Làm cách nào để đánh giá các tùy chọn kết nối cho đồng hồ nước thông minh trong thời đại IoT?

0

Sự hứa hẹn của các đồng hồ thông minh được kết nối đã được thảo luận trong nhiều năm và nhiều tiện ích đã sử dụng các giải pháp đọc thông tin di động trong nhiều năm, nhưng chỉ một số ít bắt đầu xem xét nghiêm túc việc triển khai kết nối mạng cố định, đặc biệt là ở Bắc Mỹ và Châu Âu. Kết nối không dây được nhìn nhận rộng rãi hơn như một yếu tố quyết định chính, nhưng mảng công nghệ có sẵn là rộng và các hình thức đo khác nhau có các yêu cầu cụ thể giúp chúng phù hợp hơn với các công nghệ không dây cụ thể.

Liên minh LoRa giải thích tại sao các mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) có các thuộc tính mà các dự án đồng hồ đo nước yêu cầu.

Theo nghiên cứu của ABI, nỗ lực này nhằm số hóa các mạng lưới phân phối của các tiện ích số hóa quản lý nước trong cộng đồng sẽ tạo ra một cơ sở lắp đặt 400 triệu đồng hồ nước thông minh trên toàn thế giới vào năm 2026. Điều này minh họa quy mô và tiềm năng tuyệt vời của các hệ thống đồng hồ đo nước toàn cầu và làm sáng tỏ khối lượng dữ liệu khổng lồ mà đồng hồ nước sẽ thu thập và truyền tải. Việc quản lý những dữ liệu này sẽ phức tạp và liên quan đến khả năng quản lý và phân tích dữ liệu khổng lồ.

Điều quan trọng, không có gì là miễn phí. Tài nguyên điện toán đám mây và khả năng kết nối máy đo với các hệ thống quản lý sẽ phải được chi trả, các nhà cung cấp nước cần cân bằng cẩn thận giá trị được tạo ra với các chi phí phát sinh.

Trí thông minh dựa trên thiết bị này giúp giảm nhu cầu truyền hàng tỉ thông tin không liên quan và yêu cầu lưu trữ và phân tích những dữ liệu này một cách vô nghĩa. Đồng thời, nếu sử dụng đồng hồ nước để xác định sự cố khẩn cấp như rò rỉ hoặc van thông minh cần phải tắt vì lý do vận hành, thông tin đó và lệnh đó cần được ưu tiên và truyền thông bởi các hệ thống mạng mạnh mẽ, an toàn và nhanh chóng để hành động có thể được thực hiện nhanh chóng.

Tại sao nước khác với các tiện ích khác?

Cần phải thừa nhận rằng di sản và nhu cầu thiết yếu đối với việc cung cấp nước là trách nhiệm của chính quyền địa phương hơn là quốc gia. Mặc dù có những ngoại lệ cho điều này, đáng chú ý là ở châu Phi, các công ty cấp nước ở Hoa Kỳ, Châu Âu, Ấn Độ và Trung Quốc là những doanh nghiệp địa phương hóa cao. Điều này làm cho ngành công nghiệp nước bị phân mảnh hơn so với các tiện ích khác.

Các tiện ích về sử dụng và cung cấp nước cần các chức năng cụ thể trong các nền tảng quản lý dữ liệu đồng hồ (MDM), chẳng hạn như tính linh hoạt để mở rộng phạm vi phủ sóng mạng và tích hợp vào các hệ thống tiện ích nước trong các lĩnh vực như chất lượng nước, phát hiện rò rỉ và áp lực, v.v. Ngoài ra còn có các yêu cầu khác như tuổi thọ pin, phạm vi bảo hiểm sâu, và bảo mật với chi phí phải chăng.

Cách mở khóa tiềm năng về hiệu quả cao hơn

Các triển khai trước đó đã chứng kiến việc áp dụng Đọc đồng hồ tự động (AMR), sử dụng thiết bị vô tuyến di động để thu thập dữ liệu ở chế độ đi bộ hoặc lái xe, đôi khi bị nhầm lẫn với AMI ở một số thị trường. Một điểm khác biệt chính ở đây là các giải pháp AMR chỉ cung cấp một tập hợp liên kết cơ bản của dữ liệu công tơ và không có báo động trong thời gian gần, do đó, các dịch vụ, phân tích và chất lượng dữ liệu được thu thập rất khác so với AMI thường xuyên truyền dữ liệu công tơ nhiều hơn và báo động trong thông tin cập nhật.

