Inteligentne liczniki gazu: jak zbudowane i działają inteligentne przepływomierze + szczegóły montażu nowych liczników

Technologie cyfrowe otwierają nowe możliwości uzyskiwania dokładnych informacji o zużyciu energii elektrycznej, wody, gazu i innych zasobów energii konsumowanych przez ludność. A teraz rynek oferuje konsumentom inteligentne liczniki gazu, które są w stanie mierzyć zużycie z dużą dokładnością.

Co więcej, oprócz dokładnych pomiarów, nowa klasa urządzeń zapewnia pełne przesyłanie danych pomiarowych bez angażowania ludzi – konsumentów gazu. Ale jak działa taki licznik i czy można go zainstalować samodzielnie?

Właśnie te pytania poruszymy w naszym artykule – rozważymy budowę i zasadę działania nowych liczników, omówimy zasady instalacji i przygotowania do eksploatacji. Przedstawiony materiał uzupełnimy tematycznymi zdjęciami i filmami.

Czym jest „inteligentny” przepływomierz?

Spróbujmy razem zrozumieć, czym jest nowy inteligentny licznik gazu i jak działa. Termin „inteligentny” w odniesieniu do nowego przyrządu pomiarowego należy rozumieć po prostu jako funkcjonalność nowoczesnej elektroniki opartej na mikroprocesorze.

Sterowanie mikroprocesorowe (w istocie komputerowe) różnego rodzaju urządzeniami – to zjawisko, które stało się już codziennością. Teraz przyszła kolej na gazowe urządzenia pomiarowe, które w większości wciąż pozostają mechaniczne. Ale jeśli połączymy inteligentne sterowanie z funkcją pomiaru, otrzymamy inteligentny licznik.

Przykład urządzenia pomiarowego gazu o mechanicznym działaniu. Urządzenia tego typu nie w pełni odpowiadają potrzebom współczesnej gospodarki narodowej.

Jeśli zrealizujemy ideę instalacji w pełni inteligentnych liczników gazu, uzyskamy poważny przełom w dziedzinie pomiaru zużycia gazu przez ludność. Zalecamy również zapoznać się z normami zużycia gazu.

W przypadku instalacji inteligentnych urządzeń pomiarowych zapewnione jest:

• wysoka dokładność pomiarów;
• wysoki stopień niezawodności urządzeń;
• niezawodna ochrona przed nieuprawnionym dostępem;
• uniwersalność montażu;
• automatyczne przesyłanie danych.

Nowe inteligentne urządzenie rzeczywiście można uznać za „inteligentne”, biorąc pod uwagę jego zdolność do wykonywania pomiarów objętości gazu niezależnych od ciśnienia, przeprowadzania autodiagnostyki oraz zdalnego określania i rejestrowania wpływów zewnętrznych.

Inteligentny gazomierz samodzielnie określa charakterystykę gazu domowego dostarczanego do naszych mieszkań, prowadzi archiwum informacji o pomiarach i zdarzeniach technicznych.

Budowa urządzenia i zasada działania

Istnieje szereg opracowań inteligentnych gazomierzy wykonanych przez specjalistów z zagranicy, a także przez krajowych specjalistów.

Jednak, sądząc po informacjach za pierwszy kwartał 2019 roku, krajowi producenci nie są jeszcze gotowi wprowadzić na rynek komercyjny urządzeń w pełni spełniających wszystkie wymagania inteligentnego urządzenia.

Istnieje kilka urządzeń krajowych firm, które w przybliżeniu przypominają inteligentne konstrukcje do pomiaru gazu:

• «Grand» – SPI G4 – G10;
• «Wektor» – T G4;
• SGBET «Sigma» G1,6 – G10;
• «Omega» ETK GSM G1,6 – G4;
• SGBU G1,6 – G6;
• BK-G ETe G4, G6;

W rzeczywistości wszystkie te urządzenia są prototypami starych systemów mechanicznych, po prostu uzupełnionych modułem elektronicznym. W związku z tym nie zapewniają one pełnej funkcjonalności inteligentnego urządzenia.

Niemniej jednak istnieją opracowania z 2019 roku, o czym szczegółowo porozmawiamy poniżej.

Gazomierz «Grand» – próba realizacji inteligentnego urządzenia. W rezultacie urządzenie okazało się działające, ale niewystarczająco spełniające wszystkie wymagania prawdziwie inteligentnej elektroniki.

Importowane moduły pomiarowe, na przykład produkty firmy «Metrix» («Apator»), w zasadzie spełniają deklarowane wymagania dotyczące inteligentnego wyposażenia.

