کنتور آب بی‌سیم: نصب انعطاف‌پذیر با فناوری بدون کابل

تحول در فناوری کنتورهای آب

تکنولوژی کنتور آب پیشرفت‌های بسیاری نسبت به آن دستگاه‌های مکانیکی قدیمی که همه ما به یاد داریم و در لوله‌های بیرون خانه‌ها نصب شده بودند، داشته است. در گذشته، این کنتورها فقط با عبور آب از داخل آن‌ها می‌چرخیدند و به مالکان خانه‌ها و کسب‌وکارها ش estimate تقریبی از میزان مصرف آب می‌دادند. اما با ظهور فناوری جدید، تغییرات بزرگی رخ داد و کنتورهای آبی اولتراسونیک وارد بازی شدند. این دستگاه‌های هوشمند با ارسال امواج صوتی و دریافت آن‌ها بر اساس سرعت جریان آب، دقت اندازه‌گیری را به‌طور چشمگیری افزایش دادند. امروزه کنتورهای دیجیتال و حتی کنتورهای هوشمندی که از طریق بی‌سیم به شبکه متصل می‌شوند، امکان پیگیری مصرف آب به‌صورت لحظه‌ای و اتصال مستقیم به نرم‌افزارهای مدیریتی را فراهم کرده‌اند. چه چیزی باعث این همه نوآوری شده است؟ خب، شهرها الان جدی‌تر از همیشه به دنبال آن هستند که دقیقاً بدانند هر قطره آبی کجا می‌رود، به‌ویژه اینکه خشکسالی‌ها رایج‌تر شده و تلاش‌های حفظ و صرفه‌جویی در مصرف آب در سطح گسترده‌تری در حال افزایش است.

توضیح فناوری کنتور آب بی‌سیم

اجزای اصلی کنتورهای آب بی‌سیم

فناوری کنتور آب بی‌سیم در اصل به سه بخش اصلی متکی است: سنسورها، فرستنده‌ها و نوعی منبع تغذیه. تمام این قطعات به خوبی با هم کار می‌کنند تا بتوانند داده‌های دقیقی را بدون مشکلات زیاد جمع‌آوری کنند. سنسورها بیشترین کار سخت را در تشخیص جریان آب و انجام اندازه‌گیری‌ها انجام می‌دهند. در واقع دقت بسیار بهتری نسبت به کنتورهای قدیمی که قبلاً استفاده می‌کردیم، ارائه می‌دهند. وقتی سنسورها اطلاعات لازم را جمع‌آوری کردند، فرستنده‌ها این داده‌ها را از طریق هوا به افراد مربوطه در شرکت آب منتقل می‌کنند. دیگر لازم نیست کارگران به صورت دستی هر کنتور را چک کنند. این روش در طول زمان هزینه‌های کاری را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

نکته‌ای که واقعاً در مورد این فناوری برجسته می‌شود، نحوه‌ی مدیریت ارتباطات بی‌سیم آن است. این قابلیت که بتوان اشیاء را به‌صورت زنده نظارت کرد و داده‌های زیادی جمع‌آوری کرد، به اپراتورها دید بهتری از این موضوع می‌دهد که دقیقاً در سراسر سیستم‌هایشان چگونه آب مصرف می‌شود. برای ادارات آب شهری، این موضوع به این معنی است که می‌توانند افزایش‌ها یا کاهش‌های غیرعادی مصرف را تقریباً بلافاصله تشخیص دهند. هر زمان که چیزی غیرطبیعی به نظر برسد، تیم‌های تعمیر می‌توانند سریع‌تر به محل بروند قبل از اینکه نشت‌ها به مشکلات بزرگی تبدیل شوند. علاوه بر این، از آنجایی که تمام اطلاعات از طریق کنتورهای هوشمند به صورت دیجیتالی ردیابی می‌شوند، فرآیند صورت‌حساب کاملاً دقیق‌تر می‌شود. دیگر هیچ بازی فرضی در مورد اینکه چقدر آب از هر نقطه‌ی اتصال عبور کرده است وجود ندارد.

چگونگی اندازه‌گیری دبی به روش اولتراسونیک

سنجش جریان اولتراسونیک با استفاده از امواج صوتی برای اندازه‌گیری مقدار آبی که از لوله‌ها عبور می‌کند، کار می‌کند و این امر آن را نسبت به روش‌های مکانیکی قدیمی‌تر برتر می‌سازد. این سیستم در واقع زمان لازم برای سفر این امواج صوتی از یک نقطه به نقطه دیگر در لوله را محاسبه می‌کند. وقتی به عملکرد واقعی این دستگاه‌ها نگاه می‌کنیم، مترهای اولتراسونیک تمایل دارند دقت بیشتری نسبت به همتایان مکانیکی خود داشته باشند. برخی آزمایش‌های میدانی نشان داده‌اند که این دستگاه‌ها می‌توانند حتی پس از سال‌ها کارکرد همچنان دقیق باقی بمانند، در حالی که دستگاه‌های مکانیکی اغلب نیاز به تنظیمات منظم دارند. علاوه بر این، از آنجایی که قطعات متحرکی که درون آن‌ها فرسوده شوند وجود ندارد، این دستگاه‌ها به سادگی مثل مترهای سنتی خراب نمی‌شوند.

آمار نشان می‌دهد که کنتورهای جریان اولتراسونیک می‌توانند دقت خود را تا 5٪ نسبت به کنتورهای مکانیکی سنتی افزایش دهند، مطابق گزارش انجمن آب آمریکا (AWWA). علاوه بر این، به دلیل داشتن قطعات متحرک کمتر، این کنتورها دچار سایش و فرسودگی کمتری می‌شوند که منجر به کاهش هزینه‌های نگهداری و افزایش قابلیت اطمینان در بلندمدت می‌گردد.

پروتکل‌های ارتباطی سلولی در مقابل LPWAN

در مورد کنتورهای هوشمند بی‌سیم آب، اکثر سیستم‌ها به یکی از دو نوع شبکه‌های سلولی یا فناوری LPWAN که مخفف Low Power Wide Area Networks است، متکی هستند. گزینه سلولی شامل اتصالاتی مانند 4G و 5G می‌شود و این گزینه‌ها قطعاً مزایای خود را دارند. آن‌ها می‌توانند داده‌ها را بسیار سریع و مطمئن ارسال کنند که همین امر باعث می‌شود بسیاری از شهرهایی که زیرساخت اینترنتی خوبی دارند، به این سمت متمایل شوند. اما نکته منفی این است که این سیستم‌های سلولی باتری را سریع‌تر از سایر گزینه‌ها مصرف می‌کنند و عموماً در طول زمان هزینه بیشتری دارند. شهرداری‌ها اغلب مجبورند این عوامل را در مقابل محدودیت‌های بودجه خود وزن دهند و در عین حال به خدمات مطمئن نیاز دارند.

پروتکل‌های LPWAN مانند LoRaWAN در ارتباطات با برد بلند و با مصرف انرژی حداقلی، عملکرد بسیار خوبی دارند که در مناطق روستایی که دسترسی به برق همیشه در دسترس نیست، اهمیت زیادی پیدا می‌کند. بر اساس آزمایش‌های میدانی، این شبکه‌ها می‌توانند مناطق بزرگی را پوشش دهند و نیاز چندانی به ایستگاه‌های پایه ندارند و این امر باعث می‌شود نسبت به گزینه‌های سنتی، هزینه پیاده‌سازی آن‌ها برای پروژه‌های گسترده روستایی بسیار کمتر باشد. پروتکل‌های مختلف در شرایط مختلف بهترین عملکرد را دارند، بنابراین داشتن گزینه‌های متعدد به معنای راهکارهای ارتباطی بهتر در هر نوع توپوگرافی است.

مزایای نصب انعطاف‌پذیر

کاهش هزینه‌های زیرساختی

کنتورهای بی‌سیم آب موجب کاهش چشمگیر هزینه‌های حفاری و کانال‌کشی مورد نیاز برای سیم‌کشی قدیمی می‌شوند. شهرها دیگر نیازی ندارند هزینه‌های زیادی را برای نصب شبکه‌های پیچیده سیمی یا تعمیر آن‌ها در صورت بروز مشکل پرداخت کنند. به عنوان مثال، شهر سن آنتونیو طبق گزارش‌های اخیر پس از انتقال به فناوری بی‌سیم تقریباً ۳۰ درصد صرفه‌جویی کرده است. بیشتر این صرفه‌جویی‌ها ناشی از عدم نیاز به پرداخت دستمزد کارگران برای کندن خیابان‌ها و نصب کابل‌های متعدد است. کارشناسان صنعتی معتقدند که استفاده از سیستم‌های بی‌سیم در بلندمدت از نظر مالی منطقی‌تر نیز هستند. البته صرفه‌جویی فوری نیز وجود دارد، اما چیزی که واقعاً اهمیت دارد، میزان کاهش هزینه‌های بعدی برای تعمیر خطوط خراب یا تعویض قطعات آسیب‌دیده است که در سیستم‌های سنتی بسیار رایج است.

