Contatori del gas intelligenti: come sono progettati e funzionano i contatori intelligenti + caratteristiche per l'installazione di nuovi contatori

Le tecnologie digitali aprono nuove opportunità per ottenere informazioni precise sul consumo di elettricità, acqua, gas e altre risorse energetiche consumate dalla popolazione. E ora il mercato offre ai consumatori contatori del gas intelligenti in grado di misurare i consumi con elevata precisione.

Inoltre, oltre a misurazioni accurate, la nuova classe di dispositivi garantisce la trasmissione completa delle informazioni di misurazione senza il coinvolgimento delle persone: i consumatori di gas. Ma come funziona un contatore del genere ed è possibile installarlo da soli?

Solleveremo queste domande nel nostro articolo: esamineremo la progettazione e il principio di funzionamento dei nuovi contatori, parleremo delle regole di installazione e della preparazione al funzionamento. Integreremo il materiale presentato con foto e video tematici.

Cos'è un misuratore di portata intelligente?

Proviamo a capire insieme cos'è e come funziona un nuovo contatore del gas intelligente. Pertanto, il termine “intelligente”, applicato a un nuovo dispositivo di misurazione, dovrebbe essere considerato semplicemente come la funzionalità dell’elettronica moderna basata su un microprocessore.

Il controllo tramite microprocessore (essenzialmente computer) di vari tipi di apparecchiature è un fenomeno che è già diventato un luogo comune. Adesso è il turno dei contatori del gas, che fino a poco tempo fa erano in gran parte ancora meccanici.Ma se combini il controllo intelligente con la funzione di misurazione, ottieni un contatore intelligente.

Un esempio di dispositivo di misurazione del gas basato sul principio di funzionamento meccanico. Dispositivi di questo tipo non soddisfano pienamente le esigenze della moderna economia nazionale.

Se implementiamo l’idea di installare contatori del gas completamente intelligenti, otterremo un serio passo avanti nel campo della misurazione del consumo di gas da parte della popolazione. Ti consigliamo anche di leggere norme sul consumo di gas.

In caso di installazione di dispositivi di smart metering è assicurato:

• elevata precisione di misurazione;
• alto grado di affidabilità del dispositivo;
• protezione affidabile contro l'accesso non autorizzato;
• versatilità di installazione;
• trasmissione automatica delle informazioni.

Il nuovo dispositivo intelligente può davvero essere considerato “intelligente”, data la sua capacità di eseguire misurazioni del volume del gas indipendenti dalla pressione, condurre autodiagnosi e rilevare e registrare a distanza influenze esterne.

Il contatore del gas intelligente determina autonomamente le caratteristiche gas domestico, arrivando ai nostri appartamenti, mantiene un archivio di informazioni su misurazioni ed eventi tecnici.

Progettazione e principio di funzionamento del dispositivo

Esistono numerosi sviluppi di contatori del gas intelligenti realizzati da specialisti provenienti da paesi stranieri, nonché da specialisti nazionali.

Tuttavia, a giudicare dalle informazioni per il primo trimestre del 2019, gli sviluppatori nazionali non sono ancora pronti a portare sul mercato commerciale dispositivi che soddisfino pienamente tutti i requisiti di un dispositivo intelligente.

Esistono diversi dispositivi di aziende nazionali che assomigliano più o meno ai progetti di misurazione del gas intelligente:

• “Grande” – SPI G4 – G10;
• “Vettore” – T SOL4;
• SGBET “Sigma” G1.6 –G10;
• “Omega” ETC GSM G1.6 – G4;
• SGBU G1.6 - G6;
• BK-G ETe G4,G6;

Tutti questi dispositivi, infatti, sono prototipi di vecchi sistemi meccanici, semplicemente integrati con un modulo elettronico. Di conseguenza, non forniscono la piena funzionalità di un dispositivo intelligente.

Tuttavia, ci sono sviluppi per il 2019, di cui parleremo in dettaglio di seguito.

