Умные счетчики газа: как устроены и работают умные расходомеры + особенности монтажа новых счетчиков

Цифровые технологии открывают новые возможности на получение точной информации по расходу электричества, воды, газа, других энергетических ресурсов, потребляемых населением. И вот теперь, рынок предлагает потребителям умные счетчики газа, которые способны с высокой точностью измерить расход.

Более того, помимо точных измерений, новый класс приборов обеспечивает полноценную передачу сведений учета без привлечения людей – потребителей газа. Но как работает такой счетчик и можно ли его установить своими руками?

Именно эти вопросы мы поднимем в нашей статье — рассмотрим устройство и принцип работы новых счетчиков, поговорим о правилах установки и подготовке к эксплуатации. Изложенный материал дополним тематическими фото и видео.

Что представляет собой «умный» расходомер?

Попробуем вместе разобраться, что такое новый умный газовый счетчик и как он работает. Так, термин «умный», применительно к новому измерительному прибору, следует рассматривать попросту как функционал современной электроники на базе микропроцессора.

Микропроцессорное (по сути, компьютерное) управление техникой разного типа — явление, которое уже стало обыденным делом. Теперь вот, очередь дошла и непосредственно до газовых приборов учета, которые до последнего времени в большинстве своем все еще остаются механическими. Но если совместить умное управление с функцией учета, то получим умный счетчик.

Пример измерительного устройства на газ механического принципа действия. Подобного типа приборы не отвечают полностью потребностям современного народного хозяйства

Если реализовать идею установки полностью умных счетчиков на газ, получим серьезный прорыв в области учета расхода газа населением. Рекомендуем также ознакомиться с нормами потребления газа.

В случае с установкой умных приборов учета обеспечивается:

• высокая точность измерений;
• высокая степень надёжности устройств;
• надежная защита от несанкционированного доступа;
• универсальность монтажа;
• автоматическая передача сведений.

Новый интеллектуальный прибор действительно можно считать «умным», учитывая способности выполнять измерения объёма газа, независимые от давления, проводить самодиагностику, дистанционно определять и фиксировать внешние воздействия.

Интеллектуальный газовый счетчик самостоятельно определяет характеристики бытового газа, поступающего к нам в квартиры, ведёт архив сведений по измерениям и техническим событиям.

Конструкция прибора и принцип работы

Существует ряд разработок умных газовых счетчиков, выполненных специалистами зарубежных стран, а также отечественными специалистами.

Однако, судя по информации за первый квартал 2019 года, отечественные разработчики пока что не готовы вывести на коммерческий рынок устройства, в полной мере отвечающие всем требованиям умного прибора.

Есть несколько устройств отечественных компаний, приближенно напоминающих умные конструкции учета газа:

• «Гранд» – SPI G4 – G10;
• «Вектор» – Т G4;
• СГБЭТ «Сигма» G1,6 –G10;
• «Омега» ЭТК GSM G1,6 – G4;
• СГБУ G1,6 — G6;
• BK-G ETe G4,G6;

Фактически все эти приборы являются прообразом старых механических систем, попросту дополненных электронным модулем. Соответственно, полноценный функционал умного прибора они не обеспечивают.

Тем не менее, разработки 2019 года есть, о чем мы подробно поговорим ниже.

Газовый счетчик «Гранд» — попытка реализации умного прибора. В результате устройство получилось рабочим, но недостаточно отвечающим всем требованиям действительно интеллектуальной электроники

Импортные измерительные модули, к примеру, продукты фирмы «Metrix» («Apator»), в принципе соответствуют заявленным требованиям по интеллектуальному обеспечению.

Однако, как утверждают отечественные специалисты, газовые счетчики «Apator» и прочих зарубежных фирм, не соответствуют измерениям объема газа для стандартных условий (Т = +20 °C, P = 101,3 кПа).

Вариант #1 — расходомеры «Metrix»

Примером умного счетчика газа импортного производства, пожалуй, уже могут выступать некоторые новые продукты компании «Apator» из серии изделий «Metrix».

В частности, внимания заслуживают две разработки: интеллектуальный модуль «UniSmart» и гибрид-система «GybridSmart».

Внешний вид вспомогательного модуля класса «UniSmart», предназначенного для оснащения обычного механического устройства учета газа мембранного типа

Первая разработка «UniSmart» представлена как вспомогательный модуль, которым дополняется существующий прибор учета, например, серии «UG». Модулем поддерживается протокол (WMB) стандарта EN13757-4, чем гарантируется возможность подключения к оборудованию других производителей.

Модуль подключается непосредственно к счетчику газа и функционально действует подобно геркону (датчику импульсов). Одному обороту барабана механического счетчика соответствует один импульс датчика – так осуществляется функция считывания данных модулем «UniSmart».

Под передачу считанных данных на сервер организуется работа радиоканала – электроники, встроенной в модуле. Все необходимые параметры работы модуля предварительно запрограммированы и сохранены в «прошивке» устройства (микросхема памяти). Данные прошивки допустимо менять при необходимости, в том числе дистанционно.

Более совершенное устройство из серии «Smart» приборов учета, представляющее практически полноценную сборку, включающую измерительное устройство, оснащенное цифровыми интеллектуальными функциями

Вторая разработка — «GybridSmart». Прибор, по сути, представляет аналог первого устройства «UniSmart», с той лишь разницей, что в этом варианте используется цельная конструкция «два в одном». То есть счетчик газа и функциональный интеллектуальный модуль составляют единую сборку.

Вариант #2 — микротермальный смарт счетчик

Новая разработка российской компании «Техномер» (г. Арзамас) — это микротермальное устройство, предназначенное для выполнения прямых измерений проходящего объема природного газа.

Особенности устройства умного расходомера

Прибор полностью соответствует стандартным условиям измерения единиц объема (Т= + 20 °C, P= 101,3 кПа). Параметры передаются на удаленный сервер системой сотовой связи (GRPS).

Структура умного счетчика газа – продукта производства компании «Техномер»: 1 – плата электроники; 2 – сенсор с микротермальными свойствами для измерения объема газа; 3 – корпус прибора (алюминий); 4 – пластиковая крышка

На картинке выше структура конструкции микротермального измерителя из серии смарт приборов.

Как видно на изображении, главными составляющими прибора являются:

• прочный надежный корпус;
• встроенный микротермальный сенсор;
• модуль электроники;
• контрольный ЖК-дисплей;
• защитный кожух (крышка) электронного модуля и дисплея.

Электронная плата содержит микроконтроллер, соответствующую обвязку электронными компонентами и подключенное цифровое табло (контрольный дисплей). Электроникой платы обеспечивается, как процедура измерения, так и процедура формирования/передачи данных (встроенный модуль телеметрии).

Как работает микротермальный счетчик?

Преобразующим устройством объемного расхода газа в конструкции счетчика выступает микротермальный датчик. Конкретно в разработке компании «Техномер» используется датчик серии SGM6ххх (продукт швейцарских производителей).

Он измеряет проходящую среду калориметрическим принципом. Выполнен по технологии MEMS, благодаря чему обеспечиваются высокие эксплуатационные характеристики.

Структурная схема микротермального сенсора измерения потока газа: 1 – рабочий канал; 2 – нагревающий элемент; 3 – кремниевая пластина (подложка); 4 – уравнительный канал; 5 – температурные датчики; 6 – газовый поток

Работает сенсор следующим образом: на пути потока природного газа (рабочий канал) на кремниевой подложке установлен модульный чувствительный элемент, состоящий из нагревателя и пары температурных датчиков. Проходящий поток газа нагревается непосредственно в той части, где установлены датчики температуры.

В результате ограниченный поток газа имеет несколько иную температуру, из-за чего образуется разница температур. Теоретически это достаточно сложный физический процесс, но главное – работает, и очень качественно, в плане точности измерений.

Вариант #3 — счетчик газа под смарт-карту

На примере продукта компании «Actaris» рассмотрим еще одно вполне современное устройство, представляющее диафрагменный газовый счетчик, дополненный контролем исполнения платежей.

Особенность этой конструкции – наличие в конструкции прибора запорного клапана, которым автоматически перекрывается подача газа, к примеру, в момент аварийной ситуации.

Однако этот же элемент конструкции успешно используется для блокировки в случае неуплаты потребителем за выборку газа.

Версия прибора учета бытового газа, дополненного считывающим устройством смарт-карты. Встроенный считывающий модуль действует как блокиратор подачи газа, как в случаях аварии, несанкционированного доступа, так и в случае просрочки платежа

Такой расходомер имеет в составе конструкции устройство считывания данных с карты. Имеется в виду пластиковая смарт-карта абонента, которая идет как дополнение к установленному пользователем счетчику.

Несмотря на то, что фактически имеет место механическая система контроля потребления газа, благодаря установке модуля считывания смарт-карт, прибор превратили в полуавтоматическую систему.

Пользователю достаточно вставить кредитную смарт-карту в соответствующее гнездо. Прибор автоматически читает требуемую информацию и снимает средства в счет оплаты за потребление бытового газа. Если же средства закончились и пользователь своевременно не позаботился о пополнении счета, то умный счетчик сразу же перекрывает подачу газа конкретному абоненту.

Энергетическая подпитка умного измерителя

Умные расходомеры, как и простые электронные, являются полностью автономными – не требуют применения дополнительного сетевого питания. Автономность устройств обеспечивает пара элементов питания — батарейки.

В частности, основным энергетическим элементом выступает аккумулятор Li-SOC12 (литий-тионилхлорид), тогда как запасным — батарея Li-MnO₂ (литий-оксид-марганец).

Основной энергетический источник умного счетчика газа – аккумуляторный элемент на основе литий-тионилхлорида (Li-SOC12). Обеспечивает десятилетнюю работоспособность интеллектуального измерительного устройства

Основная батарея дает напряжение 3,6 вольта, является съемным и полностью заменяемым компонентом. Вторая (резервная) батарея жестко вмонтирована в состав электронной платы, а потому не предусматривает взаимозаменяемость.

Этот источник питания напряжением 3 вольта подключается к системе в моменты замены основной батареи, чем обеспечивается сохранность технологических параметров прибора.

Согласно спецификации производителя, основного источника питания хватает для работы счетчика на срок до 10 лет. Поэтому замена аккумулятора, как правило, совпадает с процедурой поверки приборов, которая обычно проводится раз в 5-6 лет. Работоспособность резервной батареи, при условии отсутствия основного аккумулятора, гарантирована в течение 1 года.

Правила установки новых счетчиков

Учитывая неоднозначные условия эксплуатации приборов, к газовым счетчикам, включая «умные» конструкции, предъявляются соответствующие нормы размещения по отношению к другим газовым приборам и правила (требования) по монтажу.

Процедура монтажа прибора контроля потребляемых объемов бытового газа, традиционно сопровождается исполнением соответствующих норм и правил. Для умных современных счетчиков эти правила обеспечиваются без труда

В частности, для прибора производства «Техномер» требования выглядят так, как описано ниже:

1. Устройство следует монтировать внутри закрытых хозяйственных помещений, в крайнем случае – на улице под специально оборудованным навесом. Прибор учета необходимо надежно защитить от воздействия прямого солнечного излучения и осадков.
2. Допускается монтирование прибора на трубопроводах, проложенных как вертикально, так и горизонтально, при этом не имеет значения, под каким углом выполняется установка.
3. Если монтаж делается на участке горизонтальной или вертикальной трубы, направление потока газа через счетчик допускается не учитывать. То есть устройство можно ставить в любом положении по направлению. Однако производитель рекомендует придерживаться направления согласно указателю на корпусе счетчика.
4. Недопустим монтаж счетчика в самых нижних точках пролегания газовой трубы, так как в этом варианте установки создается опасность скопления конденсата.
5. Если контрольные пробы показывают наличие в составе бытового газа воды, контрольный прибор учета необходимо монтировать на вертикально расположенном трубопроводе, выбирая направление потока сверху вниз.

Предусматривая монтаж на конкретном месте нового счетчика на газ в квартирах, следует обеспечить защиту прибора учета от возможных ударов, вибраций, иных механических воздействий.

Также, в случае переноса расходомера нельзя забывать об утвержденных правилах переноса.

Умный счетчик потока газа из серии приборов «СМТ Смарт G4» и точки послемонтажной «регистрации»: 1 – точка крепления пломбы организации, проводящей поверку; 2 – точка крепления контрольной пломбы организации, поставляющей газ потребителю; 3 – точка пломбирования входного штуцера прибора

Монтажные требования не оговаривают конкретную величину условного диаметра трубы, как и не оговариваются правила соблюдения соосности патрубков расходомера и труб. Также нет конкретных требований по степени округлости труб, наличия уступов в точках сопряжения счетчика с газовой трубой.

Подготовка к эксплуатации и запуск

Согласно установленным правилам, послемонтажная подготовка умного счетчика под запуск предполагает выполнение процедуры проверки смонтированного узла на герметичность.

Для этого используются стандартные средства —  в домашних условиях мыльная пена, профессионально – датчики утечки газа.

После проверки устройство запускается в эксплуатацию. Рекомендуемая методика пуска – плавное открытие запорного газового крана на линии, где установлен счетчик.

Необходимо обеспечить заполнение рабочей области умного измерителя без резкого роста давления, дабы не повредить пневматическим ударом чувствительные компоненты системы.

Рекомендуем также ознакомиться с нормами и правилами опломбировки газовых счетчиков.

Выводы и полезное видео по теме

Новизна всегда несколько пугает потенциальных пользователей или потребителей. Тем не менее, от технологического прогресса никуда не деться. К тому же технологии существенно продвигают сервисную составляющую.

Установив умный счетчик на газ в собственной квартире, потенциальный потребитель снимает с себя задачу постоянного контроля данных и передачи информации по месту запроса. Он прост в установке и использовании, крайне не привередлив в обслуживании.

А что вы думаете по поводу замены старых счетчиков на новые умные расходомеры? Если вы пользуетесь таким умным прибором учета, поделитесь с другими посетителями нашего сайта своим опытом, расскажите о преимуществах и недостатках, обнаруженных в процессе эксплуатации. Выражайте свое мнение, участвуйте в дискуссиях и обсуждениях — форма для связи расположена ниже.