Критерии выбора модема для систем коммерческого учета
Одной из важных частей АИИС являются модемы. Они собирают данные с приборов учета и передают их на верхний уровень – на сервера, где данные хранятся и обрабатываются.
Сегодня мы подробно расскажем о критериях выбора модемов для АИИС, а также о важных мелочах, которые следует учесть.
Технология передачи данных
Существует несколько технологий передачи данных, при помощи которых могут работать модемы: CSD, GPRS, 3G, 4G, Ethernet, LoraWAN, NB IoT. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.
Технология CSD, работающая на сети 2G, все еще применяется некоторыми производителями, однако морально устарела. Во-первых, существуют более современные технологии, а во-вторых, CSD-связь достаточно дорогая – до рубля за минуту передачи данных. Кроме того, CSD-модемы не могут обеспечить достаточную скорость передачи данных (максимальная скорость составляет 9.6 Кбит\с), а установка связи между верхним уровнем и модемом может занимать около сорока секунд. Это не критично для тех объектов, на которых требуется коммерческий учет, однако для учета технологического такая скорость недопустима. Тем не менее, сеть 2G имеет наиболее обширную зону покрытия среди прочих технологий.
GPRS-модемы, работающие на той же сети, превосходят CSD, хороши для удаленных объектов и подходят как для коммерческого, так и для техучета. Они обеспечивают устойчивую связь даже в подвалах, а максимальная скорость составляет 171 Кбит\с.
Стандарты 3G и 4G уступают GPRS в площади покрытия и устойчивости сигнала, а следовательно – и по качеству связи, однако имеют гораздо большую скорость – 14,4 Мбит\с для 3G и 70-300 Мбит\с – для 4G. Впрочем, высокие скорости, в отличие от хорошей зоны покрытия, при передаче данных от приборов учета не нужны. Дело в том, что с каждого прибора информация поступает в небольших объемах, поэтому даже относительно скромной скорости хватит для моментальной передачи данных. А вот зона покрытия важна потому, что приборы часто находятся в труднодоступных местах – например, подвалах.
Ethernet-модемы подойдут для тех объектов, на которых уже подключен кабельный интернет. Они отличаются высокой скоростью передачи данных, но есть ограничение: к каждому модему придется тянуть отдельный провод. Кроме того, придется заключить с провайдером договор. В большинстве случаев нужно также получить у провайдера статический IP-адрес – чаще всего это платная услуга.
LoRaWAN – это один из стандартов технологии LPWAN, предназначенной для рынка IoT (интернета вещей). LPWAN предполагает наличие обширной сети дальнего действия, большое количество автономных умных устройств и возможность поддерживать соединение со всеми этими устройствами одновременно.
Так как LoRaWAN представляет собой тип модуляции для связи IoT, для его работы не нужна лицензия на использование частот, а также оплата услуг связи – сеть будет вашей собственной. Однако требуется установка базовой станции, представляющей собой антенну и вычислительный блок. Это удобно, когда речь идет о многоквартирных домах, но вызовет сложности на отдаленных объектах. Модемы LoRaWan обеспечивают скорость до 50 Кбит\с.
NB IoT работает по технологии LPWAN в сетях LTE или GSM, что предполагает необходимость заключения договора с мобильным оператором связи. Этот стандарт имеет большую зону покрытия (особенно в городах) и скорость до 200 Кбит\с. Однако автономные устройства NB IoT потребляют больше энергии, чем аналогичные устройства LoRaWan, из-за чего срок службы их батареи меньше в 1,5-2 раза.
Зона покрытия
Этот критерий относится не столько к выбору модема, сколько к выбору сотового оператора. Зону покрытия можно посмотреть на сайте мобильного оператора или непосредственно на объекте, используя обычный смартфон. В подвальных помещениях или в зданиях с толстыми стенами уровень сигнала резко падает, поэтому модемы лучше устанавливать возле технологических или вентиляционных окон, удлинив цифровой интерфейс – RS-232 позволяет удлинение до 20 метров, RS-485 – до 100 метров. Также можно установить усиленную антенну. В случае, если модем находится в середине помещения, можно использовать антенный кабель-удлинитель и отнести модем ближе к стене. Существует ограничение на длину антенного кабеля: с каждым метром увеличивается затухание сигнала (примерно по 0.5 Дб на каждый метр), а при длине провода выше 10 метров, при условии использования антенны в 5Дб модем, как правило, перестает ловить сигнал сети.
В случае, если сигнал на объекте нестабилен, можно выбрать модем с двумя слотами под SIM-карты и установить карты разных операторов. В случае любых неполадок со связью на основной карте модем переключится на резервную.
