Pametni plinski števci: kako so zasnovani in delujejo pametni merilniki pretoka + značilnosti montaže novih števcev

Digitalne tehnologije odpirajo nove možnosti za pridobivanje natančnih informacij o porabi elektrike, vode, plina in drugih energetskih virov, ki jih porablja prebivalstvo. In zdaj trg ponuja potrošnikom pametne plinske števce, ki lahko z visoko natančnostjo izmerijo porabo.

Poleg tega novi razred naprav poleg natančnih meritev zagotavlja tudi popoln prenos podatkov o porabi brez vključevanja ljudi – porabnikov plina. Toda kako tak števec deluje in ga je mogoče namestiti sami?

Prav ta vprašanja bomo obravnavali v našem članku – preučili bomo zgradbo in načelo delovanja novih števcev, govorili o pravilih namestitve in pripravi na delovanje. Gradivo bomo dopolnili s tematskimi fotografijami in videoposnetki.

Kaj je »pametni« merilnik pretoka?

Poskusimo skupaj ugotoviti, kaj je novi pametni plinski števec in kako deluje. Tako je treba izraz »pametni« v zvezi z novo merilno napravo preprosto obravnavati kot funkcionalnost sodobne elektronike na podlagi mikroprocesorja.

Mikroprocesorsko (v bistvu računalniško) upravljanje različnih vrst tehnike je pojav, ki je že postal vsakdanjost. Zdaj je prišla vrsta tudi do plinskih merilnih naprav, ki so večinoma do nedavnega še vedno ostale mehanske. Toda če združimo pametno upravljanje s funkcijo merjenja, dobimo pametni števec.

Primer merilne naprave za plin z mehanskim načelom delovanja. Naprave tega tipa ne ustrezajo popolnoma potrebam sodobnega gospodarstva

Če uresničimo idejo o namestitvi popolnoma pametnih plinskih števcev, bomo dosegli resen preboj na področju obračunavanja porabe plina med prebivalstvom. Priporočamo tudi, da si ogledate norme porabe plina.

Pri namestitvi pametnih merilnih naprav je zagotovljeno:

• visoka natančnost meritev;
• visoka stopnja zanesljivosti naprav;
• zanesljiva zaščita pred nepooblaščenim dostopom;
• univerzalnost montaže;
• samodejni prenos podatkov.

Novo inteligentno napravo lahko resnično štejemo za 'pametno', glede na njene sposobnosti izvajanja meritev prostornine plina, neodvisnih od tlaka, samodiagnostike, daljinskega zaznavanja in beleženja zunanjih vplivov.

Inteligentni plinski števec samostojno določa lastnosti gospodinjskega plina, ki prihaja v naša stanovanja, vodi arhiv podatkov o meritvah in tehničnih dogodkih.

Zgradba naprave in načelo delovanja

Obstaja vrsta razvoja pametnih plinskih števcev, ki so jih izdelali strokovnjaki iz tujih držav, pa tudi domači strokovnjaki.

Vendar glede na informacije iz prvega četrtletja 2019 domači razvijalci še niso pripravljeni na komercialni trg prinesti naprav, ki bi v celoti izpolnjevale vse zahteve pametne naprave.

Obstaja nekaj naprav domačih podjetij, ki približno spominjajo na pametne konstrukcije za merjenje plina:

• «Grand» – SPI G4 – G10;
• «Vektor» – T G4;
• SGBET «Sigma» G1,6 – G10;
• «Omega» ETK GSM G1,6 – G4;
• SGBU G1,6 – G6;
• BK-G ETe G4, G6;

V bistvu so vse te naprave prototipi starih mehanskih sistemov, preprosto dopolnjenih z elektronskim modulom. Posledično ne zagotavljajo celovitega funkcionalnega pametne naprave.

Kljub temu pa obstajajo razvoji iz leta 2019, o čemer bomo podrobneje govorili v nadaljevanju.

Plinski števec «Grand» – poskus uresničitve pametne naprave. Kot rezultat je nastala delujoča naprava, vendar ne v celoti izpolnjuje vseh zahtev resnično inteligentne elektronike.

