Ing. Petr Zikeš, ČEVAK, a. s.
České Budějovice
Moderní technologie pronikají v současné době do všech odvětví, nejinak je tomu i v odvětví vodárenství. Jednou z oblastí, kde můžeme pozorovat velice rychlý rozvoj technologií je oblast získávání dat z měřidel, která bývá také označovaná jako smart metering.
Smart metering v současné praxi
Většina středních či větší vodohospodářských společností má dnes vlastní zkušenost s tím, co bývá označováno pojmem smart metering, ať je to z různých pilotních projektů či regulérního provozu. Pod pojmem smart metering bychom si však neměli představit pouze použití moderních elektronických ultrazvukových či indukčních měřidel, ale především technologii vzdáleného shromažďování dat z vodoměrů a následného využití takto získaných dat. Snad každý dodavatel měřících přístrojů má dnes ve své nabídce technologii pro smart metering a ochotně nabídne tuto technologii k vyzkoušení nebo pilotnímu provozu. Navíc je na trhu i nabídka společností, které se zaměřují právě na technologie vzdáleného pořizování dat a další práce s nimi. Jak se ale správně rozhodnout, od kterého dodavatele a jaký systém zvolit? A jak zajistit, že zvolený systém bude dlouhodobě plnit naše očekávání, a přitom nebude vyžadovat vynakládání vysokých nákladů na jeho udržení? Abychom byli schopni si na tyto otázky správně odpovědět, je nejprve potřeba definovat naše požadavky a očekávání.
Proč vlastně Smart metering
Požadavky na Smart metering mohou být různé a v praxi je možné se setkat s velice rozdílnými přístupy. Některé jsou velice pragmatické, některé jsou více progresivistické či založené spíše na emoci. Nabídka různých smart zařízení a smart systémů na trhu je veliká a prodejci profesionální. Pokud se ale chceme rozhodovat racionálně, měli bychom mít jasnou představu, jaké problémy chceme nasazením smart meteringu řešit. Pak hledejme taková řešení, která naše požadavky nejlépe uspokojí, jsou vzhledem k řešenému problému efektivní a přiměřená a jsou také dostatečně otevřená pro budoucí rozvoj.
V zásadě lze říci, že požadavky na získávání dat z měřidel lze zahrnout do jedné z následujících tří skupin
- Zajištění dat pro fakturaci vodného a stočného
- Zajištění dat pro potřeby provozování vodovodu
- Zajištění dat pro zlepšení zákaznických služeb
Při rozhodování o zavedení smart meteringu a volbě vhodné technologie jde zpravidla o kombinaci všech výše uvedených účelů získávání dat z měřidel. Jednotlivé účely ale mohou mít při rozhodování různou váhu danou specifickými podmínkami provozní společnosti či provozované lokality. Další kritéria při rozhodování o vhodné technologii smart meteringu jsou daná technickými či ekonomickými podmínkami vycházejícími z charakteru provozované sítě.
Zásadním rozhodnutím pro volbu vhodné technologie je, zda zavádět smart metering plošně pro všechna odběrná místa v dané lokalitě, či selektivně pouze pro vybraná odběrná místa. S tímto rozhodnutím také souvisí volba způsobu vzdáleného odečítání měřidel a frekvence těchto odečtů. Většina na trhu dostupných technologií je vhodná především pro plošné použití. Průměrná cena osazení jednoho odběrného místa je v takovém případě zpravidla nižší než u technologie pro selektivní nasazení, celkové náklady jsou ale vysoké. Oproti tomu volba vhodné technologie pro selektivní nasazení v řadě případů uspokojí většinu požadavků při výrazně nižších investičních a provozních nákladech. Abychom však nasazením smart meteringu dosáhli očekávaného efektu, je v obou případech nezbytné následně používat vhodné nástroje pro práci se získanými daty, případně vybraná data sdílet s dalšími systémy.
Zavádění plošných systémů smart meteringu pouze za účelem získávání dat pro fakturaci v našich podmínkách z pohledu efektivity a přiměřenosti v současné době většinou neobstojí. Odečtové cykly bývají poměrně dlouhé a náklady na manuální odečty stále zůstávají výrazně nižší než případná investice do technologií pro vzdálené odečty. Argumentem pro nasazení smart meteringu je omezení nutného kontaktu s odběratelem či snížení rizik vznikajících při odečtech z pohledu bezpečnosti práce. Na druhou stranu řada provozovatelů využívá odečtů také k fyzické kontrole stavu přípojky a vodoměru. Odběrná místa, která jsou pro pořízení manuálního odečtu opravdu problematická (např. špatný přístup k vodoměru či komplikovaný kontakt s odběratelem), lze osadit vhodnou technologií dálkového přenosu pro selektivní nasazení.
