IoT LoRaWAN на службе топливно-энергетического сектора Республики Татарстан

Об авторе: Ришад Мирсияпов, директор ООО «ТатАИСЭнерго» — филиал АО «Татэнерго».

Текст публикуется в соответствии с условиями для победителей конкурса «Проф-IT.Инновация». Проект «Система мониторинга состояния системы оперативного дистанционного контроля системы теплоснабжения на базе сквозной технологии беспроводной связи» стал победителем II Национального конкурса «ПРОФ-IT.Инновация».

После перехода тепловых сетей Республики Татарстан на баланс АО «Татэнерго», а это без малого более 2198 км труб различной степени износа, возникла необходимость объективного контроля их состояния. Поскольку тепловые сети располагаются под землей и не имеют электропитания, требовалось подобрать такой метод, который обеспечил бы непрерывный мониторинг без необходимости дополнительного электроснабжения.

Чтобы понимать, чем обусловлена необходимость постоянного контроля тепловых сетей, следует вспомнить, что произошло в Пензе в 2019 году.

Тогда произошла жуткая история. Зимой случился прорыв трубы с горячей водой, вода подмыла грунт под асфальтом, и он обрушился. Машина, ехавшая в утренний час по дороге, «нырнула» полностью в образовавшееся отверстие. Водитель и пассажир заживо сварились в кипятке, не сумев покинуть тонущий автомобиль.

Таким образом, мониторинг тепловых сетей необходим с точки зрения безопасности жителей городов и для максимального нивелирования последствий техногенных катастроф, ведь городская среда должна быть в первую очередь безопасной и предсказуемой.

В ходе серии тестов для определения оптимальной технологии непрерывного мониторинга тепловых сетей без необходимости дополнительного электроснабжения мы остановили свой выбор на технологии LoRaWAN.

LoRaWAN — это беспроводной протокол передачи данных, который был разработан в 2015 году совместными усилиями американских компаний Semtech и IBM. Протокол характеризуется высокой энергоэффективностью и передачей данных на большие расстояния. На сегодняшний день сети LoRaWAN развернуты более чем в 60 странах мира, включая Россию. В Европе они активно применяются для мониторинга экологии в городах, контроля поставки скоропортящихся грузов, автоматизации и контроль работы городской инфраструктуры.

См. также: Росстандарт утвердил стандарт протокола LoRaWAN для рынка Интернета вещей >>> 

В России же данная технология сконцентрировалась на интеллектуальном учёте электроэнергии на промышленных предприятиях, сфере ЖКХ и организации умного города. Причём за пределами Татарстана можно найти локальные примеры реализации технологии LoRaWAN, но, как правило, они не предназначены для открытого использования всеми желающими.

В Татарстане же благодаря филиалу АО «Татэнерго» – ООО «ТатАИСЭнерго» удалось построить крупную сеть LoRaWAN, состоящую к настоящему времени из 139 базовых станций пока в трёх городах: Казани, Набережных Челнах и Нижнекамске.

Об ООО «ТатАИСЭнерго»

Общество с ограниченной ответственностью «Татарстан Автоматизация и связь Энерго» («ТатАИСЭнерго») берёт свое начало ещё в 1945 году, с момента создания центральной службы связи предприятия «Казэнерго».

В 1968 году к данной службе добавилась группа вычислительной техники, а в 1973 году был сформирован отдел автоматизированных систем управления.

Далее в 1998 году указанные службы объединяются в единое управление, задачей которого являлось внедрение новых программных продуктов и автоматизация бизнес-процессов в энергетике РТ.

В 2004 году управление преобразуется в филиал «ТатАИСЭнерго» для оказания IT-услуг и услуг связи холдингу «Татэнерго».

С 2008 года и по настоящее время ООО «ТатАИСЭнерго» является самостоятельным юридическим лицом и оказывает услуги предприятиям энергосистемы Республики Татарстан, филиалу системного оператора ЕЭС России – РДУ Татарстана, ПАО «Нижнекамскнефтехим» и др. Имея все необходимые лицензии и аккредитации, ООО «ТатАИСЭнерго» осуществляет весь комплекс работ от проектирования, строительства, пусконаладки до последующей эксплуатации, поддержки и обновления IT-инфраструктуры, систем коммерческого учета электроэнергии, а также диспетчеризации и автоматизации.

Сегодня в ООО «ТатАИСЭнерго» работает команда высококвалифицированных специалистов, обладающих уникальными компетенциями в области автоматизации технологических и управленческих процессов на объектах энергетики.

В 2020 году была создана дочерняя компания ООО «ТатАИСЭнерго» – ООО «ЭНЕРГОСОФТ», которая стала резидентом ОЭЗ «Иннополис».

В настоящее время мониторятся 50% всех квартальных тепловых сетей АО «Татэнерго» в указанных выше городах. Мониторинг возможен лишь на модернизированных тепловых сетях. На устаревших тепловых сетях, где не установлена система диспетчеризации, объективный мониторинг невозможен.