Jednak, jak twierdzą krajowi specjaliści, gazomierze «Apator» i innych zagranicznych firm nie odpowiadają pomiarom objętości gazu dla warunków standardowych (T = +20 °C, P = 101,3 kPa).

Opcja #1 — przepływomierze «Metrix»

Przykładem inteligentnego gazomierza z importu mogą być już niektóre nowe produkty firmy «Apator» z serii «Metrix».

W szczególności na uwagę zasługują dwa opracowania: moduł inteligentny «UniSmart» i system hybrydowy «GybridSmart».

Wygląd modułu pomocniczego klasy «UniSmart», przeznaczonego do wyposażenia zwykłego mechanicznego urządzenia do pomiaru gazu typu membranowego.

Pierwsze opracowanie «UniSmart» przedstawione jest jako moduł pomocniczy, który uzupełnia istniejące urządzenie pomiarowe, na przykład serii «UG». Moduł obsługuje protokół (WMB) standardu EN13757-4, co gwarantuje możliwość podłączenia do urządzeń innych producentów.

Moduł podłącza się bezpośrednio do licznika gazu i funkcjonalnie działa podobnie do kontaktronu (czujnika impulsów). Jednemu obrotowi bębna mechanicznego licznika odpowiada jeden impuls czujnika – w ten sposób realizowana jest funkcja odczytu danych przez moduł „UniSmart”.

Do transmisji odczytanych danych na serwer organizowana jest praca kanału radiowego – elektroniki wbudowanej w module. Wszystkie niezbędne parametry pracy modułu są wstępnie zaprogramowane i zapisane w „oprogramowaniu” urządzenia (układ pamięci). Dane oprogramowania można zmieniać w razie potrzeby, w tym zdalnie.

Bardziej zaawansowane urządzenie z serii „Smart” urządzeń pomiarowych, stanowiące praktycznie kompletną konstrukcję, obejmującą urządzenie pomiarowe wyposażone w cyfrowe inteligentne funkcje.

Drugie opracowanie – „GybridSmart”. Przyrząd w istocie stanowi analogię pierwszego urządzenia „UniSmart”, z tą tylko różnicą, że w tej wersji zastosowano konstrukcję „dwa w jednym”. Oznacza to, że licznik gazu i funkcjonalny inteligentny moduł stanowią jedną całość.

Opcja #2 — mikrotermalny licznik inteligentny

Nowe opracowanie rosyjskiej firmy „Technomier” (m. Arzamas) — to mikrotermalne urządzenie przeznaczone do wykonywania bezpośrednich pomiarów przepływającej objętości gazu ziemnego.

Cechy urządzenia inteligentnego przepływomierza

Przyrząd w pełni odpowiada standardowym warunkom pomiaru jednostek objętości (T= +20 °C, P=101,3 kPa). Parametry są przesyłane na zdalny serwer za pomocą systemu komunikacji komórkowej (GRPS).

Struktura inteligentnego licznika gazu – produktu firmy „Technomier”: 1 – płytka elektroniki; 2 – czujnik o właściwościach mikrotermalnych do pomiaru objętości gazu; 3 – obudowa przyrządu (aluminium); 4 – plastikowa pokrywa.

Na obrazku powyżej struktura konstrukcji mikrotermalnego miernika z serii inteligentnych przyrządów.

Jak widać na ilustracji, głównymi składnikami przyrządu są:

• solidna i niezawodna obudowa;
• wbudowany czujnik mikrotermalny;
• moduł elektroniki;
• kontrolny wyświetlacz LCD;
• osłona ochronna (pokrywa) modułu elektronicznego i wyświetlacza.

Płytka elektroniczna zawiera mikrokontroler, odpowiednie wyposażenie w komponenty elektroniczne oraz podłączony cyfrowy wskaźnik (kontrolny wyświetlacz). Elektronika płytki zapewnia zarówno procedurę pomiaru, jak i procedurę generowania/przesyłania danych (wbudowany moduł telemetrii).

Jak działa mikrotermalny licznik?

Urządzeniem przetwarzającym przepływ objętościowy gazu w konstrukcji licznika jest czujnik mikrotermalny. Konkretnie w opracowaniu firmy „Technomier” zastosowano czujnik serii SGM6xxx (produkt szwajcarskich producentów).

Mierzy przepływające medium na zasadzie kalorymetrycznej. Wykonany jest w technologii MEMS, dzięki czemu zapewnia wysokie parametry eksploatacyjne.

