Smart metering: le reti del futuro
PERCHÉ “SOLUZIONI E PRODOTTI”?
Con l’avvento dei sistemi di smart metering, ecosistemi complessi, la capacità di offrire soluzioni che ovviamente includano i contatori intelligenti, ma che non si limitino a quelli, è diventata di cruciale importanza per le utilities.
Ecco perché l’aspetto “soluzioni” tende a precedere quello “prodotti”.
In altri termini, il prodotto deve essere selezionato in base alla soluzione che si intende adottare.
Smart metering è un ecosistema composto da misuratori elettronici intelligenti, reti di comunicazione e sistemi software per l’analisi dei dati.
Questo per permettere la gestione ottimale dei servizi pubblici come l’energia elettrica, il gas e l’acqua. Una rete di smart metering utilizza innovativi dispositivi di misurazione elettronica che registrano in modo accurato, tempestivo e continuo i profili di consumo.
Questi dati vengono comunicati, in modo bidirezionale e prevalentemente a rete fissa, ad un sistema centrale attraverso le reti cui sono collegati. Gli smart meters permettono di rilevare, oltre ai profili di consumo, ulteriori informazioni, importanti sia per le utilities, sia per gli utenti finali, permettendo così di ottimizzare e razionalizzare l’uso di risorse sempre più preziose. Il tutto anche in favore dell’equità verso i cittadini, che così hanno a disposizione uno strumento di trasparenza che consente un consumo consapevole.
I sistemi di smart metering progettati da WaterTech, sono quindi un alleato indispensabile per implementare politiche corrette ed eque nell’uso e nella distribuzione di beni primari, contribuendo così alla sostenibilità ambientale.
Lo smart metering rappresenta una vera e propria rivoluzione nella gestione delle risorse idriche e diventa stimolo e crescita per le utilities, nonché maggior tutela per il cittadino. Perché lo smart metering, soprattutto nell’acqua, mostra il carattere etico ed educativo della misura, trasformandosi in una grande opportunità per ottimizzare la gestione della risorsa idrica.
In un momento storico in cui l’acqua è diventata un bene prezioso, lo smart metering è l’unico modo per gestire al meglio la rete, responsabilizzare i consumatori, eliminare gli sprechi e le frodi.
L’innovazione è il motore indispensabile a questo cambiamento e WaterTech, da sempre azienda di eccellenza nel campo della misura, si è fatta promotrice di qualità e rinnovamento anche per lo smart metering. Il nostro impegno è affiancare i gestori del sistema idrico integrato con prodotti e servizi capaci di disegnare le reti di distribuzione del futuro, coniugando elevata qualità e versatilità di soluzioni.
Architettura di una rete di smart metering
Si può pensare ad una rete di smart metering come ad un sistema piramidale la cui base è costituita dai contatori intelligenti (gli smart meters), mentre il vertice è il luogo di raccolta ed elaborazione dati. Partendo dai misuratori diffusi sul territorio, i dati viaggiano verso il centro, detto SAC (Sistema di Acquisizione dati Centrale) utilizzando diverse reti / sistemi di trasmissione e diversi possibili protocolli.
La piramide dello smart metering si compone concettualmente di 3 livelli:
Smart meters (contatori intelligenti):
sono apparati di tipo elettronico, altamente precisi, capaci di misurare, memorizzare e trasmettere i dati raccolti sulla rete.
Smart communication network (rete di comunicazione intelligente):
è la rete di comunicazione che raccoglie i dati memorizzati dagli smart meters installati in campo e li invia al sistema centrale. Può operare attraverso una comunicazione diretta tra i misuratori e il centro di analisi (detta Punto – Punto), oppure ricorrendo ad una comunicazione intermediata da concentratori (detta Punto – Multi Punto).
Sistema di acquisizione dati centralizzato (SAC) intelligente:
è il sistema che riceve dalla rete i dati raccolti dagli smart meters, valida le informazioni e attiva i processi automatizzati ed in real time di analisi e controllo.
