Неліктен Сымсыз Су Өлшегіштер Дәл Қазір Метрологиялық Технологиялардағы Тренд?

Ұялы су өлшегіштер технологиясының даму жолы мен нарықтық ықпал ету факторлары

Ұялы су өлшегіштер технологиясының түсіндемесі және оның уақыт өткен сайын дамуы

Су өлшегіштердің сымсыз нұсқалары 70-жылдары пайда болған алғашқы механикалық құрылғылардан бастап қатты дамып келеді. Қазіргі кезде көпшілік моделдер батареяларда жұмыс істейді және 2024 жылғы өнеркәсіптік стандарттар бойынша плюс-минус 1% дәлдікке жақын өлшеулер алу үшін ультрадыбыстық технологиялар мен қосымша сигналдарды өңдеу әдістеріне сүйенеді. Компаниялар 2000-2010 жылдар аралығында ескі күйінде қалған қолмен оқу әдістерінен ұялы негізде жасалған АСО жүйесіне ауысқан кезде, көптеген жағдайда пайдалану шығындарын үштен екі бөлікке дейін қысқартты. Ең соңғы үшінші буын өлшегіштер LoRaWAN протоколдары сияқты технологиялар арқылы тікелей ақылды қалалар желілеріне қосылу арқылы әлдеқайда алға жылжыды. Олар енді ай сайын қолмен тексеру әдісін қолданбай, әр 15 минут сайын жаңартылған нұсқаларын жібереді.

Ақылды қала инициативалары сымсыз су өлшегіштерді пайдалануды арттыруға ықпал етуде

Қалалықтандыру мен су тапшылығы АҚШ-тың 78% қалаларын ақылды су инфрақұрылымын жаңартуға басымдық беруге итермеледі ( PR Newswire 2024 ). Сымсыз су өлшегіштер бұл инициативтердің негізгі құрамдас бөліктері болып табылады, олар мыналарды іске асыруға мүмкіндік береді:

• 500-ден астам тұрғын үй кластері бойынша нақты уақыттағы сұранысты бақылау
• Құбыр үзілулерін 33% азайтатын динамикалық қысымды реттеу
• Мүлікті басқаруді жақсарту үшін муниципалдық GIS жүйелерімен ықшам интеграция

Сеулдің 2023 жылғы аудандық өлшеу жобасы сымсыз технологияны пайдалану арқылы алты ай ішінде су тұтынуды 12% азайтты, бұл ірі қалалық орталардағы шешімдердің масштабталуын көрсетеді.

Коммуналдық шаруашылықтағы IoT-тің дамуы және байланысқан су өлшегіштердің пайда болуы

Техnavio жасаған соңғы зерттеулерге сәйкес ондағы әлемдегі ақылды су өлшегіштердің құны он жылдық мерзімде 9 миллиард долларға жетеді деп күтілуде. Бұл тенденцияның негізгі себебі не? Су компанияларының екі үштен астам бөлігі бұрын-ақ Интернет технологиясын қолдануды бастаған. Халықаралық су ассоциациясының деректеріне қарағанда, барлық судың 30-35 пайызы жыл сайын жарылған жерлерден немесе заңсыз пайдаланудан қалдырылып жатқанын ескерсек, бұның дұрыстығын көруге болады. Қазіргі кездегі өлшеу құралдары дәл осындай мәселелерді шешу үшін бірнеше маңызды техникалық компоненттерді біріктіреді.

Технология	Өнімдік
NB-IoT байланысы	су өлшегіштердегі 20 жылдық батарея қызметі
Бұлтты талдау	жарылған жерлерді анықтау жылдамдығы 90% артты
Екі жақты байланыс	Динамикалық тарифті енгізуге мүмкіндік береді

Қызмет көрсету компаниялары өрісте жасалатын шаралар санының азаюы мен табыссыз су шығынының (NRW) қатты төмендеуі есебінен орташа 18 айлық табысқа ие болып отыр, сонымен қатар сымсыз өлшеу құрылғыларын негізгі инфрақұрылым ретінде қарастыру қажеттілігі туындайды.