Schemat blokowy mikrotermicznego czujnika pomiaru przepływu gazu: 1 – kanał roboczy; 2 – element grzejny; 3 – płytka krzemowa (podłoże); 4 – kanał wyrównawczy; 5 – czujniki temperatury; 6 – strumień gazu

Czujnik działa w następujący sposób: na drodze przepływu gazu ziemnego (kanał roboczy) na krzemowym podłożu zainstalowany jest modułowy element czuły, składający się z grzałki i pary czujników temperatury. Przepływający strumień gazu jest podgrzewany bezpośrednio w tej części, gdzie są zainstalowane czujniki temperatury.

W rezultacie ograniczony strumień gazu ma nieco inną temperaturę, co powoduje powstanie różnicy temperatur. Teoretycznie jest to dość skomplikowany proces fizyczny, ale najważniejsze, że działa, i to bardzo dobrze pod względem dokładności pomiarów.

Opcja #3 — licznik gazu na kartę inteligentną

Na przykładzie produktu firmy «Actaris» przyjrzyjmy się jeszcze jednemu całkiem nowoczesnemu urządzeniu, które stanowi gazomierz membranowy, uzupełniony kontrolą realizacji płatności.

Cechą charakterystyczną tej konstrukcji jest obecność zaworu odcinającego, który automatycznie zamyka dopływ gazu, na przykład w przypadku awarii.

Jednak ten sam element konstrukcji jest z powodzeniem wykorzystywany do blokady w przypadku niezapłacenia przez konsumenta za pobór gazu.

Wersja gazomierza domowego uzupełnionego czytnikiem kart inteligentnych. Wbudowany moduł odczytujący działa jako blokada dopływu gazu w przypadku awarii, nieautoryzowanego dostępu, a także w przypadku opóźnienia w płatności.

Taki gazomierz posiada w swojej konstrukcji urządzenie do odczytu danych z karty. Chodzi o plastikową kartę inteligentną abonenta, która stanowi dodatek do zainstalowanego przez użytkownika licznika.

Mimo że w rzeczywistości mamy do czynienia z mechanicznym systemem kontroli zużycia gazu, dzięki zainstalowaniu modułu odczytu kart inteligentnych urządzenie zostało przekształcone w półautomatyczny system.

Użytkownik wystarczy włożyć kartę inteligentną do odpowiedniego gniazda. Urządzenie automatycznie odczytuje wymagane informacje i pobiera środki na poczet opłaty za zużycie gazu domowego. Jeśli środki się skończyły, a użytkownik nie zadbał na czas o doładowanie konta, inteligentny licznik natychmiast odcina dopływ gazu dla konkretnego abonenta.

Zasilanie energetyczne inteligentnego miernika

Inteligentne gazomierze, podobnie jak proste elektroniczne, są całkowicie autonomiczne – nie wymagają dodatkowego zasilania sieciowego. Autonomię urządzeń zapewnia para ogniw zasilających – baterii.

W szczególności głównym elementem energetycznym jest akumulator Li-SOC12 (litowo-tionylochlorkowy), natomiast rezerwowym – bateria Li-MnO₂ (litowo-manganowa).

Głównym źródłem energii inteligentnego licznika gazu jest akumulator litowo-tionylowy (Li-SOC12). Zapewnia dziesięcioletnią żywotność inteligentnego urządzenia pomiarowego.

Główna bateria dostarcza napięcie 3,6 V, jest wyjmowana i całkowicie wymienialna. Druga (rezerwowa) bateria jest trwale wlutowana w płytkę elektroniczną, dlatego nie przewiduje się jej wymiany.

To źródło zasilania o napięciu 3 V podłącza się do systemu podczas wymiany głównej baterii, zapewniając zachowanie parametrów technicznych urządzenia.

Zgodnie ze specyfikacją producenta, główne źródło zasilania wystarcza na pracę licznika przez okres do 10 lat. Dlatego wymiana akumulatora z reguły zbiega się z procedurą legalizacji urządzeń, która zwykle przeprowadzana jest co 5-6 lat. Żywotność baterii rezerwowej, przy braku głównego akumulatora, jest gwarantowana przez 1 rok.

Zasady instalacji nowych liczników

Biorąc pod uwagę zróżnicowane warunki eksploatacji urządzeń, dla liczników gazu, w tym konstrukcji inteligentnych, obowiązują odpowiednie normy rozmieszczenia względem innych urządzeń gazowych oraz zasady (wymagania) dotyczące montażu.