Uvoženi merilni moduli, na primer izdelki podjetja «Metrix» («Apator»), načeloma izpolnjujejo zahtevane zahteve glede inteligentne podpore.

Vendar pa domači strokovnjaki trdijo, da plinski števci «Apator» in drugih tujih podjetij ne ustrezajo meritvam prostornine plina v standardnih pogojih (T = +20 °C, P = 101,3 kPa).

Možnost #1 — merilniki pretoka »Metrix«

Kot primer pametnega plinskega števca tuje proizvodnje lahko verjetno že služijo nekateri novi izdelki podjetja «Apator» iz serije izdelkov «Metrix».

Zlasti pozornosti sta vredna dva razvoja: inteligentni modul «UniSmart» in hibridni sistem «GybridSmart».

Videz pomožnega modula razreda «UniSmart», namenjenega opremljanju običajne mehanske naprave za merjenje plina membranskega tipa

Prvi razvoj «UniSmart» je predstavljen kot pomožni modul, s katerim se dopolni obstoječa merilna naprava, na primer serije «UG». Modul podpira protokol (WMB) standarda EN13757-4, s čimer je zagotovljena možnost priključitve na opremo drugih proizvajalcev.

Modul se neposredno poveže s plinskim števcem in deluje podobno kot reed stikalo (impulzni senzor). Enemu obratu bobna mehanskega števca ustreza en impulz senzorja – tako poteka funkcija branja podatkov modula "UniSmart".

Za prenos prebranih podatkov na strežnik se organizira delovanje radijskega kanala – elektronike, vgrajene v modul. Vsi potrebni parametri delovanja modula so vnaprej programirani in shranjeni v "programski opremi" naprave (pomnilniški čip). Podatke programske opreme je dovoljeno spreminjati po potrebi, tudi na daljavo.

Naprednejša naprava iz serije "Smart" merilnih instrumentov, ki predstavlja skoraj popoln sklop, vključno z merilno napravo, opremljeno z digitalnimi inteligentnimi funkcijami.

Drugi razvoj – "GybridSmart". Naprava je v bistvu analog prve naprave "UniSmart", z edino razliko, da se v tej različici uporablja celovita konstrukcija "dva v enem". To pomeni, da plinski števec in funkcionalni inteligentni modul tvorita enoten sklop.

Možnost #2 — mikrotermalni pametni števec

Novi razvoj ruske družbe "Tehnomer" (Arzamas) – mikrotermalna naprava, namenjena neposrednemu merjenju prepustne količine zemeljskega plina.

Značilnosti naprave pametnega merilnika pretoka

Naprava v celoti ustreza standardnim pogojem merjenja prostorninskih enot (T= +20 °C, P= 101,3 kPa). Parametri se prenašajo na oddaljeni strežnik preko sistema celične komunikacije (GRPS).

Struktura pametnega plinskega števca – produkta proizvodnje družbe "Tehnomer": 1 – elektronska plošča; 2 – senzor z mikrotermalnimi lastnostmi za merjenje prostornine plina; 3 – ohišje naprave (aluminij); 4 – plastični pokrov.

Na zgornji sliki je struktura konstrukcije mikrotermalnega merilnika iz serije pametnih naprav.

Kot je razvidno na sliki, so glavne sestavine naprave:

• trdno zanesljivo ohišje;
• vgrajeni mikrotermalni senzor;
• modul elektronike;
• kontrolni LCD-zaslon;
• zaščitni ovoj (pokrov) elektronskega modula in zaslona.

Elektronska plošča vsebuje mikrokrmilnik, ustrezno vezje z elektronskimi komponentami in priključeno digitalno prikazovalno ploščo (kontrolni zaslon). Elektronika plošče zagotavlja tako postopek merjenja kot postopek oblikovanja/prenosa podatkov (vgrajeni modul telemetrije).

Kako deluje mikrotermalni števec?

Pretvornik prostorninskega pretoka plina v konstrukciji števca je mikrotermalni senzor. Pri razvoju družbe "Tehnomer" se uporablja senzor serije SGM6xxx (izdelek švicarskih proizvajalcev).

Meri prehajajoči medij po kalorimetričnem principu. Izdelan je po tehnologiji MEMS, kar zagotavlja visoke obratovalne lastnosti.

