Muitas oportunidades em IoT (Internet das Coisas) já são bem conhecidas, mas ainda há muita coisa que continua sendo ignorada ou mal atendida, principalmente quando os benefícios para os casos de negócio não ficam claros. Esse não é o caso, no entanto, da medição inteligente, que sem dúvida já provou seu valor e até se tornou obrigatória em alguns países.

Com tantos tipos de medição inteligente para escolher e tantas opções disponíveis, pode ser difícil saber por onde começar. Este guia deve ajudar você a entender o básico das aplicações de medição inteligente e como a IoT pode ser usada para melhorar a eficiência e reduzir custos.

O mundo antes da medição inteligente

Antes da medição inteligente existir, havia pelo menos três tipos de dispositivos de medição:

Os primeiros medidores mecânicos foram inventados no fim do século XIX. Esses dispositivos usavam uma série de engrenagens para contar o número de rotações feitas por um disco giratório.

Os primeiros medidores elétricos eram muito parecidos com seus antecessores mecânicos, mas usavam um disco giratório para medir o número de rotações feitas por uma corrente elétrica.

Depois, os primeiros medidores digitais foram desenvolvidos nos anos 1970. Esse tipo de dispositivo de medição usa um microprocessador para contar o número de pulsos gerados por uma corrente elétrica.

Medidores inteligentes

Os medidores inteligentes são a geração mais recente de medidores digitais. Eles usam diversas tecnologias para se comunicar com a concessionária, incluindo redes celulares, radiofrequência (RF), power line carrier (PLC) e redes mesh. Os medidores inteligentes também podem desligar e reconectar o serviço remotamente, fornecer dados quase em tempo real sobre o consumo de energia e oferecer comunicação bidirecional entre o medidor e a concessionária.

Curiosamente, o primeiro sistema de medição digital foi projetado em 1972 por Ted Paraskevakos, que criou um sistema de monitoramento digital para alarmes de incêndio, segurança e médicos e para medidores de utilidades, baseado no sistema de identificação automática de linha telefônica para comunicação.

Governos e números

Os governos começaram a discutir a implementação de sistemas de medição inteligente desde o fim dos anos 2000, e agora, em 2022, alguns já a exigem das empresas. O governo do Reino Unido, por exemplo, introduziu pela primeira vez os medidores inteligentes de energia no energy act de 2008, que deu poderes para iniciar a implantação dos medidores inteligentes. Já nos EUA eles existem desde 2006, quando a Pacific Gas & Electric (PG&E), da Califórnia, começou a implantação de 9 milhões de medidores inteligentes.

Nos EUA, cerca de 65% de todos os medidores de eletricidade tinham recursos inteligentes em 2020, e um total de 102 milhões de AMI estava em operação no fim daquele mesmo ano, enquanto os AMR eram 33 milhões. Os números do Reino Unido ficam um pouco abaixo dos EUA, com apenas 27,8 milhões entre AMI e AMR, totalizando 50% de todos os medidores de energia.

Medição e submedição

Uma opção viável para operações de medição é a submedição. A diferença é bem simples: a medição é a medição total de toda uma operação, enquanto a submedição é a quantidade coletada de apenas uma parte da operação. Uma forma de definir a submedição de utilidades é como um sistema que permite a um locador, empresa de administração de imóveis, associação de condomínio, associação de proprietários ou qualquer outra propriedade com múltiplos inquilinos cobrar dos inquilinos pelo consumo de utilidades medido individualmente. Essa abordagem utiliza medidores individuais de água, gás ou eletricidade.

Por exemplo, a medição seria o valor medido de todo o prédio, enquanto a submedição seria a quantidade de apenas um dos apartamentos, como mostrado na figura abaixo:

Embora a submedição por si só não reduza o uso ou os custos de energia (na verdade, a implementação inicial dos sensores adicionais exigirá mais recursos), uma submedição bem projetada gerará mais dados que podem ajudar em melhores estratégias e operações de gestão de energia.

Os dados de sensores enviados por submedidores e medidores podem ser unidirecionais ou bidirecionais, dependendo de fazerem parte de uma Automatic Meter Reading (AMR) ou de uma Advanced Metering Infrastructure (AMI).

AMR e AMI

Existem dois tipos de sistemas de medição inteligente: Automatic Meter Reading (AMR) e Advanced Metering Infrastructure (AMI). A AMR só consegue enviar dados em curto alcance, então ainda pode ser necessário que um funcionário da empresa passe pelo local usando um dispositivo para receber esses dados, enquanto os medidores AMI oferecem comunicação bidirecional, enviando e também recebendo informações. Nesse caso, não há necessidade de visitar o local para coletar os dados.

Os medidores AMR usam diversas tecnologias de comunicação, incluindo radiofrequência (RF), power line carrier (PLC) e modem telefônico. Os medidores AMI usam RF, PLC, fibra óptica ou redes celulares para comunicação bidirecional.

As duas soluções oferecem seu próprio conjunto de benefícios, pois, mesmo que com um AMR um funcionário ainda precise visitar o local, ele não precisa entrar nele e pode coletar vários relatórios em menos tempo.

Um AMI pode enviar informações mais específicas do que o AMR, então, enquanto o AMR só consegue enviar o kWh e possíveis picos mensais na medição de eletricidade, o AMI incluirá informações sobre a qualidade da energia, o uso diário de kWh e relatórios de quedas de energia. Algo que vale para os dois tipos é que os dados medidos serão mais precisos do que os de um medidor não inteligente.