Сеть LoRaWAN в Республике Татарстан будет развиваться и масштабироваться. Развитие сети будет происходить как в интересах «Татэнерго», так и в интересах крупных участников. Более того, для государственных социально значимых функций, влияющих на жизнь и здоровье людей, использование сети будет осуществляться на льготной или безвозмездной основе.

В контексте применения существующей сети LoRaWAN интересен опыт использования технологии в других субъектах Российской Федерации.

Так, в Самаре в рамках исполнения федерального законодательства, предписывающего внедрение «умных счётчиков», в июле 2022 года местной энергосбытовой организацией был реализован пилотный проект интеллектуальной системы учёта с применением технологии беспроводной передачи данных LoRaWAN.

Помимо установки интеллектуальных приборов учёта в 16 домах энергосбытовая компания смонтировала пять крышных устройств для беспроводной передачи данных от потребителей энергии в адрес энергокомпании. Новая система отработала успешно и уже дала возможность выставить потребителям упомянутых 16 домов счета за фактически потреблённую ими электрическую энергию.

За последние шесть лет Самарская энергосбытовая компания бесплатно для потребителей установила в многоквартирных домах Самары более 30 тысяч приборов автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учёта электроэнергии (АИИС КУЭ). «Умные счётчики» снимают с потребителей необходимость ежемесячной передачи показаний приборов учёта электроэнергии, передавая эти данные в автоматическом режиме.

В Твери один из федеральных телекоммуникационных операторов развернул небольшую сеть LoRaWAN на территории арматурного завода. Специалисты компании установили 30 приборов учёта электроэнергии и настроили систему дистанционного сбора данных.

В настоящее время на заводе установленные интеллектуальные приборы учёта обеспечивают централизованный сбор и передачу ряда параметров и характеристик энергоресурсов в личный кабинет программного обеспечения автоматизированной системы технического учёта энергоресурсов.

Благодаря облачному решению работать с собранными данными сотрудники завода могут из любой точки мира, где есть доступ в Интернет.

Интересные решения применяются нефтяниками. Так, в одном из филиалов нефтяной компании из Альметьевска был разработан прототип беспроводного датчика индикатора солей.

Он передает данные через ближайшую базовую станцию LoraWAN. Датчик был разработан в рамках расширения системы контроля за состоянием водных ресурсов с применением солемеров.

Солемер – это прибор, определяющий общую минерализацию в поверхностных водах. Как только произойдет увеличение показателей общей минерализации, солемер подаст сигнал, и специалисты смогут найти и устранить причину превышения.

Сейчас экологи используют стационарные приборы, которые требуют подключение к сети электропитания.

Новый солемер не привязан к источнику питания, оснащён аккумуляторными батареями. Базовую станцию можно установить на расстоянии 3-4 километра от солемера, и она способна принимать сигналы от 200 приборов.

Внедрение солемеров нового типа позволит создать в нефтяной компании систему роботизированного мониторинга контроля качества воды природных водоемов для решения экологических задач.

Не отстаёт от альметьевской нефтяной компании и другая организация из Сибири, которая применяет различные типы беспроводных IoT-датчиков по протоколу LoRaWAN для мониторинга сложных технологических участков трубопроводов и байпасов: это и термометры, и манометры, и датчики вибрации, и датчики наличия магнитного поля, и самые разнообразные конвертеры сигналов, которые интегрированы в единую систему контроля.

Использование «умных» IoT-датчиков помогает упростить компании линейные обходы для диагностики оборудования там, где данные процессы ещё не до конца автоматизированы, и высвободить тысячи человеко-часов работы персонала, сделать обходы целевыми при отклонении определённых параметров, а также аккумулировать данные на единой цифровой платформе.

Как мы видим из представленного выше опыта, возможности применения развёрнутой в Республике Татарстан сети на протоколе LoRaWAN чрезвычайно разнообразны, а там, где требуется длительная автономность, альтернативы LoRaWAN практически нет.

Резюмируя, можно поразмышлять о смежных областях применения:

  • в строительстве для контроля температуры застывания бетона: датчики помещаются прямо в бетон, ставится базовая станция и весь процесс контролируется на ноутбуке;
  • на АЗС можно поставить датчик на каждую колонку, это безопасно, так как не требует электроснабжения, и отслеживать ситуацию на всех колонках сети;
  • в охране заброшенных архитектурных объектов от незаконного проникновения, да и вообще в охранных услугах – система сумеет предупредить о незаконном проникновении на крышу, в подвал, в дом.

С различными вариантами применения устройств в сети LoRaWAN ООО «ТатАИСЭнерго» вы сможете ознакомиться на стенде ООО «ТатАИСЭнерго» в ходе Международного форума Kazan Digital Week 2022. Форум состоится с 21 по 24 сентября в Международном выставочном центре «Казань Экспо».

Следите за нашим Телеграм-каналом, чтобы не пропускать самое важное!

Поделиться: