Получение данных с прибора учёта электроэнергии через GPRS-интернет

Получение данных с прибора учёта электроэнергии через GPRS-интернет

Дистанционный опрос счётчиков электроэнергии, как правило, не требует применения высокоскоростных модемов 3G/4G вследствие малых объёмов данных. Сегодня для беспроводного учёта электроэнергии чаще всего используют модемы с передачей данных по каналам GPRS и CSD. В этой статье мы рассмотрим, что необходимо для опроса счётчиков электроэнергии по сети GPRS и какие схемы подключения при этом можно использовать.

О том, как работает технология GPRS и в чем её преимущества перед другими GSM-технологиями для передачи данных – читайте в статье «Преимущества технологии GPRS в системах учёта ресурсов».

Что необходимо для опроса счётчика по GPRS?

Для опроса счётчика электроэнергии по сети GPRS потребуются:

Счётчик электроэнергии с интерфейсом для подключения модема. Одни из наиболее популярных – электросчётчики «Меркурий» и «Энергомера».

Модем (терминал), который подключается к счётчику и организует канал связи GPRS. Подключение модемов к счётчикам электроэнергии, как правило, происходит по интерфейсу RS-485, следовательно, вам необходимо выбрать GPRS-модем с соответствующим интерфейсом.

SIM-карта любого сотового оператора с возможностью передачи данных через GPRS-интернет. В некоторых случаях могут понадобиться SIM-карты со статическими IP-адресами (подробнее – в разделе «Схемы подключения»).

Сервер с установленным программным обеспечением (ПО) и доступом к сети интернет для дистанционного сбора показаний со счётчиков.

GPRS-терминалы TELEOFIS для опроса счётчиков электроэнергии

Для удалённого опроса счётчиков электроэнергии по технологии GPRS компания TELEOFIS уже более десяти лет выпускает GPRS-терминалы серии WRX с интерфейсами подключения RS-485, RS-232 и RS-422. Они поддерживают передачу как по технологии GPRS, так и по каналу CSD (резервный канал).

Терминалы WRX установлены и бесперебойно работают на многих АСКУЭ России и ближнего зарубежья, в крупнейших электросетевых и энергосбытовых компаниях. Это один из самых любимых и популярных продуктов среди наших клиентов:

Устройства надёжны, так как поддерживают многоуровневое резервирование канала связи.

Никаких АТ-команд для регистрации в сети в терминал отправлять не нужно.

Терминалы имеют программу конфигурации с возможностью настройки около двухсот параметров (SIM-карт, подключения, расписания, последовательного порта и др.) для удобного управления устройством.

Поддерживают групповую дистанционную настройку, что особенно важно для диспетчеризации большого количества устройств.

Схемы подключения

Как мы отметили выше, технология GPRS подразумевает клиент-серверную модель взаимодействия, следовательно, одно устройство в сети должно быть TCP-клиентом, а другое – TCP-сервером. Важно помнить, что устройство «Сервер» всегда должно иметь статический IP-адрес, по которому к нему будут подключаться устройства «Клиенты».

Рассмотрим основные схемы подключения к электросчётчикам по интерфейсам RS-485 с использованием GPRS-терминалов TELEOFIS серии WRX.

Схема 1. Терминал «Клиент» – Сервер опроса «Сервер»

Это самая простая и наиболее используемая схема, так как она не требует подключения дополнительных устройств. Её можно использовать в том случае, если диспетчерский ПК имеет статический IP-адрес, а программа опроса может принимать входящие подключения, то есть работать в режиме сервера.

Терминал WRX, подключенный к счётчику по интерфейсу RS-485, настроен на работу в режиме «Клиент». С программой-конфигуратором WRX Configuration Tool настройка не займёт у вас много времени. Программа опроса на диспетчерском ПК работает в режиме «Сервер». Терминал подключается к ПК-серверу по IP-адресу и порту и создаёт прозрачный канал связи между счётчиком и программой опроса.

