Необходимость регулярного снятия показаний приборов учета и передачи полученных данных поставщику ресурсов является неотъемлемой частью жизни современного человека.
Хотя операция снятия показаний не является очень обременительной, но она сопровождается «человеческим фактором»: про нее можно забыть, совершить ошибки при снятии или отправке данных, могут быть ошибки и с другой стороны. Кроме того увеличение стоимости ресурсов повышает ответственность сторон и приводит к росту недоверия между ними, попыткам хищения с одной стороны, появлению армии контроллеров с другой стороны, а это приводит к дальнейшему росту стоимости ресурсов. Общепризнанным решением указанных, а также других проблем является автоматизация или, другими словами, введение третьей «объективной» стороны — машины, которая выполняет две основные функции (исполняет две основные роли):
- получение данных от приборов учета (роль считывателя);
- передача данных заинтересованным сторонам (роль передатчика).
На сегодняшний день имеется множество технических решений внедрения машины посредника в отношения между поставщиком и потребителем ресурсов. Эти решения отличаются друг от друга как устройствами для исполнения ролей, так и каналами связей между ними, приборами учета и получателями данных. Типовая структура таких решений приведена на схеме.
Канал прибор учета — считыватель определяется конструкцией счетчика:
| Тип прибора учета (счетчика) | Тип канала | Примечание |
| Без импульсного и интерфейсного выходов, без оптического порта | Оптический с целью получения изображения | Полученные данные используются для распознавания |
| С оптическим портом | Оптический с целью получения данных | |
| С импульсным или интерфейсным (CAN,RS485,RS422,RS232) | Проводной с целью получения данных | |
| С интегрированным считывателем | Скрытый | У машины осталась только роль передатчика |
Канал считыватель-передатчик очень часто является скрытым, так как в большинстве случаев обе роли интегрированы в одном устройстве.
Канал передатчик — получатель данных имеет сложную структуру и может состоять из подканалов различного вида. Обычно их три: первый подканал может иметь различный тип [1]- проводной (PLC,xDSL,RSxxx) или беспроводной (LPWAN(ZigBee,LoRa, Стриж) Bluetooth, WiFi), второй — GSM/GPRS или интернет, третий — интернет. Границей между первым и вторым подканалами обычно является концентратор или УСПД, а между вторым и третьим — сервер обработки данных. В качестве иллюстрации можно привести решение компании «Стриж» [2]:
Обилие предлагаемых технических решений с одной стороны и их недостаточное распространение с другой, говорит о наличии проблем с внедрением систем удаленного сбора данных. По нашему мнению, к этим проблемам можно отнести следующее:
- Большое разнообразие приборов учета в эксплуатации, в том числе наличие счетчиков не имеющих никаких интерфейсов. Это требует соответствующего разнообразия считывателей. Основным трендом решения указанной проблемы является замена счетчиков.
На Западе идет уже второй круг замен счетчиков, на первом устанавливались счетчики с импульсным выходом (поколение AMR), на втором — счетчики с интегрированными считывателями и устройствами отключения (поколение AMI). В нашей стране пока все проекты носят пилотный характер, а Госреестр СИ содержит счетчики всех типов. - Имеющаяся инфраструктура позволяет широко использовать для первого подканала только GSM и PLC типы каналов, которые ограниченно используется из-за достаточно высокой цены передатчиков (модемов), а PLC к тому же может быть применен только для электрических счетчиков. Более дешевые передатчики LPWAN требуют развертывания соответствующей инфраструктуры.
- Получателями данных являются поставщики различных ресурсов или управляющие компании. Однако, в отличие от Запада, владельцами инфраструктуры часто являются совсем другие компании (интеграторы, операторы). Из-за отсутствия стандартов смена такой компании приводит к проблемам в работе системы. К тому же поставщики различных ресурсов действуют независимо и несогласованно, что еще больше усложняет внедрение комплексной системы.
- Конечные потребители начнут ощущать преимущества от автоматизации только после ее окончательного внедрения и доступа в личный кабинет. А на примере установки счетчиков с импульсным выходом видно, что ждать этого момента можно годами. Это приводит к их незаинтересованности, поэтому процесс внедрения происходит «сверху» — со стороны компаний.
К счастью, развитие технологий и широкое распространение интернета позволяет решить все рассмотренные проблемы.
1. Оптическое распознавание показаний счетчика
Получение показаний приборов учета через анализ статического или динамического изображения табло прибора давно является предметом исследований. И в этом направлении достигнуты значительные успехи.
Вероятно, наиболее распространенным способом является получение фотографий счетчика и ее распознавание на сервере. Последним примером такого подхода является эксперимент столичного департамента информационных технологий: москвичам предложили фотографировать свои счетчики на воду и отправлять фото с реальными показаниями приборов учета горячей и холодной воды. Планируются, что до конца 2017 года разрабатываемая нейронная сеть сможет научиться безошибочно, быстро и точно распознавать показания счетчиков по фотографиям [3].
С развитием мощности мобильных устройств стало возможным перенести распознавание на эти устройство. Дополнительную привлекательность такому решению придает возможность объединения двух процессов — получения фото и его распознавание на одном устройстве. Наиболее известными и популярными решениями являются разработки компаний Pixometer [4] и Anyline [5].
При всей простоте идеи получения изображения и распознавания показаний счетчика на мобильном устройстве пользоваться соответствующими решениями не очень просто из-за повышенных требований к качеству изображения. А здесь нужно учесть, что счетчики не всегда расположены в местах удобных для фотографирования. И если уж пользователь добрался до счетчика, то ему намного проще записать его показания на бумагу или в тот же смартфон, для чего, кстати, имеется множество качественных решений, например [6].
Поэтому получение изображений счетчиков при помощи стационарных устройств безусловно удобнее для пользователя, чем фотографирование их смартфонами. Кроме того, качество таких фотографий заметно выше из-за постоянства расстояния и освещенности. Здесь также имеется различные решения от любительских [7] до профессиональных:
[8]Оптический GPRS-сканер Акцент СПС-2
Оптический считыватель счётчиков воды корейской компании Neckers Co., Ltd.
Для распознавания фотографий счетчиков используются удаленные серверы.
Наиболее эффективным и удобным является решение, когда и получение изображения со счетчика и его распознавание производятся на устройстве (оптическом считывателе), закрепленном на счетчике. К таким относятся решения компании Xemtec [10]
и Q-loud [11]
К сожалению, замечательные устройства этих компаний имеют достаточно высокую цену, порядка 250 евро (и это без учета концентраторов и прочей периферии!). С учетом количества счетчиков в обычном домохозяйстве это делает их применение в наших условиях невозможным.
Мы также разрабатываем устройство для считывания показаний счетчика, работающее в режиме plug&play, но обладающее приемлемой ценой (до $30). За счет использования новой оригинальной технологии распознавания наш считыватель может работать, также как продукт Anyline, с любыми типами счетчиков.
На видео показана работа прототипа устройства с микроконтроллером ESP8266, используемого для получения изображения и распознавания показаний счетчика. Из-за недостаточной памяти, распознавание осуществляется по две цифры за один кадр.
[Описание метода]
2. Универсальная инфраструктура
Согласно последним исследованиям интернет-аудитория в России достигла 87,7 млн. чел. (71% населения, а среди молодежной аудитории — 98%). РАЭК предсказывает, что к 2020 году доступ в интернет в РФ будут иметь до 85% россиян [13]. Такие цифры означают, что уже сегодня практически в каждом домохозяйстве есть доступ к интернету. Для внедрения систем удаленного сбора данных это означает возможность изменения структуры канала передатчик — получатель данных. Теперь этот канал будет содержать только два подканала: первый — RF канал, второй — интернет канал. Разделяет подканалы концентратор, который собирает данные только от небольшого числа счетчиков одного домохозяйства и передает эти данные непосредственно поставщикам ресурсов, управляющим компаниям и т.д.
