La lettura automatica dei contatori (AMR, automatic meter reading) consiste nel raccogliere in modo elettronico i dati di consumo dei contatori di acqua, gas, calore o elettricità, così nessuno deve andare fino al contatore, leggere il quadrante e annotare il numero. Un piccolo dispositivo sul contatore trasforma ogni lettura in un dato e lo invia via radio, via cavo o tramite linea telefonica a un sistema che lo memorizza per la fatturazione, la reportistica o il controllo delle perdite.

Per una società di servizi con decine di migliaia di contatori, o per una società immobiliare con qualche centinaio di edifici, la differenza è concreta. Le letture manuali avvengono una o due volte all’anno, costano ogni volta un sopralluogo e arrivano con errori di trascrizione e stime. Le letture AMR arrivano con la cadenza che si sceglie. Il modo in cui arrivano, però, varia molto, e la scelta del dispositivo e della rete determina che cosa i dati potranno offrire in seguito.

In breve

  • L’AMR sostituisce le letture manuali con un dispositivo che rileva l’indice del contatore e lo trasmette in automatico.
  • Il metodo di rilevazione dipende dal contatore: una radio integrata, un’uscita a impulsi, una porta dati oppure un lettore ottico per i quadranti più vecchi.
  • Le letture vengono raccolte in modalità walk-by, drive-by o tramite rete fissa, e le reti fisse forniscono dati giornalieri o orari anziché un numero all’anno.
  • Il software trasforma l’indice grezzo in consumo, segnala lacune e andamenti anomali e alimenta la fatturazione o la reportistica.

Che cos’è un dispositivo per la lettura automatica dei contatori?

Un dispositivo per la lettura automatica dei contatori è la parte che si trova sul contatore e converte la lettura in qualcosa che un computer può ricevere. Lo fa in quattro modi comuni, e quello giusto dipende soprattutto da quanto è vecchio il contatore.

Radio integrata. Molti contatori venduti oggi in Europa hanno una radio incorporata o montata in fabbrica come modulo. Il contatore stesso conserva l’indice elettronico e lo trasmette, spesso tramite wireless M-Bus, LoRaWAN o un’altra radio a basso consumo. Non serve montare nulla in più.

Uscita a impulsi. Buona parte dei contatori meccanici dell’acqua e del gas ha un’opzione per gli impulsi: un piccolo magnete su uno dei rulli del totalizzatore, letto da un contatto reed o da un sensore induttivo. Ogni impulso corrisponde a un volume fisso, per esempio 10 litri, stampato sul quadrante del contatore. Un trasmettitore a batteria conta gli impulsi e comunica il totale progressivo. Per trasformare gli impulsi in un indice, il trasmettitore ha bisogno di un valore iniziale: si legge il quadrante una volta durante l’installazione, lo si inserisce, e ogni impulso successivo aggiunge il proprio volume fisso. Con un impulso da 10 litri, un contatore che indica 1.250,00 metri cubi e invia 37 impulsi passa a 1.250,37.

Porta dati. I contatori elettrici hanno di solito sul frontale una porta ottica a infrarossi (definita dalla norma IEC 62056-21) oppure un’interfaccia cablata M-Bus o Modbus. Un lettore collegato a quella porta può leggere l’intero registro, comprese più fasce tariffarie, non soltanto un singolo totalizzatore.

Telecamera o lettore ottico. Anche i contatori più vecchi senza uscita a impulsi e senza porta si possono leggere. La lettura ottica automatica dei contatori usa un sensore a riflessione che conta i giri della lancetta rossa oppure una piccola telecamera che fotografa il quadrante e riconosce le cifre. È la strada del retrofit quando sostituire il contatore non è consentito o non conviene ancora.

Prima di acquistarne uno, conviene verificare tre dettagli: l’autonomia della batteria con l’intervallo di trasmissione previsto, la radio usata dal dispositivo (deve essere compatibile con una rete che si riesce a raggiungere) e l’esistenza di un decoder per il suo formato dei dati nel software che si intende usare.

Quali sono i tipi di sistemi di lettura automatica dei contatori?

Un sistema di lettura automatica dei contatori è il dispositivo più il modo in cui vengono raccolti i suoi dati. Il settore raggruppa di solito questi sistemi in tre modelli di raccolta.