Наконец, можно выбрать модем, который способен передавать данные об уровне сигнала сети – например, через Bluetooth на мобильное приложение или через индикатор на корпусе.
Интерфейс связи с прибором учета и датчиками
На приборах учета энергоресурсов, в особенности на тепловычислителях, наиболее распространены два интерфейса связи – RS-232 и RS-485. При выборе модема следует отталкиваться от того, какой интерфейс использует выбранный вами вычислитель.
При этом существуют модемы, которые имеют два интерфейса одновременно, а некоторые из них могут снимать данные сразу с нескольких устройств: например, счетчиков электричества, приборов учета тепла и погодозависимой автоматики.
Если на модеме есть еще и сухие контакты, к нему можно подключить различные датчики, такие как датчик открытия двери или датчик затопления. Это позволит при помощи модема и АИИС дистанционно контролировать состояние датчиков и при их срабатывании оперативно получать соответствующее оповещение. Некоторые модемы имеют несколько сухих контактов и, соответственно, могут быть подключены к нескольким датчикам.
Разветвители
Если прибор учета уже установлен и имеет только один интерфейс, но необходимо подключение двух модемов (например, для передачи данных в обслуживающую и снабжающую компании или для использования одного прибора двумя АИИС), потребуется разветвитель интерфейса. Он может быть встроенным в модем, а может быть куплен отдельно. Существуют разветвители RS-232/RS-485, позволяющие соединять модемы и приборы учета с соответствующими интерфейсами. Кроме того, разветвители могут быть настраиваемыми – это позволяет выбрать приоритетный канал передачи данных.
Тип питания
По типу питания модемы делятся на энергозависимые и автономные. Как видно из названия, первые зависимы от электросети и требуют постоянного подключения к ней. Некоторые модемы не могут питаться от сети напрямую – им требуется блок питания, который чаще всего идет в комплекте.
Вторые работают на аккумуляторных батареях и подходят для объектов, на которых нет возможности проведения электричества – например, для скважины в поле, предназначенной для нужд водоканала. Однако они не подходят для техучета, так как передача данных в реальном времени быстро сажает батарею.
Некоторые периферийные устройства требуют дополнительное питание. В случае, если на объекте нет свободной розетки, можно выбрать модем, который сможет питать устройство от себя.
Протокол обмена данных
Протоколы обмена в модемах делятся на закрытые и открытые.
Модемы с открытым протоколом предполагают возможность работы с любой АИИС, однако требуют настройки.
В свою очередь, модемы с закрытым протоколом обмена шифруют передаваемые данные. Это снижает риски несанкционированного подключения к системе коммерческого учета и получения искаженных данных. Однако такие модемы не подходят для работы со всеми АИИС – чаще всего речь идет только об АИИС производителя модема.
Наличие мобильного приложения
Мобильное приложение связывается с модемом по беспроводной сети и используется для настройки и контроля состояния девайса. Приложение имеет свои преимущества перед подключением через кабель к ПК – особенно в тех случаях, когда модем установлен в колодце, подвале или на чердаке. Ведь при наличии приложения не нужен физический доступ к устройству – достаточно зайти в зону действия беспроводной сети. Кроме того, приложение позволяет работнику не носить с собой ноутбук. Однако подобный функционал доступен далеко не у всех производителей модемов.
Режим подключения к верхнему уровню: TCP-клиент или TCP-сервер
Разница между этими режимами простая. В режиме клиента модем подключается к верхнему уровню и передает данные по запросу. В режиме сервера все происходит наоборот: верхний уровень подключается к модему и запрашивает данные. Однако для работы в режиме сервера требуются SIM-карты со статическим IP-адресом – за это придется доплатить.
Тип крепления корпуса
Выбор крепления зависит от того, где вы планируете устанавливать модем. Если предполагается, что модем будет находиться в телекоммуникационном шкафу с DIN-рейкой, вам потребуется корпус с соответствующими креплениями. Во всех других случаях подойдет корпус с отверстиями под саморезы – их можно установить где угодно.
Дополнительные критерии
Несмотря на то что эти критерии не так важны, как перечисленные выше, их тоже следует отметить:
- Возможность модема архивировать показания в собственную память. Нужна для системы технологического учета, позволяет сохранять данные с прибора с небольшим интервалом (например, 30 секунд). Как правило, при стандартном режиме передачи данных такой периодичности добиться не получится.
- Сторожевой таймер (Watchdog). Нужен для периодической перезагрузки, помогает избавиться от зависаний модема.
- Пыле- и влагозащита корпуса. Для модемов на некоторых объектах требуется повышенная защита (например, в колодцах есть риск затопления модема, поэтому нужна влагозащита), для всех остальных подойдет базовый уровень.