Uzaktan Okuma Teknolojileri

👤Gökhan Yanmaz, Altyapı ve Şehirler - MCS Grup Yöneticisi, Siemens
Özelleştirmeler, Türkiye’nin ekonomik yapısında ciddi değişikliklere neden olmakta ve enerji dünyasına yeni sermaye gruplarını kazandırmaktadır. Yatırımların geriye dönüşü ise aynı hızda olamamaktadır. Enerji üretiminden son kullanıcıya ulaşmasına kadar oluşan döngüde ölçümleme önemli bir kriterdir. Ölçümleme için uzaktan okuma anahtar kelime haline geliyor. Ucuz ve hızlı uygulaması nedeniyle mobil teknolojiler GSM/ GPRS büyük bir avantaj sağlamaktadır. Uzaktan okuma yapan birimlerin artması, mobil şebekelerin fiziksel sınırlarına kadar zorlamakta ve yeni uygulamalar ve ölçümlemelerin önü kapatılmaktadır. Yalnızca okuma değil, okunmuş olan bilgilerin analizi, değerlendirilmesi, anlaşılır veri haline getirilmesi ayrı bir IT uzmanlığı doğurmaktadır. Değişik idarelerin özel sistem tasarımı ise milli kaynakların boşuna harcanması ve karmaşıklaşmasına neden olması kaçınılmazdır. Tek altyapı kullanarak birden fazla sistem okunabilmekte; kontrol edilebilmekte ve anlamlı veri haline sokulabilmektedir. Sadece sayaç değil, sensörler (ısı, kontakt vb.) bütün olarak bir araya gelerek uzaktan okunur. Değişen enerji trendleri Enerji altyapısı, son yıllarda ciddi değişiklikler yaşamaktadır. Üretim çeşitliliği artarken, yapısı değişmektedir. İletim teknolojileri daha yüksek değerlerde taşınırken, HVDC (Yüksek Gerilimli Doğru Akım) en önemli trendlerden biriyken, uzaktan “akıllı” okuma dağıtım alanında diğer önemli bir trend olmaktadır. Dağıtım şebekelerinde tek yönlü enerji dağıtımı çift yönde işleyen ve tüketirken üreten son kullanıcıları bize tanıştırdı. Teknolojilerin yanı sıra toplumsal mega trendler de enerji dünyasını zorlamaktadır. Birleşmiş Milletler’de yapılan projeksiyonlarda, 2020 yılında dünya nüfusunun 7.5 milyar olacağı ve bunun %60’ından fazlasının şehirlerde yaşayacağı, 2025’e kadar ise 27 tane mega kent (nüfusu 10 milyondan fazla olan) oluşacağı öngörülmektedir. Bu artışlar, şehirlerdeki tüketimi artırmakla beraber, dağıtım şebekelerinde ciddi sıkıntıları da beraberinde getirecektir. Artan enerji gereksinimi, giderek azalan doğal kaynaklardan sağlanmaktadır. Geçen yüzyılda sınırsız olarak görünen akaryakıt, kömür vb. fosil yakıtlardan sağlanıyordu. Bugün için akaryakıt ve gaz kaynaklarının %70’i toplam sayısı 5’i geçmeyen ülkelerde bulunmaktadır. Toplum medenileştikçe, modern yaşama alıştıkça daha çok enerji kaynağı kullanmakta ve bu ülkelerde oluşabilecek en ufak değişiklik fosil yakıtlarda ani fiyat değişimlerine ve paralelinde de toplumda ciddi etkilere neden olmaktadır (artan fiyatlar, kaynak erişim sıkıntıları, kesintiler vb.). Doğa da kendisini beklentileri bitip tükenmeyen insandan korumaya çalışıyor. Artan sera gazları, iklim değişiklikleri vb. çevre faktörleri, geçen yıllarda enerji sağlama tarzımızı değiştirmemiz gerektiğini anlattı. Artık “yeşil” ve “temiz” enerji arayışı her geçen gün artmaktadır. Anlatılan tüm bu değişimler, enerji şebeke yapısında, üretimden tüketimine kadar ciddi değişikliklere neden olmaktadır. Elektriğin “yeni çağı” Elektrikle 19. yüzyılda tanıştık ve bugüne kadar ciddi değişimler yaşandı. Elektriğin ilk çağında toplumlar elektrik enerji kaynağına yakın yerleşmekteyken, büyüyen şehirler ve yetmeyen kaynaklar nedeniyle üretim ve iletim tarzı farklılaştı. Elektriğin “yeni çağı” tüketicilerin aslında birer üretici olabileceği savı ile ortaya çıkmıştır. Güneş panelleri, yakıt hücreleri, ısı kaynaklarından buhar türbinleriyle elde edilen enerji yeni bir tanımı ortaya atmıştır “Prosumer” yani “üreten tüketici”. Eskiden tek yönlü olan dağıtım şebekeleri çift yönlü, tek yönlü olan sayaçların çift yönlü olma zorunluluğunu getirdi. Yenilenebilen enerji kaynakları, çift yönlü enerji akışı, yükü önceden tahmin etme ve üretim planlamaları “yeni çağı” anlatmaktadır. Kaynakların sınırsız olmadığı bilinci, planlı, tüketici alışkanlıklarını değiştirmeye yönelik cazibe merkezleri tasarlanması hep bu dönemin ürünleridir. Akıllı şebeke ve bilişimin kaynaşması Son yıllarda “akıllı” şebeke enerji ile anılmaktadır. Birçok ortamda farklı tanımlansa da, uzaktan şebekeyi yönetebilme, analiz edebilme ve raporlayabilme ortak yararlar görünmektedir. Akıllı şebekelere ilk adım olarak uzaktan sayaç okuma görünmektedir. Sadece elektrik değil gaz, su, atık su hizmetleri, kısaca sayaçla okunabilen tüm hizmetler tek platform üzerinden okunabilir, tasnif edilebilir ve bir sonraki aşamaya (faturalandırma, rapor, analiz vb.) taşınabilir. Şebekelerin yönetiminde bilişim teknolojilerinin her geçen gün daha çok kullanılmasıyla beraber sayaç okuma sistemi, enerji kuruluşlarının bilişim sistemine (SCADA, abone yönetimi, talep yönetim sistemleri, faturalandırma, varlık yönetimi) entegre edilmiştir. Bilgilerin eskisinden daha hızlı ve hatasız olarak okunması, tüketiciye güven aşılar; enerji üreten ve dağıtan kurumlar daha verimli çalışma fırsatını elde etmektedir.Bugünün uzaktan okuma çözümleri Daha önce tek idarenin bilgileri okunurken, yeni nesil uzaktan okuma sistemleri çok sayıda idarenin bilgilerini okuyabilmekte ve daha az kaynakla daha fazla bilgi toplama olanağını sağlamaktadır. Basit bir örnek üzerinde fikir yürütelim: Bir hanede elektrik, su ve gaz tüketimini ölçen 3 farklı idarenin sayaçları bulunsun. Her sayaç, sayısal olması durumunda ortak haberleşme bağlantısından örneğin elektrik sayacı, hem kendi sayaç bilgilerini hem de diğer sayaçların bilgilerini bağlı bulunduğu merkeze iletebilir. Bazı durumlarda veri yoğunluğunu azaltmak amacıyla “konsantratörler” kullanılmaktadır. Bilgileri alan merkez, veri paketinin içinden her idareye isteği üzerine “ham veri” olarak bilgileri aktarmaktadır. İdareler, kendi aralarında anlaştıkları bir bedel üzerinden muhasebeleşmektedir. Bu sayede gereksiz yere ayrı şebekeler, modemler, kartlar, bağlantıları bina için kablajlar vb. ile ilgilenmek durumda kalmazlar. Telekom operatörü ise daha az kritik kaynağını (hat kapasiteleri vb.) kullanır. Merkezdeki veriler ise faturalandırma, envanter/demirbaş, coğrafi bilgi sistemi, SCADA, saha ekip yönetim programı vb. bilişim sistemleriyle bilgi paylaşımına girer. Son kullanıcı ise hem evinde bulunan bir panel üzerinden evindeki tüketimleri izleyebilir, analiz ettirebilir ve önlem almasında yardımcı olabilir hem de herhangi bir bilgisayar ve tabletten de bu bilgilerini internet ortamında izleyebilmektedir. Tüm bu çözümde bilişim teknolojileri ortaya çıkmaktadır ve eski alışkanlıkların değişmesine yol açmaktadır. Günümüzde uygulanabilen sayaç okuma ve yönetim sistem yapı taşları aşağıdaki şekilde görülebilir. Müşterilerden daha fazla bilgi alabilmek için sahada daha fazla bilgi alınmalıdır. Gelen bilgi miktarı ise saha hakimiyetini sağlayacağından eskiden kullanılan birkaç kbps (kilo bit per second) yeterli gelmemektedir. İletişim teknolojileri Akıllı şebeke yapısında değişik iletişim teknolojileri kullanılmaktadır. Ortam koşullarında bağlı olarak çoğu zaman tek çözüm yeterli olmamakta ve karma iletişim altyapıları kullanma zorunluluğu ortaya çıkmaktadır. Sahadan toplanacak bilgiler, enerji kalite sistemlerinde, kontrol merkezinde, sayaç yönetimi, varlık süpervizörlüğü gibi yapı taşlarında veriler değerlendirilir. Tüm bu teknolojiler sahada bulunma miktarına ve performansına bağlı olarak yeniden değerlendirilmelidir. Kullanım amacına bağlı olarak bant genişliğinin ne kadar kritik olduğu belli olmaktadır. Kullanım gereksinimleri Uygulamalara göre gereksinimler değişiklik göstermektedir. Bunların arasında güvenlik, bant genişliği güvenirliği, gecikme ve kesintisiz güç kaynağı gibi gereksinimler sayılabilir. Uygulamalar gerilim seviyesine göre de farklılık göstermektedir. Alçak gerilim ve orta gerilim akıllı şebekeler için öncelikli olmaktadır. Sahada bulunan alçak gerilim uygulamalar özet olarak şunlar verilebilir: • Uzaktan sayaç okuma, • Doğrudan yük kontrolü, • Gerçek zamanlı fiyatlandırma, • E-araç şarj altyapısı, • Uzaktan sayaç okuma şebeke yönetimi. • Uzaktan hizmete bağlanma ve kesme, • Talep karşılama, Sahada bulunan orta gerilim uygulamalar özetle şunlardır: • Otomatik fider anahtarlanması, • Hata akım endikasyonu, • Gerilim ve akım kontrolü, • Kesinti ve arıza yönetimi, • Transformatör yönetimi, • Dağıtım sistemleri varlık yönetimi, • Acil duruma yanıt (ses ve veri), • İş gücü otomasyonu, Alçak gerilim konu başlıklarında dikkat çeken nokta güvenlik beklentisi yüksek, iletişim ortamı birkaç 100 kbps, güvenirlik %99.99’a kadar bekleniyor, gecikme en fazla 300 ms ve kesintisiz güç kaynak 4 saatte kadar gereksinimler ortaya çıkmaktadır. Orta gerilim konu başlıklarında ise dikkat çeken nokta güvenlik beklentisi aynı alçak gerilimdeki gibi yüksek, iletişim ortamı mega bit seviyesine yükselmektedir. Güvenirlik %99.999’a çıkmakta, gecikme en fazla 300 ms ve kesintisiz güç kaynak 72 saatte kadar gereksinimler ortaya çıkmaktadır. Gereksinimlere cevap vermek Uzaktan okuma sistemlerinde (örneğin sayaç okuma) beklentilere cevap verebilmek bugün için yaygın olarak kullanılan GPRS (maksimum 4x14,4 kbps) veya düşük hızlı kiralık hatlarla yol almak uzun vadede olanaksız. En az birkaç 100 kbps (alçak gerilim) ve birkaç Mbps (orta gerilim) sağlayabilecek teknolojiler kablo bakır için en az DSL, AG enerji iletim hatları, fiber optik hatlar (metro ethernet hatları), kablosuz ortamda ise 3G (UMTS), Wimax dikkate alınmalıdır. Veri yoğunluğuna bakıldığında saha bilgileri belirli bir noktaya konsolide edilerek, büyük veri paketleri bir üst düzey iletişim ortamına örneğin metro Ethernet üzerinde kontrol merkezine bağlanması daha uygun olacaktır. Tek idare yerine birden fazla idarenin sayaç bilgileri sahadan alınacaksa, mevcut yaygın kullanılan sistemler yetersiz kalacaktır. Ayrıca son kullanıcı tarafında ortak haberleşme sistemi oluşturulmalıdır. Sayaçtan fazlası Uzaktan okumanın hep sayaçlar için yapılacağı varsayılıyor. Bunun dışında başka okuma gereksinimleri oluşturulmuyor mu? Net bir ifade ile çok daha büyük bir dünya var. Sayacı okuyan kurum, doğru iletişim altyapısı olması halinde okuma alanındaki tüm verileri izleyebilir, okuyabilir, algılayabilir, iletilebilir ve kontrol merkezlerinde değerlendirilebilir. Kısaca komple bir telemetri sistemi oluşturabilir. Sayacın yanı sıra alan içindeki ısı, kontak, aydınlatma vb. çevre konuları aynı hattın üzerinde okunabilir. İletişim altyapısı tam performans sağlamak için yeteri bant genişliği gerekecektir. Diğer bir konu başlığı ise profillerdir. Son kullanıcı profilleri zamanda görebilmek için ya küçük data paketleri çok sık, ya da büyük data paketleri daha az miktarda iletilir. Her türlü durumda hızlı ve bant genişliği yeterli sistemler gereksinimi doğuracaktır. Hedef akıllı şebeke ise… Uzaktan okuma için iletişim yatırımları planlarken akıllı şebekeye gidişatı da düşünerek amaca uygun altyapı tasarlanmalıdır. En doğru yaklaşım olabildiğince neredeyse sınırsız kapasitesiyle fiber optik altyapıdan yararlanmak olacaktır. Hatalı yatırımın geriye dönüşü ciddi gelir kayıplarına neden olacağı unutulmamalıdır.