Схема 2. Терминал «Клиент» – терминал «Сервер»

Эту схему можно использовать, если сервер опроса не может работать в режиме «Сервера». В этом случае к диспетчерскому ПК можно подключить ещё один терминал WRX и настроить его как «Сервер». Терминал на стороне счётчика настраиваем, как и в предыдущем случае, на режим «Клиент».

Для терминала «Сервера» вам потребуется приобрести SIM-карту со статическим внешним или внутренним IP-адресом. Два терминала образуют прозрачный канал связи, через который программа опроса получает показания.

Схема 3. Терминал «Сервер» – программа диспетчеризации «Клиент»

Ещё одна часто используемая схема, если программа опроса не умеет работать в режиме сервера или не имеет выхода в интернет. Терминал можно настроить на работу в режиме «Сервера», однако вам понадобится SIM-карта с внешним статическим IP-адресом. Программа опроса в этом случае работает как «Клиент» и подключается к терминалу «Серверу».

Для этой схемы возможен ещё один вариант подключения. Если сервер опроса по каким-то причинам не имеет выхода в интернет или должен работать только в локальной сети, вы можете подключить к ПК USB-модем или роутер (например, роутер 4G TELEOFIS LT40) и настроить закрытую подсеть, используя специальную услугу для безопасного беспроводного соединения – «Выделенный APN». Это решение будет максимально безопасным и недорогим.

Схема 4. Терминал «Клиент» – программа диспетчеризации «Клиент»

Если же ваше ПО для опроса может работать только в режиме «Клиент» и вы не хотите приобретать SIM-карты со статическим IP для работы терминала в режиме «Сервер», можно использовать ещё одну схему подключения – соединение удалённых устройств с помощью бесплатного облачного сервера TCP-соединений M2M24 от компании TELEOFIS.

В этой схеме оба узла системы учёта работают как «Клиенты». Терминал на стороне счётчика устанавливает соединение с сервером M2M24, а диспетчерский ПК с помощью специального ПО M2M24 Gateway подключается к этому же серверу M2M24 с другой стороны. Тем самым образуется канал связи. Подробнее о подключении с помощью сервера M2M24 читайте в статье «M2M24 – программа для подключения к GPRS-терминалам с «серыми» IP-адресами».

Cистема диспетчеризации от ООО «ПЦС»

• Снижение затрат

Экономия рабочего времени на обход
оборудования и ведение журнала работ

Возможность выявлять утечки,
несанкционированные подключения и
перерасход энергоресурсов в режиме online

Система позволяет исключить из цепочки сбора
и передачи показаний приборов учета
человеческий фактор и автоматически
формировать отчет за необходимый период

Возможность аргументированно выставлять
претензии энергоснабжающим организациям
в случае несоответствия качества
поставляемых энергоресурсов

• Информационная модель

Контроль технических характеристик приборов,
сроков плановой проверки оборудования

Аналитические отчёты (таблицы и графики)
потребления энергоресурсов позволяют легко
спланировать бюджет в перспективе

Пользователь видит информацию о состоянии
приборов и качестве потребляемых энергоресурсов,
имеет возможность изменять параметры и
управлять приборами не выходя из офиса

Автоматический опрос приборов по
расписанию и передача ресурсоснабжающей
организации. Многолетнее хранение архива с
возможностью выгрузки по запросу

Как работает система диспетчеризации

• Прибор учёта обязательно должен иметь интерфейс передачи данных
• Организуется канал связи между прибором учёта и сервером с программой диспетчеризаци
• Для передачи данных могут использоваться проводные и беспроводные каналы связи
• Сервер может быть установлен как на стороне клиента, так и в облачном сервисе
• На объекте учёта монтируется устройство передачи данных, которое соединяется с прибором учёта
• Сервер с заданной периодичностью производит опрос подключенных приборов
• Данные с прибора учёта (расход, параметры энергоресурса, состояние прибора) обрабатываются сервером и могут быть использованы для учёта и анализа расходов, передачи показаний энергоснабжающей организации, диагностики оборудования и устранения аварийных ситуаций