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Il termine smart metering va quindi ad indicare un assieme composto dalla rete di comunicazione e trasporto dei dati che, partendo dagli apparati di misura installati in campo, attraverso opportune e varie tecnologie di trasmissione, permette a questi ultimi di “viaggiare” verso un centro di analisi ed essere adeguatamente elaborati; il tutto al fine di migliorare l’efficienza e la performance del servizio erogato ai clienti/cittadini finali.
Il sistema intelligente di smart metering è tale solo se la comunicazione tra gli smart meters e il sistema di gestione centrale è di tipo bidirezionale attraverso una rete fissa. Ogni contatore deve essere in grado di inviare dati al SAC; ma è altrettanto importante che possa avvenire anche il contrario, ossia che il centro possa trasmettere informazioni agli apparati di campo. Il flusso informativo non può limitarsi a fluire in un’unica direzione; la comunicazione deve avvenire in entrambi i sensi. La bidirezionalità è inoltre il fattore abilitante la realizzazione da remoto di firmware upgrade estesi all’intero parco contatori installato. Infatti, in una rete bidirezionale esiste la possibilità da parte del centro di controllo di trasmettere l’aggiornamento software a tutti gli apparati a lui collegati, con un unico “comando” e senza alcuna necessità dell’intervento di operatori umani in campo, cosa che renderebbe l’operazione estremamente complessa ed onerosa.
Lo smart metering consente di superare il concetto di telelettura per passare ad una forma più articolata di telecontrollo diffuso. In passato il telecontrollo era limitato a pochi grandi punti nodali della rete, come i sistemi di pompaggio o le grandi linee adduttrici. Invece, le reti di smart metering, avvalendosi di avanzati smart meters e di comunicazione bidirezionale, fanno sì che ogni misuratore intelligente sia un dispositivo capace di inviare, ma anche di ricevere dati, permettendo una comunicazione complessa e completa, nonché il controllo in tempo reale di tutti i nodi e i punti della rete di distribuzione.
Un sistema di smart metering è la chiave abilitante per un completo redesign delle città e del territorio, che vede le infrastrutture IoT al centro dei nuovi paradigmi delle attività di una comunità e delle sue ambizioni di sviluppo e benessere.
Costituendo la base dell’intero sistema di smart metering ed essendo la fonte primaria dei dati che saranno poi elaborati nel SAC, gli smart meters rivestono un ruolo di rilevanza cruciale. I misuratori intelligenti non si limitano ad inviare al centro solamente il dato di consumo, ma anche una ricca serie di altre preziose informazioni assolutamente necessarie per una corretta gestione della rete, consentendo l’effettivo controllo da remoto e in tempo reale del network. Gli smart meters non sono più oggetti singoli e a sé stanti, ma sono parte di un sistema complesso di telegestione delle reti, divenendo lo strumento di automatizzazione e digitalizzazione dei processi gestionali. Una rete smart è una Fixed Network che in tempo reale permette al meter di dialogare con il centro di controllo. Non vi è alcuna intermediazione umana nella comunicazione tra gli apparati installati in campo e il SAC; è la rete digitale fissa ed automatica che interloquisce autonomamente con i contatori (e viceversa).
Se da una parte gli smart meters fungono da cuore della rete di smart metering, divenendo la base informativa da cui poi parte il processo di elaborazione, il sistema di gestione centrale può essere immaginato come il cervello della rete, con il suo insieme di tecnologie digitali: server, database e sistema operativo e applicazioni. È qui che sono raccolte le informazioni di consumo, ma anche altre tipologie di dati che, elaborati, forniscono una piattaforma concreta per l’analisi e la gestione della rete di distribuzione da parte delle utilities. Oltre a monitorare il consumo si possono rilevare anomalie, gestire la fatturazione e prendere decisioni informate sulla gestione dei servizi
Vi è quindi un’intelligenza diffusa su tutta la catena di smart metering, in quanto, per poter funzionare in maniera veramente smart, la rete necessita che tutti i suoi componenti siano intelligenti. Ogni singolo elemento ed oggetto facente parte del network, primi fra tutti i misuratori, deve possedere una certa dose di intelligenza per potersi interfacciare correttamente con il resto della catena di smart metering.
