Chytré plynoměry: jak jsou uspořádány a fungují chytré měřiče + zvláštnosti montáže nových měřičů

Digitální technologie otevírají nové možnosti pro získání přesných informací o spotřebě elektřiny, vody, plynu a dalších energetických zdrojů, které obyvatelé využívají. A nyní trh nabízí spotřebitelům chytré plynoměry, které jsou schopny měřit spotřebu s vysokou přesností.

Navíc kromě přesného měření zajišťuje nová třída přístrojů plnohodnotný přenos účetních údajů bez zapojení lidí – spotřebitelů plynu. Ale jak takový plynoměr funguje a je možné ho nainstalovat vlastníma rukama?

Právě tyto otázky otevřeme v našem článku – prozkoumáme zařízení a princip práce nových plynoměrů, pohovoříme o pravidlech instalace a přípravě k provozu. Uvedený materiál doplníme tematickými fotografiemi a videi.

Co představuje „chytrý“ průtokoměr?

Zkusme společně pochopit, co je nový chytrý plynoměr a jak funguje. Termín „chytrý“ ve vztahu k novému měřicímu přístroji je třeba chápat jednoduše jako funkcionalitu moderní elektroniky na bázi mikroprocesoru.

Mikroprocesorové (v podstatě počítačové) řízení techniky různého typu – jev, který se již stal běžnou záležitostí. Nyní řada došla i na samotné plynoměry, které až donedávna z velké části zůstávaly mechanické. Ale pokud zkombinujeme chytré řízení s funkcí měření, získáme chytrý plynoměr.

Příklad měřicího zařízení na plyn mechanického principu. Přístroje tohoto typu zcela neodpovídají potřebám moderního národního hospodářství.

Pokud realizujeme myšlenku instalace plně chytrých plynoměrů, dosáhneme vážného průlomu v oblasti měření spotřeby plynu obyvatelstvem. Doporučujeme také se seznámit s normami spotřeby plynu.

V případě instalace chytrých měřicích přístrojů je zajištěno:

• vysoká přesnost měření;
• vysoká míra spolehlivosti zařízení;
• spolehlivá ochrana před neoprávněným přístupem;
• univerzálnost montáže;
• automatický přenos údajů.

Nový inteligentní přístroj lze skutečně považovat za „chytrý“, vzhledem k jeho schopnostem provádět měření objemu plynu nezávislá na tlaku, provádět samodiagnostiku, dálkově určovat a zaznamenávat vnější vlivy.

Inteligentní plynoměr samostatně určuje charakteristiky domovního plynu, který k nám do bytů přichází, vede archiv údajů o měřeních a technických událostech.

Konstrukce přístroje a princip práce

Existuje řada vývoje chytrých plynoměrů, provedených odborníky ze zahraničních zemí, stejně jako tuzemskými odborníky.

Nicméně, soudě podle informací za první čtvrtletí roku 2019, tuzemští vývojáři zatím nejsou připraveni uvést na komerční trh zařízení, která plně odpovídají všem požadavkům chytrého přístroje.

Existuje několik zařízení tuzemských společností, která přibližně připomínají chytré konstrukce měření plynu:

• „Grand“ – SPI G4 – G10;
• „Vektor“ – T G4;
• SGBET „Sigma“ G1,6 – G10;
• „Omega“ ETK GSM G1,6 – G4;
• SGBU G1,6 – G6;
• BK-G ETe G4, G6;

V podstatě jsou všechny tyto přístroje prototypem starých mechanických systémů, jednoduše doplněných elektronickým modulem. V důsledku toho neposkytují plnohodnotnou funkcionalitu chytrého přístroje.

Přesto zde existuje vývoj z roku 2019, o kterém si podrobně povíme níže.

Plynoměr „Grand“ – pokus o realizaci chytrého přístroje. Výsledkem je funkční zařízení, které však dostatečně nesplňuje všechny požadavky skutečně inteligentní elektroniky.

Importované měřicí moduly, například produkty firmy „Metrix“ („Apator“), v zásadě splňují deklarované požadavky na inteligentní vybavení.

