As concessionárias também precisam de gateways adequados à sua cobertura, capacidade, ambiente e requisitos de manutenção. 

Para grandes redes LoRaWAN® externas, os gateways KONA Macro e KONA Mega da TEKTELIC oferecem confiabilidade de nível de operadora, monitoramento e gerenciamento remotos, além de hardware robusto projetado para longa vida útil. Sua durabilidade pode reduzir visitas ao local, trabalhos de manutenção e substituições prematuras de gateways.

Isso é importante porque as concessionárias de serviços públicos esperam que a infraestrutura opere de forma confiável por 10 anos ou mais. Ao implantar gateways projetados para serviço contínuo e que possam ser gerenciados remotamente, as concessionárias podem reduzir o custo total de propriedade e evitar intervenções repetidas em campo. 

A experiência da TEKTELIC com implantações LoRaWAN® em larga escala ajuda as empresas de serviços públicos a selecionar e operar uma infraestrutura de gateway que atenda às suas necessidades específicas de rede, em vez de simplesmente instalar mais hardware. 

Resumindo 

A escolha entre AMR e AMI não se resume a escolher entre dois métodos de leitura de medidores. Trata-se de coletar dados e operar uma rede conectada. 

A leitura automatizada por rádio (AMR) é automatizada. Um módulo de rádio substitui a inspeção visual, e uma rota que antes levava dias pode ser concluída em horas. A rota em si, no entanto, permanece a mesma. Veículos, combustível, tempo da equipe e visitas repetidas continuam registrados, e os dados chegam somente quando o veículo passa.

A AMI elimina a rota. Os gateways fixos coletam dados continuamente, o que altera tanto a economia quanto a utilidade da informação.

A TEKTELIC pode ativar e configurar seu sistema de medição inteligente. Para obter informações detalhadas, entre em contato conosco e tornaremos a gestão de seus serviços públicos mais inteligente.