Такая инфраструктура в сочетании с оптическими считывателями позволяет решить все проблемы описанные выше.
- Разнообразие приборов учета не имеет никакого значения, так как для определения показаний используется табло, которым обладают все счетчики. Необходимый для этого оптический считыватель обладает низкой ценой, прост в установке и не требует никаких настроек.
- Для первого подканала используются очень дешевые маломощные передатчики с радиусом действия до 50 м (такого же типа как в обычных радиопультах). Для второго подканала — интернет. Функции концентратора:
- По заданному при настройках расписанию посылает команду соответствующему считывателю, получает показание счетчика и сохраняет его. Такая же процедура (опрос счетчика) возможна по команде в произвольный момент времени.
- По заданному расписанию (может не совпадать с расписанием опроса) и адресам осуществляет отправку показаний счетчиков на сервера получателей данных.
- Получает команды от сервера поставщика ресурсов.
- Имеет WEB интерфейс для работы с пользователями (владельцами приборов учета).
- Все поставщики ресурсов, а также управляющих компаний находятся в равных состояниях в системе и могут в любой момент получить удаленный доступ к показаниям приборов учета, а также организовать обратную связь.
- Пользователь сразу же после установки концентратора получает возможность удаленного доступа к показаниям счетчиков.
3. Домашний концентратор — центр умного дома
В настоящее время концепция умного дома становится все популярнее. Управление инженерными системами позволяет сделать жилье более комфортным, что является для многих желаемым, но не необходимых компонентом жизни. В то же время всемирный тренд на усиление контроля за потреблением ресурсов делает внедрение автоматизированного удаленного сбора данных необходимым. Совмещение указанных двух концепций в рамках рассматриваемой универсальной системы позволяет сформировать требования к домашнему концентратору как к центру будущего умного дома:
- Получать от пользователя и хранить сведения об оплате за ресурсы.
- Получать от поставщика ресурсов/управляющей компании и хранить сведения платежах, поступивших от пользователя.
- Определять сумму платежа за ресурс на день оплаты.
- Напоминать пользователю об оплате с указанием суммы платежа или самостоятельно осуществлять оплату по разрешению пользователя.
- Подключать модули для связи по различным протоколам ( Bluetooth, Z-Wave, ZigBee, Wi-Fi,...).
Наличие таких возможностей у концентратора сделает оплату энергоресурсов легким, прозрачным и контролируемым процессом, что будет стимулировать приобретение и установку систем удаленного сбора данных со стороны пользователей и позволит ускорить процесс его широкого внедрения.
Комментарии (40)
MedicusAmicus
31.01.2018 12:09+5Хабы: DIY или Сделай сам, Arduino.
Имеем: 2/3 статьи — обзор сторонних производителей, остальное — proof of concept и демонстрация прототипов.
Что из предложенного Вами я могу сделать сам на Arduino?
LRpro Автор
31.01.2018 12:12-2Мы не предлагаем в данной статье, что-то сделать самому. А хотели обсудить системы сбора данных, которые есть на рынке, а так же рассматриваем свой вариант (концепцию) решения.
berber
31.01.2018 20:02КМК, за большинство решений пользователи не захотят платить, простой водомер (Ду15, квартирного класса) стоит 700 рублей, с импульсным выходом почти в два раза дороже.
Ходил по одному МКД, где сделали на базе СТРИЖА, бОльшая часть не работает. У интеграторов нет технических средств и компетенций, чтобы всё привести в порядок. А казалось бы, коробочное (почти) решение.
Spirt51
31.01.2018 12:12Когда ориентировачно поступит в продажу? Постоянно забываю вовремя снимать показания, из-за чего порой сильно переплачиваю.
aborouhin
31.01.2018 13:24+2Купил бы такую штуку, если она будет уметь не только взаимодействовать с «родным» концентратором, но и скидывать данные по какому-то простому и открытому протоколу. С электричеством и водой я и так вопрос решил (свой счётчик с RS485 после энергосбытовского и водосчётчики с импульсным выходом соответственно), а вот с газом пока никак.
