القراءة الآلية للعدادات (automatic meter reading أو AMR) هي جمع بيانات الاستهلاك من عدادات المياه أو الغاز أو الحرارة أو الكهرباء إلكترونيًا، فلا يضطر أحد إلى الذهاب إلى العداد وقراءة واجهته وتدوين الرقم. ويحوّل جهاز صغير عند العداد كل قراءة إلى بيانات ويرسلها عبر الراديو أو الكابل أو خط الهاتف إلى نظام يخزنها لأغراض الفوترة أو التقارير أو التحقق من التسربات.

وبالنسبة لشركة مرافق لديها عشرات الآلاف من العدادات، أو لشركة عقارية تملك بضع مئات من المباني، فالفرق عملي. فالقراءات اليدوية لا تجري إلا مرة أو مرتين في السنة، وتكلّف زيارة للموقع في كل مرة، وتصل مشوبة بأخطاء الكتابة والتقديرات. أما قراءات AMR فتصل وفق جدول زمني تختاره أنت. لكن طريقة وصولها تختلف كثيرًا، واختيار الجهاز والشبكة يحدد ما تستطيع البيانات أن تقدمه لك لاحقًا.

باختصار

  • تستبدل القراءة الآلية للعدادات القراءات اليدوية بجهاز يلتقط القراءة التراكمية للعداد (index) ويرسلها تلقائيًا.
  • تتوقف طريقة الالتقاط على العداد: راديو مدمج، أو مخرج نبضات، أو منفذ بيانات، أو قارئ ضوئي للعدادات القديمة ذات الواجهات الميكانيكية.
  • تنتقل القراءات عبر القراءة سيرًا (walk-by)، أو القراءة بالمركبة (drive-by)، أو عبر شبكة ثابتة، والشبكات الثابتة تمنحك بيانات يومية أو ساعية بدلًا من رقم واحد في السنة.
  • تحوّل البرمجيات القراءة التراكمية الخام إلى استهلاك، وتنبّه إلى الفجوات والأنماط الغريبة، وتغذي أنظمة الفوترة أو التقارير.

ما هو جهاز القراءة الآلية للعدادات؟

جهاز القراءة الآلية للعدادات هو الجزء الذي يوضع عند العداد ويحوّل القراءة إلى شيء يستطيع الحاسوب استقباله. وهناك أربع طرق شائعة لذلك، والطريقة المناسبة تتوقف أساسًا على عمر العداد.

الراديو المدمج. كثير من العدادات المبيعة في أوروبا اليوم تأتي مزودة براديو مدمج أو بوحدة راديو مركّبة في المصنع. فالعداد نفسه يحتفظ بالقراءة التراكمية الإلكترونية ويرسلها، وكثيرًا ما يكون ذلك عبر wireless M-Bus أو LoRaWAN أو تقنية راديو أخرى منخفضة الطاقة. ولا يلزم تركيب أي شيء إضافي.

مخرج النبضات. لدى نسبة كبيرة من عدادات المياه والغاز الميكانيكية خيار للنبضات: مغناطيس صغير على إحدى أسطوانات الأرقام في آلية العدّ، يقرؤه مفتاح ريد (reed switch) أو مستشعر حثّي. وكل نبضة تمثل حجمًا ثابتًا مطبوعًا على واجهة العداد، مثل 10 لترات. ويحتسب جهاز إرسال يعمل بالبطارية هذه النبضات ويرسل الإجمالي التراكمي. ولتحويل النبضات إلى قراءة تراكمية، يحتاج جهاز الإرسال إلى قيمة بداية: تقرأ واجهة العداد مرة واحدة عند التركيب وتُدخل القيمة، ثم تضيف كل نبضة بعد ذلك حجمها الثابت. فمع نبضة قيمتها 10 لترات، ينتقل عداد يعرض 1,250.00 مترًا مكعبًا إلى 1,250.37 بعد أن يرسل 37 نبضة.

منفذ البيانات. لعدادات الكهرباء عادةً منفذ ضوئي بالأشعة تحت الحمراء في واجهتها (محدد في المعيار IEC 62056-21) أو واجهة M-Bus أو Modbus سلكية. ويستطيع قارئ متصل بهذا المنفذ سحب السجل الكامل، بما في ذلك قيم عدة تعرفات، لا قيمة عدّ واحدة فقط.

الكاميرا أو القارئ الضوئي. حتى العدادات القديمة التي ليس لها مخرج نبضات ولا منفذ يمكن قراءتها. فالقراءة الآلية الضوئية للعدادات تستخدم إما مستشعرًا عاكسًا يعدّ دورات المؤشر الأحمر، أو كاميرا صغيرة تصوّر واجهة العداد وتتعرف على الأرقام. وهذا هو مسار التركيب اللاحق حين لا يُسمح باستبدال العداد أو حين لا يستحق الاستبدال العناء بعد.

وقبل شراء أي منها، تحقق من ثلاثة أمور: عمر البطارية عند فترة الإرسال التي تخطط لها، وتقنية الراديو التي يستخدمها الجهاز (يجب أن تتوافق مع شبكة تستطيع الوصول إليها)، وما إذا كان هناك مفكك ترميز (decoder) لصيغة بياناته في البرمجيات التي تنوي استخدامها.

ما أنواع أنظمة القراءة الآلية للعدادات؟

نظام القراءة الآلية للعدادات هو الجهاز إضافة إلى طريقة جمع بياناته. وعادةً ما يصنّف القطاع هذه الأنظمة في ثلاثة نماذج للجمع.

نموذج الجمع طريقة جمع البيانات تكرار القراءة المعتاد البنية التحتية المطلوبة
القراءة سيرًا (walk-by) يمر قارئ العدادات سيرًا ومعه جهاز استقبال محمول من شهريًا إلى سنويًا أجهزة استقبال محمولة، ووقت الموظفين
القراءة بالمركبة (drive-by) تقطع مركبة مزودة بجهاز استقبال مسار القراءة من شهريًا إلى كل ربع سنة جهاز استقبال في المركبة، وتخطيط المسارات
الشبكة الثابتة تستقبل البوابات أو المحطات القاعدية القراءات بصورة دائمة من كل ساعة إلى يوميًا بوابات، ووصلات ربط (backhaul)، وخادم شبكة

كانت أنظمة القراءة سيرًا وبالمركبة الخطوة الكبيرة الأولى، لأنها أغنت عن دخول المنازل والأقبية. لكنها لا تزال تعتمد على خروج شخص ما إلى الميدان، وتصل البيانات على دفعات. وكثيرًا ما بدأت شركات المرافق ذات المناطق الحضرية الكثيفة بهذه الطريقة، لأنها أعادت استخدام مسارات قراءة العدادات القائمة.

ومع الشبكة الثابتة، تتحول القراءة الآلية للعدادات إلى أداة مراقبة تستطيع أن تُظهر ما حدث الليلة الماضية، لا الإجمالي في نهاية العام فقط. فبوابة على سطح أو محطة قاعدية على صارية تستقبل القراءات على مدار الساعة. وقد صُممت الشبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة (LPWAN) مثل LoRaWAN وmioty لهذا الغرض تحديدًا: أجهزة صغيرة تعمل بالبطارية ترسل رسائل قصيرة عبر مسافات بعيدة. وmioty، وهو معيار من ETSI (TS 103 357)، يقسّم كل رسالة إلى دفعات راديوية قصيرة كثيرة، وهذا يساعد في الأقبية والمباني السكنية الكثيفة حيث توجد العدادات عادةً.

مثال تقريبي للتخطيط: إذا كانت لدى جمعية إسكان 2,400 عداد مياه موزعة على 30 مبنى، ويرسل كل عداد قراءة مرة كل ساعة، فإن الشبكة تستقبل نحو 57,600 قراءة يوميًا. وهذا حمل صغير على بوابة LPWAN واحدة أو محطة قاعدية واحدة من حيث عدد الرسائل. أما القيد الحقيقي فهو عادةً تغطية الراديو، لأن العدادات توجد في الممرات الرأسية للخدمات وفي الأقبية، لذا يتحدد عدد أجهزة الاستقبال من اختبار للتغطية في الأقبية والممرات الفعلية.

القراءة الآلية لعدادات المياه

القراءة الآلية لعدادات المياه هي التي تسترد تكلفتها أولًا في الغالب، لأن مشكلات المياه تبقى مخفية. فخزان مرحاض يتسرب منه الماء باستمرار، أو أنبوب يتسرب داخل جدار، أو صمام ضغط معطل، يظهر في صورة استهلاك لا ينخفض أبدًا إلى الصفر.

مع القراءة السنوية ترى هذه المشكلة في صورة فاتورة كبيرة واحدة. أما مع البيانات الساعية من شبكة ثابتة فتراها نمطًا: استهلاك في الساعة 3 فجرًا كان يجب أن يكون صفرًا لكنه ليس كذلك. وتحليل التدفق الليلي من أكثر ما تتيحه القراءة الآلية لعدادات المياه فائدة. لنأخذ مبنى يُظهر عداده 4 لترات في الساعة ليلًا، كل ليلة، لمدة أسبوعين. فالتسرب الثابت إلى هذا الحد في الساعة 3 فجرًا يستمر طوال النهار أيضًا، لذا يعادل ذلك نحو 96 لترًا يوميًا، أي نحو 35 مترًا مكعبًا في السنة، من تسرب صغير واحد لا يسمعه أحد.

ولعدادات المياه بعض الاعتبارات الخاصة:

  1. الموقع. توجد العدادات في حفر وأقبية وممرات رأسية، وكثيرًا ما تكون تحت الأرض أو خلف أبواب معدنية. لذا فاختيار تقنية الراديو وموقع البوابة أهم هنا مما هو في معظم المستشعرات.
  2. استبدال البطارية. تُستبدل عدادات المياه عادةً وفق جدول معايرة يحدده القانون في كثير من البلدان. ومواءمة عمر بطارية وحدة الراديو مع هذه الدورة توفر زيارة إضافية.
  3. التشفير. عدادات المياه اللاسلكية في أوروبا تشفّر رسائلها عادةً، لذا يحتاج النظام المستقبِل إلى مفتاح العداد لقراءة البيانات.
  4. التركيب اللاحق. حين لا يكون للعدادات مخرج نبضات، يمكن تثبيت قارئ ضوئي عليها بمشبك، كما ورد أعلاه.

إذا كنت تشتري عتادًا لمشروع تجريبي، توفر Kilo Electronics تشكيلة صغيرة من عدادات المياه إلى جانب بوابات الراديو التي تحتاجها الشبكة الثابتة.

ماذا تفعل برمجيات القراءة الآلية للعدادات؟

برمجيات القراءة الآلية للعدادات هي الجزء الذي يجعل القراءات قابلة للاستخدام. فالعدادات لا ترسل الاستهلاك، بل ترسل قراءة تراكمية، أي إجماليًا مستمرًا مثل 004812.375 مترًا مكعبًا. وعلى البرمجيات أن تؤدي عدة مهام بهذا الرقم:

  • حساب الاستهلاك بطرح القراءة التراكمية السابقة من الحالية، لكل ساعة أو يوم أو فترة فوترة.
  • التعامل مع الفجوات. فرسائل الراديو قد تضيع، لذا يجب أن تعرف البرمجيات أن الساعة المفقودة لا تعني استهلاكًا صفريًا.
  • التعامل مع استبدال العدادات، حين يبدأ العداد الجديد من قراءة تراكمية جديدة ويجب أن يستمر السجل التاريخي دون قفزة أو هبوط زائفين.
  • توحيد الوحدات وصيغ البيانات، لأن علامتين تجاريتين للعدادات نادرًا ما تستخدمان أسماء الحقول نفسها.
  • إطلاق التنبيهات عند ظهور أنماط مثل التدفق الليلي المستمر أو القفزة المفاجئة.
  • تصدير بيانات نظيفة إلى أنظمة الفوترة أو التقارير أو إدارة المباني.

يبدو التوحيد تفصيلًا ثانويًا إلى أن يجمع مبنى واحد أنواعًا مختلفة من الأجهزة. فجهاز إرسال النبضات على أحد العدادات يرسل عددًا من النبضات لا يكتسب معنى إلا بعد ضربه في 10 لترات، بينما يرسل عداد مزود براديو من شركة مصنعة أخرى قراءته التراكمية بالمتر المكعب، بثلاث خانات عشرية، تحت اسم حقل مختلف. وما لم ينتهِ الاثنان إلى قيمة استهلاك واحدة بوحدة واحدة، فإن رسمًا بيانيًا لهما يقارن أرقامًا يختلف بعضها عن بعض مئة ضعف، ويجب كتابة كل تنبيه مرة لكل نوع من الأجهزة.

في Kilo، تعالج ذلك بربط الحقل الخام لكل شركة مصنعة بمقياس استهلاك موحد واحد باستخدام قالب مقاييس (metric template)، فتظهر علامتا العدادات التجاريتان كقراءة واحدة متسقة. وعند استبدال عداد، يتولى العتاد الجديد الجهاز نفسه في إدارة أجهزة إنترنت الأشياء في Kilo، ويستمر سجل استهلاكه تحت الاسم نفسه. ثم تغطي قاعدة واحدة على القراءة الموحدة كل عداد في المبنى، كأن تنبّه إلى أي عداد يتجاوز استهلاكه الساعي حدًا تضعه أنت.