Су өлшегіштердегі IoT-байланыс пен сымсыз байланыс протоколдары

Смарт, сымсыз су өлшегіш желілерін енгізудегі IoT рөлі

IoT-байланыс сымсыз су өлшегіштердің тұтыну деректерін автоматты түрде жеткізуіне мүмкіндік береді, қолмен оқу қателерін болдырмауға және қолдану туралы нақты ақпарат алуға көмектеседі. Су инфрақұрылымы туралы 2024 жылғы есепке сәйкес, IoT-жүйелері ескірген жүйелерге қарағанда операциялық шығындарды 18%-ға азайтады және су құбырындағы ақауларды табу уақытын 32%-ға жақсартады. 2024 жылғы Су Инфрақұрылымы туралы есеп ioT-жүйелері ескірген жүйелерге қарағанда операциялық шығындарды 18%-ға азайтады және су құбырындағы ақауларды табу уақытын 32%-ға жақсартады.

NB-IoT пен LoRaWAN-ның Дамып келе жатқан Өлшегіш Инфрақұрылымында (AMI) интеграциясы

Тар жолақты IoT (NB-IoT) және LoRaWAN протоколдары терең сигналды өткізу және кеңейу мүмкіндіктеріне ие болғандықтан заманауи AMI жобаларында басым орын алады. Бұл протоколдар қиын қолжетімді орындарда орналасқан батареялы өлшегіштерді қолдануға мүмкіндік беріп, қызмет көрсету мерзімін 10 жылдан астам сақтайды, оларды кең таралған қалалық және ауылдық аумақтар үшін идеалды нұсқа етіп табылады.

Ұзақ қашықтықта, төмен қуатты деректер жеткізу үшін LPWAN технологиялары

Төмен қуатты аумақты желілер (LPWAN) әуезділігі (2–15 км) мен энергия тиімділігі арасында тепе-теңдік орнатып, коммуналдық су жүйелеріне ыңғайлы келеді. LPWAN технологиясы негізіндегі санауыштар су құбырларындағы қысымның төмендеуін, сорғылардың дәстүрлі SCADA жүйелеріне қарағанда 45% тез анықтайды, бұл ерте кезеңде араласу мүмкіндігін арттырады.

Су санауыштары үшін сымсыз протоколдарды салыстыру

Протокол	Ең жақсы	Аккумулятордың жұмыс уақыты	Түйін бірлігінің құны
LoRaWAN	Ауылдық/субурбанды аумақтарды қамту	10+ жыл	$12–$18
NB-IoT	Жоғары тығыздықты қалалық аумақтар	8–10 жыл	$15–$20
Sigfox	Төмен дата жылдамдығы желілері	7–9 жыл	$10–$14

Көлемі үлкен тарату жобаларында пайдаланушылар LoRaWAN стандартын ашық дизайн және бар инфрақұрылыммен ықтимал өзара әрекеттесу мүмкіндігі үшін таңдайды.

Нақты уақытта бақылау және су басқаруының деректерге негізделуі

Пайдаланушылар үшін нақты уақытта бақылаудың және деректерді алыстақтан жеткізудің пайдалы қасиеттері

Су өлшеуіш желілерінің жұмысы жасырын желілердің әсерінен коммуналдық кәсіпорындар су ағыны туралы барлық деректерді үздіксіз қадағалап отырған кезде ескіге қарағанда жарты есе тезірек анықтауына көмектеседі (IntechOpen 2024 дерек көзінде айтылған). Нақты уақыт режимінде қадағалау жүргізілсе, қысым деңгейінде кез келген ақау пайда болған кезде немесе кенеттен су қолдану көбейіп кеткен жағдайда жүйе автоматты түрде ескертулерді жіберетіндіктен табыс тапсырмайтын су жоғалтулары азаяды. Бұл технологияны енгізген орындарда жөндеу бригадаларының мәселелерге жету уақыты 72 пайызбен төмендеді деген тұжырымды бірнеше ақылды қала зерттеулері көрсетті. Бұл құбырлар мен басқа да инфрақұрылымдық құрылыстардың жалпы зиянының азаюын білдіреді. Сонымен қатар, қашықтықтан клапандарды басқару мүмкіндігі мен қазіргі кездегі қол жетімді қолдану деректеріне сүйене отырып, болашақта суға деген сұранысты дәлірек болжау сияқты басқа да артықшылықтар бар.

Су өлшеуіштерінің цифрлық деректері арқылы тұтынушылардың қатысуін арттыру

Сағат сайынғы пайдалану үлгілерін бақылау арқылы орта есеппен 15–22% тұтынуды азайтатын ақылды су әкімшілігіне қолжетімділігі бар тұрғын үйдер:

• Тұрғын ауданының орташа көрсеткіштерімен өз пайдалану көрсеткіштерін салыстыру
• Автоматты су құбырларының ақауы туралы хабарламалармен үнемдеу мақсаттарын белгілеу
• Суару жүйесі немесе жоғары өтімділік қондырғыларының құнын визуализациялау

Бұл ашықтық коммуналдық қызмет көрсетушілер мен тұтынушылар арасында ынтымақтастықты қалыптастырады және тұрақты су пайдалану мінез-құлқын насихаттайды.

Ақылды су басқаруындағы бұлттық платформалар мен деректерді талдау

Орталықтандырылған бұлттық платформалар күніне 2,5 миллион деректер нүктесін өңдей алады, бұл болжамды талдау үшін қажетті шешім қабылдау процесстерін қолдайды:

Талдау мүмкіндігі	Өнімдік
Құбырлардың тозуын болжайтын жасанды интеллект	34% ұзақ мерзімді пайдалану құрылғылары
Құрғақшылыққа жауап модельдері	19% жылдам су квоталау
Ластану көзін анықтау	су сапасында 98% дәлдік

А су жөніндегі соңғы ақылды инициатива машиналық оқыту модельдері болжамдарды өлшеуіш құрылғылардың деректерімен салыстырып, су қоймалары деңгейін тиімді басқаруға, орташа қалалар үшін жылына 1,2 млн долларға дейінгі сорғылау шығындарын азайтуға қалай әсер ететінін көрсетті.

Су жыберулерін анықтау және табыс емес суларды азайту

Табыс емес сулар (NRW) әлем бойынша коммуналдық қызмет көрсетуші компаниялар үшін жылына 740 млн доллардан астам шығын тудырады (Ponemon, 2023), соның ішінде ескі жүйелердегі 35% жыберулер есебінен болады. Суық су өлшеуіш құрылғылары үздіксіз бақылау мен ақыллы талдау арқылы тиімсіздікті тез анықтауға мүмкіндік береді.

Ерте су жыберулерін анықтау үшін сымсыз сенсорлар мен үздіксіз ағын талдауын қолдану

Қазіргі жүйелер ағынның жалмауын анықтау үшін ультрадыбыстық датчиктер мен машиналық оқыту қолданады. Мысалы, металды құбырларда 5 PSI төменгі қысымның ұзақ түсуі жиі су жыберулердің белгісі болып табылады. А 2024 жылғы Су Инфрақұрылымы туралы есеп осы технологияларды пайдаланатын коммуналдық қызмет көрсетушілердің ақау реакция уақытын дыбыстық әдістерге қарағанда 63% қысқартқанын көрсетті.

Теңсіз су шығынын (NRW) азайтудағы «ақылды» есептегіштің әсері

Сымсыз санауыштардан тұрақты деректер коммуналдық қызмет көрсетушілерге мүмкіндік береді:

• Көрінетін шығындарға әкеліп соқтыратын дұрыс емес санауыштарды анықтау
• Пайдалану үлгілерін талдау арқылы рұқсат етілмеген пайдалануды анықтау
• Құбырлардағы кернеуді азайту үшін қысымды басқаруды тиімділеу

AMI-ді GIS карталарымен біріктіріп пайдалану 12 ай ішінде 22% NRW азайтуға қол жеткізді.

Тәжірибелік мысал: АҚШ/АҚТ технологияларын пайдаланып су шығынын азайту

500 000 тұрғынға қызмет көрсететін аумақтық коммуналдық қызмет көрсетуші LoRaWAN қосылысы бар 2100 сымсыз су санауышын орнатты. Түнгі ағын бақылауы мен автоматты ескертуді енгізу арқылы олар мынаны қамтамасыз етті:

Метрика	Орнату алдында	18 айлық нәтижелер
Есепке алынбаған су	31%	14%
Құбырдың сыртқа құю уақыты	17 күн	2,4 сағат
Жөндеу шығындары	$28 мың/ай	$9 мың/ай

Жоба есептелмеген су шығынын азайту және операциялық тиімділікті арттыру арқылы 2,3 жыл ішінде толық ROI-ге жетті.