При выборе итогового варианта формы корпуса рекомендую примерить прототип к счётчикам Itron Gallus, которые как минимум Мособлгаз последние годы всем подряд ставит. Там прямо под экранчиком с механической индикацией расхода ЖК-экран и кнопки управления для контроля остатка средств на карте, зачисления, использования кредита и пр. Если доступ к ним будет закрываться прибором — толку от него будет немного.
Ну и питание от сети бы, конечно, предусмотреть. Прокинуть лишний провод несложно, зачем мне ещё один аккумулятор, за которым надо следить (хотя бы и его и хватало на несколько лет)?
LRpro Автор
31.01.2018 13:30Купил бы такую штуку, если она будет уметь не только взаимодействовать с «родным» концентратором, но и скидывать данные по какому-то простому и открытому протоколу.
Такой вариант тоже будет. Например прототип сейчас данные передает по wifi.
При выборе итогового варианта формы корпуса рекомендую примерить прототип к счётчикам Itron Gallus
Спасибо за рекомендацию! Это важно.
Ну и питание от сети бы, конечно, предусмотреть.
С этим думаю проблем не будет и такой вариант рассматривается.aborouhin
31.01.2018 16:29Такой вариант тоже будет. Например прототип сейчас данные передает по wifi.
Отлично, считайте, записался в очередь :) Хотя RS485 был бы ещё удобнее, но Wi-Fi тоже хорошо.
Спасибо за рекомендацию! Это важно.
Я тут подумал, что универсальность крепления сильно увеличилась бы, если считыватель мог бы читать показания «вверх ногами». У каких-то счётчиков надо свободным место снизу оставить, у каких-то сверху, все заранее не учтёшь, а так повернул той или другой стороной — и всё.LRpro Автор
31.01.2018 18:00485 тоже будет.
С ориентацией проблем нет! Можно "лепить" и к верху ногами.
Popadanec
31.01.2018 13:51Я бы взял, а то зимой пробиваться сквозь сугробы к счетчику удовольствия мало.
Goruhin
31.01.2018 15:01Идея интересная. Сразу возникает ряд вопросов:
1. Некоторые приборы учёта с ЖК экраном по циклу выводят дату, время, показания тарифа 1, тарифа 2 и т.д. Как будет обрабатываться такой вариант?
2. Барабанные счётные механизмы часто показывают не полную цифру, как у вас на видео, а положение между цифрами. Распознать показания в таком случае тяжело и человеку. Считыватель справиться?LRpro Автор
31.01.2018 15:311) будет предавать все, что видит. Получается, что считыватель должен быть постоянно включен.
2) с половинчатыми цифрами проблем нетGoruhin
31.01.2018 20:04Если помнить несколько последних показаний, можно сделать экстраполяцию и уже до следующего считывания знать, что, приблизительно, мы должны получить. Можно сразу отсеять заведомо некорректные цифры.
alexhott
31.01.2018 18:21новый счетчик с нормальным интерфейсом стоит 1000р, гику заменить его не составит труда и самому.
В итоге выйдет дешевле чем городить систему с оптическим распознованиемaborouhin
31.01.2018 18:50Это смотря какой счётчик:
1. Электрический — да, проще взять сразу счётчик с RS485 или чем-то подобным, только это уже побольше 1 т.р. и заменить самому не выйдет (так или иначе опломбировка, плюс энергосбыт вряд ли разрешит к интерфейсу на их счётчике подключиться самому, они по умолчанию всё там намертво пломбируют). А вот поставить после энергосбытовского свой — пожалуйста. Тем более в большинстве случаев обсуждаемый считыватель на энергосбытовский счётчик всё равно не поставить: он или на площадке (для квартиры), или на столбе (для частного дома) и считыватель туда (а) не влезет и (б) будет мешать снятию показаний контролёрами, что последним не понравится.