Il contatore del gas Grand è un tentativo di implementare un dispositivo intelligente. Di conseguenza, il dispositivo si è rivelato funzionante, ma non soddisfaceva sufficientemente tutti i requisiti di un'elettronica veramente intelligente

I moduli di misurazione importati, ad esempio i prodotti Metrix (Apator), soddisfano in linea di principio i requisiti dichiarati per il software intelligente.

Tuttavia, secondo gli esperti nazionali, i contatori del gas di Apator e di altre società straniere non corrispondono alle misurazioni del volume del gas in condizioni standard (T = +20 °C, P = 101,3 kPa).

Opzione n. 1: misuratori di portata a matrice

Un esempio di contatore del gas intelligente importato, forse, possono già essere alcuni nuovi prodotti dell'azienda Apator della serie di prodotti Metrix.

In particolare, due sviluppi meritano attenzione: il modulo intelligente UniSmart e il sistema ibrido HybridSmart.

Aspetto di un modulo ausiliario della classe “UniSmart”, progettato per equipaggiare un dispositivo di misurazione del gas meccanico convenzionale a membrana

Il primo sviluppo di “UniSmart” si presenta come un modulo ausiliario che integra un dispositivo di misurazione esistente, ad esempio la serie “UG”. Il modulo supporta il protocollo (WMB) dello standard EN13757-4, che garantisce la possibilità di connettersi ad apparecchiature di altri produttori.

Il modulo si collega direttamente al contatore del gas e funzionalmente funziona come un interruttore reed (sensore di impulsi).Un giro del controtamburo meccanico corrisponde ad un impulso del sensore: così il modulo “UniSmart” legge i dati.

Per trasferire i dati letti al server, viene organizzato il funzionamento del canale radio: l'elettronica integrata nel modulo. Tutti i parametri operativi necessari del modulo sono preprogrammati e memorizzati nel "firmware" del dispositivo (chip di memoria). I dati del firmware possono essere modificati se necessario, anche da remoto.

Un dispositivo più avanzato della serie di dispositivi di misurazione "Smart", che rappresenta un insieme quasi completo, compreso un dispositivo di misurazione dotato di funzioni intelligenti digitali

Il secondo sviluppo è “HybridSmart”. Il dispositivo, infatti, è un analogo del primo dispositivo "UniSmart", con l'unica differenza che questa versione utilizza un design "due in uno" monopezzo. Cioè, il contatore del gas e il modulo funzionale intelligente formano un unico assieme.

Opzione n. 2: contatore intelligente microtermico

Il nuovo sviluppo dell'azienda russa Technomer (Arzamas) è un dispositivo microtermico progettato per eseguire misurazioni dirette del volume fluito di gas naturale.

Caratteristiche del dispositivo misuratore di portata intelligente

Il dispositivo soddisfa pienamente le condizioni standard per la misurazione delle unità di volume (T= + 20 °C, P= 101,3 kPa). I parametri vengono trasmessi al server remoto dal sistema di comunicazione cellulare (GRPS).

Struttura di un contatore del gas intelligente - un prodotto della società Technomer: 1 – scheda elettronica; 2 – sensore con proprietà microtermiche per la misurazione del volume del gas; 3 – corpo del dispositivo (alluminio); 4 – copertura in plastica

L'immagine sopra mostra la struttura di un contatore microtermico di una serie di dispositivi intelligenti.

Come si può vedere nell'immagine, i componenti principali del dispositivo sono:

• corpo durevole e affidabile;
• sensore microtermico integrato;
• modulo elettronico;
• Display di controllo LCD;
• involucro protettivo (coperchio) del modulo elettronico e del display.

La scheda elettronica contiene un microcontrollore, i relativi componenti elettronici e un display digitale collegato (display di controllo). L'elettronica della scheda provvede sia alla procedura di misurazione che alla procedura di generazione/trasferimento dei dati (modulo di telemetria integrato).

Come funziona un contatore microtermico?

Il dispositivo di conversione del flusso volumetrico di gas nella versione del contatore è un sensore microtermico. Nello specifico, nello sviluppo dell'azienda Technomer, viene utilizzato un sensore della serie SGM6xxx (un prodotto di produttori svizzeri).