Sistemi di comunicazione
La specifica architettura adottata da un sistema di smart metering può variare in base alle singole esigenze del distributore, alle caratteristiche geografiche e morfologiche del territorio servito e ai requisiti del sistema di gestione dei servizi pubblici. Si può anzi dire che, per impianti particolarmente estesi che ad esempio coprono diverse provincie, diverse configurazioni orografiche e diverse configurazioni urbanistiche, molto spesso è conveniente far coesistere diversi sistemi/architetture all’interno dello stesso macro-impianto. È comunque possibile distinguere concettualmente due principali modelli di rete di comunicazione:
tipologia Punto – Punto:
tecnologie, soprattutto l’NB-IoT, ma anche il GSM e il CAT-M, basate sull’utilizzo della rete telefonica commutata, nelle quali la comunicazione tra i misuratori e il centro di elaborazione dati è diretta.
tipologia Punto – Multi Punto:
tecnologie, come per esempio il LoRa WAN, il 169 MHz o l’868 MHz, nelle quali la comunicazione tra i misuratori e il centro di elaborazione dati è intermediata da strutture specifiche, solitamente dei concentratori intermedi tra i punti di misura e il SAC, detti gateway.
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Come per tutte le reti, anche un sistema di smart metering deve garantire la sicurezza delle informazioni e la privacy dei dati e degli utenti. Sono necessarie misure di sicurezza robuste per proteggere le comunicazioni tra gli smart meters, gli eventuali concentratori e il SAC, come l’uso di crittografia per proteggere i dati trasmessi e l’implementazione di protocolli di autenticazione per garantire l’accesso solo a entità autorizzate.
WaterTech crede nella singolarità delle esigenze specifiche di ogni cliente e, proprio per questo, offre soluzioni di smart metering complete, all’avanguardia e altamente flessibili. Sono prodotti e servizi che coprono l’intera catena di smart metering, estremamente avanzati dal punto di vista metrologico e nativamente in grado di supportare tutte le tecnologie di trasmissione attualmente disponibili sul mercato, così da poter rispondere alle peculiari necessità di qualsiasi distributore.
Salvaguardia ambientale e benefici dello smart metering
Per affrontare la questione dell’efficienza nella gestione della risorsa idrica è indispensabile ricorrere allo smart metering.
Infatti, non è possibile ridurre gli sprechi e le perdite di una rete senza prima conoscere nel dettaglio le origini e le inefficienze da migliorare.
Solo con lo smart metering le utilities sono in grado di rilevare i consumi in tempo reale e ottenere ed elaborare quei dati complessi necessari a monitorare la rete idrica, a creare consapevolezza nell’utilizzo dell’acqua, a individuare zone in cui sono necessari interventi e manutenzioni.
La piramide dello smart metering si compone concettualmente di 3 livelli:
maggior precisione di misura: ricorrendo a tecnologie metrologiche più avanzate, totalmente elettroniche, gli smart meters garantiscono una precisione di misura impareggiabile.
Questo determina due grandi vantaggi: da un lato viene garantita la massima equità nei confronti dei clienti-utenti, in quanto ognuno di essi paga esattamente per il servizio che ha ricevuto; dall’altro, l’utility erogatrice, riduce significativamente la NRW (Non Revenue Water – acqua erogata ai clienti ma non misurata e, quindi, “persa” come fatturazione);
monitoraggio in tempo reale:
consente ai distributori di avere una visione dettagliata e in tempo reale dei modelli di consumo degli utenti e del funzionamento della rete, permettendo così un efficientamento nella gestione, una razionalizzazione nell’uso delle risorse naturali e, nel caso del mondo idrico, una riduzione delle perdite;
fatturazione accurata:
elimina gli errori di fatturazione derivanti da stime approssimative o da letture manuali con conseguente riduzione del contenzioso con gli utenti;
tariffazione flessibile:
i fornitori di servizi pubblici possono implementare tariffe variabili in base all’ora del giorno o alla domanda, incoraggiando i consumatori a utilizzare le risorse in modo più efficiente;
rilevamento delle anomalie e delle criticità:
attraverso l’individuazione di anomalie o perdite, è possibile intervenire in modo rapido e garantire una maggiore efficienza nella gestione dei servizi;
salvaguardia ambientale:
l’accuratezza dei moderni smart meters, la digitalizzazione delle reti e la loro telegestione in tempo reale e da remoto grazie ai sistemi di smart metering permettono di salvaguardare le preziose risorse naturali e l’ambiente.
