Radio Planning 169 MHz: l'efficienza del multiservizio - Lorenzo Malvezzi Smart Metering Software Specialist CPL CONCORDIA
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Radio Planning 169 MHz: l’efficienza del multiservizio Lorenzo Malvezzi Smart Metering Software Specialist CPL CONCORDIA
Smart Metering
Insieme di sistemi hardware e software
che consentono la telelettura e/o la
telegestione dei contatori smart per
servizi come ad esempio: acqua, gas ed
energia elettrica.
Smart Metering – GAS vs H2O
GAS H2O
Stato normativo Filiera normata sia per obblighi Nessun obbligo di installazione di smart
installativi (Del. 631/13 e s.m.i.) sia per meters acqua; nessun protocollo
protocolli tecnici (UNI TS 11291). dichiarato standard.
Tecnologie Punto-punto (con SIM card su Punto-multipunto, con scenari di
tecnologia 2G) o punto-multipunto frequenze e protocolli eterogenei.
(wMBus 169MHz).
Opportunità Gli investimenti, specialmente sulle reti L’Autorità premia gli investimenti eseguiti
radio, vengono riconosciuti in tariffa dalle società del settore idrico in termini
dall’Autorità. di efficientamento; la telelettura, su
infrastruttura radio, si pone come
sistema di monitoraggio dei consumi, e
quindi di efficientamento.
La misura del Gas
• Ante Del.155: lettura manuale di tutti i gruppi di
misura à su contatori industriali errori di lettura
potevano causare errori cospicui in fase di
fatturazione;
• Post Del.155, fino al 2015: telelettura dei gruppi
di misura fino ai G10 e telelettura dei contatori
residenziali in modalità punto-punto (con SIM);
• Dal 2015: per i soli contatori residenziali,
infrastrutture Radio 169MHz per la telelettura e
la telegestione dei contatori à Risparmio sui
costi relativi ai provider di telefonia.
La misura dell’Acqua
Con un occhio al passato…
• Lettura manuale dei singoli
contatori acqua;
• Letture solo in certi periodi ben
definiti à possibili fatture con dati
stimati;
• Lettura manuale potrebbe essere
non possibile (ad es. utenza non
pozzetto non accessibile) oppure
errata (errore umano) à
contestazioni.
La misura dell’Acqua
… E lo sguardo al futuro!!
• Telelettura e telegestione degli smart
meters acqua su rete Wireless;
• Letture reali ed utilizzabili per la
fatturazione al cliente finale;
• Monitoraggio dei consumi dell’utente
finale e sua profilazione;
• Possibilità di diagnosticare perdite a
valle del contatore e possibili blocchi
della parte meccanica del contatore.
Multiservizio: tutti i servizi in un’unica rete
• E’ possibile integrare N servizi in un’unica rete? Ovviamente sì!!
• Come realizzare un’infrastruttura di rete Multiservizio?
ü Scelta della tecnologia della rete;
ü Pianificazione della rete e raccolta di dati sul campo;
ü Installazione di dispositivi di rete per la copertura RF (Gateway);
• Perché realizzare il Multiservizio?
ü Reti condivise à minor costo per le singole utilities;
ü Reti condivise ≠ dato non sicuro à dati cifrati, riservati e visibili alle
singole utilities.
• Vantaggi della RF rispetto all’utilizzo di modalità «sim on-board»:
ü Minor consumo di batterie à push vs dial-up;
ü Maggior copertura e costi minori rispetto alle SIM tradizionali.
Multiservizio: quale tecnologia adottare? • Frequenze principali «sul mercato»: 169MHz e 868MHz • A parità di protocollo di trasporto e potenza del segnale in uscita dall’antenna del GdM, l’attenuazione cresce all’aumentare della frequenza à 868MHz non indicata per coprire lunghe distanze sulla tratta contatore-gateway; • Filiera del Gas già normata sulla parte punto-multipunto à scelta della frequenza 169MHz anche per il Multiservizio; • Ad oggi wMBus rappresenta, anche per l’esperienza sul Gas, l’unico protocollo di trasporto del dato testato à Scelta di utilizzare wMBus su frequenza 169MHz.
Pianificazione infrastruttura Radio 169 MHz Individuazione siti adatti alla posa dei Gateway tramite SW proprietario sviluppato in collaborazione con la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Modena. L’immissione dei dati caratteristici e delle cartografie territoriali adatte allo scopo, consentono di dare il via alla pianificazione dell’infrastruttura di rete.