Modello di raccolta Come vengono raccolti i dati Frequenza di lettura tipica Infrastruttura necessaria
Walk-by Un letturista passa a piedi con un ricevitore portatile Da mensile ad annuale Ricevitori portatili, tempo del personale
Drive-by Un veicolo con un ricevitore percorre il giro di lettura Da mensile a trimestrale Ricevitore sul veicolo, pianificazione dei percorsi
Rete fissa Gateway o stazioni base ricevono le letture in modo continuativo Da oraria a giornaliera Gateway, backhaul, un network server

I sistemi walk-by e drive-by sono stati il primo grande passo, perché hanno eliminato la necessità di entrare in abitazioni e cantine. Dipendono comunque da qualcuno che esce sul territorio, e i dati arrivano a blocchi. Le società di servizi con aree urbane dense spesso hanno iniziato così, perché potevano riutilizzare i giri di lettura esistenti.

Con una rete fissa, l’AMR diventa uno strumento di monitoraggio in grado di mostrare che cosa è successo la notte scorsa, non soltanto il totale a fine anno. Un gateway su un tetto o una stazione base su un palo ricevono letture 24 ore su 24. Le reti LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) come LoRaWAN e mioty sono state create proprio per questo: piccoli dispositivi a batteria che inviano brevi messaggi su lunghe distanze. mioty, uno standard ETSI (TS 103 357), suddivide ogni messaggio in molti brevi burst radio, il che aiuta nelle cantine e nelle zone residenziali densamente edificate, dove di solito si trovano i contatori.

Un esempio di pianificazione approssimativo: se un ente gestore di alloggi ha 2.400 contatori dell’acqua distribuiti in 30 edifici e ogni contatore trasmette una volta all’ora, la rete riceve circa 57.600 letture al giorno. In termini di messaggi è un carico ridotto per un solo gateway o una sola stazione base LPWAN. Il vero vincolo è di solito la copertura radio, perché i contatori si trovano in cavedi e cantine, quindi il numero di ricevitori si ricava da un test di copertura effettuato proprio in quelle cantine e in quei cavedi.

Telelettura dei contatori dell’acqua

La lettura automatica dei contatori dell’acqua è di solito la prima a ripagarsi, perché i problemi idrici restano nascosti. Una cassetta del WC che perde, una tubazione che gocciola dentro un muro o un riduttore di pressione difettoso si manifestano come un consumo che non scende mai a zero.

Con una lettura annuale quel problema si vede come una bolletta salata. Con i dati orari di una rete fissa lo si vede come un andamento: un consumo alle 3 di notte che dovrebbe essere zero e invece non lo è. L’analisi dei flussi notturni è una delle cose più utili che la telelettura dell’acqua rende possibili. Prendiamo un edificio il cui contatore segna 4 litri all’ora di notte, ogni notte, per due settimane. Una perdita così costante alle 3 di notte continua anche durante il giorno, quindi si arriva a circa 96 litri al giorno, intorno ai 35 metri cubi all’anno, per una piccola perdita che nessuno sente.

I contatori dell’acqua comportano alcune considerazioni specifiche:

  1. Posizione. I contatori si trovano in pozzetti, cantine e cavedi, spesso sotto il livello del suolo o dietro porte metalliche. Qui la scelta della radio e il posizionamento dei gateway contano più che per la maggior parte dei sensori.
  2. Sostituzione della batteria. In molti Paesi i contatori dell’acqua vengono sostituiti di solito secondo un calendario di verifica metrologica stabilito per legge. Allineare l’autonomia della batteria del modulo radio a quel ciclo evita un intervento in più.
  3. Cifratura. In Europa i contatori dell’acqua wireless cifrano di solito i propri messaggi, quindi il sistema ricevente ha bisogno della chiave del contatore per leggere i dati.
  4. Retrofit. Dove i contatori non hanno un’uscita a impulsi, si può applicare un lettore ottico a clip, come descritto sopra.

Se serve hardware per un progetto pilota, Kilo Electronics offre una piccola gamma di contatori dell’acqua insieme ai gateway radio necessari per una rete fissa.

A cosa serve il software di lettura automatica dei contatori?

Il software di lettura automatica dei contatori è la parte che rende utilizzabili le letture. I contatori non inviano il consumo; inviano un indice, cioè un totale progressivo come 004812,375 metri cubi. Il software deve svolgere diversi compiti con quel numero:

  • Calcolare il consumo sottraendo l’indice precedente da quello attuale, per ora, giorno o periodo di fatturazione.
  • Gestire le lacune. I messaggi radio vanno persi, quindi il software deve sapere che un’ora mancante non equivale a un consumo pari a zero.
  • Gestire le sostituzioni dei contatori, quando un nuovo contatore parte da un nuovo indice e lo storico deve proseguire senza un falso picco o un falso calo.
  • Normalizzare unità di misura e formati dei dati, perché due marche di contatori raramente usano gli stessi nomi dei campi.
  • Generare avvisi su andamenti come un flusso notturno continuo o un salto improvviso.
  • Esportare dati puliti verso la fatturazione, la reportistica o la gestione dell’edificio.