AMI cho phép các tiện ích tận hưởng lợi ích lớn hơn từ độ chi tiết dữ liệu được cải thiện. Ví dụ, dữ liệu có thể được thu thập trong khoảng thời gian mười phút và được truyền hàng ngày. Tiện ích nước có thể cải thiện hoạt động thông qua phân tích nhu cầu, xác định rò rỉ nước tìm cách giảm lượng nước không thu.

Điều này mở ra giá trị đáng kể vì đồng hồ đo thông minh với AMI có thể giúp cải thiện 8 đến 10 phần trăm hiệu quả hoạt động của các tiện ích trong bốn năm, theo kết quả từ triển khai nước thông minh Birdz ở Eau du Grand Lyon (Pháp).

Đối với các tiện ích cấp nước mà chưa chuyển sang mô hình giám sát từ xa, kết nối LPWAN là lựa chọn rõ ràng vì dễ dàng và tốc độ cài đặt. Đối với những tiện ích thích AMR, điều chế FSK hoặc ZigBee hoặc Bluetooth là các tùy chọn nhưng đòi hỏi đầu tư lớn vào lao động và đội xe. Lời hứa thực sự nằm ở các hệ thống tự động có thể thu thập, truyền, phân tích dữ liệu công tơ và cho phép các lệnh đường xuống với sự tương tác tối thiểu của con người.

Bên trong các mạng LPWA khác nhau

LPWAN đã được lựa chọn bởi các tiện ích giám sát nước vì nó kết hợp cực kỳ tầm xa – đo bằng dặm – với khả năng thâm nhập sâu cộng với thời lượng pin cao khi sử dụng dưới lòng đất và trong nhà lên đến hai thập kỷ. Trường này đang trở nên đông đúc với các tùy chọn LPWAN như IoT băng thông hẹp (NB-IoT), Sigfox và LoRaWAN, xem Hình 1 bên dưới.

Đối với các ứng dụng đo nước, có tải trọng dữ liệu tương đối thấp và hiếm khi yêu cầu độ trễ thấp hoặc chất lượng dịch vụ cao, rõ ràng Sigfox và LoRaWAN cung cấp phạm vi, tuổi thọ pin, khả năng bao phủ, dễ triển khai và hiệu quả chi phí mà ngành công nghiệp nước yêu cầu. Có nhiều điểm chung giữa các công nghệ, nhưng sự khác biệt tồn tại cần được xem xét cẩn thận.

Hệ sinh thái nhà phát triển rộng

Một tiêu chí khác để lựa chọn là sự trưởng thành của công nghệ và hệ sinh thái để cung cấp nhiều lựa chọn hơn về ứng dụng và số lượng thiết bị.

Public và Private LPWANs

Linh hoạt để lựa chọn giữa các mô hình kinh doanh công cộng, tư nhân hoặc lai cho phép các tiện ích giám sát hệ thống nước tìm thấy sự phù hợp nhất. Nhiều triển khai và trải nghiệm trưởng thành liên quan đến các mạng này cho phép các tiện ích đánh giá lợi ích của LPWAN công cộng so với tư nhân từ trải nghiệm thực tế của các tiện ích khác và cũng để hiểu được ưu điểm giữa xây dựng, mua hoặc chia sẻ, kết nối.

Quyết định này sẽ phụ thuộc vào nhu cầu cá nhân của các tiện ích nước. Nếu họ coi trọng sự kiểm soát mà việc có một mạng riêng mang lại cho họ nếu cơ sở được cài đặt của họ bao gồm một khu vực có thể quản lý được và nếu họ có khả năng chi tiêu vốn trả trước, việc xây dựng các mạng riêng có thể có ý nghĩa. Tuy nhiên, đối với một số tiện ích nước, sự phức tạp của cấu hình mạng, những thách thức trong việc lựa chọn sản phẩm và gánh nặng quản lý mạng sẽ dễ dàng thuê ngoài hơn cho nhà cung cấp cơ sở hạ tầng mạng chuyên nghiệp trên mô hình dịch vụ.