2. Вода — доступные модели в основном с импульсным выходом (и тоже отнюдь не по 1 т.р.), что требует ещё счётчика импульсов и что-то для обработки данных с него (ПЛК, например). Может оказаться проще/дешевле поставить считыватель.
3. Газ — тут вообще грустно. Счётчик строго указанной в проекте марки, поменять невозможно не то, что самому, а в принципе. При этом в частном доме это самый дорогой и критичный ресурс. К тому же, оперативные данные по расходу газа полезны для настройки системы отопления.
Так что в моём случае (подозреваю, он достаточно типовой) для электричества считыватель точно не нужен, для воды, может, и поставил бы, если бы уже раньше не организовал считывание с импульсного выхода, а вот для газа это идеальное решение, жду начала продаж.Popadanec
31.01.2018 19:12К газу больше всего вопросов. Очередь на поверку счетчика нужно занимать за полтора месяца и с большой вероятностью вы её не пройдете и придется покупать новый. А т.к. я к примеру случайно купил «левый» счетчик(т.е. вывод слева, ввод справа) то попробуй еще его найти. Объездили все магазины города, максимум обещают привезти при предоплате.
Считают непонятно как. Платежки присылают с одной суммой, а подключенный автоплатеж списывает совсем другую.
Даже убогий горводоканал и тот проверку делает в течении пары дней. Приезжают со своим измерителем, подсоединяются к крану, десять минут и все дела.aborouhin
31.01.2018 19:20+1Это Вам ещё, судя по упоминанию автоплатежа, повезло счётчик без смарт-карты иметь (постоплатный). Мне вот не повезло. В итоге, чтобы заплатить за газ, мне надо с этой карточкой ехать за 15 км (если вдруг найду время для этого в будни) или за 33 км (если в выходные, как обычно и получается) и отстоять там очередь. Ни одной точки приёма платежей за газ для Московской области в самой Москве нет. И никакой онлайн-оплаты (ну т.е. оплатить можно, но чтобы записать оплату на карту — тот же вояж).
Прозеваешь вовремя проверить остаток средств на счётчике — он молча отрубает газ, о чём зимой узнаёшь по неожиданно бодрящей атмосфере в доме :)
LRpro Автор
31.01.2018 20:33Видите ли, если смотреть с точки зрения гика, то да так оно и есть, нет смысла городить оптическое считывание.
Мы же идем с другой стороны, но не забывая о людях (гики бывают разного уровня) которые хотят вести собственный учет энергоресурсов, но не влезая в пайку, ардуино и прочие прелести, а купил (желательно не дорого) поставил, работает.
Тут, вот какое дело: рано или поздно государство придет (а оно уже идет) к замене счетчиков и не на простые за 1000 р. с импульсным выходом, а по дороже и по «умнее».
nversia.ru/news/v-minenergo-rf-prizvali-ustanavlivat-tolko-umnye-elektroschetchiki
tass.ru/ekonomika/4231354
и как нам кажется мы можем предложить альтернативу вместо замены всех счетчиков, так сказать модернизацию за недорого.aborouhin
31.01.2018 20:50+1Массовый продукт у Вас не взлетит как минимум потому, что 90% эл. счётчиков расположены так, что на них Ваш считыватель физически невозможно повесить (щит не закроется, контролёр возмутится). А решение только для воды и (или) газа массовому потребителю не очень интересно, если показания счётчика электричества всё равно снимать вручную.
Кроме того, даже тут в комментариях назвали массу нюансов для разных типов счётчиков, которые потребуют как минимум определённой смекалки при установке и настройке сбора с них показаний. А для выхода на массовый рынок нужно, чтобы оно в подавляющем большинстве случаев работало-таки из коробки, иначе те, у кого «не подошло», нагенерят Вам столько негатива, что похоронят репутацию на корню.
