Automatische meteruitlezing met de vuilniswagen

Innovatief uitleessysteem van warmtemeters met draadloze technologie op basis van bestaande infrastructuur

 

Mobiele draadloze uitlezing van meer dan 60.000 warmtemeters
Stadsverwarming Funen (Fjernvarme Fyn) in Odense (de op twee na grootste stad van Denemarken) is sinds 2004 bezig om het gehele bestand aan warmtemeters te vervangen – in totaal ongeveer 60.000 meters. Tegelijkertijd wordt er een intelligente oplossing voor de meteruitlezing ingevoerd.

 

 

In dit doorlopende proces worden er per jaar 5.000 meters vervangen.

In de eerste installatiefase in Odense lag er een aantal verschillende oplossingen voor automatische meteruitlezing en gegevensverzameling ter bespreking op tafel. De algemeen toegepaste systeemoplossingen voldeden echter niet geheel aan de behoefte van Stadsverwarming Funen. Een volledig radiografisch netwerk zou een al te omvattende oplossing zijn die zou inhouden dat het energiebedrijf een grote hoeveelheid gegevens moest verwerken. Anderzijds kwam de automatische uitlezing ter plaatse (bijv. met een handcomputer) niet in aanmerking als gevolg van de daarvoor benodigde mankracht. Het personeel zou al zijn tijd nodig hebben om de gegevens te verzamelen.

 

Er was een grootschalig concept voor automatische meteruitlezing nodig, waarin wel rekening werd gehouden met de specifieke eis die het nutsbedrijf aan de gegevens stelt. De oplossing moest eenvoudig en betaalbaar zijn, maar zonder dat dit ten koste gaat van de betrouwbaarheid van de gegevens. Deze eisen maakten een oplossing op maat noodzakelijk.

Het resultaat van de besprekingen is een mobiel radiografisch netwerk, een semi-automatische oplossing die de kostbare menselijke factor, die kwetsbaar is op het punt van betrouwbaarheid, tot een minimum terugbrengt.

 

De “vuilniswagen-oplossing”

In een betrekkelijk vroege fase van het proces ontstond het idee om gebruik te maken van reeds bestaande infrastructuur. De vuilniswagens werden aanvankelijk alleen maar als grap genoemd, maar al spoedig begonnen alle partijen zich bewust te worden van de mogelijkheden van dit scenario: de vuilniswagens rijden niet alleen volgens vast schema hun rit, zij komen ook langs bij elk afzonderlijk huishouden.

 

Het idee was om gebruik te maken van de ’automatisering’ van deze routine door de vuilniswagen uit te rusten met een zender/ontvanger die signalen van de meter kan opvangen en de gegevens naar het nutsbedrijf kan exporteren.

 

Daarna nam Stadsverwarming Funen contact op met de plaatselijke autoriteiten om het concept voor te leggen dat al spoedig werd aangeduid als de “vuilniswagen-oplossing”. Het project werd onmiddellijk goedgekeurd. Een doorslaggevende factor bij het verlenen van toestemming was dat Kamstrup, de leverancier van het systeem, ervoor kon instaan dat de chauffeur op geen enkele manier zou worden beïnvloed door de straling vanaf de zender/ontvanger en dat hij ongestoord zijn werk zou kunnen doen.

 

Het systeem wordt niet met de hand bediend en er is geen procedure voorgeschreven. De gegevens worden automatisch uitgelezen wanneer de vuilniswagens hun gebruikelijke route rijden.

 

 

De warmtemeters worden met geïntegreerde radiografische modules door de fabrikant geleverd. De zender/ontvanger bevindt zich in de wagen direct achter de zitplaats van de bestuurder en bevat twee onderdelen: een gegevensontvanger in de vorm van een radio concentrator en een GSM-modem. Het GSM-modem zendt de verzamelde gegevens naar het nutsbedrijf waar deze worden verwerkt door de programmatuur van de centrale.

 

Gegevens exporteren in één seconde

Als de wagens in de woonwijk rondrijden, roept de zender/ontvanger automatisch radiografisch de meters op. De meters antwoorden door, te samen met hun ID-nummer, de opgeslagen gegevens te zenden. Deze communicatie vindt binnen één seconde plaats. Het is van cruciaal belang dat het tijdstip van de draadloze communicatie is geoptimaliseerd omdat de informatie tijdens het langsrijden moet worden verzameld. De wagen hoeft niet stil te staan om de gegevensuitwisseling te doen plaatsvinden.