Strukturna shema mikrotermalnega senzorja za merjenje pretoka plina: 1 – delovni kanal; 2 – grelni element; 3 – silicijeva ploščica (podlaga); 4 – izravnalni kanal; 5 – temperaturni senzorji; 6 – plinski tok

Senzor deluje na naslednji način: na poti toka zemeljskega plina (delovni kanal) je na silicijevi podlagi nameščen modularni občutljivi element, sestavljen iz grelnika in para temperaturnih senzorjev. Prehajajoči tok plina se segreva neposredno v delu, kjer so nameščeni temperaturni senzorji.

Posledično ima omejen pretok plina nekoliko drugačno temperaturo, zaradi česar nastane temperaturna razlika. Teoretično gre za precej zapleten fizikalni proces, a bistveno je, da deluje in to zelo kakovostno, kar zadeva natančnost meritev.

Možnost #3 — plinski števec s pametno kartico

Na primeru izdelka podjetja «Actaris» si oglejmo še eno povsem sodobno napravo, ki predstavlja membranski plinomer, dopolnjen s kontrolo izvajanja plačil.

Posebnost te konstrukcije je prisotnost zapornega ventila v napravi, ki samodejno prekine dovod plina, na primer v primeru izrednega dogodka.

Vendar se isti konstrukcijski element uspešno uporablja za blokado v primeru neplačila porabnika za odvzem plina.

Različica merilnika porabe gospodinjskega plina, dopolnjenega z bralno napravo za pametne kartice. Vgrajeni bralni modul deluje kot blokator dovoda plina, tako v primeru nesreče, nepooblaščenega dostopa, kot tudi v primeru zamude pri plačilu.

Tak merilnik pretoka v svoji konstrukciji vključuje napravo za branje podatkov s kartice. Mišljena je plastična pametna kartica naročnika, ki je priložena k merilniku, ki ga je namestil uporabnik.

Kljub temu, da gre dejansko za mehanski sistem nadzora porabe plina, so napravo zaradi namestitve modula za branje pametnih kartic spremenili v polavtomatski sistem.

Uporabnik mora le vstaviti kreditno pametno kartico v ustrezno režo. Naprava samodejno prebere zahtevane informacije in bremeni sredstva v breme plačila porabe gospodinjskega plina. Če sredstev zmanjka in uporabnik pravočasno ne poskrbi za dopolnitev računa, pametni števec takoj prekine dovod plina posameznemu naročniku.

Energijsko napajanje pametnega merilnika

Pametni merilniki pretoka so tako kot preprosti elektronski popolnoma avtonomni – ne potrebujejo dodatnega omrežnega napajanja. Avtonomnost naprav zagotavlja par baterijskih celic – baterije.

Zlasti je glavni energetski element akumulator Li-SOC12 (litij-tionilklorid), medtem ko je rezervni – baterija Li-MnO₂ (litij-manganov oksid).

Glavni energetski vir pametnega plinskega števca je baterijska celica na osnovi litij-tionil klorida (Li-SOC12). Zagotavlja desetletno delovanje inteligentne merilne naprave.

Glavna baterija daje napetost 3,6 volta, je snemljiv in popolnoma zamenljiv sestavni del. Druga (rezervna) baterija je trdno vgrajena v elektronsko ploščo in zato ni zamenljiva.

Ta vir napajanja z napetostjo 3 voltov se priključi na sistem ob zamenjavi glavne baterije, s čimer se zagotovi ohranitev tehničnih parametrov naprave.

V skladu s specifikacijo proizvajalca glavni vir napajanja zadostuje za delovanje števca do 10 let. Zato zamenjava baterije praviloma sovpada s postopkom umerjanja naprav, ki se običajno izvaja vsakih 5–6 let. Delovanje rezervne baterije, pod pogojem, da glavne baterije ni, je zajamčeno za 1 leto.

Pravila namestitve novih števcev

Glede na različne pogoje delovanja naprav se za plinske števce, vključno s pametnimi modeli, uporabljajo ustrezne norme namestitve v razmerju do drugih plinskih naprav ter pravila (zahteve) za montažo.