Орналастыру қиындықтары мен шығындар мен пайдаларды есептеу ерекшеліктері

NB-IoT және LoRa-ды су инфрақұрылымының көне нұсқаларына интеграциялау кедергілері

Сымсыз санауыштарды енгізу арқылы ескі су жүйелерін жаңарту техникалық қиыншылықтар мен бюджеттік мәселелер туғызады. Көпшілік ескі инфрақұрылымдарда қажетті хабарласу порттары жасалмай кеткен, сондықтан компаниялар жаңа стандарттармен (NB-IoT немесе LoRa) жұмыс істеу үшін жүйелерін қайта жобалауға қосымша ақша жұмсайды. 2025 жылдың басында жасалған жеке 5G желілері туралы зерттеулер неліктен бұл мәселе қиын екенін көрсетіп береді. Жаңа IoT құрылғыларын ескі жабдықтармен байланыстыру кезінде проектілер жоспарланған уақыттан 30-45 пайызға дейін ұзаққа созылады, себебі әртүрлі протоколдарды аудару қажеттілігі және орнату кезінде кенет пайда болып тұратын сигналдық кедергілерге байланысты келісім жасалуы тиіс.

Сымсыз су санауыштарында деректердің қауіпсіздігі мен желі сенімділігін шешу

Сыртқы желілік қауіптерден қорғану үшін желілік AMI желілері AES-128 және жиілікті сүзгілеу арқылы тарату сияқты шифрлау хабарласу протоколдарын қолданады. Алайда, қызмет көрсетушілер шифрлау күшін электр тұтынумен ұзақ уақыт батарея жұмысын сақтау үшін ұштастыруы керек – ерекше қашық немесе қолжетімсіз аймақтарда орналасқан санауыштар үшін маңызды.

Лездік шығындардың жоғары болуын ұзақ мерзімді үнемдеумен ұштастыру: Жарылыстарды болдырмау және әсер етуді арттыру

Сыртқы су өлшегіш жүйелері дәстүрлі жабдықтарға қарағанда 40–60% қосымша бастапқы инвестицияны талап етсе де, олар жылына пайдаланылмайтын су шығындарын 18–35% дейін азайтады. Жарылыс аймақтарында орналастыруға назар аударатын қызмет көрсетушілер жөндеу шығындарының төмендеуі мен қысымды басқарудың тиімділігі арқылы 3–5 жыл ішінде инвестиция табысын қамтамасыз етеді, ол стратегиялық модернизацияның ұзақ мерзімді пайдасын растайды.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Сыртқы су өлшегіштер дегеніміз не?

Сымсыз су өлшегіш құрылғылар - бұл ультрадыбыстық және IoT желісіне негізделген технологияларды пайдаланып, қолмен оқу қажеттілігінсіз су пайдалану деректерін автоматты түрде өлшеу және жіберу үшін қолданылатын құрылғылар.

Ақылды қала инициативалары сымсыз су өлшегіштерді енгізуді қалай ынталандырады?

Ақылды қала инициативалары сымсыз су өлшегіштерді енгізуді ынталандырады, себебі олар нақты уақытта сұранысты бақылау, динамикалық қысымды реттеу және су басқаруын жақсарту мен тиімділікті арттыру үшін аймақтық GIS жүйелерімен интеграция жасау мүмкіндігіне ие.

IoT сымсыз су өлшегіштер желісінде қандай рөл атқарады?

IoT сымсыз су өлшегіштер желісінде өлшегіштердің автоматты түрде пайдалану деректерін жіберуіне мүмкіндік беріп, қателерді азайтып, су пайдалануы туралы толық ақпарат алуға және тиімділікті арттырып, шығындарды қысқартуға көмектеседі.

Су инфрақұрылымында NB-IoT және LoRaWAN технологияларын енгізу кезінде қандай қиыншылықтар туындайды?

Ескірген инфрақұрылымды техникалық түрлендіру қажеттілігі, бюджет мәселелері, сондай-ақ жобалау уақытын созатын сигналдың бұзылуы мен желілік интеграция мәселелері сияқты қиыншылықтар туындайды.