V případě využití odečtových dat pro potřeby provozování záleží volba technologie především na konkrétních podmínkách provozované sítě. Potřeba nasazení plošných technologií pro tento účel bývá sporná a zpravidla je možné dosáhnout uspokojení našich požadavků i nasazením technologie se selektivním výběrem odečítaných měřidel. Pokud však chceme využít smart metering například při omezení odběru pitné vody v období sucha, pak plošné zavedení vhodné technologie smart meteringu bude určitě přínosem.
Z hlediska zlepšení zákaznických služeb dosavadní praxe ukazuje, že většina odběratelů nemá o podrobnější data o své spotřebě zájem. Aby byl pro zákazníka smart metering opravdovým přínosem, vidím jako nezbytné umožnit zákazníkovi nastavení individuálních alarmových hlášení, která ho upozorní na nestandardní stavy na jeho odběrném místě, a to bez nutnosti pravidelně sledovat a kontrolovat své odběry. Plošné zavedení takové technologie smart meteringu je ale velice drahé. Vzhledem k tomu, že většina zákazníků tyto služby smart meteringu v praxi nevyužívá, byť je má k dispozici, tak i zde je žádoucí uvažovat o technologiích umožňujících pouze selektivní nasazení u odběratelů, kteří o takovou službu projeví zájem. I zde může být ale rozdíl v chování a očekávání zákazníků dán charakterem konkrétní lokality. Dá se také předpokládat, že chování a očekávání zákazníků se bude během času měnit.
Smart metering ve společnosti ČEVAK a.s.
Společnost ČEVAK a.s. jako významný provozovatel vodohospodářské infrastruktury se problematikou smart meteringu zabývá již řadu let. Vzhledem k množství a rozdílnosti provozovaných lokalit nebylo možné zvolit pouze jednu technologii smart meteringu, či se orientovat pouze na jednoho výrobce zařízení. Proto byl hlavní důraz kladen především na otevřenost systému, standardizaci datových modelů a jednotnou práci s daty, která přitom mohou být získávána prostřednictvím různých technologií odečtů měřidel. V současné době není žádná provozovaná lokalita osazena technologií smart meteringu s plošným pokrytím. Po vyhodnocení požadavků byla jako nosná zvolena technologie umožňující selektivní osazení na vybraných odběrných místech. Účelem nasazení technologie dálkového přenosu je zajištění dat pro efektivnější provozování sítě a zlepšení úrovně zákaznických služeb. Nasazení smart meteringu z důvodu zajištění dat pro fakturaci bylo prozatím vyhodnoceno jako neefektivní, a to především proto, že drtivá většina odběrných míst má roční fakturační cyklus a pro potřeby fakturace tak stačí jen jeden odečet za rok. Fakturační odečty jsou tak nadále pořizovány manuálně, avšak s využitím moderního odečtového softwaru eMR FUSION, který zajistí efektivní práci odečtářů v terénu a následné automatizované zpracování a analýzu dat. SW eMR FUSION navíc umožňuje digitalizaci procesu výměny měřidel a usnadnění práce pracovníků v terénu. Při zajištění dat pro zlepšení zákaznických služeb jsme se soustředili na vhodnou technologii vzdáleného odečtu měřidel, která vytvoří maximální přidanou hodnotu pro odběratele v případě, že se pro nasazení této technologie na svém odběrném místě zákazník rozhodne. Velký důraz tak byl kladem především na možnost individuálního nastavení alarmů pro každé odběrné místo a na správnou logiku vyhodnocování alarmů tak, aby měl odběratel jistotu upozornění na nestandardní událost bez nutnosti pravidelně kontrolovat svou spotřebu. Vzhledem k tomu, že v době nasazení nebyla na trhu dostupná technologie, která by splňovala tyto požadavky, zahájili jsme ve spolupráci s výrobcem telemetrických zařízení a systémů, společností FIEDLER AMS s.r.o., vývoj vlastního systému vzdáleného přenosu dat z měřidel, který dnes dodáváme na trh pod obchodním označením VODA pod kontrolou®.
