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Comunicação de medição: Não aposte nos padrões errados
Examina a função dos padrões atuais de interoperabilidade e questiona se eles são realmente interoperáveis. Examina o PRIME, o G3-PLC e o OSGP e determina se a interoperabilidade é realmente em todo o sistema ou apenas em algumas camadas de referência de todo o modelo de comunicação.
Projetos de E-Meter inteligente em crescimento: Hype vs. Realidade
O número de projetos-piloto com medidores eletrônicos inteligentes, nos quais a comunicação de dupla face foi usada com sucesso, continua a crescer. Essas informações de referência crescentes nos permitem avaliar tanto as tecnologias individuais quanto os requisitos para soluções mais complexas. Não há dúvida de que muitas apresentações eletrônicas ou em papel de boa aparência foram feitas, nas quais os resultados desses projetos foram descritos.
Os clientes e usuários finais (concessionárias) são persuadidos de que não há necessidade de inventar nada novo, porque a resposta já existe e tudo está funcionando perfeitamente. De fato, é difícil receber os resultados reais dos projetos realizados e, por isso, é difícil avaliá-los de forma razoável e comprovável.
Setor de serviços públicos não está preparado para a medição inteligente
Em primeiro lugar, você se depara com a descoberta de que a prontidão técnica das operadoras de sistemas de distribuição é nula ou (no melhor dos casos) muito pequena. A verdade é que o desenvolvimento no setor de energia estava evoluindo e, tradicionalmente, era muito conservador. As possibilidades propostas pela leitura automatizada de medidores foram recebidas com ceticismo pelos técnicos de serviços públicos quando apresentadas inicialmente.
Hoje, poderíamos dizer que o progresso técnico os pegou absolutamente despreparados, tanto do ponto de vista técnico quanto do ponto de vista da disponibilidade de escolha de uma solução oferecida. As decisões políticas que trouxeram aparelhos modernos, com todas as suas vantagens e desvantagens, para as residências e os requisitos para a implantação de medidores inteligentes (com novas tecnologias de comunicação), a fim de solucionar os balanços de energia, foram recebidas como um verdadeiro choque pelos engenheiros de energia.
Parece que não há especialistas no setor de energia que possam realmente entender as possibilidades técnicas e sugerir uma solução útil. No melhor dos casos, as equipes de especialistas estavam apenas sendo desenvolvidas.
Os gerentes com falta de conhecimento técnico começaram a usar uma palavra que se tornou um mantra para eles: “interoperabilidade”. Eles argumentaram com outro setor (neste caso, o de telecomunicações), onde os padrões são claramente definidos e a interoperabilidade traz preços mais baixos e independência do fornecedor. No entanto, eles não levam em conta o que precedeu a padronização encontrada no setor de telecomunicações.
Uma abordagem equivocada dos padrões
No início, havia uma solução proprietária que foi, em primeiro lugar, tecnicamente ajustada e, posteriormente, como uma solução estável, lançada no mercado. Vamos avaliar a competição de soluções únicas antes da escolha final da melhor. Além disso, o padrão em telecomunicações resolve tudo em todas as camadas do modelo de comunicação ISO/OSI. Os produtores têm instruções totalmente claras e os clientes têm procedimentos exatamente descritos para verificar se a solução foi entregue conforme especificado.
Nada parecido com isso aconteceu no setor de energia. Somos apenas testemunhas das notáveis mensagens de mídia de vários produtores de chipsets. Só para esclarecer: só podemos falar de solução interoperável se as atividades individuais em camadas individuais do modelo ISO/OSI forem descritas com precisão. É muito pouco descrevê-las por meio de uma norma que forneça apenas recomendações de limites ou descreva a troca de dados na camada mais alta (ou seja, o sétimo aplicativo). Infelizmente, esse “padrão” definido não é suficiente para a interoperabilidade total; é apenas uma solução intermediária.
O que há de errado com os Padrões?
Atualmente, há três soluções ditas “padronizadas” exigidas (mais provavelmente oferecidas), que devem ser interoperáveis, com base nas declarações dos produtores. São elas: PRIME, G3-PLC e OSGP. As duas primeiras soluções são baseadas na moderna modulação OFDM e prometem alta taxa de transmissão. Mas espere um segundo, o entusiasmo se acalma imediatamente após descobrirmos que o protocolo DLMS é usado na camada de aplicativo, o que é o mesmo absurdo de uma situação em que uma Ferrari de Fórmula 1 puxa um semirreboque de 30 toneladas.