La normalizzazione sembra un dettaglio finché in un edificio non convivono tipi di dispositivo diversi. Un trasmettitore di impulsi su un contatore comunica un numero di impulsi che ha senso solo una volta moltiplicato per 10 litri, mentre un contatore con radio di un altro produttore invia il proprio indice in metri cubi, con tre decimali, sotto un nome di campo diverso. Se i due valori non vengono ricondotti a un unico valore di consumo in un’unica unità, un grafico che li mette insieme confronta numeri che differiscono di un fattore cento, e ogni avviso va scritto una volta per ogni tipo di dispositivo.

In Kilo lo si gestisce associando il campo grezzo di ogni produttore a un’unica metrica di consumo normalizzata tramite un modello di metrica, così due marche di contatori compaiono come un’unica lettura coerente. Quando un contatore viene sostituito, il nuovo hardware subentra nello stesso dispositivo nella gestione dei dispositivi IoT di Kilo, e il suo storico dei consumi prosegue con lo stesso nome. Un’unica regola sulla lettura normalizzata copre poi tutti i contatori dell’edificio, per esempio segnalando qualsiasi contatore il cui consumo orario superi un limite impostato dall’utente.

Lettura automatica dei contatori (AMR) vs AMI

Spesso l’AMR viene citata accanto all’AMI, advanced metering infrastructure (infrastruttura di misura avanzata). La differenza sta nella direzione e nella portata.

L’AMR, nella sua forma classica, è unidirezionale: il contatore trasmette, il sistema ascolta. L’AMI è bidirezionale. La società di servizi può anche inviare istruzioni al contatore, per esempio per cambiare una tariffa, aggiornare il firmware, eseguire una lettura su richiesta oppure, su alcuni contatori elettrici e del gas, interrompere la fornitura. L’AMI comprende di solito un sistema head-end completo, la gestione dei dati di misura e una stretta integrazione con la fatturazione, e in molti Paesi è il programma di installazione regolamentato che sta dietro agli “smart meter”.

In pratica il confine si è fatto sfumato. Molti sistemi AMR su rete fissa leggono ogni ora e sul piano dei dati somigliano molto all’AMI, pur restando unidirezionali. Per il proprietario di un edificio o un facility manager che vuole soprattutto dati di consumo, rilevamento delle perdite e reportistica, l’AMR unidirezionale su una rete LPWAN fissa spesso copre l’esigenza. Per una società di servizi che deve gestire tariffe e distacchi da remoto, l’obiettivo è l’AMI.

Un modo utile per decidere: elencare che cosa si deve inviare al contatore, non soltanto che cosa si vuole leggere. Se l’elenco è vuoto, l’AMR è sufficiente.

Domande frequenti sulla lettura automatica dei contatori

I vecchi contatori si possono adattare alla lettura automatica?

Di solito sì. Se il contatore ha un’uscita a impulsi, un trasmettitore di impulsi è la soluzione più economica. Se non ha né un’uscita a impulsi né una porta dati, si può applicare un lettore ottico a clip senza aprire il contatore, il che è importante perché rompere un sigillo metrologico su un contatore usato per la fatturazione spesso non è consentito.

Quanto è precisa la lettura ottica automatica dei contatori?

I lettori a telecamera con riconoscimento delle cifre sono in genere affidabili sui quadranti puliti, ma condensa, sporcizia o un rullo di cifre a metà giro possono causare letture errate. I sistemi ben progettati inviano la foto insieme al valore riconosciuto, oppure verificano che una nuova lettura non sia mai inferiore alla precedente, così gli errori si possono individuare e correggere.

La lettura automatica dei contatori equivale a uno smart meter?

Non esattamente. Uno smart meter è un contatore con elettronica e comunicazione integrate, spesso bidirezionali. La lettura automatica dei contatori è la pratica più ampia di leggere i contatori a distanza, che comprende anche i dispositivi retrofit sui contatori tradizionali.

Quanto costa la lettura automatica dei contatori?

I costi si suddividono tra il dispositivo per ogni contatore, la rete (gateway o l’abbonamento a un fornitore) e il software. I trasmettitori di impulsi e i lettori ottici retrofit hanno di solito un prezzo per unità, mentre i gateway sono condivisi da molti contatori, quindi il costo per contatore scende all’aumentare della densità.

Si prendono i cinque contatori dell’acqua con il consumo più alto di un edificio, si applicano trasmettitori di impulsi o lettori ottici e si imposta una regola che segnala un flusso che non scende mai a zero tra le 2 e le 4 di notte. Due settimane di dati orari mostreranno se vale la pena indagare sul flusso notturno nel resto del portafoglio, e cinque contatori rientrano nel piano gratuito di Kilo.