Duy trì an ninh lâu dài

Một yếu tố quan trọng khác là bảo mật. Đồng hồ nước cần được bảo mật để bảo vệ thông tin của cả người dùng và nhà cung cấp nước khỏi hoạt động lừa đảo mà còn, và có lẽ quan trọng hơn, vì vậy chúng không cung cấp điểm yếu về bảo mật mà tội phạm mạng có thể xâm nhập vào mạng doanh nghiệp. Đây là một điểm quan trọng, vì không phải tất cả các LPWAN đều được thiết kế để phù hợp với tiêu chí thiết kế chung của mức tiêu thụ điện năng thấp, độ phức tạp triển khai thấp và khả năng mở rộng cao cùng với các khóa bảo mật riêng biệt cho nhà điều hành mạng một mặt và ứng dụng người dùng cuối trên khác và với các lợi ích như xác thực lẫn nhau, bảo vệ tính toàn vẹn và bảo mật.

LoRaWAN đang được sử dụng bởi các tiện ích về nước như thế nào?

Có một công nghệ LPWAN không được cấp phép giải quyết tất cả các cân nhắc được đề cập ở đây – LoRaWAN. Đã được sử dụng bởi một số tiện ích giám sát hệ thống nước, các giải pháp đang phát triển và nhiều ví dụ về việc triển khai thành công hiện đang tồn tại. Một ví dụ, ở Tây Ban Nha, liên quan đến việc triển khai 20.000 đồng hồ nước của FACSA tiện ích địa phương trong khu vực Castellon de la Plana. Dự án được thực hiện bởi IoTsens thay mặt FACSA, công ty quản lý kiểm soát và theo dõi nước tại hơn 70 thành phố để phục vụ hơn bốn triệu công dân, đã thấy kết nối của các đồng hồ nước khác nhau với nền tảng đám mây IoTsens thông qua LoRaWAN và thông qua một máy chủ được vận hành bởi IoTsens.

Việc triển khai bắt đầu với một bằng chứng về khái niệm liên quan đến 600 đồng hồ nước thông minh và dẫn đến bước thứ hai của việc triển khai đầy đủ hiện tại, bao gồm 20.000 đồng hồ nước được kết nối với Cổng LoRaWAN ngoài trời IP67 từ MultiTech. Giải pháp IoTsens bao gồm một phương pháp tích hợp của máy đo tele đọc thu thập dữ liệu từ xa và tự động trong thời gian gần như thời gian thực. Ngoài ra, hệ thống có thể làm việc với bảy thương hiệu máy đo khác nhau bằng cách sử dụng một nền tảng truyền thông duy nhất để đạt được sự quản lý nhanh chóng và hiệu quả của mạng lưới cung ứng.

Ở Úc, NNNco, một nhà điều hành LoRaWAN công cộng, đã bắt đầu triển khai mạng kết nối 170.000 đồng hồ nước ở khu vực Bờ Biển Vàng, minh họa cách các thành phố nhìn thấy lợi ích của công nghệ đã sẵn sàng sử dụng cho IoT.

Một ví dụ khác, lần này tại Vương quốc Anh liên quan đến việc BT cung cấp mạng LoRaWAN cho nhà cung cấp nước khu vực, Northumbrian Water. BT đã cài đặt khoảng 150 cảm biến trong mạng lưới của công ty để thu thập dữ liệu về các yếu tố như lưu lượng nước, áp lực và chất lượng. Công nghệ này đã được lựa chọn vì khả năng hỗ trợ các thiết bị chạy bằng pin có tuổi thọ cao trong khoảng cách xa trong thời gian dài.

Triển khai hàng triệu đồng hồ thông minh!