PRIME
O datagrama é distribuído entre todas as subportadoras. Se algumas delas estiverem faltando, o datagrama inteiro não será entregue, e tudo deverá ser repetido. Se você definir a taxa de modulação mais alta, o processador não poderá reparar os erros (o corretor FEC está desligado), o que resulta em taxas de comunicação muito baixas e falta de confiabilidade geral.
G3-PLC
O número menor de subportadoras leva a um sistema um pouco mais estável, mas a taxa de comunicação proclamada é (se você ler atentamente os documentos do fabricante) garantida na banda de frequência de 10 a 500 kHz. Na banda CENELEC (10 – 150 kHz), a taxa de comunicação atinge apenas 4,5 kB/s! Se você adicionar requisitos para DLMS, até mesmo o diletante descobrirá que esse não é o caminho certo. Um dos projetos do G3-PLC revela uma taxa de comunicação final de 2,5 B/s (isso não é um erro de digitação).
OSGP
Essa solução não apresenta uma alta taxa de comunicação. Ela é muito estável e o número de medidores eletrônicos instalados é realmente impressionante. No entanto, é aí que os pontos positivos terminam. A camada de aplicativo contém o protocolo OSGP interoperável (e você receberá todo o suporte possível para ele), mas se você quiser se comunicar, não há outra maneira a não ser comprar um chipset do único fabricante do mundo.
Todas as informações necessárias para o suporte à comunicação não são públicas, e algumas delas são protegidas por patentes. Se os requisitos do cliente, por um lado, e o fornecimento do produtor, por outro, se encontrarem, tudo estará bem. Caso contrário, você terá azar.
Resumo
Se fizermos um resumo, podemos chegar à seguinte conclusão (não muito animadora): todos os sistemas interoperáveis são baseados em um único fabricante de chipset. A aparência de um número maior de fabricantes é ilusória apenas porque as soluções alternativas são baseadas no mesmo processador de sinal (não competitivo do ponto de vista do preço).
Além disso, esses sistemas foram projetados como sistemas AMM e não são capazes de integrar os novos requisitos do Smart Grid (descentralização do controle, garantia de resposta no tempo, suporte significativo de soluções multiutilitárias etc.). Portanto, é necessário voltar ao início e sugerir uma solução que esteja em conformidade com as técnicas.
Dados binários e a necessidade de eficiência
Vamos acender a luz para a profundidade de todo o problema e dar uma olhada na seguinte pequena análise: no nível do e-meter, os dados medidos são armazenados no registro que está presente no sistema binário. Para ilustrar, o número 999.999.999 (não há número maior no medidor eletrônico) pode ser apresentado por 4 bytes (ou seja, 32 bits).
| Sistema de códigos | Número de bytes necessários para a apresentação |
| Sistema binário | 4 |
| Código ASCII | 9 |
| UNICODE | 18 |
| Wide UNICODE | 36 |
Se quisermos ver esse número em um sistema ASCII mais antigo, precisaremos de mais do que o dobro dessa quantidade de espaço. Se usarmos caracteres UNICODE amplos, o número de bytes aumentará em dez vezes. O amador pode dizer que isso é insignificante, mas precisamos nos lembrar de que os dados são transferidos no modo serial um bit a um bit!
No passado, era necessário fazer uma ordem em valores para que as distribuidoras de energia pudessem se entender. Por isso, foram sugeridos os códigos OBIS e o sistema COSEM. O espaço de endereçamento do código OBIS tem uma estrutura semelhante a um endereço de Internet, é definido em 6 bytes, o que dá um espaço de endereçamento de 248, (número 281.474.976.710.656). No entanto, é necessário receber no máximo 100 registros do e-meter!
O caminho a seguir para as redes inteligentes
Está claro que a abordagem estruturada definida no COSEM e no OBIS é muito transparente e realmente parece boa no papel. Se esse sistema for sugerido e usado por grandes consumidores, onde os custos de construção e operação do canal de comunicação são insignificantes, não há motivo para cancelá-lo. No entanto, em uma situação de atendimento a milhões de lugares e sem possibilidade (por motivos técnicos ou de custo) de usar conexões de alta velocidade, não é possível fingir que tudo dará certo dessa forma.
Vamos definir requisitos que atendam às necessidades do distribuidor de energia, enfatizando os requisitos de segurança cibernética, envolvendo o cliente final e (por último, mas não menos importante) aceitando as características do canal de transmissão. A regra de ouro diz que o sistema é tão forte quanto seu elo mais fraco. E como as redes inteligentes incluem todos os dispositivos de energia, uma análise semelhante também poderia ser usada para controlar os sistemas de rede de distribuição.