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In ambito idrico, lo smart metering è l’unica reale ed efficace risposta alla sempre più cronica carenza d’acqua. Solo ottimizzando la gestione ed il consumo della risorsa si può ovviare alle crescenti difficoltà di approvvigionamento. Israele, Nazione leader a livello mondiale nel campo del water management, è l’esempio più lungimirante di una corretta ed attenta amministrazione di questo bene così prezioso.
La realizzazione di una rete di smart metering diventa ancora più cruciale e benefica per tutti quei soggetti che gestiscono contemporaneamente la distribuzione dell’acqua e del gas, ossia le cosiddette multi-utility. Queste ultime, infatti, posso ottenere significative economie di scala da smart metering network integrabili: non più due reti distinte, ognuna interamente dedicata ad una specifica tipologia di meters (acqua o gas), ma un’unica rete su cui riescono ad agganciarsi entrambe le tipologie di smart meters. Con un solo network diventa possibile raccogliere, trasmettere, elaborare ed analizzare i dati di misura e di consumo di entrambi i servizi. L’efficienza non è limitata alla sola rete, ma è estesa anche al SAC: vi è una integrazione anche nel livello più alto della catena di gestione del dato che fa sì che non sia più necessario ricorrere a due distinti centri di controllo, utilizzando invece un solo SAC, il quale tratta le informazioni provenienti da entrambe le catene di smart metering. La possibilità di sfruttare la convergenza tecnologica tra lo smart metering del gas e dell’acqua può accelerare significativamente il processo di efficientamento del sistema idrico.
Da un punto di vista più prettamente tecnologico, questa integrazione tra acqua e gas è resa possibile dall’utilizzo di sistemi a radiofrequenza 169 MHz perfettamente conformi alla normativa gas UNI-TS 11291. È proprio questa avanzato modulo di comunicazione che permette la totale integrabilità degli apparati acqua nella rete di telelettura dei gas meters. WaterTech, operatore attivo da anni nel campo della metrologia acqua e gas, offre ai propri clienti soluzioni di smart metering 169 MHz UNI-TS 11291, fornendo così ai distributori di entrambi i servizi un importante strumento di efficientamento e semplificazione della gestione delle reti. Inoltre, l’evoluto sistema trasmissivo WaterTech fa sì che il contatore, oltre ad agganciarsi automaticamente sulla Fixed Network (concentratori), possa essere letto anche in modalità Walk-by / Drive-by (tablet), consentendo al gestore idrico di scegliere ogni volta, sul momento, la modalità di recepimento dei dati più congeniale.
Per adottare una simile soluzione altamente integrata non è però necessario che il distributore sia una multi-utility, ossia gestisca entrambi i servizi. Sono svariati i casi di operatori del servizio idrico italiano che si accordano con l’utility del gas che opera nel loro medesimo territorio al fine di poter utilizzare la rete di quest’ultima, evitandosi così gli investimenti necessari alla creazione di un proprio sistema.
WaterTech,
il tuo partner tecnologico nel mondo dello smart metering
Il grande know-how di WaterTech ci ha resi più pronti ad accogliere la sfida delle nuove tecnologie.
Grazie alla nostra lunga esperienza nel settore e al sapere di ARAD Group, realtà di cui facciamo parte, progettiamo soluzioni che portano la qualità non solo nei nostri avanzatissimi misuratori intelligenti, ma in tutte quelle strutture e servizi indispensabili a realizzare una rete di smart metering: analisi e progettazione, protocolli di comunicazione, gateway, server e gestione dei dati, sicurezza e privacy.
Cos’è uno Smart Meter?
Sono chiamati smart meter quei dispositivi elettronici con tecnologia avanzata utilizzati per misurare,
memorizzare e trasmettere...