Postopek montaže naprave za nadzor porabe gospodinjskega plina običajno spremlja izpolnjevanje ustreznih norm in pravil. Pri sodobnih pametnih števcih je ta pravila mogoče enostavno izpolniti.

Zlasti za napravo proizvajalca Tehnomer so zahteve videti tako, kot je opisano spodaj:

1. Napravo je treba namestiti v zaprtih gospodarskih prostorih, v skrajnem primeru pa na prostem pod posebno opremljeno nadstrešnico. Merilno napravo je treba zanesljivo zaščititi pred neposrednim sončnim sevanjem in padavinami.
2. Dovoljena je namestitev naprave na cevovodih, položenih tako vertikalno kot horizontalno, pri čemer ni pomembno, pod kakšnim kotom je izvedena namestitev.
3. Če se montaža izvaja na odseku horizontalne ali vertikalne cevi, smeri toka plina skozi števec ni treba upoštevati. To pomeni, da lahko napravo namestite v kateri koli smeri. Vendar proizvajalec priporoča, da upoštevate smer glede na kazalec na ohišju števca.
4. Montaža števca na najnižjih točkah poteka plinske cevi ni dovoljena, saj v tej namestitvi obstaja nevarnost nabiranja kondenza.
5. Če kontrolni vzorci kažejo prisotnost vode v sestavi gospodinjskega plina, je treba kontrolno merilno napravo namestiti na vertikalno položen cevovod, pri čemer izberite smer toka od zgoraj navzdol.

Pri nameščanju novega plinskega števca v stanovanjih na določeno mesto je treba zagotoviti zaščito merilne naprave pred morebitnimi udarci, vibracijami in drugimi mehanskimi vplivi.

Prav tako v primeru prenosa merilnika pretoka ne smemo pozabiti na odobrena pravila prenosa.

Pametni števec pretoka plina iz serije naprav »SMT Smart G4« in točke po namestitvi »registracije«: 1 – točka pritrditve plombe organizacije, ki izvaja overitev; 2 – točka pritrditve kontrolne plombe organizacije, ki dobavlja plin odjemalcu; 3 – točka plombiranja vhodnega priključka naprave.

Montažne zahteve ne določajo konkretne vrednosti nazivnega premera cevi, prav tako ne določajo pravil za zagotavljanje soosnosti priključkov merilnika pretoka in cevi. Prav tako ni konkretnih zahtev glede stopnje okroglosti cevi, prisotnosti stopnic na mestih priključitve števca na plinsko cev.

Priprava na delovanje in zagon

V skladu z uveljavljenimi pravili priprava pametnega števca po namestitvi za zagon vključuje izvedbo postopka preverjanja tesnosti montiranega sklopa.

Za to se uporabljajo standardna sredstva – v domačih pogojih milna pena, profesionalno – senzorji uhajanja plina.

Po preverjanju se naprava zažene v obratovanje. Priporočena metoda zagona je počasno odpiranje zapornega plinskega ventila na liniji, kjer je števec nameščen.

Potrebno je zagotoviti polnjenje delovnega območja pametnega merilnika brez nenadnega dviga tlaka, da ne bi poškodovali občutljivih komponent sistema s pnevmatskim udarom.

Priporočamo tudi, da se seznanite s standardi in pravili plombiranja plinskih števcev.

Zaključki in koristen video na to temo

Novost vedno nekoliko prestraši potencialne uporabnike ali odjemalce. Kljub temu se tehnološkemu napredku ni mogoče izogniti. Poleg tega tehnologije bistveno izboljšujejo storitveni vidik.

Z namestitvijo pametnega števca za plin v lastnem stanovanju potencialni odjemalec odstrani nalogo stalnega nadzora podatkov in posredovanja informacij na zahtevano mesto. Enostaven je za namestitev in uporabo, izjemno nezahteven pri vzdrževanju.

Kaj pa menite o zamenjavi starih števcev z novimi pametnimi merilniki pretoka? Če uporabljate takšno pametno merilno napravo, delite svoje izkušnje z drugimi obiskovalci našega spletnega mesta, povejte o prednostih in pomanjkljivostih, odkritih med uporabo. Izrazite svoje mnenje, sodelujte v razpravah in pogovorih – obrazec za stike se nahaja spodaj.