Các nhà khai thác viễn thông lớn đang cam kết với LoRaWAN cho các dự án rất lớn. Nova Veolia và công ty con Birdz, công ty tiên phong trong lĩnh vực tiêu thụ năng lượng từ xa cho Thành phố thông minh, đang hợp tác với Orange để giúp họ số hóa các dịch vụ liên quan đến nước của Veolia ở Pháp. Mục tiêu của họ là đọc hơn 70 phần trăm đồng hồ đo của họ từ xa vào năm 2027 trong một thỏa thuận sẽ thấy hơn ba triệu đồng hồ nước được kết nối với các mạng LoRaWAN công cộng bao gồm hơn 30.000 đô thị và 95% dân số của đô thị Pháp.

Tại Hoa Kỳ, mỗi thông cáo báo chí của công ty, Tập đoàn Neptune Technology đang hợp tác với các nhà cung cấp mạng địa phương Senet và Comcast về một giải pháp IoT được thiết kế để đẩy nhanh các dự án thành phố thông minh tập trung vào AMI. Giải pháp kết hợp các mạng LoRaWAN với các đồng hồ và cảm biến nước của Neptune.

Cân nhắc trong tương lai

Kết nối không dây của đồng hồ nước thông minh đang mở khóa tăng hiệu quả đáng kể cho các nhà cung cấp nước trên toàn cầu và, vì nguồn cung cấp nước trở nên hạn chế hơn ở nhiều địa điểm, nên kiểm soát sử dụng quá mức, hạn chế rò rỉ và các cơ chế tiềm năng để sạc linh hoạt hơn cho nước. Cam kết của các công ty cấp nước và các đối tác kết nối lớn để triển khai hàng triệu đồng hồ nước thông minh để triển khai, trải dài trong nhiều năm kể từ bây giờ, với tuổi thọ lên đến 20 năm kể từ bây giờ minh họa rằng lựa chọn kết nối là một quyết định lâu dài đòi hỏi các tiện ích nước và nhà cung cấp đồng hồ để đánh giá cẩn thận thiết kế đồng hồ trong bối cảnh các yêu cầu và thách thức kinh doanh trong tương lai.

Làm như vậy với hai thập kỷ tiếp theo liên quan đến việc tập trung vào các xu hướng toàn ngành hơn là các vấn đề cụ thể, ngắn hạn. Chủ đề phổ quát là nhu cầu sử dụng dữ liệu đồng hồ để tránh lãng phí nước, nhu cầu sạc linh hoạt và với tần suất cao hơn cho việc tiêu thụ nước và tiếp tục cần phải cạnh tranh về chi phí.

Điều quan trọng quan trọng là phải chọn kết nối có thể được kiểm soát bởi tiện ích nước trong thời gian dài – hoặc ít nhất là chọn một công nghệ và nhà cung cấp có thể chứng minh sự hiểu biết về ngành công nghiệp nước và khả năng cung cấp các nâng cấp không dây phần mềm và chương trình cơ sở của thiết bị trong vòng đời của một đồng hồ.

Ngành công nghiệp về nước vẫn phân tán cao độ với các tổ chức địa phương quản lý việc cung cấp nước cho khách hàng của họ. Tuy nhiên, đã và sẽ tiếp tục là hoạt động mua bán và sáp nhập đáng kể trên thị trường, do đó, một giải pháp đo lường thông minh thực sự sẵn sàng trong tương lai sẽ cần phải sẵn sàng để tích hợp với các hệ thống và phương pháp khác nhau được áp dụng bởi các tổ chức khác trong tương lai có thể trở thành một phần của cùng một nhóm

Về cơ bản, các tiện ích về nước cần một công nghệ kết nối không dây hiệu quả, mạnh mẽ, đáng tin cậy, lâu năm, an toàn, dễ cài đặt để hỗ trợ chuyển đổi kỹ thuật số kinh doanh của họ mà họ chắc chắn sẽ hỗ trợ lâu dài và các đối tác của họ. Các giải pháp LPWAN đánh dấu vào các hộp của ngành công nghiệp nước nhiều hơn kết nối di động hoặc công nghệ độc quyền RF và có lợi ích định vị chúng với khả năng kết nối mà họ cần cho tương lai.

Bài viết được chia sẻ bởi Water Finance & Management của The LoRa Alliance.

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây