Witajcie, szanowni miłośnicy Internetu Rzeczy. W tym artykule chciałbym ponownie porozmawiać o gospodarce komunalnej i ankietach dotyczących urządzeń pomiarowych.
Okresowo, kolejny duży gracz w telekomunikacji informuje, jak wkrótce wejdzie na ten rynek i wszystkich zdominuje. Za każdym razem, gdy słyszę takie historie, myślę: „Chłopaki, powodzenia!”
Nawet nie wyobrażacie sobie, w co się pakujecie.
Aby zrozumieć skalę problemu, krótko opowiem o części naszego doświadczenia w opracowywaniu platformy „Inteligentne Miasto”. O tej części, która odpowiada za zarządzanie.
Ogólna idea i pierwsze trudności
Mówiąc o urządzeniach pomiarowych, które znajdują się w piwnicach, kotłowniach i zakładach, większość z nich jest obecnie wyposażona w wyjście telemetryczne. Rzadziej impulsowe, częściej — RS-485/232 lub Ethernet. Zazwyczaj „chlebowe” są te urządzenia, które mierzą ciepło. To właśnie za ich zarządzanie są gotowi płacić w pierwszej kolejności.
Szczegółowo omówiłem już w moim artykule cechy RS-485. Krótko mówiąc — to po prostu interfejs przesyłania danych. Tak naprawdę — wymagania dotyczące impulsów elektrycznych i linii komunikacyjnych. Opis pakietów jest na wyższym poziomie, w standardzie przesyłania danych, który działa na bazie RS-485. A co to będzie za standard — to zależy od producenta. Często spotyka się Modbus, ale nie zawsze. Nawet jeśli to Modbus, może on być w pewnym stopniu zmodyfikowany.
W zasadzie, dla każdego urządzenia pomiarowego potrzebny jest własny skrypt zapytań, który potrafi z nim „rozmawiać” i przeprowadzać pomiar. Oznacza to, że system zarządzania to zestaw skryptów dla każdego licznika. Baza danych, w której to wszystko jest przechowywane. I jakiś interfejs użytkownika, w którym użytkownik może wygenerować potrzebny mu raport.
Wygląda to prosto. Diabeł, jak zawsze, tkwi w szczegółach.
Zacznijmy od pierwszej części.
Skrypty
Jak je napisać? No cóż, oczywiście, trzeba kupić urządzenie pomiarowe, rozebrać je, nauczyć się z nim komunikować i zintegrować je z ogólną platformą.
Niestety, to rozwiązanie pokryje tylko część naszych potrzeb. Zazwyczaj popularny licznik ma kilka generacji, a skrypt dla każdej generacji może się różnić. Czasami trochę, czasami znacznie. Kupując coś, otrzymujesz najnowszą generację. Jednak abonent ma dużą szansę na coś znacznie starszego. To już nie jest dostępne w sklepach. A abonent nie będzie wymieniał węzła pomiarowego.
Stąd pojawia się pierwszy problem. Pisanie takich skryptów to ścisłe powiązanie programistów oprogramowania i inżynierów "na miejscu". Kupowaliśmy najnowszą generację, pisaliśmy pewien początkowy szablon, a następnie modyfikowaliśmy go już na rzeczywistych urządzeniach. Zrobienie czegoś takiego w laboratoriach jest niemożliwe, tylko w trakcie pracy z żywymi abonentami.
Spędziliśmy sporo czasu na stworzeniu takiej współpracy. Obecnie algorytm działa. Początkowe szablony były ciągle poprawiane i uzupełniane, w zależności od tego, co spotykaliśmy w naszej praktyce. Oczywiście, abonenci byli informowani, jeśli ich licznik okazywał się trochę "inny". Przy pojawieniu się takiego urządzenia, podłącza się je według standardowego schematu, a skrypt zapytań jest modyfikowany w trakcie. Na czas integracji abonent pracuje bezpłatnie. Informuje się go, że na razie funkcjonuje w trybie testowym. Sam proces integracji jest dość nieprzewidywalny. Czasami wymaga minimum poprawek. Czasami to skomplikowany proces z wyjazdem na miejsce, przeglądaniem literatury i systematycznym pokonywaniem trudności.
Zadanie jest trudne, ale wykonalne. Efekt — działający skrypt. Im większa biblioteka skryptów, tym łatwiej żyć.
Drugi problem.
Karty technologiczne podłączenia
Aby uświadomić sobie złożoność tej pracy, podam przykład. Weźmy bardzo popularny licznik ciepła WKT-7.
Samo w sobie, jego nazwa niewiele nam mówi. WKT-7 ma kilka rozwiązań sprzętowych. Jaki ma interfejs wewnętrzny?
Są różne opcje. Może to być wyjście w standardowym złączu DB-9 (to RS-232). Może być po prostu złącze z terminalami z kontaktami RS-485. Może nawet mieć kartę sieciową RJ-45 (w tym przypadku ModBus jest pakowany w Ethernet).