Pianificazione infrastruttura Radio 169 MHz
Il SW elabora tale
cartografia, creando un
modello di edificato 3D
che fungerà da input per la
parte di simulazione della
propagazione Radio.Pianificazione infrastruttura Radio 169 MHz
Tramite algoritmi di
machine learning viene
valutata la perdita
propagativa a 169 MHz
attraverso l’edificato, che
ha come scopo la
predizione della zona di
copertura radio del
Gateway.Installazione infrastruttura Radio 169 MHz Individuati, in accordo con il cliente, i siti ottimali, vengono installati i Gateway Multiservizio e le antenne, necessarie a garantire la copertura RF necessaria per il progetto.
eSAC: Telelettura e telegestione Rete Multiservizio
• Piattaforma integrata dove poter
visualizzare i consumi dei singoli
contatori, per ogni servizio disponibile;
• Nel caso del GAS, disponibili
funzionalità di telegestione come da
norma UNITS 11291-11 (ad esempio
interruzione fornitura da remoto);
• Per quanto riguarda l’acqua, oltre ai
consumi, disponibili i seguenti allarmi:
1. Allarme di presenza flusso inverso;
2. Allarme di flusso minimo maggiore
di zero nelle 24 ore (possibile
perdita a valle del contatore).Showcase Multiservizio: Bando 393/13, Comune di Isera
Ø Bando ARERA (allora AEEGSI) 393/13 à Integrazione di servizi diversi dal
Gas all’interno della stessa infrastruttura di rete;
Ø Numeri progetto: 1040 contatori GAS, 1048 contatori H2O, 1576 contatori EE;
Ø Tecnologie utilizzate:
• Rete 169MHz condivisa (GAS, H2O);
• Integrazione con sistemi legacy (EE).
Ø Criticità di progetto:
• Eterogeneità dei dati (sm3, mc, KWh) e non riducibili a fattor comune;
• Protocolli tra loro diversi à Integrazione di protocolli non standard su
filiera già normata (Gas);
• Livelli di maturità delle singole tecnologie differenti à Gap tra GAS ed
H2O, sia come risultati attesi sia come performance reali.Servizio 1
Database
MHz Comune di169Isera
MHz
: l’infrastruttura
TCP/IP
di rete oggi
CPL ESAC
DLMS
ocollo
WMBUS - DLMS
Web- Web-
ietario Database
Services Services
EG4 DCU Data Center
Dati di consumo
GAS + H20 + EE
CPL Database
DBData
Locale
Center
Utente finale
674
Concentratore 169 Servizio 2
Soci CPL
o
[dato] dato
EE PLC
incapsulamento
Destinazione
GAS 169 H20 169
Ø Dati Gas ed Acqua raccolti dai gateway in campo à un singolo gateway
memorizza dati relativi ai contatori Gas e dati relativi ai contatori Acqua;
Ø Dati Energia Elettrica tramite WS con Consorzio Elettrico DI Storo (CEDIS);
Ø Accesso al sistema di telelettura ai clienti finali, per visualizzazione consumi.Comune di Isera : un possibile scenario futuro Ø Integrazione di ulteriori servizi (es. pubblica illuminazione, fotovoltaico); Ø In contesti favorevoli, utilizzo di gateway con doppio modulo radio 169 e 868; Ø Interazione tra smart meter ed In Home Display (IHD)
Bando Multiservizio 393/13: risultati, criticità e soluzioni
Ø Efficienza mensile di telelettura:
• Gas: circa 98%;
• Acqua: circa 60%.
Ø Criticità:
• Casistica di installazione dei contatori Acqua più penalizzante rispetto al
Gas (Pozzetti di ghisa vs Cassette metalliche esterne all’abitazione);
• Qualità e performance degli apparati Radio minore rispetto ai moduli radio
dei contatori Gas à gioventù di prodotto;
Ø Soluzioni per incrementare l’efficienza di telelettura:
• Studio degli outsider à colloca gateway aggiuntivi e rimodellazione rete;
• Installazione di antenne direzionali sui gateway o di ripetitori radio.Multiservizio: scenari alternativi • Multiservizio non sempre possibile o comunque non fattibile in tempi medio brevi à Si possono realizzare infrastrutture monoservizio anche sull’acqua; • Mancata sinergia tra Distributore Gas e Gestore del Servizio Idrico sui protocolli da utilizzare à Scelte «aziendali» differenti dal punto di vista dei protocolli e delle frequenze; • Eterogeneità di frequenze e protocolli à Utilizzo di concentratori con più moduli radio; • Apparati già presenti in campo «non supportano» 169MHz à Utilizzo di tecnologie e protocolli alternativi, ad esempio LoRa.
LoRa vs wMBus: due tecnologie per l’acqua a confronto
wMBus LoRa
Frequenza 169 MHz 868 MHz
Tecnologia Standard (EN 13757-2, EN 13757-3). LoRa proprietario Semtech
LoRaWAN standard di LoRa Alliance
Pro • Maggior penetrazione del segnale; • Le caratteristiche intrinseche di LoRa
• Potenza max del segnale fino a garantiscono maggior sensibilità in
30dBm in TX; ricezione da parte del GW in RX;
• Già utilizzata in ambito reti sul Gas. • Potenza max del segnale in TX pari
a 14 dB à maggior durata delle
batterie
Contro • Trasmettendo a potenza più alta, • Minor penetrazione del segnale
l’aspetto legato alle batterie rispetto a 169MHz (attenuazione
potrebbe essere maggiormente della rete);
critico. • Potenza max in TX più bassa
rispetto a wMBus à potrebbe essere
necessario incrementare il numero di
gateway oppure installare ripetitori.LoRa vs wMBus: due tecnologie per l’acqua a confronto Nella pratica… • Ci raccontate le vostre esperienze? • Quali pro e contro avete riscontrato o vi hanno segnalato?
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