Trở nên thông minh với Đồng hồ nước và giao thức truyền thông hiện đại

Công nghệ truyền thông đã thay đổi mạnh mẽ kể từ khi đồng hồ nước thông minh đầu tiên xuất hiện trên thị trường. Quá trình này bắt đầu với việc truyền dữ liệu đo lường một chiều và theo thời gian chuyển thành giao tiếp hai chiều giữa đồng hồ nước và hệ thống đầu cuối (HES) kết nối đồng hồ nước với hệ thống trung tâm. Nhu cầu cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của giao tiếp đã dẫn đến việc đưa ra các tiêu chuẩn và giao thức mới. Và ngày nay, đo lường thông minh không chỉ là việc truyền dữ liệu giữa đồng hồ nước và hệ thống: Mà còn là về việc tích hợp các thiết bị thông minh vào cơ sở hạ tầng IoT tiện ích giúp xây dựng các mạng lưới kết nối giữa đồng hồ nước và các thiết bị khác cũng như giữa nhiều hệ thống. Giải pháp đồng hồ nước có kết nối truyền thông BMS CIDONG đang được sử dụng ở nhiều các dự án như các tòa nhà cao tầng, các khu đô thị cũng như các ứng dụng công nghiệp và thương mại. Những chiếc đồng hồ dạng cơ truyền thống do vậy cũng được tích hợp các công nghệ đo đếm từ xa để kết nối BMS giúp các đơn vị vận hành tòa nhà kiểm soát việc đo đếm khối lượng nước tiêu thụ từ mỗi hộ gia đình trở nên dễ dàng hơn.

Đồng hồ nước sinh hoạt kết nối BMS cho cả nước nóng và nước lạnh

Trong khi M-Bus không dây (wM-Bus) và mạng diện rộng tầm xa (LoRaWAN®) là hai trong số các công nghệ truyền thông phổ biến nhất được sử dụng trong đồng hồ nước thông minh hiện nay, thì hiện tại có một công nghệ khác có tiềm năng lớn để đơn giản hóa hơn nữa việc quản lý nước: Internet vạn vật băng hẹp (NB-IoT).

Chúng ta hãy cùng xem xét kỹ hơn ba xu hướng giao thức truyền thông trong đồng hồ nước thông minh này.

wM-Bus (M-Bus không dây)

Trước đây, giao thức chuẩn mở wM-Bus là công nghệ đọc đồng hồ không dây phổ biến nhất hiện có dành cho đồng hồ nước. Nó được thiết kế riêng cho đồng hồ nước thông minh và được chấp nhận rất tốt nhờ tính chuẩn hóa, chất lượng dịch vụ, tần suất dữ liệu và khả năng tương tác.

Các công ty tiện ích đã sử dụng nó để xây dựng mạng lưới riêng của họ với toàn quyền kiểm soát các tính năng họ muốn cho việc đọc đồng hồ nước độc lập với các bên thứ ba.

Nhờ được thiết kế để truyền khối lượng dữ liệu lớn mà không làm cạn kiệt pin, wM-Bus đã chứng tỏ là lý tưởng khi các nhà cung cấp nước hoặc chính quyền thành phố muốn có dữ liệu đồng hồ nước để thanh toán cũng như phát hiện rò rỉ, gian lận và giả mạo, hỗ trợ bảo trì dự đoán và tránh thảo luận về độ chính xác của mức tiêu thụ nước.

Tuy nhiên, giao thức wM-Bus có phạm vi tối đa từ 400 đến 500 m và phạm vi này có thể giảm đáng kể nếu các điều kiện không tối ưu - thường xảy ra khi đồng hồ nước được lắp đặt trong tầng hầm hoặc dưới lòng đất. Với khoảng cách xa, các khu vực nông thôn và dân cư thưa thớt cũng có thể đặt ra thách thức cho mạng lưới wM-Bus.

Do đó, việc xây dựng hệ thống đọc đồng hồ tự động bằng wM-Bus đòi hỏi khá nhiều nỗ lực: Cần phải đặt các ăng-ten lớn và tốn kém cùng nhiều đơn vị thu thập dữ liệu trên toàn bộ thành phố và khu vực cung cấp. Ngay cả khi đó, thường vẫn không thể tiếp cận được các đồng hồ nước nằm ngoài ranh giới đã xác định. Và đừng quên rằng toàn bộ mạng wM-Bus cũng phải được bảo trì để đảm bảo hiệu suất và chất lượng dịch vụ nhất quán.

Đồng hồ nước thông minh kết nối truyền thông BMS, giải pháp cho các tòa nhà chung cư và khu đô thị

LoRaWAN (mạng diện rộng tầm xa)

Nhờ phạm vi rộng hơn và khả năng thâm nhập tốt hơn, mọi thứ trở nên dễ dàng hơn nhiều với LoRaWAN® so với wM-Bus. LoRaWAN là một tiêu chuẩn LPWAN (mạng diện rộng công suất thấp), một giao thức mạng cho truyền thông không dây hai chiều giữa các vật thể chạy bằng pin. Nó được thiết kế cho khoảng cách xa hơn từ 2 đến 15 km (trong khu vực đất trống) và dễ dàng xuyên qua các chướng ngại vật khó khăn như tường, trần nhà và nhà cửa.

LoRaWAN xác định cách các gói dữ liệu được truyền tự động bằng công nghệ vô tuyến LoRa® và đáp ứng các tiêu chuẩn bảo mật cao nhất với mã hóa đầu cuối. Mức tiêu thụ năng lượng thấp cần thiết để truyền dữ liệu đảm bảo tuổi thọ pin dài. 

Nhưng LoRaWAN vẫn yêu cầu cơ sở hạ tầng. Trong kiến ​​trúc mạng LoRaWAN - thường được sắp xếp theo cấu trúc hình sao - các đồng hồ nước LoRa được kết nối thông qua kết nối một bước với một hoặc nhiều cổng LoRa truyền dữ liệu đồng hồ nước đã thu thập thông qua kết nối IP tiêu chuẩn đến máy chủ mạng trung tâm hoặc đám mây.

Để sử dụng đồng hồ nước thông minh LoRa, các nhà cung cấp nước hoặc thành phố cần phải có sẵn cơ sở hạ tầng LoRaWAN hoặc triển khai cơ sở hạ tầng mới. Trong cả hai trường hợp, LoRaWAN đều đi kèm với khoản đầu tư và trách nhiệm liên quan đến việc xây dựng, mở rộng và duy trì cơ sở hạ tầng cần thiết.

NB-IoT (Internet vạn vật băng hẹp)

Với phương thức truyền thông NB-IoT, ngành viễn thông đã tìm ra giải pháp cho thị trường IoT đang phát triển: Đồng hồ nước thông minh với công nghệ truyền thông NB-IoT có thể sử dụng cơ sở hạ tầng di động hiện có và các vị trí ăng-ten của nó cho truyền thông di động 4G/LTE. Chúng có thể được lắp đặt ở bất cứ đâu ngay khi xuất xưởng – và chúng tự động hiển thị trên cơ sở dữ liệu.

Điều này cho phép các công ty cấp nước xây dựng mạng lưới đồng hồ nước thông minh mà không cần triển khai cơ sở hạ tầng riêng với ăng-ten đắt tiền, đàm phán giấy phép xây dựng trạm gốc và lựa chọn cổng kết nối và phần cứng khác.

Và họ cũng không cần duy trì chuyên môn và nhân viên tương ứng trong công ty của mình để duy trì cơ sở hạ tầng đọc đồng hồ. Thay vào đó, họ có thể tập trung vào cơ sở hạ tầng nước và mạng lưới phân phối. Mặt khác, vì NB-IoT hoàn toàn phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng NB-IoT của các nhà cung cấp viễn thông về phạm vi phủ sóng và hiệu suất đọc, nên các công ty cấp nước phải tìm đúng đối tác viễn thông.

Công nghệ NB-IoT cung cấp khả năng giao tiếp hai chiều mạnh mẽ, tiết kiệm chi phí với băng thông thấp và cho phép kết nối đáng tin cậy một số lượng lớn các thiết bị khác nhau vào một mạng duy nhất. Một ô NB-IoT duy nhất có thể phủ sóng 50.000 thiết bị NB-IoT trong khu vực. Nhờ phạm vi phủ sóng tuyệt vời, NB-IoT phù hợp để đọc đồng hồ nước từ xa và cũng không bị ảnh hưởng bởi các điều kiện khó khăn như đồng hồ được lắp đặt trong tầng hầm và dưới lòng đất hoặc ở các vùng xa xôi và nông thôn.

Việc sử dụng các băng tần không được cấp phép cũng đảm bảo nhiễu tối thiểu từ các thiết bị khác. Khi việc đọc đồng hồ từ xa dễ dàng như vậy, bạn chỉ cần lái xe đến đó trong những trường hợp hiếm hoi khi không có mạng công cộng.

Cận cảnh đồng hồ nước đa tia, đơn tia, piston dạng cơ và kết nối BMS từ nhà máy nhập về Việt Nam

Tất cả những điều này có ý nghĩa gì?

Không có giải pháp nào phù hợp với tất cả mọi trường hợp khi nói đến giao thức truyền thông của đồng hồ nước thông minh. Việc xác định giải pháp tốt nhất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm phạm vi truyền thông và phạm vi phủ sóng cần thiết, số lượng đồng hồ nước thông minh tại hiện trường, đó là khu vực thành thị hay nông thôn, và liệu cơ sở hạ tầng đã có sẵn hay cần xây dựng cơ sở hạ tầng mới hay sẽ được bên thứ ba vận hành và bảo trì. Do đó, một danh mục sản phẩm bao gồm nhiều công nghệ truyền thông và đồng hồ nước thông minh có thể chuyển đổi từ công nghệ này sang công nghệ khác là vô cùng có giá trị. Điều này cho phép các nhà cung cấp nước và chính quyền thành phố đưa ra quyết định tốt nhất cho mạng lưới đo lường của họ.

Kết luận

Với CIDONG/PGTECH, chúng tôi cung cấp ra thị trường những dòng đồng hồ nước thông minh có kết nối truyền thông BMS qua cổng gia thức RS485, Modbus, MBus...; kích cỡ từ DN50 tới DN600, có thể ghi lại lượng nước tiêu thụ và hiển thị điện tử, giúp kiểm soát lượng nước tiêu thụ theo thỏa thuận, tự động tính giá nước theo từng bước và đồng thời thực hiện chức năng lưu trữ dữ liệu nước. Đồng hồ nước thông minh CIDONG được thiết kế có khả năng chống thấm nước cao, cấp độ bảo vệ lên tới IP68 sở hữu các tính năng tiên tiến như tuổi thọ cao, chống tấn công, chống nhiễu và quản lý mạng. Sử dụng chip truyền thông của công ty Semtech của Mỹ, có hiệu suất cao, mức tiêu thụ điện năng thấp và nhiều đặc điểm ưu việt khác. Liên hệ ngay với PGTECH để được tư vấn về công nghệ đồng hồ nước thông minh của CIDONG/Hàn Quốc.