Medidores inteligentes de gás: como são estruturados e funcionam os medidores inteligentes + características da instalação de novos medidores.

As tecnologias digitais abrem novas possibilidades para obter informações precisas sobre o consumo de eletricidade, água, gás e outros recursos energéticos consumidos pela população. E agora, o mercado oferece aos consumidores medidores inteligentes de gás, capazes de medir o consumo com alta precisão.

Além disso, além das medições precisas, a nova classe de dispositivos garante a transmissão completa dos dados de medição sem envolver pessoas – os consumidores de gás. Mas como funciona esse medidor e é possível instalá-lo por conta própria?

São essas questões que abordaremos em nosso artigo – vamos examinar o dispositivo e o princípio de funcionamento dos novos medidores, falar sobre as regras de instalação e preparação para operação. Complementaremos o material apresentado com fotos e vídeos temáticos.

O que é um medidor inteligente?

Vamos tentar entender juntos o que é um novo medidor inteligente de gás e como ele funciona. Assim, o termo 'inteligente', aplicado ao novo dispositivo de medição, deve ser visto simplesmente como a funcionalidade da eletrônica moderna baseada em microprocessador.

O controle por microprocessador (essencialmente computadorizado) de diferentes tipos de equipamentos – é um fenômeno que já se tornou comum. Agora, chegou a vez dos próprios medidores de gás, que até recentemente eram em sua maioria ainda mecânicos. Mas se combinarmos o controle inteligente com a função de medição, obteremos um medidor inteligente.

Exemplo de dispositivo de medição de gás de princípio mecânico. Dispositivos deste tipo não atendem completamente às necessidades da economia nacional moderna

Se a ideia de instalar medidores totalmente inteligentes de gás for implementada, teremos um grande avanço no campo da medição do consumo de gás pela população. Recomendamos também conferir as normas de consumo de gás.

No caso da instalação de medidores inteligentes, é garantido:

• alta precisão de medição;
• alto grau de confiabilidade dos dispositivos;
• proteção confiável contra acesso não autorizado;
• versatilidade de instalação;
• transmissão automática de dados.

O novo dispositivo inteligente pode realmente ser considerado 'inteligente', considerando suas capacidades de realizar medições de volume de gás independentes da pressão, realizar autodiagnóstico, determinar e registrar remotamente influências externas.

O medidor de gás inteligente determina de forma autônoma as características do gás doméstico que chega aos nossos apartamentos, mantém um arquivo de informações sobre medições e eventos técnicos.

Estrutura do dispositivo e princípio de funcionamento

Existe uma série de desenvolvimentos de medidores de gás inteligentes realizados por especialistas de países estrangeiros, bem como por especialistas nacionais.

No entanto, de acordo com as informações do primeiro trimestre de 2019, os desenvolvedores nacionais ainda não estão prontos para lançar no mercado comercial dispositivos que atendam plenamente a todos os requisitos de um dispositivo inteligente.

Existem vários dispositivos de empresas nacionais que se assemelham aproximadamente a projetos inteligentes de medição de gás:

• "Grand" – SPI G4 – G10;
• "Vector" – T G4;
• SGBET "Sigma" G1,6 – G10;
• "Omega" ETK GSM G1,6 – G4;
• SGBU G1,6 – G6;
• BK-G ETe G4,G6;

Na verdade, todos esses dispositivos são um protótipo de sistemas mecânicos antigos, simplesmente complementados com um módulo eletrônico. Consequentemente, eles não fornecem a funcionalidade completa de um dispositivo inteligente.

No entanto, existem desenvolvimentos de 2019, sobre os quais falaremos em detalhes abaixo.

O medidor de gás "Grand" – uma tentativa de implementar um dispositivo inteligente. Como resultado, o dispositivo ficou funcional, mas não atende suficientemente a todos os requisitos de uma eletrônica verdadeiramente inteligente.

Módulos de medição importados, por exemplo, produtos da empresa "Metrix" ("Apator"), em princípio atendem aos requisitos declarados de fornecimento inteligente.