 

De transceiver bevindt zich achter de stoel van de bestuurder 

 

Het was van het begin af aan duidelijk dat het nutsbedrijf en de leverancier van het systeem zich aan de infrastructuur moesten aanpassen, en niet omgekeerd. Het personeel van de vuilniswagen mag op geen enkele wijze door de meteruitlezing worden gehinderd. Om een systeem waarbij geen menselijke handelingen betrokken zijn, optimaal te laten functioneren, moeten de meters worden gevoed door de netleiding zodat er direct wordt gereageerd. Meters met batterijvoeding zijn in rust wanneer zij niet communiceren, waardoor het even duurt voordat zij weer actief worden.

 

De geïntegreerde module van de afzonderlijke meter doet de verzending in de korte periode van gegevensexport met een effect van 10 milliwatt. De straling vanaf de meter komt daarmee overeen met de straling van een babyfoon of afstandsbediening. Ter vergelijking: een gewone mobiele telefoon heeft een effect van 2.000 milliwatt.

 

De binnenzijde van de data transceiver is voorzien van een GSM modem en een radio concentrator

De concentrator in de wagen werkt volgens een dynamische lijst van 200 meters die continu worden opgeroepen. Meters die niet in het systeem zijn opgenomen, maar wel worden opgeroepen, worden door de programmatuur van de centrale apart gehouden, wanneer het ID-nummer ervan niet in het gegevensbestand wordt herkend. Een meter waarmee eenmaal contact is gelegd, is binnen de eerstvolgende periode van 30 min. niet meer bereikbaar. Dit geeft bescherming tegen onnodige dubbele opslag van gegevens wanneer de wagen op de terugweg dezelfde weg aflegt.

 

De zender/ontvanger in de wagen heeft een opslagcapaciteit van 2.800 uitlezingen, wat overeenkomt met de uitlezingen van vier dagen. Deze capaciteit is geheel voldoende aangezien de zender/ontvanger dagelijks wordt geleegd: eenmaal per dag om 20.00 uur belt het nutsbedrijf de zender/ontvanger op om de gegevensoverdracht uit te voeren. Deze oproep wordt automatisch gedaan door de programmatuur van de centrale via een GSM-hoofdmodem.

 

Een en hetzelfde gegevenspakket dat door elke meter wordt afgeleverd, bevat een combinatie van huidige gegevens alsmede gegevens vanaf een sluitingsdatum, die zich al of niet bevinden in een klantenbestand dat aan het nutsbedrijf wordt gezonden. De sluitingsdatum in de gegevenslogger wordt steeds van tevoren vastgesteld op 23.59.59 uur van de laatste dag van de maand. De gegevens die op dit tijdstip zijn opgeslagen worden gebruikt voor facturering, interne analyse en productieprognose.

 

Onafhankelijk van de volgende keer dat de vuilniswagen langs komt, zorgen deze opgeslagen waarden ervoor dat het nutsbedrijf zijn gegevens voor de facturering van het gehele verzorgingsgebied van precies hetzelfde tijdstip krijgt. De huidige gegevens, welke bijvoorbeeld zijn ontleend aan de datum/tijd-klok en de lekdetectie, worden gebruikt om het bedrijf van het stadsverwarmingsnet te optimaliseren. Sinds het systeem is ingevoerd, is de mobiele concentrator eenmaal via GSM geactualiseerd met nieuwe programmatuur om het gegevenspakket opnieuw te definiëren.

 

Opwaarderen tot een totaal radiografisch netwerk

De communicatiemodule in elke afzonderlijke meter is een radioroutermodule die feitelijk in staat is om het radiosignaal van een andere meter in het netwerk door te geven. De vuilniswagen-oplossing houdt een rechtstreekse gegevensoverdracht in vanaf de meter naar de zender/ontvanger, maar door de reeds integraal opgenomen radioroutermodule is het systeem geschikt gemaakt om op een later tijdstip tot een totaal radionetwerk te worden opgewaardeerd. Doordat alle benodigde hardware reeds van te voren is geïnstalleerd, behoeft alleen de programmatuur te worden geactualiseerd om het systeem uit te rusten met onbegrensde opties voor automatische gegevensoverdracht.
 
Elke meter is dankzij de radioroutermodule in staat om het signaal naar 70 andere meters te geleiden en maakt deel uit van een netwerk waarin 300 geïntegreerde meters met elkaar communiceren. Deze grote flexibiliteit in communicatie zorgt voor een altijd open pad naar de permanent gemonteerde concentrator, ook als het radiografische signaal af en toe kan verzwakken.

 

Het totale radiografische netwerk geeft toegang tot een oneindige hoeveelheid gegevens en geeft het systeem een betrouwbaarheid van 100%; en het schakelt de tijdsfactor tijdens het oproepen uit, aangezien het nutsbedrijf op elk tijdstip contact kan leggen met de meters. Voorts kan een onbeperkt aantal uitlezingen worden gedaan, geheel onafhankelijk van het type gegevens.