الفرق بين القراءة الآلية للعدادات (AMR) وAMI

كثيرًا ما ترى AMR مذكورة إلى جانب AMI، أي البنية التحتية المتقدمة للقياس (advanced metering infrastructure). والفرق يكمن في الاتجاه والنطاق.

فالقراءة الآلية للعدادات، في شكلها الكلاسيكي، أحادية الاتجاه: العداد يرسل، والنظام يستمع. أما AMI فثنائية الاتجاه، إذ تستطيع شركة المرافق أيضًا إرسال تعليمات إلى العداد، مثل تغيير التعرفة، أو تحديث البرامج الثابتة، أو طلب قراءة فورية، أو قطع الإمداد في بعض عدادات الكهرباء والغاز. وتأتي AMI عادةً مع نظام مركزي متكامل (head-end)، وإدارة لبيانات القياس، وتكامل وثيق مع الفوترة، وهي في كثير من البلدان برنامج النشر الخاضع للتنظيم الذي يقف وراء «العدادات الذكية».

وفي الواقع العملي، لم يعد الخط الفاصل واضحًا. فكثير من أنظمة AMR العاملة بشبكات ثابتة تقرأ كل ساعة وتشبه AMI كثيرًا من ناحية البيانات، مع بقائها أحادية الاتجاه. وبالنسبة لمالك مبنى أو مدير مرافق يريد في الأساس بيانات الاستهلاك واكتشاف التسربات والتقارير، فإن القراءة الآلية أحادية الاتجاه على شبكة LPWAN ثابتة كثيرًا ما تلبي الحاجة. أما شركة المرافق التي يجب أن تدير التعرفات والفصل عن بُعد، فهدفها AMI.

وهذه طريقة مفيدة للحسم: اكتب قائمة بما تحتاج إلى إرساله إلى العداد، لا بما تريد قراءته منه فقط. فإذا كانت القائمة فارغة، فالقراءة الآلية للعدادات تكفي.

أسئلة شائعة عن القراءة الآلية للعدادات

هل يمكن ترقية العدادات القديمة إلى القراءة الآلية؟

نعم، عادةً. فإذا كان للعداد مخرج نبضات، فجهاز إرسال النبضات هو أرخص طريقة للترقية. وإذا لم يكن له مخرج نبضات ولا منفذ بيانات، فيمكن تركيب قارئ ضوئي بمشبك دون فتح العداد، وهذا مهم لأن كسر ختم المعايرة على عداد الفوترة غير مسموح به في كثير من الأحيان.

ما مدى دقة القراءة الآلية الضوئية للعدادات؟

قارئات الكاميرا المزودة بالتعرف على الأرقام موثوقة عمومًا مع الواجهات النظيفة، لكن التكثف أو الأوساخ أو أسطوانة أرقام في منتصف دورتها قد تسبب قراءات خاطئة. والأنظمة الجيدة ترسل الصورة مع القيمة المتعرَّف عليها، أو تتحقق من أن القراءة الجديدة لا تقل أبدًا عن السابقة، لكي يمكن اكتشاف الأخطاء وتصحيحها.

هل القراءة الآلية للعدادات هي نفسها العداد الذكي؟

ليس تمامًا. فالعداد الذكي عداد مزود بإلكترونيات واتصال مدمجين، وكثيرًا ما يكون ثنائي الاتجاه. أما القراءة الآلية للعدادات فهي الممارسة الأوسع لقراءة العدادات عن بُعد، وتشمل أيضًا أجهزة التركيب اللاحق على العدادات التقليدية.

كم تكلفة القراءة الآلية للعدادات؟

تنقسم التكاليف إلى الجهاز لكل عداد، والشبكة (البوابات أو اشتراك لدى مزوّد)، والبرمجيات. وتُسعّر أجهزة إرسال النبضات والقارئات الضوئية المضافة لاحقًا عادةً بالوحدة، بينما تتقاسم عدادات كثيرة البوابات نفسها، لذا تنخفض التكلفة لكل عداد كلما زادت الكثافة.

اختر عدادات المياه الخمسة الأعلى استهلاكًا في مبنى واحد، وركّب عليها أجهزة إرسال نبضات أو قارئات ضوئية، واضبط قاعدة تنبّه إلى التدفق الذي لا ينخفض أبدًا إلى الصفر بين الساعة 2 و4 فجرًا. وسيُظهر أسبوعان من البيانات الساعية ما إذا كان التدفق الليلي يستحق المتابعة في بقية المحفظة العقارية، وخمسة عدادات تقع ضمن الخطة المجانية في Kilo.