Ну и обозначенный Вами тренд на внедрение «умных счётчиков» окончательно сделает Ваш продукт для рядового потребителя бессмысленным. Если счётчик и так передаёт показания поставщику сам — зачем обычному пользователю что-то на него навешивать? А «альтернативой» для передачи данных поставщикам Вы не станете, ибо метрология, сертификация и пр.
А вот для гиков, которым интересно прикрутить учёт ресурсов к каким-то своим системам (скажем, контролировать энергоэффективность отопления или детектировать утечки воды по графику расхода) Ваш продукт будет безусловно интересен. Потому что использовать цифровой выход счётчика часто либо невозможно (газ, опломбированный эл. счётчик), либо дорого и сложно (импульсные выходы водосчётчиков). И как раз гики, если надо, и в протоколе разберутся, и корпус до нужных габаритов отпилят.
Popadanec
31.01.2018 19:02Выйдет надежней и у «проверяльщиков» не возникнут неприятные вопросы типа: А не скручиваете ли вы счетчик и т.д.
divanus
02.02.2018 11:14Сбытовые и управляющие компании в вашем продукте незаинтересованы, тк они раюоиаоют только с внесёнными в реестр приборами учёта и телеметрии. Занимаюсь этим вопросом уже как с 2003 года.внедрил десятки тысяч приборов учёта и систем учёта. Все давно придумано.
divanus
02.02.2018 11:16И да, есть море готовых решений, которые позволяют не вмешиваясь в коммуникации их вести учёт для конечных пользователей и без всяких облаков и абонентских плат
CyberBot
03.02.2018 13:05Гики могут сами сделать на ESP8266, вот например снятие показаний счетчиков воды
Снятие показаний с счетчиков Меркурий
golf2109
передача изображения показаний счетчика в вашем случае с передачей изображения для многотарифных счетчиков
LRpro Автор
Интересный вопрос, например Q-loud GmbH предлагает такое решение:
Сразу не понятно, но там два считывателя на одном счетчике.
Ссылка на оригинал
Не самое лучшее решение, конечно.
golf2109
хе хе…
но для большинства современных счетчиков, где используется ЖК индикатор и для отображения показаний разных накопителей необходимо кнопкой перебирать индицируемые показания, такое решение явно не катит…
aborouhin
Как минимум «Меркурий», если не трогать кнопки, циклически переключается между разными показаниями (кол-во и стоимость энергии всего и по разным тарифам) с каким-то интервалом. Остаётся определить этот интервал и считывать несколько раз подряд, пока не будет пойман искомый показатель.
Хотя, IMHO, для эл. энергии как раз заморачиваться с подобным прибором нет большого смысла, проще поставить в свой домовой/квартирный щиток на входе ещё один счётчик, имеющий цифровой выход с нужным интерфейсом (благо их множество в продаже, в т.ч. весьма компактные), ну и раз в год корректировать на потери/погрешности по данным основного.
safari2012
У меркурия 200 есть либо CAN, либо CAN+PLC, прямо из коробки. Правда, они опечатаны, Но PLC, по идее, должен быть доступен снаружи.
Firz
Если есть цифровой экран, значит как минимум импульсный индикатор в счетчике присутствует, значит нет смысла возиться с распознаванием экрана.
LRpro Автор
Если, для личного использования, то конечно да. Но как быть например в ситуации если счётчик импульсов сбился данные потеряны какие данные передавать? Какие сейчас показания счётчика? При оптическом считывании всегда есть барабаны или дисплей счетчика, который всегда подскажет считывателю какие сейчас показания.
Firz
Если честно, я всегда считал что непосредственно счетчик импульсов хранит только количество импульсов за какой-то интервал(за час или минуту, например) и передает именно эти данные, а сервер уже сам работает с этими данными.
LRpro Автор
Современных, да. А всех? В основном это простые счётчики. Взять хотя бы счётчики воды там подавляющее большинство это чистая механика никаких жк дисплейчиков.
golf2109
Современные счетчики гарячей воды учитываают температуру воды!