Đồng hồ đo thông minh: hướng dẫn đầy đủ về các loại, nguyên lý hoạt động và cách tìm nguồn cung

Đồng hồ đo thông minh giúp biến việc đo lường điện năng thành dữ liệu trực tiếp, có thể sử dụng. Đồng hồ đo thông minh đo năng lượng tác dụng và phản tác dụng, ghi lại giá trị thời gian sử dụng, và báo cáo những giá trị đó qua kết nối RS485, WiFi, 4G hoặc LoRa. Nói tóm lại, nó thay thế thiết bị thanh toán thụ động bằng một nguồn dữ liệu chủ động.

Sự thay đổi đó có ý nghĩa quan trọng đối với ba nhóm. Các công ty điện lực phải xác nhận độ chính xác đo lường và đọc dữ liệu từ xa. Chủ sở hữu tài sản phải kiểm soát đo đếm phụ và tín dụng trả trước. Các nhà phân phối và nhà thầu phải tìm kiếm một dòng sản phẩm có tiêu chuẩn rõ ràng, phần mềm ổn định và thời gian dự trữ có thể đoán trước được. Do đó, việc mua đồng hồ đo thông minh là một quyết định tìm kiếm nguồn cung, không phải là một giao dịch mua đơn giản.

Hướng dẫn này giải thích đồng hồ đo thông minh là gì, cách chúng đo và giao tiếp, các loại đồng hồ nào tồn tại, và cách đánh giá nhà cung cấp. Nó cũng chỉ ra những nội dung đọc sâu hơn về đo lường gia đình, nguyên lý hoạt động bên trong đồng hồ, và triển khai thương mại.

Đồng hồ đo thông minh là gì và tại sao chúng quan trọng?

Đồng hồ đo thông minh là một thiết bị điện tử đo lường điện năng và trao đổi dữ liệu với một hệ thống khác. Việc trao đổi đó phân biệt nó với đồng hồ cơ khí truyền thống. Nếu người mua hỏi đồng hồ thông minh là gì trong quá trình xem xét đấu thầu, câu trả lời thực tế bao gồm bốn nhiệm vụ. Đồng hồ đo năng lượng. Nó lưu trữ dữ liệu. Nó điều khiển tải. Nó giao tiếp.

Phía đo lường ghi lại năng lượng tác dụng bằng kilowatt-giờ. Hầu hết các mẫu cũng ghi lại năng lượng phản tác dụng, điện áp, dòng điện, hệ số công suất và tần số. Ngoài ra, chúng ghi lại giá trị thời gian sử dụng. Do đó, một công ty điện lực hoặc chủ nhà có thể tính các mức giá khác nhau trong cả ngày.

Giá trị thực sự của đồng hồ đo thông minh nằm ở dữ liệu mà chúng tạo ra. Đọc thủ công tốn chi phí nhân công và dễ xảy ra lỗi. Đồng hồ thông minh thay vào đó báo cáo theo lịch trình, và chúng đánh dấu các sự kiện như gian lận hoặc mất điện. Do đó, các nhà vận hành giảm thiểu các chuyến thăm hiện trường, khắc phục các lỗ hổng thanh toán và phát hiện ra lãng phí sớm hơn nhiều.

Cách người mua trả lời câu hỏi đồng hồ thông minh là gì cũng đặt ra phạm vi đấu thầu. Một kế hoạch chỉ cần một thiết bị sẽ không tài trợ cho một nền tảng. Một dự án nền tảng sẽ không chấp nhận một thiết bị không có cổng dữ liệu. Do đó, hãy giải quyết phạm vi với người dùng cuối trước khi phát hành đặc tả. Trên thực tế, một câu hỏi ngăn chặn hầu hết các thay đổi muộn, và nó giữ cho đồng hồ đo thông minh không rơi vào bản đấu thầu sai.

Đồng hồ đo thông minh đo lường và giao tiếp như thế nào?

Chuỗi đo lường đi theo một đường dẫn cố định. Các mạch lấy mẫu đọc điện áp và dòng điện từ nguồn cung. Một chip đo lường chuyên dụng chuyển đổi các tín hiệu tương tự đó thành các giá trị số. Một bộ vi xử lý sau đó tính toán năng lượng, áp dụng các biểu giá và lưu trữ kết quả.

Lớp độ chính xác quản lý mức độ chặt chẽ của phép tính đó. Đồng hồ loại 1 giữ một dải sai số nhỏ hơn so với đồng hồ loại 2. Người mua phải xác nhận lớp đó với quy tắc thanh toán địa phương trước khi đặt hàng. Độ chính xác cũng đặt hằng số xung, mà các bảng dữ liệu hiển thị dưới dạng xung trên mỗi kilowatt-giờ.