 

De benodigde maandelijkse uitlezing door Stadsverwarming Funen wordt zonder moeite tot stand gebracht aangezien het huisvuil in Odense twee maal per maand wordt opgehaald. Mocht de oproep door wat voor oorzaak ook een meter missen, wordt er twee weken later opnieuw getracht om contact te maken. Dit vergroot de effectiviteit van de uitlezing sterk.

Het systeem is schaalbaar, waarmee wordt bedoeld dat het aantal meetpunten oneindig kan worden uitgebreid zonder dat dit ten koste gaat van de effectiviteit. Uit alle ervaringen blijkt dat radiografische communicatie verreweg de meest betrouwbare oplossing is.

 

Kaart van Odense – Blauwe stippen geven de reeds uitgelezen warmtemeters weer; gele stippen geven een overzicht van de meters die (nog) niet zijn uitgelezen 

 

Vanaf het begin van het project heeft Kamstrup een doelgebied van 2.035 meters aangewezen die  intensief zijn gevolgd om de werking te optimaliseren. In dit gebied vertoonden 19 meters problemen met de uitlezing doordat zij te ver op afstand van de zender/ontvanger op de vuilniswagen waren geplaatst. Met behulp van het Microsoft MapPoint-programma en een GIS-kaart konden de meters worden opgespoord die problemen gaven. In veel gevallen bleek het te gaan om grote gebouwen, zoals scholen of zwembaden waar de meters niet waren geplaatst in de buurt van de opstelplaats voor vuilnis. In nauwe samenwerking konden het nutsbedrijf en de leverancier van het systeem toen een fouten opsporingsplan opzetten.

 

Er zijn een aantal oplossingen mogelijk. De meter kan worden uitgerust met een eigen GSM-module; er kan een antenna worden geplaatst om het bereik te vergroten; of er kan nog een concentrator permanent tussen de meter en de opstelplaats voor vuilnis worden bijgeplaatst.

 

Meervoudig uitleessysteem voor nutsbedrijven

De vuilniswagen-oplossing vindt snel een ruimere toepassing. Momenteel worden er in Esbjerg zo’n 40.000 warmte  en watermeters geïnstalleerd in een meervoudig uitleessysteem voor nutsbedrijven. Bij automatische uitlezing is meervoudige facturering duidelijk een mogelijkheid.

Elektriciteitsmeters zijn echter uitgesloten van de mobiele radiografische oplossing. Elektriciteitsbedrijven verlangen grote hoeveelheden gegevens en kortere perioden tussen de uitlezingen. Voor een gecombineerd systeem met automatische meteruitlezing voor drie nutsvoorzieningen (elektriciteit, warmte en water) is een totaal radiografisch netwerk nodig, zoals in het Roskilde-Hillerød-project (bij Kopenhagen).

 

Met de mobiele radiografische oplossing worden de bedrijfskosten tot een minimum teruggebracht. De investering wordt waarschijnlijk binnen acht jaar terugverdiend. De belangrijkste oorzaak van de kostenvermindering wordt gevonden in het feit dat er weinig mensen nodig zijn om de benodigde gegevens te verzamelen. Maar afgezien van het financiële voordeel, heeft Stadsverwarming Funen baat bij een veel gedetailleerder overzicht van het verbruik van de individuele huishoudens wat erop neerkomt dat de klant beter kan worden geholpen en het energie-advies flink is verbeterd. Problemen met de levering en met name onregelmatige verbruikspatronen worden nu veel eerder opgemerkt dan vroeger; bovendien helpen de veel nauwkeurigere statistieken om het belastingsbeheer beter te regelen omdat de vraag naar energie precies bekend is.

 

Van verzamelen naar analyse van gegevens

Alles in ogenschouw nemend, biedt het automatische systeem voor uitlezing op afstand perspectieven doordat hulpbronnen beter kunnen worden ingezet. Tijd en personeel kunnen worden weggehaald bij het vervelende verzamelen van gegevens en overgebracht naar de analyse van gegevens en naar werkzaamheden die meer op de klant zijn gericht. Het hedendaagse nutsbedrijf staan nog meer gecompliceerde uitdagingen te wachten van de kant van afnemers en wetgevers. Vroeger stond de betrouwbaarheid van de levering centraal in het bedrijf, terwijl er nu ook moet worden gekeken naar vermindering van de CO2-uitstoot.

 

Energiebedrijven moeten daarom overgaan tot een aantal energiebesparende initiatieven om concurrerend te blijven en zich voorbereiden op beleidsmaatregelen in de toekomst. Een van die initiatieven is, de afnemers te motiveren om te komen tot een energiebewuster gedrag. Een efficiënt hulpmiddel daarbij zijn betrouwbare verbruiksstatistieken.