VODA pod kontrolou®
Zákazníci, kteří mají opravdový zájem být informováni o svých odběrech, bývají zpravidla organizace spravující větší počet odběrných míst či odběratelé s vysokými odběry. Tito větší odběratelé také často data z odečtů ještě dále využívají, a to buď pro vlastní systémy facility managementu či energetického managementu, nebo např. pro účely rozúčtování nákladů či přefakturace podružných odběrů. Z menších odběratelů mají o smart metering zájem zpravidla ti, kteří již mají vlastní negativní zkušenost s únikem vody a řešením následných škod.
Společnost ČEVAK a.s. nabízí svým odběratelům, ale i zákazníkům mimo provozované lokality službu VODA pod kontrolou® bez nutnosti investic na straně odběratele (v případě, že je na odběrném místě osazen vodoměr s pulzním výstupem). Po uzavření smlouvy, osazení přenosového zařízení – komunikační jednotky a uhrazení instalačního poplatku může zákazník volit ze dvou základních tarifů v závislosti na četnosti přenosů dat. Po celou dobu využívání služby má zákazník přístup k datům ze svých odběrných míst prostřednictvím webového portálu, kde si také může sám jednoduše nastavit alarmy přesně dle potřeb svého odběrného místa. Systém VODA pod kontrolou® umožňuje zákazníkům nastavení alarmu minimálního a maximálního průtoku a denní spotřeby. Zákazník si také může zadat emailové adresy, na které chce zaslat zprávu v případě vyhodnocení alarmového stavu.
Komunikační jednotka, která je připojena na pulzní výstup vodoměru či s vodoměrem komunikuje bezdrátově (v případě měřidel Sensus iPerl) je vybavena vlastní baterií. Pro zajištění dlouhé životnosti baterie jsou data na server odesílána v definovaných intervalech dle volby zákazníka, zpravidla jednou denně (zasílána jsou hodinová data) nebo dvakrát týdně (zasílány jsou denní stavy). Komunikační jednotka pro zasílání dat na server standardně využívá síť GSM, nicméně v případě specifických požadavků lze využít jednotky s komunikací NB-IoT.
Vzhledem k tomu, že základní typ komunikační jednotky využívá pulzní výstup měřidla, lze systém VODA pod kontrolou® využít i pro měření spotřeby dalších komodit, jakými jsou teplo, plyn a elektrická energie. V těchto případech je ale nutný souhlas vlastníka měřidla (zpravidla distributora dané komodity) s napojením komunikační jednotky.
V porovnání s většinou konkurenčních systémů smart meteringu je největší výhodou systému VODA pod kontrolou® to, že komunikační jednotka vyhodnocuje alarmy sama. Systémy, u kterých dochází k výpočtům až z dat uložených na serveru, jsou odkázány na data zasílaná v intervalu, který je v praxi přizpůsoben požadované dlouhé životnosti baterií komunikačních zařízení. Zpravidla se tak na server zasílají hodinová (v lepším případě čtvrthodinová) data. Z takových dat je však nemožné odhalit některé typy alarmů, nebo k odhalení nestandardního stavu dojde až s velkým zpožděním. Oproti tomu komunikační jednotka systému VODA pod kontrolou® pracuje s minutovými odečty a na základě těchto podrobných dat také sama vyhodnocuje nastavené alarmy. Po vyhodnocení alarmového stavu pak jednotka okamžitě odešle data na server, ze kterého jsou neprodleně odesílána upozornění o nastalém alarmu zákazníkovi. Použitím systému VODA pod kontrolou® je tak zajištěna velice přesná detekce alarmů při zachování dlouhé životnosti baterie komunikačního zařízení.
VODA pod kontrolou® – typy uživatelských alarmů
Jak bylo řečeno výše, systém VODA pod kontrolou® umožňuje každému zákazníkovi nastavit limity alarmů přesně dle charakteru spotřeby jeho odběrného místa a tím zajistit přesnou detekci alarmu v případě nestandardní události. Na webovém portálu si zákazník může nastavit limity pro alarmy minimálního a maximálního průtoku a denní spotřeby. Nastavené parametry jsou následně přeneseny do komunikační jednotky, která nadále vyhodnocuje alarmy samostatně. Vedle uživatelem nastavitelných alarmů systém dále zachycuje technické alarmy jako jsou pokles napětí baterie, manipulace či zpětný průtok.