Giao tiếp theo sau đo lường. Dữ liệu rời khỏi đồng hồ thông qua RS485, hồng ngoại, WiFi, 4G hoặc LoRa. Một bus RS485 cục bộ phù hợp với tủ và phòng điều khiển. Một kết nối 4G phù hợp với các địa điểm từ xa không có mạng cục bộ. Trong khi đó, LoRa giữ toàn bộ nhóm đồng hồ trên một mạng công suất thấp. Vì lý do đó, địa điểm quyết định kết nối, không phải là thời trang.

Các loại đồng hồ đo thông minh chính trên thị trường

Thị trường phân chia thành một vài nhóm rõ ràng. Đồng hồ một pha phục vụ nhà ở và tải nhỏ. Đồng hồ ba pha phục vụ ngành công nghiệp và các tòa nhà lớn hơn. Các mẫu ray DIN phù hợp với tủ phân phối, và các mẫu treo tường phù hợp với phòng đo.

Mô hình thanh toán tạo ra một sự phân chia thứ hai. Đồng hồ trả sau ghi lại mức tiêu thụ để xuất hóa đơn sau. Các đồng hồ trả trước và điều khiển phí giữ tín dụng và cắt tải khi tín dụng hết. Một sự phân chia thứ ba bao gồm trí thông minh. Các đồng hồ điện tử cơ bản chỉ đo lường. Các mẫu cao cấp thêm điều khiển tải, nhật ký sự kiện và quản lý từ xa đầy đủ.

Chúng tôi xây dựng trên cả ba phân chia đó. Một ví dụ là đồng hồ đo năng lượng thông minh một pha loại G với điều khiển công suất của chúng tôi. Nó tuân theo thực hành của State Grid, vì vậy nó hoạt động như một điểm tham chiếu rõ ràng cho công việc trả trước dân cư. Trên thực tế, tham chiếu đó giúp người mua đọc mọi bảng dữ liệu khác nhanh hơn.

Một pha và ba pha: Điều chỉnh đồng hồ cho phù hợp với tải

Đồng hồ thông minh một pha phù hợp với nguồn cung hai dây. Nhà ở, cửa hàng nhỏ và căn hộ riêng lẻ nằm trong dải đó. Đồng hồ thông minh ba pha phù hợp với nguồn cung bốn dây và đọc cả ba pha cùng lúc. Các nhà máy, phòng dữ liệu và các tòa nhà lớn hơn cần phạm vi bảo hiểm đó.

Chọn theo tải, không theo giá. Đồng hồ một pha trên dịch vụ ba pha không thể cân bằng các pha, và nó mất dữ liệu trên hai pha trong số đó. Đối với các địa điểm lớn hơn, hãy xác nhận dòng điện định mức, loại kết nối và hằng số. Một số mẫu ba pha tiếp tục hoạt động khi chỉ có một pha mang điện. Tính năng đó quan trọng ở những khu vực có nguồn cung yếu.

Đồng hồ đo thông minh kiểm soát phí bốn dây ba pha của chúng tôi cho thấy hình dạng của một đặc tả đầy đủ. Nó thực hiện đo lường thời gian sử dụng, cổng RS485 và hồng ngoại, và đồng hồ có pin sao lưu. Hơn nữa, vỏ kín, chống cháy phù hợp với việc lắp đặt trên tường, vì vậy việc lắp đặt đồng hồ thông minh trong phòng đo không cần thêm vỏ bảo vệ.

Các mô hình thanh toán trả trước, kiểm soát phí và trả sau

Mô hình thanh toán thay đổi đồng hồ, không chỉ phần mềm. Các đồng hồ đo thông minh hiện đại thường hỗ trợ nhiều hơn một mô hình. Đồng hồ trả sau ghi lại năng lượng và chờ chu kỳ xuất hóa đơn. Đồng hồ trả trước giữ tín dụng trên thẻ hoặc trong máy chủ. Đồng hồ kiểm soát phí giữ tín dụng và ngắt rơle khi số dư về 0.

Kiểm soát phí giải quyết một vấn đề thực tế. Thu tiền mặt trong các tòa nhà chung mất thời gian và gây ra tranh chấp. Quy trình trả trước hoặc kiểm soát phí loại bỏ bước đó và chuyển thanh toán trước khi tiêu thụ. Tuy nhiên, người vận hành phải lập kế hoạch cho kênh nạp tiền. Đầu đọc thẻ, bàn phím và nạp tiền từ xa thông qua một nền tảng đều cần một quy trình làm việc hàng ngày khác nhau.