Misura il mezzo passante utilizzando il principio calorimetrico. Realizzato utilizzando la tecnologia MEMS, che garantisce elevate caratteristiche prestazionali.

Schema a blocchi di un sensore microtermico per la misurazione del flusso di gas: 1 – canale di lavoro; 2 – elemento riscaldante; 3 – wafer di silicio (substrato); 4 – canale di equalizzazione; 5 – sensori di temperatura; 6 – flusso di gas

Il sensore funziona come segue: nel percorso del flusso di gas naturale (canale di lavoro), un elemento sensibile modulare costituito da un riscaldatore e una coppia di sensori di temperatura è installato su un substrato di silicio. Il flusso di gas in transito viene riscaldato direttamente nella parte dove sono installati i sensori di temperatura.

Di conseguenza, il flusso di gas limitato ha una temperatura leggermente diversa, che crea una differenza di temperatura.In teoria, questo è un processo fisico piuttosto complesso, ma la cosa principale è che funziona, e in modo molto efficiente, in termini di precisione della misurazione.

Opzione n. 3: contatore del gas per smart card

Utilizzando l'esempio del prodotto Actaris, considereremo un altro dispositivo completamente moderno, ovvero un contatore del gas a membrana, integrato con il controllo dei pagamenti.

Una caratteristica speciale di questo design è la presenza di una valvola di intercettazione nella struttura del dispositivo, che interrompe automaticamente l'alimentazione del gas, ad esempio, in caso di emergenza.

Tuttavia, lo stesso elemento di design viene utilizzato con successo per bloccare in caso di mancato pagamento da parte del consumatore per il campionamento del gas.

Versione di un contatore gas domestico, integrato con un lettore di smart card. Il modulo di lettura integrato funge da blocco della fornitura di gas, sia in caso di incidente, accesso non autorizzato, sia in caso di ritardo nel pagamento

Tale flussometro include un dispositivo per leggere i dati da una scheda. Si tratta della smart card in plastica dell'abbonato, che viene fornita in aggiunta al contatore installato dall'utente.

Nonostante esista effettivamente un sistema meccanico di monitoraggio del consumo di gas, grazie all'installazione di un modulo di lettura delle smart card, il dispositivo è stato trasformato in un sistema semiautomatico.

L'utente dovrà solo inserire la smart card di credito nell'apposito slot. Il dispositivo legge automaticamente le informazioni richieste e preleva i fondi per pagare il consumo di gas domestico. Se i fondi finiscono e l'utente non si prende cura di ricostituire il conto in modo tempestivo, il contatore intelligente interrompe immediatamente la fornitura di gas a uno specifico abbonato.

Ricarica energetica di un contatore intelligente

I misuratori di portata intelligenti, come quelli elettronici semplici, sono completamente autonomi: non richiedono l'uso di alimentazione di rete aggiuntiva. L'autonomia dei dispositivi è assicurata da una coppia di batterie - batterie.

In particolare, l'elemento energetico principale è una batteria Li-SOC12 (litio-cloruro di tionile), mentre il backup è una batteria Li-MnO₂ (ossido di litio e manganese).

La principale fonte di energia di un contatore del gas intelligente è una batteria a base di litio cloruro di tionile (Li-SOC12). Garantisce dieci anni di prestazioni dei contatori intelligenti

La batteria principale produce 3,6 volt ed è un componente rimovibile e completamente sostituibile. La seconda batteria (backup) è montata rigidamente nella scheda elettronica e quindi non prevede intercambiabilità.

Questa fonte di alimentazione da 3 volt viene collegata al sistema quando viene sostituita la batteria principale, il che garantisce la sicurezza dei parametri tecnologici del dispositivo.

Secondo le specifiche del produttore, la fonte di alimentazione principale è sufficiente per far funzionare il misuratore fino a 10 anni. Pertanto, la sostituzione della batteria, di norma, coincide con la procedura di verifica dello strumento, che solitamente viene eseguita ogni 5-6 anni. La funzionalità della batteria tampone, in assenza della batteria principale, è garantita per 1 anno.

