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Approfondimenti | 17/10/2023

Smart metering e AI: Presente e futuro dell'automazione nella misurazione per le Utilities

Il nostro R&D Manager Lucio Machetti è intervenuto al Robot Day Perugia, organizzato da FIWARE Innova iHub, per raccontare il presente e il futuro dell'automazione nella misurazione per le utilities.

Tradizione vs Innovazione nell'acquisizione delle letture

I metodi tradizionali di recupero dei dati di consumo gas, energia elettrica e acqua richiedono che un operatore vada fisicamente in loco a recuperare il dato, o che l’utente faccia un'autolettura. Questi metodi sono stati con il tempo soppiantati da altre tecniche più evolute che si basano sullo smart metering, ovvero un sistema che consente a un contatore tradizionale dotato di una parte intelligente di comunicare con una centrale a cui invia una serie di dati, non solo di lettura ma anche di altro tipo come la diagnostica eventi o gli allarmi.

Questo sistema di comunicazione può essere di due tipi: il cosiddetto punto-punto, che si ha quando il dispositivo comunica direttamente con il centro acquisizione dati, e il cosiddetto punto-multipunto, che si ha quando il contatore dialoga con un concentratore, che a sua volta poi parlerà con il centro di acquisizione dati.

Un terzo caso si ha principalmente nel settore idrico dove si cerca di sfruttare la presenza degli operatori sul territorio occupati in attività come le installazioni o il trasporto urbano, consentendo loro di recuperare le letture dei consumi: in questo caso l'operatore viene dotato di un disposotivo con antenna per rilevare i dati provenienti dal contatore e trasmessi in uno short range, per poi trasferirli al centro di acquisizione dati.

Il superamento dei metodi tradizionali richiede un'elevata gestione della complessità, data principalmente da numero e varietà degli oggetti sul territorio e dai molteplici protocolli di comunicazione.

Gestire la complessità della rete

L'innovazione dei processi richiede un sistema in grado di gestire la complessità data dal fatto che i contatori possono essere di diverso tipo, ovvero gas, energia elettrica o acqua, ma possiamo estendere la questione, in ottica smart City, anche a un generico sensore, ad esempio gli smoke detectors.

Ogni dispositivo è dotato di un canale di comunicazione come la sim card, nel caso del canale GPRS, oppure la radio, nel caso della radiofrequenza, e quindi la complessità è data anche dai vari canali e protocolli di comunicazione.

Affrontare la complessità significa per noi di Terranova gestire oltre 150 modelli differenti di contatori e 3.500 versioni di firmware differenti, garantendo così ai nostri clienti di poter mantenere la propria struttura hardware, anche se molto variegata.

Gestire la complessità grazie all'Intelligenza Artificiale

Oltre all'attività di recupero delle letture del misuratore il gestore deve affrontare anche temi di manutenzione. Ad esempio, i contatori gas e acqua sono alimentati a batteria che con il tempo si esaurisce. L'approccio tradizionale è quello di controllare periodicamente il misuratore e appena smette di funzionare intervenire in campo per la sostituzione. Un approccio innovativo utilizza invece i dati che il misuratore invia al centro per effettuare quella che si chiama manutenzione predittiva: sostanzialmente si va a prevedere il momento in cui una determinata batteria si scaricherà al fine di anticipare il momento in cui effettuare la sostituzione, evitando che il meter interrompa la comunicazione e pianificando una sostituzione massiva delle batterie per ottimizzare le attività.

Se un misuratore smette di comunicare i dati di misura il gestore deve effettuare la stima dei consumi dell'utente finale, attività non innovativa di per sè, ma che lo diventa se viene adottato un metodo che sfrutta un approccio di machine learning per analizzare tutti i dati che arrivano: è infatti possibile addestrare modelli di machine learning che consentono di replicare fedelmente in modo con cui l'utente consuma energia elettrica, gas o acqua per riempire i dati mancanti con dei dati realistici, quindi non con mere divisioni di uno storico per il numero di giorni. Oltre ad ottenere dei dati molto più realistici il gestore potrà sfruttarli per prendere decisioni o per effettuare attività di anomaly detection alla ricerca, ad esempio, di perdite o consumi fraudolenti.

Come ultimo caso d'uso possiamo pensare che tramite una semplice foto acquisita dall'operatore in campo durante il giro di raccolta letture è possibile, grazie a strumenti di Machine Learning e Deep Learning, estrarre tutte le informazioni relative al contatore, come la tecnologia di misura, il modello, il serial number, il totalizzatore, tutto questo senza fare errori dovuti a un inserimento manuale e riducendo anche i tempi di elaborazione.

Queste sono le potenzialità che abbiamo oggi, contando sul sistema di smart metering nelle nostre città. Proviamo ora a immaginare che cosa ancora si può fare con questo sistema che a tutt'oggi risulta sottoutilizzato.

Gli scenari futuri

Un elemento di rivoluzione è l'adozione su larga scala di questi dispositivi, che in Italia è già presente per i settori energia elettrica e gas, ma solo da circa un anno ne vediamo la diffusione anche per il servizio idrico. Allo stesso modo possiamo vedere questo sviluppo anche all'estero, dove possiamo affermare la nostra esperienza decennale, dato che l'Italia è stata anticipatrice rispetto a tutto il resto del mondo nel rollout massivo di smart meter.

Questo settore è in continua innovazione, basti pensare ai vari step di evoluzione dei metodi di comunicazione, dagli SMS al LoRaWan.

La sempre più crescente attenzione ai temi di sostenibilità porterà inevitabilmente all'utilizzo di fonti energie rinnovabili alternative, come il biometano e l'idrogeno, per i quali potranno essere applicati gli stessi metodi di lettura.

La partecipazione degli utenti finali è sempre più attiva e proprio con questa consapevolezza è necessario trattare tutti i dati di consumo per rendere il cittadino più consapevole delle proprie abitudini in modo da comportarsi in modo virtuoso.

Innovazione

Lo sapevi che...
Per garantire standard eccellenti di qualità, sicurezza e tecnologia innovativa, arricchendola di soluzioni sempre più performanti, il nostro Innovation Hub ha come obiettivi il monitoraggio e valutazione delle nuove tecnologie (AI, ma non solo), il supporto al processo di Innovazione radicale (Open Innovation) e lo sviluppo di un network di partner.

In questo video presentiamo il nostro laboratorio di Grosseto, una simulazione della rete di distribuzione gas, luce e acqua: tutti i dispositivi sono connessi con il nostro centro di acquisizione dati e gestiti dai nostri portali.

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