Người mua cũng phải xác nhận định mức rơle. Rơle bên trong phải chịu được toàn bộ tải tại địa điểm, và nó phải ngắt tải đó một cách đáng tin cậy trong nhiều năm. Do đó, hãy hỏi về đặc tả rơle thay vì chỉ danh sách biểu giá. Kiểm tra cấu trúc biểu giá nữa, vì nhiều mẫu hỗ trợ một vài mức giá trên một số khoảng thời gian nhất định trong ngày.

Các tùy chọn giao tiếp để đọc và điều khiển từ xa

Giao tiếp quyết định một hệ thống có thể làm được bao nhiêu. Đồng hồ không có kết nối chỉ có thể đọc bằng tay. Đồng hồ được kết nối cung cấp dữ liệu thanh toán, giám sát và điều khiển từ một thiết bị.

RS485 vẫn là trụ cột trong các tủ và phòng điều khiển. Nó được đấu nối dây, ổn định và chi phí thấp. WiFi phù hợp với các tòa nhà đã có mạng không dây mạnh, và nó loại bỏ công việc đi dây. Tuy nhiên, tường và tủ làm yếu tín hiệu. Một kết nối 4G loại bỏ hoàn toàn mạng cục bộ, phù hợp với các trạm bơm từ xa và tủ ven đường. LoRa tiếp cận nhiều đồng hồ trên một khoảng cách dài với công suất thấp, vì vậy nó phù hợp với các khu dân cư và khu công nghiệp.

Đồng hồ hiếm khi hoạt động đơn lẻ. Một bộ thu thập dữ liệu từ một nhóm đồng hồ và chuyển tiếp nó lên phía trên. Thiết bị đầu cuối thu thập dữ liệu điện năng trong phạm vi của chúng tôi đọc đồng hồ qua LoRa và báo cáo lên phía trên qua 4G. Sự kết hợp đó loại bỏ gần như tất cả dây nối hiện trường. Hơn nữa, một bộ thu cung cấp cho toàn bộ tủ hoặc tầng, làm giảm chi phí trên mỗi điểm đo.

Phần mềm, nền tảng và tích hợp hệ thống

Phần cứng một mình không thể triển khai một dự án được xây dựng trên đồng hồ đo thông minh. Lớp phần mềm biến các chỉ số thô thành hóa đơn, báo cáo và cảnh báo. Do đó, một hệ thống đo thông minh hoàn chỉnh có ba lớp. Đồng hồ đo. Các bộ thu và mạng di chuyển dữ liệu. Một nền tảng lưu trữ, định giá và hiển thị nó.

Người mua phải kiểm tra tích hợp sớm. Hỏi các giao thức mà nền tảng nói, cách địa chỉ đồng hồ được ánh xạ, và điều gì xảy ra khi kết nối rớt. Một đồng hồ lưu đệm dữ liệu trong thời gian mất điện sẽ bảo vệ hóa đơn. Một đồng hồ loại bỏ dữ liệu sẽ tạo ra tranh chấp.

Lập kế hoạch dữ liệu mà bạn thực sự cần. Năng lượng hàng giờ trên mỗi khu vực là đủ cho hầu hết các công việc tài sản. Các nhà máy thường cũng muốn hệ số công suất, đường cong tải và nhật ký sự kiện. Bất kỳ ai hỏi đồng hồ thông minh là gì cũng nên hỏi dữ liệu của nó sẽ đi đâu. Vì lý do đó, hãy xác nhận nền tảng với nhiệm vụ báo cáo trước khi bạn đặt hàng phần cứng. Một hệ thống đo thông minh mạnh mẽ hỗ trợ cả báo cáo ngày hôm nay và mở rộng vào ngày mai.

Hệ thống đo thông minh cũng cần một chính sách lưu giữ. Xác nhận thời gian nền tảng giữ lại lịch sử, ai có thể xuất nó, và điều gì xảy ra nếu người vận hành thay đổi nhà cung cấp. Vì lý do đó, hãy hỏi một mẫu xuất trước khi bạn ký.

Điều gì làm nên giá thành của đồng hồ đo thông minh

Sự khác biệt về giá giữa hai đồng hồ tương tự thường đến từ năm yếu tố.

• Chuỗi đo lường: độ chính xác lớp và chip đo lường.

• Vỏ: vỏ kín, chống cháy có giá cao hơn vỏ mở.

• Rơle: rơle ngắt tải nặng là bộ phận trả trước đắt nhất.

• Module giao tiếp: module 4G có giá cao hơn cổng RS485.

• Phạm vi firmware: đa biểu giá, nhật ký sự kiện và đo lường TOU thêm công việc.

Những người mua chỉ so sánh giá đơn vị thường mua hai lần. Một đồng hồ rẻ với rơle nhẹ bị lỗi trên tải lớn, vì vậy người vận hành thay thế nó sớm. Một đồng hồ không có nhật ký sự kiện không thể giải quyết tranh chấp thanh toán. Do đó, hãy so sánh tổng nhiệm vụ của đồng hồ thay vì số liệu đầu trang.

Số lượng cũng thay đổi phương trình. Chi phí cố định như công cụ, bảng tên và thiết lập firmware được phân bổ trên một đơn hàng. Một đơn hàng lớn mang theo một vài mẫu với chi phí đơn vị thấp. Một đơn hàng nhỏ của các mẫu hỗn hợp không thể. Trên thực tế, giữ danh sách mẫu ngắn là cách nhanh nhất để có được giá tốt hơn.

Các tiêu chuẩn, thử nghiệm và tuân thủ mà bạn phải xác nhận

Tiêu chuẩn bảo vệ người mua. Chúng định nghĩa độ chính xác, khả năng miễn nhiễm và hành vi giao tiếp. Một đồng hồ đáp ứng tiêu chuẩn địa phương sẽ qua kiểm tra mà không cần tranh cãi.

Hỏi về bộ tiêu chuẩn chính xác. Hồ sơ của chúng tôi tham chiếu GB/T 17215.321-2021 và GB/T 17215.322-2022 cho công việc State Grid, cộng với DL/T 645-2007 cho giao tiếp. Các mẫu quốc tế tham chiếu IEC 62053-21 và IEC 62053-22. Không có tiêu chuẩn nào thay thế được quy tắc địa phương. Do đó, người mua phải nêu rõ thị trường đích đến và cơ quan thanh toán trước, và hỏi báo cáo thử nghiệm phù hợp với cả hai.

Thử nghiệm quan trọng không kém giấy tờ. Một nhà sản xuất đồng hồ thông minh nghiêm túc hiệu chuẩn từng đơn vị và chạy thử nghiệm lão hóa trên mỗi lô hàng. Hỏi cách nhà máy hiệu chuẩn, cách nó ghi lại kết quả, và cách xử lý một đơn vị bị lỗi. Kiểm tra dải khí hậu nữa, vì việc lắp đặt đồng hồ thông minh bên trong tủ ngoài trời đối mặt với dải rộng lớn hơn nhiều so với bên trong nhà. Hỏi nhà sản xuất đồng hồ thông minh về kết quả thử nghiệm khí hậu thay vì chỉ định mức. Ngoài ra, yêu cầu báo cáo độ chính xác cho cùng phiên bản firmware được xuất xưởng. Bảng thử nghiệm cho code cũ không chứng minh điều gì về các đồng hồ đo thông minh mới.

Các chương trình OEM và thương hiệu riêng cho nhà phân phối

Các nhà phân phối hiếm khi bán một phần trong danh mục đơn giản. Họ cần tên riêng, bao bì và tài liệu. Một chương trình OEM bao gồm cả ba.

Bắt đầu với phạm vi. Một đơn hàng OEM đầy đủ có thể thay đổi vỏ, bảng tên, bố cục LCD và menu firmware. Một đơn hàng thương hiệu riêng thường chỉ thay đổi nhận diện thương hiệu và bao bì, và giữ nguyên nền tảng cốt lõi. Xác nhận cấp độ bạn cần trước khi bản vẽ đầu tiên được phát hành.

Sau đó, thống nhất giấy tờ. Một nhà phân phối phải giữ tuyên bố tuân thủ, báo cáo thử nghiệm và tác phẩm nghệ thuật nhãn cho mọi phiên bản được bán. Tài liệu bị thiếu làm trì hoãn thông quan và đấu thầu. Ngoài ra, thống nhất nền tảng firmware. Một đồng hồ với firmware không có phiên bản không thể được hỗ trợ trong ba năm sau đó.

Cuối cùng, lập kế hoạch số lượng. Thiết bị và thiết lập bảng tên mang một chi phí cố định, vì vậy hầu hết các nhà máy áp dụng số lượng đặt hàng tối thiểu cho mỗi phiên bản. Hỏi con số đó sớm, và hỏi những gì thay đổi khi một đơn hàng đồng hồ đo thông minh được chia thành các mẫu khác nhau.

Cách đánh giá nhà sản xuất đồng hồ thông minh

Đánh giá nhà