Nicméně, jak tvrdí tuzemští odborníci, plynoměry „Apator“ a dalších zahraničních firem neodpovídají měření objemu plynu pro standardní podmínky (T = +20 °C, P = 101,3 kPa).

Varianta #1 – průtokoměry „Metrix“

Příkladem chytrého plynoměru ze zahraniční výroby mohou být již některé nové produkty společnosti „Apator“ z řady výrobků „Metrix“.

Zejména pozornost si zaslouží dva vývoje: inteligentní modul „UniSmart“ a hybridní systém „GybridSmart“.

Vnější vzhled pomocného modulu třídy „UniSmart“, určeného k vybavení běžného mechanického zařízení pro měření plynu membránového typu.

První vývoj „UniSmart“ je představen jako pomocný modul, kterým se doplňuje stávající měřicí přístroj, například řady „UG“. Modul podporuje protokol (WMB) standardu EN13757-4, čímž je zaručena možnost připojení k zařízením jiných výrobců.

Modul se připojuje přímo k plynoměru a funkčně funguje podobně jako jazýčkový spínač (impulzní senzor). Jedné otáčce bubnu mechanického plynoměru odpovídá jeden impuls senzoru – tak je realizována funkce čtení dat modulem «UniSmart».

Pro přenos načtených dat na server je organizován provoz rádiového kanálu – elektroniky integrované v modulu. Všechny potřebné parametry provozu modulu jsou předem naprogramovány a uloženy ve „firmwaru“ zařízení (paměťový čip). Data firmwaru lze v případě potřeby měnit, a to i na dálku.

Pokročilejší zařízení z řady «Smart» měřicích přístrojů, představující prakticky plnohodnotnou sestavu zahrnující měřicí zařízení vybavené digitálními inteligentními funkcemi.

Druhý vývoj – «GybridSmart». Přístroj v podstatě představuje analog prvního zařízení «UniSmart», s tím rozdílem, že v této variantě je použita celistvá konstrukce „dva v jednom“. To znamená, že plynoměr a funkční inteligentní modul tvoří jedinou sestavu.

Varianta #2 – mikrotermální chytrý plynoměr

Nový vývoj ruské společnosti «Technomer» (m. Arzamas) — je mikrotepelné zařízení určené k provádění přímých měření procházejícího objemu zemního plynu.

Vlastnosti zařízení chytrého průtokoměru

Přístroj plně odpovídá standardním podmínkám měření jednotek objemu (T= +20 °C, P= 101,3 kPa). Parametry jsou přenášeny na vzdálený server prostřednictvím systému mobilní komunikace (GRPS).

Struktura chytrého plynoměru – produktu výroby společnosti «Technomer»: 1 – deska elektroniky; 2 – senzor s mikrotepelnými vlastnostmi pro měření objemu plynu; 3 – tělo přístroje (hliník); 4 – plastový kryt

Na obrázku výše je struktura konstrukce mikrotepelného měřiče z řady smart přístrojů.

Jak je vidět na obrázku, hlavními součástmi přístroje jsou:

• pevné spolehlivé tělo;
• vestavěný mikrotepelný senzor;
• modul elektroniky;
• kontrolní LCD displej;
• ochranný kryt (víko) elektronického modulu a displeje.

Elektronická deska obsahuje mikrokontrolér, příslušné zapojení elektronických součástek a připojený digitální panel (kontrolní displej). Elektronikou desky je zajištěna jak měřicí procedura, tak procedura tvorby/přenosu dat (vestavěný telemetrický modul).

Jak funguje mikrotepelný plynoměr?

Převodním zařízením objemového průtoku plynu v konstrukci plynoměru je mikrotepelný senzor. Konkrétně ve vývoji společnosti «Technomer» je použit senzor řady SGM6xxx (produkt švýcarských výrobců).

Měří procházející médium kalorimetrickým principem. Je proveden technologií MEMS, díky čemuž jsou zajištěny vysoké provozní vlastnosti.

Blokové schéma mikrotermálního senzoru měření průtoku plynu: 1 – pracovní kanál; 2 – topné těleso; 3 – křemíková deska (substrát); 4 – vyrovnávací kanál; 5 – teplotní senzory; 6 – proud plynu

Senzor funguje následovně: na trase průtoku zemního plynu (pracovní kanál) je na křemíkovém substrátu umístěn modulární citlivý prvek, který se skládá z ohřívače a dvojice teplotních senzorů. Procházející proud plynu se ohřívá přímo v části, kde jsou umístěny teplotní senzory.

V důsledku toho má omezený proud plynu poněkud odlišnou teplotu, což vytváří teplotní rozdíl. Teoreticky se jedná o poměrně složitý fyzikální proces, ale hlavní je, že to funguje, a to velmi kvalitně, co se týče přesnosti měření.

Varianta #3 – plynoměr s čipovou kartou

Na příkladu produktu společnosti «Actaris» si představíme další zcela moderní zařízení, kterým je membránový plynoměr doplněný o kontrolu provádění plateb.

Zvláštností této konstrukce je přítomnost uzavíracího ventilu v konstrukci přístroje, který automaticky uzavírá přívod plynu, například při havarijní situaci.

Tento stejný konstrukční prvek se však úspěšně používá k blokování v případě nezaplacení spotřebitelem za odběr plynu.

Verze měřicího zařízení pro domovní plyn, doplněná o čtečku smart karet. Vestavěný čtecí modul funguje jako blokátor přívodu plynu, a to jak v případě havárie nebo neoprávněného přístupu, tak i v případě prodlení s platbou.

Takový průtokoměr má ve své konstrukci zařízení pro čtení dat z karty. Jedná se o plastovou smart kartu účastníka, která je dodávána jako doplněk k plynoměru instalovanému uživatelem.

Navzdory tomu, že se ve skutečnosti jedná o mechanický systém kontroly spotřeby plynu, díky instalaci modulu pro čtení smart karet se přístroj proměnil v poloautomatický systém.

Uživateli stačí vložit kreditní smart kartu do příslušné zásuvky. Přístroj automaticky přečte požadované informace a strhne prostředky na úhradu spotřeby domovního plynu. Pokud prostředky dojdou a uživatel se včas nepostará o dobití účtu, inteligentní plynoměr okamžitě uzavře přívod plynu danému účastníkovi.

Energetické napájení chytrého měřidla

Inteligentní průtokoměry, stejně jako jednoduché elektronické, jsou zcela autonomní – nevyžadují použití dalšího síťového napájení. Autonomii zařízení zajišťuje dvojice napájecích článků – baterií.

Konkrétně hlavním energetickým prvkem je akumulátor Li-SOC12 (lithium-thionylchlorid), zatímco záložním je baterie Li-MnO₂ (lithium-oxid-mangan).

Hlavním energetickým zdrojem chytrého plynoměru je akumulátorový článek na bázi lithium-thionylchloridu (Li-SOC12). Zajišťuje desetiletou funkčnost inteligentního měřicího zařízení.

Hlavní baterie poskytuje napětí 3,6 voltu, je vyjímatelným a plně vyměnitelným komponentem. Druhá (rezervní) baterie je pevně integrována do elektronické desky, a proto není určena k výměně.

Tento zdroj napájení s napětím 3 volty se připojuje k systému při výměně hlavní baterie, čímž je zajištěno zachování technologických parametrů zařízení.

Podle specifikace výrobce vystačí hlavní zdroj napájení na provoz plynoměru po dobu až 10 let. Výměna baterie se proto obvykle kryje s procedurou kalibrace zařízení, která se provádí jednou za 5–6 let. Funkčnost rezervní baterie, při absenci hlavní baterie, je garantována po dobu 1 roku.

Pravidla instalace nových plynoměrů

Vzhledem k nejednoznačným provozním podmínkám zařízení jsou na plynoměry, včetně chytrých konstrukcí, kladeny odpovídající normy pro umístění ve vztahu k ostatním plynovým spotřebičům a pravidla (požadavky) pro montáž.