Alarm minimálního průtoku je vhodný pro odhalování drobných skrytých úniků vody. Dle charakteru spotřeby daného odběrného místa může zákazník v rámci 24 hodin nastavit délku časového intervalu po který nesmí být překročena určitá velikost odběru. Tu může zákazník také libovolně nastavit pro své odběrné místo.
Alarm maximálního průtoku pomůže odhalit nestandardně zvýšený odběr v krátkém časovém intervalu, kdy opět obě hodnoty, tedy jak délku intervalu, tak velikost odběru po dobu tohoto intervalu může zákazník nastavit pro své odběrné místo. Po vyhodnocení tohoto alarmu např. v případě poruchy na vodovodu s velkým únikem vody je zákazník okamžitě informován a rychlou reakcí může zamezit vzniku velkých škod.
Alarm denní spotřeby informuje zákazníka okamžitě jakmile je překročena zadaná hodnota limitu denní spotřeby pro dané odběrné místo.
Realizace smart meteringu ve Vimperku
V roce 2020 jsme byli osloveni společností Městská správa domů Vimperk s.r.o. s poptávkou nasazení služby VODA pod kontrolou® na fakturačních vodoměrech nemovitostí ve správě této městské organizace. Městská správa domů aktivně používá vlastní sofistikovaný systém energetického managementu bytového fondu, který využívá údaje z bytových vodoměrů a indikátorů topných nákladů. Záměrem bylo importovat do tohoto systému rovněž průběžná data o odběrech vody a tepla z patních (fakturačních) měřidel a zlepšit tak možnost analýzy úniků či nestandardních spotřeb. Vzhledem k tomu, že distributorem tepla ve městě Vimperk je společnost Energie AG Teplo Vimperk s.r.o., která je sesterskou společností společnosti ČEVAK a.s., bylo možné službou VODA pod kontrolou® osadit nejen vodoměry, ale i měřiče tepla.
V průběhu let 2020 a 2021 bylo komunikačními jednotkami osazeno 58 vodoměrů a 44 měřičů tepla, které měří spotřebu vody a tepla v městem vlastněných nemovitostech, převážně bytových domech. Převládajícím typem vodoměru je v tomto případě vodoměr Sensus 420 Q3 10 DN25 osazený pulzním čidlem HRI A4. U měřičů tepla pak jde o měřič DIEHL Sharky 775. Komunikační jednotky odesílají na server data o denních spotřebách dvakrát za týden, tedy v základním tarifu. Data jsou prezentována na portálu VODA pod kontrolou®, kde je také možné pro každé odběrné místo nastavit limity alarmů. Data lze rovněž hromadně importovat do vlastního systému energetického managementu, kde dochází k dalším analýzám, jako je například porovnání spotřeby dle patního měřidla se součtem spotřeb vykázanými podružnými (bytovými) měřidly.
Díky datům poskytovaným službou VODA pod kontrolou® se již krátce po spuštění služby podařilo identifikovat několik úniků vody způsobených havárií, vadnými protékajícími pojistnými ventily či dlouhodobě protékajícím WC. Především havárie a úniky na rozvodech teplé vody v objektech odběratele mohou způsobit vysoké škody. Pokud by zjištěné závady nebyly včas odhaleny, došlo by v letošním roce k odhadované škodě ve výši cca. 250 tis. Kč. V roce 2020 by takové škody činily cca. 75 tisk Kč. Díky použití dat ze systému VODA pod kontrolou® skutečně vzniklé škody nepřekročily částku 10 tis. Kč.
Závěr
Na příkladu realizace smart meteringu ve Vimperku můžeme vidět, že zvolením vhodné technologie vycházející z definice potřeb lze dosáhnout uspokojení požadavků (v tomto případě požadavků zákazníka) způsobem, který je přiměřený a efektivní. Vzhledem k tomu, že na straně provozovatele jsou data integrována do jednotné databáze odečtů (eMR) lze je dále využívat i pro potřeby fakturace nebo provozování. Do budoucna je tak řešení otevřené novým technologiím dálkových odečtů. Pro zákazníka, který má skutečný zájem sledovat spotřeby na svých odběrných místech, pak zvolený systém VODA pod kontrolou® představuje ideální řešení, poskytující dostatečné množství dat, možnost individuálního nastavení limitů alarmů pro každé odběrné místo a detekci těchto alarmů s vysokou mírou přesnosti. Jak ukazuje konkrétní příklad, i díky tomu se zákazníkovi podařilo zabránit významným škodám spojeným s únikem vody.