قابلیت تطبیق با محیط‌های دشوار

کنتورهای آب بی‌سیم واقعاً در نقاط دشوار کاربرد خوبی دارند که کنتورهای معمولی به خوبی کار نمی‌کنند. مدل‌های قدیمی تمایل دارند در مواجهه با مشکلات محیطی مختلف با مشکل مواجه شوند، در حالی که نسخه‌های بی‌سیم در مناطق سخت‌گذر عملکرد بهتری دارند. به عنوان مثال، مکان‌های پوشیده از پوشش گیاهی انبوه یا مناطق کوهستانی را در نظر بگیرید، بسیاری از جوامع در آن مناطق پس از اینکه کنتورهای مکانیکی قدیمی شکسته شدند به کنتورهای بی‌سیم روی آوردند. یک متخصص با تجربه کار کرده در این حوزه گفت: فناوری بی‌سیم در برابر شرایط طبیعی مقاومت می‌کند، بنابراین داده‌های دقیقی را حتی در شرایط بد آب و هوایی دریافت می‌کنیم. نتیجه اینکه، این کنتورها اندازه‌گیری قابل اعتمادی از مصرف آب فراهم می‌کنند، بی‌درنگ اینکه شرایط آب و هوا چقدر هم بد باشد یا محل مورد نظر چقدر هم دوردست قرار داشته باشد.

مقایسه مزایای استقرار در مناطق شهری و روستایی

کنتورهای آب بی‌سیم مزایای متفاوتی دارند که بستگی به این دارد که در شهرها یا در مناطق روستایی نصب شوند و هر مکان مزایا و مشکلات خاص خود را دارد. شهرها فضاهای باریکی هستند که با ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها پر شده‌اند، بنابراین کنتورها باید با حجم زیادی از داده‌هایی که همزمان از نقاط مختلف می‌آیند کنار بیایند. در اینجا است که فناوری بی‌سیم درخشان است، چون اطلاعات را به سرعت و به‌طور قابل اعتمادی ارسال می‌کند و دیگر نیازی به درهم‌ و برهم‌ بودن سیم‌ها نیست. اما در مناطق روستایی وضعیت کاملاً متفاوت است. زمین‌ها کیلومترها امتداد دارند و جمعیت کمتری در سطح وسیعی پراکنده شده‌اند. سیستم‌های بی‌سیم در این شرایط هم خوب عمل می‌کنند، چون می‌توانند مناطق بزرگی را پوشش دهند و در عین حال مصرف انرژی کمی داشته باشند. بررسی نصب‌های واقعی نشان می‌دهد که این کنتورها در شرایط متفاوتی کار می‌کنند. آن‌ها به شرکت‌های تامین آب کمک می‌کنند تا اندازه‌گیری‌های دقیقی داشته باشند و مشتریان احساس کنند از میزان مصرف خود بهتر آگاهی دارند. علاوه بر این، عملیات به بهتری انجام می‌شود وقتی همه با داده‌های خوبی کار می‌کنند. این قابلیت که کنتورها خود را به هر شرایطی که در آن قرار می‌گیرند تطبیق می‌دهند به شرکت‌های آب اجازه می‌دهد هم شهروندان شهرها و هم افرادی که در مناطق دورافتاده زندگی می‌کنند را بهتر از گذشته خدمت کنند.

مزایای عملیاتی و کاربردها

تشخیص فوری نشت و صرفه‌جویی در مصرف آب

قادریت تشخیص نشتی در زمان واقعی، بازی را برای شماره‌گرهای دیجیتال آب تغییر داده است و در صرفه‌جویی در مصرف آب تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند. این شماره‌گرها به طور مداوم مصرف آب را ردیابی می‌کنند، بنابراین الگوهای غیرعادی یا نشتی‌های احتمالی را تقریباً بلافاصله شناسایی می‌کنند. به عنوان مثال می‌توان به جکسون‌ویل، تگزاس اشاره کرد. وقتی طوفان بزرگی سال گذشته منطقه را تحت تأثیر قرار داد، مقامات شهری به خاطر تشخیص به موقع مشکلات توسط هشدارهای زمان واقعی، این موفقیت را به شماره‌گرهای هوشمند نسبت دادند که به جلوگیری از اتلاف گسترده آب کمک کرد. تحقیقات نیز این موضوع را تأیید می‌کنند. مطالعات نشان می‌دهند که شهرهایی که از فناوری شماره‌گرهای هوشمند استفاده می‌کنند، معمولاً اتلاف آب را حدود 20 درصد کاهش می‌دهند، عمدتاً به این دلیل که نشتی‌ها زودتر رفع می‌شوند و مردم شروع به توجه بیشتر به عادات مصرف خود می‌کنند. برای شهرهایی که این سیستم‌ها را اجرا می‌کنند، مزیت دیگری نیز وجود دارد که فراتر از صرفه‌جویی در منابع آب است. کل عملیات به نحوی ساده‌تر انجام می‌شود، چون تیم‌های نگهداری دقیقاً می‌دانند که مشکلات در کجا رخ داده‌اند، در نتیجه همه چیز در بلندمدت پایدارتر می‌شود و هزینه‌ها نیز کاهش می‌یابند.