15 причин подключения приборов учета к системе диспетчеризации потребления энергоресурсов

Подключение системы диспетчеризации ООО «ПСЦ»

Вы приобретаете у нас промышленные термо SIM-карты со специальным тарифом

SIM-карта устанавливается в беспроводные модемы

Внешнее устройство подключается к модему по интерфейсу RS485 и/или RS232

Модемы автоматически подключаются к сети

Для вашего оборудования создается подсеть, где устройство имеет статический IP-адрес

На серверном или клиентском оборудовании настраивается VPN-соединение, через которое вы получаете доступ к оборудованию

Этапы внедрения

• Аудит

Установка или инвентаризация
узлов учёта (важно определить
наличие интерфейсов
RS485/RS232).
1.1. Аудит инженерных систем
1.2. Аудит организационной структуры
1.3. Аудит IT-инфраструктуры

Установка GSM модемов,
сопряжение их
с приборами учета.
Установка в модемы
промышленных SIM-карт
2.1. Монтаж узла учета
2.2. Монтаж модуля связи

Установка и настройка
сервера с программным
комплексом
3.1. Установка программного обеспечения
3.2. Монтаж сервера

Обучение персонала
компании

• Вариант 1

мы внедряем систему диспетчеризации «под ключ», выполнив все этапы работ.

часть этапов вы можете выполнить самостоятельно.

Особенности «суверенного» интернета вещей в России

Впервые «Концепция построения и развития узкополосных беспроводных сетей связи интернета вещей в России», разработанная рабочей группой при АНО «Цифровая экономика» при участии Минтранса и ФСБ, была одобрена Минцифры еще в апреле 2019 г.

Особенностью концепции стало изначальное деление узкополосных беспроводных сетей интернета вещей на два типа. К первому типу отнесли сети лицензируемых частотных спектров на базе модификаций существующих технологий сотовой связи (EC-GSM, NB-IoT и LTE-eMCC), ко второму типу отнесли сети на базе открытых протоколов в нелицензируемых частотных спектрах, включая диапазон 800 МГц (LoRa/LoRaWAN, «Стриж», XNB, Nb-Fi и др).

В рамках концепции также было принято решение о формировании контролируемой на территории России с точки зрения управления сети интернета вещей с идентификаторами устройств, точек доступа, узлов телематических служб, элементов сети передачи данных общего пользования, однозначно определяющих каждое отдельное устройство и его тип

Кроме того, было предложено сформулировать правила разрешенного оборота, гарантирующие однозначную идентификацию устройств, процессов и субъектов (Реестр ID). Реестр было предложено формировать на основе международных рекомендаций по установлению форматов идентификаторов с учетом особенностей рынка связи в России.

В январе 2021 г. CNews сообщил о том, что госкомиссия по радиочастотам (ГКРЧ) при Минцифры внесла изменения в собственное решение от 2018 г. относительно узкополосных сетей беспроводного интернета вещей.

В частности, в декабре 2020 г. в ГКРЧ было принято решение перенести срок введения требования по применению базовых станций для сбора и обработки телематической информации интернета вещей в диапазонах 864–865 МГЦ, 866–868 МГц и 868,7–869,2 МГц только при условии наличия у них статуса телекоммуникационного оборудования российского производства (ТОРП) с 1 декабря 2020 г. на 1 декабря 2021 г. В Минцифре также подчеркнули, что дальнейшего продления соответствующих требований производиться не будет.

Время для регистрации

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций объявило, что по просьбе операторов введет переходный период. В течении трех месяцев после вступления поправок в силу М2М SIM-карты можно зарегистрировать в ЕСИА.

«Будет предусмотрена возможность для операторов связи в течение трех месяцев с момента вступления в силу данного документа внести информацию об М2М сим-картах, используемых в устройствах, в ЕСИА», — привело цитату пресс-службы министерства РИА «Новости».

В ведомстве отметили, что учли предложения, поступившие в ходе общественного обсуждения поправок.

Как сообщила газета «Известия», операторы оценили предложение Минцифры.

В пресс-службе Tele2 сообщили, что поддерживают отсрочку по передаче сведений об М2М SIM-картах. Но там отметили, что логичным было бы перенести регистрацию на конец ноября, как это сделали для корпоративных SIM-карт.

В пресс-службе «Мегафона» заявили, что рассчитывают на появления дополнительных подзаконных актов, которые определят, как будет действовать новые правила.

Проблемы безопасности

Коммунальная инфраструктура имеет решающее значение, когда речь идет о поддержании жизненно важных общественных функций. Благодаря расширению возможностей подключения эти системы становятся важными целями для кибератак. Отдельные незащищенные счетчики также могут стать точкой доступа к более широкой системе, если их безопасность будет подорвана.

Умные счетчики без надлежащей безопасности могут быть уязвимы для несанкционированного доступа со стороны нечестных третьих сторон, пытающихся извлечь выгоду из кражи энергии. Вредоносные атаки также могут повлиять на услуги коммунальных компаний, поскольку в основе управления поставками лежат данные интеллектуального счетчика.

Если интеллектуальные счетчики не защищены и не зашифрованы, их данные о потреблении могут быть доступны неуполномоченным лицам. Например, они могут идентифицировать или предсказать поведение, получая доступ к конфиденциальным данным, например, когда домашнее хозяйство обычно уходит или возвращается домой и когда они уезжают в отпуск. Чтобы избежать этого, необходима надежная связь для обеспечения конфиденциальности данных, передаваемых по сети.

Логистические проблемы

Подключение интеллектуальных счетчиков к внутренним серверам может быть достигнуто с помощью многих сред, но сотовая связь, безусловно, имеет свои преимущества. Сотовые технологии обеспечивают повышенную безопасность, широкое покрытие и быстрое время внедрения, что отличает его от неклеточных, менее безопасных и относительно дорогих решений.

Другая логистическая проблема связана с изменением подписки после выпуска. Поскольку интеллектуальные счетчики должны быть развернуты в течение 10–15 лет и часто расположены в труднодоступных местах, стоимость обслуживания для замены подписок может быть очень высокой.

Газовый счетчик СМТ-Комплекс G25

Комплекс учета газа СМТ-G25 Техномер предназначен для учёта объёма природного газа при его использовании коммунальными предприятиями и населением, в том числе при коммерческих операциях, в качестве топлива для газовых плит, газовых водонагревательных колонок и котлов.

Принцип действия микротермального СМТ-Комплекса G25 основан на измерении смещения градиента температуры нагретого участка чувствительного элемента измерительного модуля, расположенного в потоке измеряемой среды. Смещение градиента температуры зависит от массового расхода природного газа и его теплофизических свойств, таких как теплопроводность, теплоёмкость и плотность. Расчёт объёмного расхода осуществляется с помощью специальной корректирующей функции – К-фактора, вычисление которой производится микроконтроллером модуля. Алгоритм вычисления К-фактора представляет собой аналитическую модель, основанную на тепловых свойствах газов, которая позволяет определить значения параметров измеряемого газа – плотность, теплоёмкость и теплопроводность, через аналогичные параметры опорного газа при стандартных условиях, в качестве которого используется воздух.

По потоку газа проходящему через прибор СМТ-Комплекс G25 подразделяются:

• Правосторонние – справа-налево,
• Левосторонние – слева-направо,
• Верхние – сверху-вниз,
• Нижние – снизу-вверх,

СМТ-Комплекс G25 осуществляет прямые измерения объёма газа и организует передачу измеренных данных и архивных данных в автоматическом режиме по каналу сотовой связи стандарта GPRS/2G на удалённый сервер сбора данных под управлением программного комплекса «Газсеть».

СМТ-Комплекс относится к взрывозащищённому электрооборудованию и допускается его применение во взрывоопасных газовых средах в соответствии с установленной маркировкой взрывозащиты 1Ex-ib-IIВ-T4-Gb.

Смарт-функции Комплекс СМТ-G25

• Измерение объема природного газа, приведенного к стандартным условиям
• Реализован прямой метод измерения. Аттестация методики выполнения измерений не требуется
• Надежная защита от внешних несанкционированных воздействий, искажающих результаты измерений
• Система диагностики работоспособности комплекса
• Дистанционная передача измеренных данных и архивов событий на сервера поставщика и потребителя газа
• Передача данных по каналам GPRS over TCP, GSM over CSD, оптическому каналу
• Основной режим работы встроенной системы телеметрии — TCP/IP : 1 раз в сутки и CSD до 2 часов в сутки
• Сбор и анализ данных выполняется программным комплексом «Газсеть», установленным на серверах поставщика и потребителя газа
• работа в мобильном приложении «Моя Газсеть» для абонентов узлов учёта газа
• Автономная работы комплекса не менее 12 лет

Основные технические характеристики СМТ-Комплекс G10, G16 и G25

Габаритные и присоединительные размеры счетчиков газа Комплекс СМТ-G25

Конструкция Комплекс-СМТ

Конструкция СМТ-Комплекс для учета газа представляет собой микротермальны счётчик газа СМТ являющийся измерителем расхода газа и электронного отсчётного устройства, объединённых в единую конструкцию. В состав измерителя расхода газа входят герметичный алюминиевый корпус, гермоввод, измерительный модуль серии SGM6хxx производства SensirionAG, а также конструкционные элементы защиты от внешних несанкционированных воздействий. В состав электронного отсчётного устройства входят герметичный пластиковый корпус и электронная печатная плата с установленными на ней алфавитно-цифровым индикатором, оптическим каналом передачи данных, встроенным модулем телеметрии с GSM-антенной и литиевые элементы питания измерительной части печатной платы и модуля телеметрии.

1 – измеритель расхода газа; 2 – электронное отсчётное устройство; 3 – алфавитно-цифровой индикатор; 4 – клавиша управления; 5 – батарейный отсек; 6 – GSM-антенна встроенного модуля телеметрии и разъем SIM-карты; 7 – элемент питания встроенного модуля телеметрии; 8 – гермоввод для подключения внешней GSM-антенны; 9 – оптический интерфейс; 10 – элементы питания измерительной части СМТ-Комплекс.

Электропитание Комплекс-СМТ

Электрическая схема СМТ-Комплекс содержит две зоны с разделённым электропитанием: измерительную зону и зону телеметрии.
В измерительную зону входят:

• цепи питания микроконтроллера и его обвязки;
• цепи питания измерительных модулей;
• цепи питания внешней флэш-памяти;
• цепи питания индикатора;
• цепи питания оптического интерфейса.

Питание измерительной зоны осуществляется от комплекта съёмных батарей типа ER34615 (ёмкостью 19 Ач), включённых параллельно. Конструкция корпуса СМТ-Комплекс ограничивает доступ к элементам питания измерительной зоны. Отключение и замена батарей измерительной зоны происходит только при очередной метрологической поверке СМТ-Комплекс (при вскрытии корпуса и пломбы ЦСМ). Автономность работы измерительной зоны от одного комплекта элементов питания составляет не менее 12 лет.
В зону телеметрии входят цепи питания встроенного модуля телеметрии. Питание зоны телеметрии осуществляется от одной батареи типа ER34615M (ёмкостью 14 Ач). В корпусе СМТ-Комплекс предусмотрен батарейный отсек для размещения в нём элемента питания. Батарейный отсек находится на лицевой панели корпуса СМТ-Комплекс. Отключение и замена батареи питания зоны телеметрии допускается в течение всего периода эксплуатации. Автономность работы зоны телеметрии от одного комплекта батарей составляет не менее 1-го года (для наиболее энергозатратного режима передачи данных).

Устройство встроенного модуля телеметрии Комплекс-СМТ

Встроенный модуль телеметрии представляет собой GSM-модуль, расположенный на печатной плате электронного отсчётного устройства внутри корпуса электронного отсчётного устройства. Питание телеметрии осуществляется от отдельного батарейного элемента питания через концевой выключатель, разрывающий цепь питания при вскрытии батарейного отсека. После вскрытия батарейного отсека открывается доступ к GSM-антенне, держателю SIM-карты и элементу питания.

Встроенный модуль телеметрии обеспечивает регистрацию в сетях сотовой связи GSM/GPRS/2G на частотах 850/900/1800/1900 МГц с последующей передачей текущей информации СМТ-Комплекс и накопленных архивных данных в автоматическом режиме с заданной периодичностью на сервер сбора и обработки данных, находящийся под управлением ПК «Газсеть», по про-
токолу TCP/IP. В автоматическом режиме передачу данных можно настроить с заданной периодичностью: «1
раз в сутки», «1 раз в 10 дней», «1 раз в месяц».

1 – GSM-антенна; 2 – разъём SIM-карты; 3 – разъём элемента питания; 4 – SIM-карта; 5 – элемент питания модуля телеметрии; 6 – гермоввод для подключения выносной GSM-антенны.

Комплекс-СМТ в составе ПТК «Газсеть»

ПО «Газсеть: Стандарт»
(интерактивный опрос)

Программное обеспечение для сбора/обработки/анализа данных, собранных по оптическому каналу связи. Может использоваться в качестве клиентского места для ПК «Газсеть: Комбыт»

ПК «Газсеть: Комбыт»
(серверное ПО верхнего уровня)

Позволяет осуществлять автоматическую передачу архивов с СМТ-Комплексов на сервер сбора данных по каналу TCP/IP. На каждом этапе передачи/обработки информации узла учета газа, выполняется контроль целостности данных.

Программный модуль «Газсеть: Онлайн»

Позволяет организовать доступ к данным СМТ-Комплексов Потребителю газа со смартфона или планшета, через личный кабинет.

Программный модуль «Газсеть: Шлюз»

Организует канал передачи данных по технологии SOAP во внешние информационные системы, в том числе ИУС-ГАЗ.

ПК «Газсеть: Экстра»
(серверное ПО верхнего уровня)

Анализ полученных данных, выявлению нештатных ситуаций, коммерческий учет, печать отчетов и экспорт данных во внешние информационные системы. Выгрузка данных в xml-формате с последующей интеграцией в 1С (АИС-РНГ, АИС-Регионгаз) данных с СМТ-Комплексов. Полная автоматизация передачи данных от узла учета до биллинговых систем, систем учета и анализа баланса.

Питание

Заменяемая литиевая батарея ER26500M с разъемом EHR2. Продолжительность автономной работы до 6 лет и зависит от настроек контроллера и подключенного оборудования. При снижении уровня заряда пользователю будет отправлено уведомление.

В отличие от аккумуляторов питание от батареек не требует замены аккумулятора каждые 4-6 лет по истечению их срока службы. В комплекте поставляется литиевая батарея, которая прослужит весь срок службы оборудования при условии, что большую часть времени используется питание от внешнего источника.

Контроллер имеет стандартный разъем для штыревого блока питания 2.1х5.5 мм и может питаться от внешнего блока питания напряжением 9-30 Вольт. При снижении напряжения сетевого питания ниже 9 Вольт контроллер автоматически перейдет на резервную батарейку.

Рекомендуется блок питания на 12 Вольт не менее 0.5А. Блок питания в комплект не входит!