No entanto, como afirmam os especialistas nacionais, os medidores de gás "Apator" e de outras empresas estrangeiras não correspondem às medições de volume de gás para condições padrão (T = +20 °C, P = 101,3 kPa).

Opção #1 — medidores «Metrix»

Como exemplo de medidor de gás inteligente de fabricação importada, alguns novos produtos da empresa "Apator" da série de produtos "Metrix" já podem ser considerados.

Em particular, dois desenvolvimentos merecem atenção: o módulo inteligente "UniSmart" e o sistema híbrido "GybridSmart".

Aparência externa do módulo auxiliar da classe "UniSmart", destinado a equipar um dispositivo mecânico comum de medição de gás do tipo membrana

O primeiro desenvolvimento "UniSmart" é apresentado como um módulo auxiliar que complementa um dispositivo de medição existente, por exemplo, da série "UG". O módulo suporta o protocolo (WMB) do padrão EN13757-4, garantindo a possibilidade de conexão a equipamentos de outros fabricantes.

O módulo conecta-se diretamente ao medidor de gás e funciona de maneira similar a um interruptor de palheta (sensor de pulsos). A cada rotação do tambor do medidor mecânico corresponde um pulso do sensor – assim é realizada a função de leitura de dados pelo módulo «UniSmart».

Para a transmissão dos dados lidos para o servidor, é organizado o funcionamento do canal de rádio – da eletrônica embutida no módulo. Todos os parâmetros necessários de operação do módulo são pré-programados e armazenados no «firmware» do dispositivo (chip de memória). Os dados do firmware podem ser alterados quando necessário, inclusive remotamente.

Um dispositivo mais avançado da série «Smart» de instrumentos de medição, representando uma montagem praticamente completa, incluindo um dispositivo de medição equipado com funções digitais inteligentes.

O segundo desenvolvimento – «GybridSmart». O dispositivo, na verdade, representa um análogo do primeiro dispositivo «UniSmart», com a única diferença de que nesta variante é utilizada uma construção integrada «dois em um». Ou seja, o medidor de gás e o módulo inteligente funcional formam uma única montagem.

Opção #2 — medidor inteligente microtérmico

O novo desenvolvimento da empresa russa «Tekhnomer» (cidade de Arzamas) — é um dispositivo microtermal, destinado a realizar medições diretas do volume de gás natural em passagem.

Características do dispositivo do medidor inteligente

O instrumento está totalmente em conformidade com as condições padrão de medição de unidades de volume (T= +20 °C, P= 101,3 kPa). Os parâmetros são transmitidos para um servidor remoto através do sistema de comunicação celular (GPRS).

Estrutura do medidor de gás inteligente – produto da empresa «Tekhnomer»: 1 – placa eletrônica; 2 – sensor com propriedades microtermais para medição do volume de gás; 3 – corpo do instrumento (alumínio); 4 – tampa de plástico

Na imagem acima, a estrutura da construção do medidor microtermal da série de dispositivos inteligentes.

Como se vê na imagem, os principais componentes do instrumento são:

• corpo robusto e confiável;
• sensor microtermal embutido;
• módulo eletrônico;
• display LCD de controle;
• carcaça protetora (tampa) do módulo eletrônico e do display.

A placa eletrônica contém um microcontrolador, a respectiva montagem de componentes eletrônicos e um painel digital conectado (display de controle). A eletrônica da placa garante tanto o procedimento de medição quanto o procedimento de geração/transmissão de dados (módulo de telemetria embutido).

Como funciona o medidor microtermal?

O dispositivo conversor de vazão volumétrica de gás na construção do medidor é um sensor microtermal. Especificamente no desenvolvimento da empresa «Tekhnomer», é utilizado um sensor da série SGM6xxx (produto de fabricantes suíços).

Ele mede o meio que passa pelo princípio calorimétrico. É fabricado com tecnologia MEMS, garantindo assim altas características de desempenho.

Diagrama estrutural do sensor microtérmico de medição de fluxo de gás: 1 – canal de trabalho; 2 – elemento de aquecimento; 3 – placa de silício (substrato); 4 – canal de equalização; 5 – sensores de temperatura; 6 – fluxo de gás

O sensor funciona da seguinte forma: no caminho do fluxo de gás natural (canal de trabalho), sobre o substrato de silício, está instalado um elemento sensor modular, composto por um aquecedor e um par de sensores de temperatura. O fluxo de gás que passa é aquecido diretamente na parte onde os sensores de temperatura estão instalados.

Como resultado, o fluxo de gás limitado tem uma temperatura ligeiramente diferente, o que gera uma diferença de temperatura. Teoricamente, este é um processo físico bastante complexo, mas o principal é que funciona, e com muita qualidade, em termos de precisão de medição.

Opção #3 — medidor de gás com cartão inteligente

Usando o exemplo do produto da empresa «Actaris», veremos outro dispositivo bastante moderno, que é um medidor de gás de diafragma, complementado com controle de pagamento.

A característica desta construção é a presença de uma válvula de bloqueio na estrutura do dispositivo, que interrompe automaticamente o fornecimento de gás, por exemplo, no momento de uma situação de emergência.

No entanto, este mesmo elemento estrutural é usado com sucesso para bloqueio em caso de falta de pagamento pelo consumidor pelo consumo de gás.

Versão do dispositivo de medição de gás doméstico, complementado com um leitor de cartão inteligente. O módulo de leitura integrado atua como um bloqueador do fornecimento de gás, tanto em casos de acidente, acesso não autorizado, quanto em caso de atraso no pagamento.

Esse medidor de fluxo possui, em sua construção, um dispositivo de leitura de dados do cartão. Refere-se ao cartão inteligente de plástico do assinante, que vem como complemento ao medidor instalado pelo usuário.

Apesar de se tratar efetivamente de um sistema mecânico de controle de consumo de gás, graças à instalação do módulo de leitura de cartões inteligentes, o dispositivo foi transformado em um sistema semiautomático.

Ao usuário basta inserir o cartão inteligente de crédito no slot correspondente. O dispositivo lê automaticamente as informações necessárias e debita o valor para pagamento do consumo de gás doméstico. Se o dinheiro acabar e o usuário não se preocupar em recarregar a conta a tempo, o medidor inteligente interrompe imediatamente o fornecimento de gás para aquele assinante específico.

Alimentação de energia do medidor inteligente

Medidores inteligentes, assim como os eletrônicos simples, são totalmente autônomos – não requerem uso de alimentação adicional de rede. A autonomia dos dispositivos é fornecida por um par de pilhas – baterias.

Em particular, o principal elemento energético é a bateria Li-SOC12 (cloreto de tionila de lítio), enquanto o reserva é a bateria Li-MnO₂ (dióxido de manganês de lítio).

A fonte de energia principal do medidor inteligente de gás é uma bateria baseada em cloreto de lítio-tionilo (Li-SOC12). Ela garante o funcionamento do dispositivo de medição inteligente por dez anos.

A bateria principal fornece tensão de 3,6 volts, é um componente removível e totalmente substituível. A segunda bateria (de reserva) está rigidamente incorporada na placa eletrônica e, portanto, não é intercambiável.

Esta fonte de alimentação de 3 volts é conectada ao sistema durante a substituição da bateria principal, garantindo a preservação dos parâmetros técnicos do dispositivo.

De acordo com as especificações do fabricante, a fonte de alimentação principal é suficiente para o funcionamento do medidor por até 10 anos. Portanto, a substituição da bateria geralmente coincide com o procedimento de calibração dos dispositivos, que normalmente é realizado a cada 5-6 anos. A vida útil da bateria de reserva, na ausência da bateria principal, é garantida por 1 ano.

Regras para instalação de novos medidores

Considerando as condições variáveis de operação dos dispositivos, os medidores de gás, incluindo os modelos inteligentes, estão sujeitos às normas de posicionamento adequadas em relação a outros aparelhos a gás e às regras (requisitos) de instalação.

O procedimento de instalação do dispositivo de medição do consumo de gás doméstico tradicionalmente é acompanhado pelo cumprimento das normas e regras aplicáveis. Para medidores inteligentes modernos, essas regras são facilmente cumpridas.

Em particular, para o dispositivo fabricado pela 'Tekhnomer', os requisitos são os seguintes, conforme descrito abaixo:

1. O dispositivo deve ser instalado dentro de áreas de serviço fechadas, ou, em último caso, ao ar livre sob uma cobertura especialmente equipada. O medidor deve ser protegido de forma confiável contra a exposição direta à luz solar e precipitação.
2. É permitido montar o dispositivo em tubulações instaladas vertical ou horizontalmente, sendo irrelevante o ângulo de instalação.
3. Se a instalação for feita em um trecho de tubo horizontal ou vertical, a direção do fluxo de gás através do medidor pode ser ignorada. Isso significa que o dispositivo pode ser colocado em qualquer orientação. No entanto, o fabricante recomenda seguir a direção indicada na placa do medidor.
4. Não é permitido instalar o medidor nos pontos mais baixos da tubulação de gás, pois nessa configuração há risco de acúmulo de condensado.
5. Se as amostras de controle indicarem a presença de água no gás doméstico, o medidor de controle deve ser instalado em uma tubulação vertical, com o fluxo direcionado de cima para baixo.

Ao planejar a instalação de um novo medidor de gás em apartamentos, deve-se garantir que o dispositivo de medição esteja protegido contra possíveis impactos, vibrações e outras interferências mecânicas.

Além disso, no caso de transferência do medidor de vazão, não se pode esquecer das regras aprovadas para a transferência.

Medidor inteligente de fluxo de gás da série de dispositivos «SMT Smart G4» e pontos de «registro» pós-instalação: 1 – ponto de fixação do lacre da organização que realiza a verificação; 2 – ponto de fixação do lacre de controle da organização que fornece gás ao consumidor; 3 – ponto de lacração do conector de entrada do dispositivo.

Os requisitos de instalação não especificam um valor específico para o diâmetro nominal do tubo, nem definem regras para garantir o alinhamento dos conectores do medidor de vazão e dos tubos. Também não há requisitos específicos quanto ao grau de circularidade dos tubos ou à presença de degraus nos pontos de conexão do medidor com o tubo de gás.

Preparação para operação e inicialização

De acordo com as regras estabelecidas, a preparação pós-instalação do medidor inteligente para inicialização envolve a realização do procedimento de verificação de estanqueidade do conjunto instalado.

Para isso, são utilizados meios padrão – em casa, espuma de sabão; profissionalmente, sensores de vazamento de gás.

Após a verificação, o dispositivo é colocado em operação. O método de inicialização recomendado é a abertura gradual da válvula de fechamento de gás na linha onde o medidor está instalado.

É necessário garantir o enchimento da área de trabalho do medidor inteligente sem um aumento brusco de pressão, para não danificar os componentes sensíveis do sistema com um choque pneumático.

Recomendamos também que se familiarize com as normas e regras de lacração dos medidores de gás.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

A novidade sempre assusta um pouco os potenciais usuários ou consumidores. No entato, não há como escapar do progresso tecnológico. Além disso, as tecnológias impulsionam significativamente o aspecto de serviço.

Ao instalar um medidor inteligente de gás em seu próprio apartamento, o consumidor potencial se livra da tarefa de monitore constantemente os dados e transmitir as informaçes ao local de solicitação. Ele é simples de instalar e usar, extremamente pouco exgente em manutenção.

E o que você pensa sobre a substituição de medidores antigos por novos medidores inteligentes? Se você usa esse dispositivo inteligente de medição, compartilhe sua experiênça com outros visitantes do nosso site, conte sobre as vantagens e desvantagens encontradas durante a operação. Expresse sua opinião, participe de discussões e debates – o formulário de contato está localizado abaixo.