Principais protocolos e redes usados na medição inteligente

Seja AMR ou AMI, é necessário um protocolo para fazer a conexão entre os sensores e o gateway, e o protocolo pode variar dependendo do tipo de medidor e dos requisitos. Então, vamos ver algumas opções de protocolo:

DLMS/COSEM

DLMS significa Device Language Message Specification. É um padrão global para gestão inteligente de energia e água, controle avançado e medição inteligente e inovadora.

O DLMS especifica um modelo de dados orientado a objetos, um protocolo de camada de aplicação e perfis de comunicação específicos para cada meio.

O COSEM, ou Companion Specification for Energy Metering, é um dos componentes principais do DLMS, o modelo de objetos capaz de descrever praticamente qualquer aplicação.

M-Bus

M-Bus, ou Meter-Bus, é um padrão europeu para a leitura remota de medidores de calor, também utilizável para outros tipos de medidores de consumo, assim como para diversos sensores. A interface M-Bus é feita para comunicação em dois fios, o que a torna econômica. Há também uma variante por rádio do M-Bus, o Wireless M-Bus.

Redes para medição inteligente

Os protocolos de rede são o próximo passo, e eles também serão diferentes dependendo do tipo de aplicação e das necessidades do cliente. Alguns exemplos de redes seriam:

A Sigfox oferece uma solução de comunicação baseada em software, em que toda a complexidade de rede e de computação é gerenciada na nuvem, e não nos dispositivos. Com tudo isso junto, o consumo de energia e o custo dos dispositivos conectados são drasticamente reduzidos, fazendo com que a Sigfox seja considerada por muitos a primeira Low Power Wide Area Network (LPWAN), e ela combina bem com todo tipo de operação de gestão de utilidades.

LoRaWAN significa Long-Range Wide Area Networking, e é uma das LPWANs que mais cresceu em popularidade no setor de medição inteligente, principalmente por trazer benefícios marcantes como conectividade de longo alcance, operação de baixo custo e maior duração de bateria.

NB-IoT é outra LPWAN, e alguns de seus maiores casos de uso estão na área de medição, com destaque para a medição inteligente de água, de gás e de eletricidade.

Cat M1, ou Category M1, é uma opção de LPWAN que tem um upload médio entre 200 kbps e 400 kbps, o que é muito importante, já que no mundo da IoT (internet das coisas) a estabilidade é absolutamente crucial, e essa rede é comumente usada para medidores de utilidades.

Por que as empresas estão optando por sistemas de medição inteligente?

Deixando de lado redes e protocolos, uma das principais razões pelas quais empresas e governos no mundo todo estão optando por sistemas de medição inteligente são seus recursos:

-Leitura remota: a capacidade de ler os medidores remotamente, sem a necessidade de um técnico visitar o local.

-Leitura automatizada: a capacidade de fazer leituras automaticamente em intervalos definidos e enviá-las a um sistema central.

-Dados por intervalo: a capacidade de fazer leituras em intervalos definidos e armazená-las localmente no medidor. Esses dados podem então ser baixados em uma data posterior.

-Perfil de carga: a capacidade de fazer leituras da quantidade de energia usada em diferentes horários do dia. Esses dados podem então ser usados para identificar padrões no consumo de energia.

-Gestão de demanda: a capacidade de controlar a quantidade de energia usada pelos dispositivos conectados ao medidor. Isso pode então ser usado para reduzir a demanda total sobre a rede elétrica.

-Gestão de quedas de energia: a capacidade de detectar e relatar quedas de energia. Essa informação pode então ser usada para melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia.

Alguns desses recursos estão disponíveis apenas para AMR, e outros para AMI, tornando, mais uma vez, extremamente crucial identificar primeiro qual se adequa melhor à situação e ao caso de uso.

Como a TagoIO pode ajudar você?

É mais fácil aproveitar ao máximo os recursos da medição inteligente com uma plataforma de IoT, e a TagoIO é a ideal para você. Nossa plataforma em nuvem pode armazenar todos os dados coletados de sistemas AMR e AMI e exibi-los em qualquer tela de computador ou celular, permitindo que você também agende o intervalo de leitura dos dados, gere relatórios de quedas de energia, desenvolva scripts personalizados para responder a esse tipo de situação e ainda tenha controle remoto da sua solução de medição inteligente.

Algumas organizações também podem preferir manter suas soluções de medição inteligente fora da nuvem, e é aí que entra o TagoCore. O TagoCore oferece um serviço on-premise em uma plataforma de IoT gratuita, rápida e open-source, na qual você pode aproveitar todos os recursos de AMR e AMI, mantendo todos os seus dados dentro da sua organização.

Para quem quer acelerar o processo de aplicação de medição inteligente, a TagoIO também oferece o Kickstarter, com aplicações prontas para uso, de modo que tudo o que você precisa fazer é conectar seus sensores e dispositivos inteligentes a ele, sem a necessidade de construir um dashboard e criar os scripts para gerenciar os dados de medição. E se você precisar de ajuda para selecionar qualquer um desses sensores ou dispositivos, seja para o seu Kickstarter ou em geral, vale a pena dar uma olhada na página dos nossos parceiros, onde você encontrará dispositivos e sensores certificados para aplicações AMR e AMI.

Para mais informações sobre casos de uso de medição inteligente, você também pode conferir estes blogs sobre otimização de serviços de medição e medição de gás.