Regole per l'installazione di nuovi contatori

Tenendo conto delle ambigue condizioni operative dei dispositivi, i contatori del gas, compresi i progetti "intelligenti", sono soggetti ad adeguate misure standard di alloggio in relazione ad altri apparecchi a gas e regole di installazione (requisiti).

La procedura per l'installazione di un dispositivo per il monitoraggio dei volumi consumati di gas domestico è tradizionalmente accompagnata dal rispetto delle norme e dei regolamenti pertinenti. Per i contatori moderni e intelligenti, queste regole possono essere facilmente applicate

In particolare, per un dispositivo prodotto da Technomer, i requisiti sono i seguenti:

1. L'apparecchio deve essere installato all'interno di locali tecnici chiusi o, in casi estremi, all'aperto sotto una tettoia appositamente attrezzata. Il misuratore deve essere protetto in modo affidabile dall'esposizione alla radiazione solare diretta e alle precipitazioni.
2. È possibile montare il dispositivo su tubazioni disposte sia verticalmente che orizzontalmente e non importa con quale angolazione viene eseguita l'installazione.
3. Se l'installazione viene effettuata su un tratto di tubazione orizzontale o verticale, è possibile che non si tenga conto della direzione del flusso del gas attraverso il contatore. Cioè, il dispositivo può essere posizionato in qualsiasi posizione nella direzione. Tuttavia, il produttore consiglia di seguire la direzione indicata sul corpo del misuratore.
4. Non è accettabile installare il contatore nei punti più bassi del tubo del gas, poiché questa opzione di installazione crea il pericolo di accumulo di condensa.
5. Se i campioni di controllo mostrano la presenza di acqua nel gas domestico, il contatore di controllo deve essere montato su una tubazione posizionata verticalmente, scegliendo la direzione del flusso dall'alto verso il basso.

Quando si pianifica l'installazione di un nuovo contatore del gas negli appartamenti in un luogo specifico, il contatore deve essere protetto da possibili urti, vibrazioni e altri influssi meccanici.

Inoltre, nel caso trasferimento del flussometro Non dobbiamo dimenticare le regole di trasferimento approvate.

Misuratore di portata del gas intelligente della serie di dispositivi “SMT Smart G4” e punti di “registrazione” post-installazione: 1 – punto di applicazione del sigillo dell'organizzazione che effettua la verifica; 2 – punto di attacco del sigillo di controllo dell'organizzazione che fornisce gas al consumatore; 3 – punto di tenuta del raccordo di ingresso del dispositivo

I requisiti di installazione non prevedono un valore specifico per il diametro nominale del tubo, né stabiliscono le regole per il mantenimento dell'allineamento degli ugelli del misuratore di portata e dei tubi. Non esistono inoltre requisiti specifici riguardo al grado di rotondità dei tubi né alla presenza di risalti nei punti di incontro del contatore con il tubo del gas.

Preparazione per il funzionamento e l'avviamento

Secondo le regole stabilite, la preparazione post-installazione di un contatore intelligente per il lancio prevede l'esecuzione di una procedura per verificare la presenza di perdite nell'unità montata.

Per questo vengono utilizzati mezzi standard - a casa, schiuma di sapone, professionalmente - sensori di perdite di gas.

Dopo il controllo, il dispositivo viene messo in funzione. Metodo di avvio consigliato: apertura morbida valvola di intercettazione del gas sulla linea dove è installato il contatore.

È necessario assicurarsi che l'area di lavoro del contatore intelligente sia riempita senza un forte aumento della pressione, in modo da non danneggiare i componenti sensibili del sistema con uno shock pneumatico.

Ti consigliamo inoltre di familiarizzare con gli standard e regole di sigillatura contatori del gas.

Conclusioni e video utile sull'argomento

La novità è sempre un po’ spaventosa per i potenziali utenti o consumatori. Tuttavia, non c’è via di fuga dal progresso tecnologico. Inoltre, la tecnologia promuove in modo significativo la componente di servizio.

Installando un contatore del gas intelligente nel proprio appartamento, un potenziale consumatore si solleva dal compito di monitorare costantemente i dati e trasmettere informazioni al momento della richiesta. È facile da installare e utilizzare ed è estremamente facile da mantenere.

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