A może w ogóle nic. Po prostu goły licznik. Można do niego zainstalować wyjście interfejsowe, które producent sprzedaje oddzielnie i kosztuje pieniądze. Głównym problemem jest to, że do jego instalacji konieczne jest otwarcie licznika i zerwanie plomb. Oznacza to, że w ten proces włącza się dostawca mediów. Są informowani o tym, że plomby zostaną zerwane, ustalają dzień, a nasz inżynier w obecności przedstawiciela dostawcy wykonuje niezbędne prace, po czym licznik zostaje ponownie zaplombowany.
W zależności od zainstalowanego interfejsu wykonuje się dalsze prace. Na przykład postanowiliśmy podłączyć licznik przewodowo. To najprostsza opcja, jeśli w zasięgu 100 metrów znajduje się nasz switch, to kombinowanie z LoRa jest zbędne. Lepiej połączyć przewodem z naszą siecią, w izolowanym VLAN.
Do RS-485/232 potrzebny jest konwerter na Ethernet. Wiele osób od razu pomyśli o MOXA, ale to drogo. Dla naszych rozwiązań wybraliśmy tańsze chińskie rozwiązanie.
Jeśli wyjście to od razu Ethernet, konwerter nie jest potrzebny.
Pytanie. Załóżmy, że sami instalujemy wyjście interfejsowe. Czy możemy sobie ułatwić życie i od razu instalować Ethernet wszędzie?
Nie zawsze jest to możliwe. Należy zwrócić uwagę na wykonanie obudowy. Może nie mieć odpowiedniego otworu, aby interfejs został zainstalowany prawidłowo. A przypominam, że licznik znajduje się w naszym piwnicy. Lub w kotłowni. Tam jest wysoka wilgotność, nie można naruszać szczelności. Przerabianie obudowy pilnikiem to zły pomysł. Lepiej zainstalować coś, co pierwotnie nie wymaga dużych przeróbek. Często RS-485 to jedyna opcja.
Kolejna kwestia. Czy licznik jest podłączony do gwarantowanego zasilania? Jeśli nie, to działa na baterii. W tym trybie jest zaplanowany do ręcznego odczytu raz w miesiącu przez trzy minuty. Stałe korzystanie z VK-7 rozładowałoby jego baterię. Oznacza to, że trzeba pociągnąć gwarantowane zasilanie i zainstalować przetwornicę napięcia.
Dla każdego producenta liczników moduł zasilania się różni. Może to być zewnętrzny blok na szynę DIN lub wbudowany konwerter.
Oznacza to, że w naszym magazynie zawsze musi znajdować się zestaw różnych interfejsów i modułów zasilania dla każdego licznika. Asortyment jest imponujący.
Oczywiście, na końcu wszystkie koszty pokryje abonent. Ale on nie będzie czekał miesiąca, aż nadejdzie odpowiednie urządzenie. Potrzebuje kosztorysu na podłączenie natychmiast. Technologiczne obciążenie spoczywa więc na naszych barkach.
Wszystko, co opisałem, przekłada się na jasną mapę techniczną podłączenia, aby inżynierowie na miejscu nie musieli się zastanawiać, z czym mają do czynienia w kolejnym piwnicznym pomieszczeniu i co potrzebne jest do jego działania.
Mapa techniczna współistnieje z ogólnymi regulacjami dotyczącymi podłączenia. W końcu wystarczy włączyć licznik do naszej sieci, na port przełącznika trzeba jeszcze nałożyć odpowiedni VLAN, przeprowadzić diagnostykę i wykonać próbne odczyty. Dążymy do maksymalnej automatyzacji całego procesu, aby uniknąć błędów i nie angażować dodatkowych inżynierów.
Dobrze, napisaliśmy mapy techniczne, regulacje, automatyzację. Ustaliliśmy logistykę.
Gdzie jeszcze mogą kryć się pułapki?
Dane są odczytywane i trafiają do bazy.
Dla abonenta te liczby są obojętne. Potrzebuje raportu. Najlepiej w formie, do której jest przyzwyczajony. Jeszcze lepiej, jeśli od razu w formie zrozumiałego raportu, który może wydrukować, podpisać i złożyć. Zatem potrzebny jest prosty i przejrzysty interfejs, który pokazuje informacje dotyczące licznika i może automatycznie generować raport.
Nasza praca nie kończy się tutaj. Otóż istnieje kilka form raportów. W swojej istocie odzwierciedlają one to samo (zużytą energię), ale na różne sposoby.
Niektórzy abonenci raportują w wartościach absolutnych (to znaczy w kolumnie zużycia energii podawane są wartości od momentu zamontowania licznika), inni w delta (czyli w przypadku zużycia za dany okres czasu, bez odniesienia do wartości początkowych). W gruncie rzeczy stosują różnorodne praktyki, a nie jednolite standardy. Zdarzały się sytuacje, kiedy abonenci widzieli wszystkie potrzebne im wartości (ilość zużytej energii, objętość dostarczonego i straconego nośnika ciepła, różnice temperatur), ale kolumny w raporcie były w niewłaściwej kolejności.
Stąd kolejny krok — raport musi być konfigurowalny. Oznacza to, że abonent sam wybiera, co w jakiej kolejności ma się pojawić i jakie zasoby są w jego dokumencie.