Procedura montáže zařízení pro kontrolu spotřebovaného množství domovního plynu je tradičně doprovázena dodržováním příslušných norem a pravidel. U moderních chytrých plynoměrů jsou tato pravidla snadno splnitelná.

Konkrétně pro zařízení výrobce «Technomer» vypadají požadavky tak, jak je popsáno níže:

1. Zařízení by mělo být montováno uvnitř uzavřených hospodářských prostor, v krajním případě venku pod speciálně vybaveným přístřeškem. Měřicí zařízení je nutné spolehlivě chránit před přímým slunečním zářením a srážkami.
2. Je povolena montáž zařízení na potrubí vedené jak svisle, tak vodorovně, přičemž nezáleží na úhlu instalace.
3. Pokud se montáž provádí na úseku vodorovného nebo svislého potrubí, směr průtoku plynu plynoměrem lze zanedbat. To znamená, že zařízení lze umístit v libovolné poloze vzhledem ke směru. Výrobce však doporučuje dodržovat směr podle ukazatele na těle plynoměru.
4. Montáž plynoměru v nejnižších bodech vedení plynového potrubí je nepřípustná, protože v tomto případě instalace vzniká nebezpečí hromadění kondenzátu.
5. Pokud kontrolní vzorky prokáží přítomnost vody v domovním plynu, je nutné měřicí zařízení montovat na svisle umístěném potrubí, přičemž směr průtoku volíme shora dolů.

Při plánování montáže nového plynoměru na konkrétním místě v bytech je třeba zajistit ochranu měřicího zařízení před možnými nárazy, vibracemi a jinými mechanickými vlivy.

Rovněž v případě přenosu průtokoměru nesmíte zapomenout na schválená pravidla přenosu.

Chytrý plynoměr ze série přístrojů «SMT Smart G4» a body poinstalační «registrace»: 1 – upevňovací bod plomby organizace provádějící ověření; 2 – upevňovací bod kontrolní plomby organizace dodávající plyn spotřebiteli; 3 – bod plombování vstupní příruby přístroje

Montážní požadavky nespecifikují konkrétní hodnotu jmenovité světlosti potrubí, ani pravidla pro dodržení souososti hrdel průtokoměru a trubek. Rovněž neexistují konkrétní požadavky na kruhovitost trubek či přítomnost schodů v místech spojení měřiče s plynovou trubkou.

Příprava k provozu a spuštění

Podle stanovených pravidel zahrnuje poinstalační příprava chytrého měřiče ke spuštění provedení postupu kontroly těsnosti smontovaného celku.

K tomu se používají standardní prostředky –  v domácích podmínkách mýdlová pěna, profesionálně – detektory úniku plynu.

Po kontrole je zařízení uvedeno do provozu. Doporučený způsob spuštění – plynulé otevření uzavíracího plynového kohoutu na trase, kde je měřič nainstalován.

Je nutné zajistit naplnění pracovní oblasti chytrého měřiče bez prudkého nárůstu tlaku, aby nedošlo k poškození citlivých komponent systému pneumatickým rázem.

Doporučujeme také seznámit se s normami a pravidly plombování plynoměrů.

Závěry a užitečné video k tématu

Novinka vždy poněkud děsí potenciální uživatele či spotřebitele. Nicméně technologickému pokroku se nevyhneme. Navíc technologie výrazně posouvají servisní složku.

Instalací chytrého měřiče na plyn ve vlastním bytě si potenciální spotřebitel odstraňuje úkol neustálé kontroly dat a předávání informací na místo vyžádání. Je snadný na instalaci a použití, a velmi nenáročný na údržbu.

A co si myslíte o výměně starých měřičů za nové chytré průtokoměry? Pokud takové chytré měřicí zařízení používáte, podělte se s ostatními návštěvníky našeho webu o své zkušenosti, popište výhody a nevýhody zjištěné během provozu. Vyjádřete svůj názor, zapojte se do diskusí a debat – kontaktní formulář naleznete níže.