یکپارچه‌سازی با سیستم خودکار صورت‌حساب

یکی از مزایای بزرگ کنتورهای هوشمند آب بی‌سیم این است که صورت‌حساب را به صورت خودکار مدیریت می‌کنند، به این ترتیب فرآیند بسیار دقیق‌تر و کارآمدتر از گذشته می‌شود. قبل از نصب این کنتورها، شرکت‌های خدمات عمومی اغلب نرخ خطا حدود 15٪ یا بدتر داشتند. اکنون با سیستم‌های بی‌سیم که داده‌های دقیق مصرف را ثبت کرده و به صورت خودکار پردازش می‌کنند، این اشتباهات تقریباً از بین می‌روند. مردم از این موضوع خوششان می‌آید چون فقط برای مقدار واقعی مصرف خود هزینه می‌پردازند و این امر به مرور زمان اعتماد واقعی بین ساکنان و خدمات شهری ایجاد می‌کند. علاوه بر این، این سیستم‌های خودکار بار بزرگی از دوش مدیران برمی‌دارند، چون دیگر ساعات زیادی را صرف بررسی سوابق کاغذی یا اصلاح اشتباهات نمی‌کنند. به جای آن، کارکنان می‌توانند روی بهبود خدمات و حل مشکلات سریع‌تر کار کنند، بنابراین همه از عملیات بهتری در سطح گسترده بهره می‌برند.

آماده‌سازی برای آینده در مدیریت آب

یکپارچه‌سازی با شبکه‌های هوشمند

ادغام سیستم‌های اندازه‌گیری آب با شبکه‌های هوشمند، نحوه عملکرد شرکت‌های توزیع خدمات عمومی را تغییر داده است و بهبود‌های چشمگیری در بهره‌وری و تأثیرات زیست‌محیطی ایجاد کرده است. این کنتورهای بی‌سیم به صورت مستقیم به شبکه گرید متصل می‌شوند، بدین معنی که می‌توانند به صورت لحظه‌ای به‌روزرسانی‌ها را ارسال کنند و تمام این داده‌ها را به صورت همزمان پردازش کنند. این موضوع از نظر عملی چه معنی دارد؟ کنترل بهتری روی مسیر جریان آب و زمان آن داریم، همراه با مدیریت هوشمندانه‌تری از نیازهای انرژی در سراسر سیستم. نتیجه چیست؟ صورت‌حساب‌های پایین‌تر برای مشتریان و کاهش کلی هدررفت. و در پس همه این‌ها، اینترنت اشیاء قرار دارد که به طور خودکار داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند و عملیات را بدون نیاز به مداخله دستی تنظیم می‌کند و این اطمینان را می‌دهد که هر قطره آب از منبع تا شیر آب به دقت ردیابی شود.

به نظر می‌رسد توسعه شبکه‌های هوشمند در آینده بیشتر از پیش حول محور سبزتر کردن سیستم‌ها و مقاوم‌تر کردن آنها در برابر اختلالات متمرکز شده است. کنتورهای هوشمند آب نیز به ابزارهای ضروری برای تأمین‌کنندگان خدمات آب تبدیل شده‌اند که به دنبال کاهش هدررفت منابع و واکنش سریع‌تر به تغییرات غیرمنتظره هستند. مزایای این به‌روزرسانیها تنها به صرفه‌جویی در مصرف آب ختم نمی‌شود. این فناوری‌های پیشرفته به ایجاد زیرساخت‌هایی کمک می‌کنند که در برابر حوادث شدید آب‌وهوایی یا افزایش‌های ناگهانی تقاضا بهتر مقاومت می‌کنند و در عین حال به شیوه‌های پایدار در سالهای آینده کمک می‌کنند. بسیاری از شهرداری‌ها قبلاً شروع به اجرای چنین سیستم‌هایی کرده‌اند و نتایج خود را به خوبی نشان داده‌اند. ادارات آب در سراسر کشور گزارش کرده‌اند که اتلاف ناشی از نشت آب به میزان قابل توجهی کاهش یافته و رضایت مشتریان نیز بهبود یافته است، زیرا این سیستم‌ها به سمت مدل بهره‌برداری هوشمندانه‌تر و متمرکز بر صرفه‌جویی حرکت می‌کنند.