Tu jest ciekawy moment. Wszystko jest w porządku, jeśli nasz licznik jest poprawnie zainstalowany. Ale zdarza się, że firma montażowa, przy instalacji ITP, popełnia błąd i niewłaściwie ustawia czas licznika. Spotkaliśmy urządzenia, które myślą, że jest 2010 rok. W naszym systemie będzie to wyglądać jak zerowe odczyty na bieżącą datę, a rzeczywiste zużycie — jeśli wybierzemy rok 2010. Tutaj bardzo przydają się delty. Mówimy, że w ciągu ostatnich dwudziestu czterech godzin zgromadziło się tyle a tyle.
Z pozoru, po co takie komplikacje? Czy tak trudno dostosować czas?
Dokładnie z VKT-7 to doprowadzi do całkowitego zera licznika oraz usunięcia archiwum z niego.
Abonent będzie zmuszony udowodnić dostawcom, że zainstalował ITP nie wczoraj, lecz już od pięciu lat.
I w końcu wisienka na torcie.
Certyfikacja
Mamy licznik, jest raport. Między nimi nasz system, który ten raport tworzy. Czy mu ufasz?
Ja — tak. Ale jak udowodnić, że wewnątrz nic się nie zmienia, że nie manipulujemy wartościami? To już kwestia certyfikacji. System ankietowania musi mieć certyfikat, który potwierdza jego bezstronność. Wszystkie duże systemy, takie jak LERS, Ja Energetyk i inne, mają taki certyfikat. My również go otrzymaliśmy, chociaż to kosztuje dużo i zajmuje sporo czasu.
Oczywiście, zawsze można pójść na skróty i kupić coś gotowego. Ale za to trzeba będzie zapłacić deweloperowi. A deweloper może zażądać nie tylko opłaty wstępnej, ale i abonamentu. To oznacza, że będziemy musieli dzielić się z nim częścią naszego tortu.
Po co to wszystko?
Główna problem nie tkwi w tym. Opracowanie własnego systemu — to również bardzo kosztowne i znacznie trudniejsze. Jednak daje to ważną przewagę. Dokładnie rozumiemy, jak to działa. Łatwo to skalujemy, możemy to modyfikować, jeśli zajdzie taka potrzeba. Abonent otrzymuje bardziej kompletną obsługę, a z naszej strony mamy stuprocentową kontrolę nad procesem.
To właśnie dlatego wybraliśmy drugą drogę. W nią zainwestowaliśmy rok życia naszych deweloperów i inżynierów terenowych. Teraz dokładnie rozumiemy działanie całego łańcucha.
Patrząc wstecz, zdaję sobie sprawę, że bez zdobytej wiedzy po prostu nie byłbym w stanie właściwie zinterpretować nienormalnego zachowania tego czy innego licznika.
Ponadto, na podstawie systemu zarządzania można zbudować coś więcej. Alarmy przy przekroczeniu zużycia, raporty o awariach. Wkrótce przygotowujemy wydanie aplikacji mobilnej.
Poszliśmy jeszcze dalej i do naszej platformy (inaczej tego już nie nazwiesz) dodaliśmy możliwość przyjmowania zgłoszeń od mieszkańców, możliwość zarządzania naszymi „inteligentnymi domofonami”, a także kontrolę oświetlenia ulicznego i kilka innych projektów, o których jak na razie nie pisałem.
Wszystko to jest skomplikowane, trudne i czasochłonne. Ale efekt jest tego wart. Klienci otrzymują gotowy, kompleksowy produkt.
Każdy operator, który planuje wejść w sektor mieszkaniowy, koniecznie stanie przed tym wyzwaniem. Czy je pokona?
To jest pytanie. Chodzi nie tylko o pieniądze. Jak pisałem wcześniej, tutaj potrzebna jest ścisła współpraca pracy w terenie i rozwoju. Nie wszyscy duzi gracze są do tego przyzwyczajeni. Jeśli wasi programiści siedzą w Moskwie, a podłączenia odbywają się w Nowosybirsku, czas potrzebny na gotowy produkt znacznie się wydłuża.
Czas pokaże, kto utrzyma się na tym rynku, a kto powie – do widzenia! Ale jedno wiem na pewno – przyjście i zajęcie rynku wyłącznie pieniędzmi się nie uda. Ten proces wymaga nietypowych podejść, dobrych inżynierów, zagłębiania się w regulacje, komunikacji z dostawcami i użytkownikami, a także ciągłego identyfikowania i pokonywania przeszkód.
P. S. W tym artykule świadomie skupiłem się na cieple i nie wspominam o elektryczności ani wodzie. Opisuję również podłączenie przewodowe. Jeśli mamy wyjście impulsowe – są tam swoje szczegóły, jak obowiązkowe weryfikacje po instalacji. Może się zdarzyć, że kablem się niega dosięgnąć, wtedy wchodzi LoRaWAN. Opisanie całej naszej platformy i etapów jej rozwoju w jednym artykule jest po prostu niemożliwe.
Źródło: habr.com