Procedura montażu urządzenia do pomiaru zużycia gazu domowego tradycyjnie wiąże się z przestrzeganiem odpowiednich norm i przepisów. W przypadku nowoczesnych inteligentnych liczników te zasady są łatwe do spełnienia.

W szczególności dla urządzenia produkcji „Technomer” wymagania przedstawiają się następująco:

1. Urządzenie należy montować wewnątrz zamkniętych pomieszczeń gospodarczych, w ostateczności – na zewnątrz pod specjalnie przystosowanym zadaszeniem. Licznik należy skutecznie chronić przed bezpośrednim promieniowaniem słonecznym i opadami.
2. Dopuszcza się montaż urządzenia na rurociągach ułożonych zarówno pionowo, jak i poziomo, przy czym nie ma znaczenia, pod jakim kątem przeprowadzana jest instalacja.
3. Jeśli montaż odbywa się na odcinku rury poziomej lub pionowej, kierunek przepływu gazu przez licznik może być pomijany. To znaczy, urządzenie można ustawić w dowolnej pozycji pod względem kierunku. Producent zaleca jednak przestrzeganie kierunku zgodnego ze wskaźnikiem na obudowie licznika.
4. Niedopuszczalny jest montaż licznika w najniższych punktach przebiegu rury gazowej, ponieważ w takiej konfiguracji istnieje ryzyko gromadzenia się kondensatu.
5. Jeśli próby kontrolne wykazują obecność wody w gazie domowym, licznik kontrolny należy montować na pionowym rurociągu, wybierając kierunek przepływu z góry na dół.

Planując montaż nowego licznika gazu w konkretnym miejscu w mieszkaniach, należy zapewnić ochronę urządzenia przed możliwymi uderzeniami, wibracjami i innymi wpływami mechanicznymi.

Również, w przypadku przeniesienia przepływomierza nie można zapominać o zatwierdzonych zasadach przenoszenia.

Inteligentny licznik przepływu gazu z serii urządzeń «SMT Smart G4» i punkty pomontażowej «rejestracji»: 1 – punkt mocowania plomby organizacji przeprowadzającej legalizację; 2 – punkt mocowania plomby kontrolnej organizacji dostarczającej gaz do odbiorcy; 3 – punkt plombowania złącza wlotowego urządzenia.

Wymagania montażowe nie określają konkretnej wartości średnicy nominalnej rury, ani nie określają zasad zachowania współosiowości króćców przepływomierza i rur. Nie ma również konkretnych wymagań dotyczących stopnia okrągłości rur, występowania progów w punktach połączenia licznika z rurą gazową.

Przygotowanie do eksploatacji i uruchomienie

Zgodnie z ustalonymi zasadami, pomontażowe przygotowanie inteligentnego licznika do uruchomienia zakłada wykonanie procedury sprawdzenia zamontowanego zespołu pod kątem szczelności.

Do tego stosuje się standardowe środki – w warunkach domowych pianę mydlaną, profesjonalnie – czujniki wycieku gazu.

Po sprawdzeniu urządzenie jest uruchamiane do eksploatacji. Zalecana metoda uruchomienia – płynne otwarcie zaworu odcinającego gaz na linii, gdzie zainstalowany jest licznik.

Należy zapewnić wypełnienie obszaru roboczego inteligentnego miernika bez gwałtownego wzrostu ciśnienia, aby nie uszkodzić uderzeniem pneumatycznym wrażliwych elementów systemu.

Zalecamy również zapoznanie się z normami i zasadami plombowania gazomierzy.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Nowość zawsze nieco przeraża potencjalnych użytkowników lub odbiorców. Niemniej jednak od postępu technologicznego nie ma ucieczki. Co więcej, technologie znacząco rozwijają komponent usługowy.

Instalując inteligentny licznik gazu we własnym mieszkaniu, potencjalny odbiorca zdejmuje z siebie zadanie stałej kontroli danych i przekazywania informacji na miejsce zapytania. Jest prosty w instalacji i użytkowaniu, niezwykle mało wymagający w obsłudze.

A co Państwo sądzą o wymianie starych liczników na nowe inteligentne przepływomierze? Jeśli Państwo korzystają z takiego inteligentnego urządzenia pomiarowego, prosimy podzielić się z innymi odwiedzającymi naszą stronę swoim doświadczeniem, opowiedzieć o zaletach i wadach odkrytych w trakcie eksploatacji. Prosimy wyrażać swoje zdanie, brać udział w dyskusjach i rozmowach – formularz kontaktowy znajduje się poniżej.