Claire Swedberg
Três empresas de serviços públicos de Illinois uniram forças para compartilhar uma rede sem fio que fornece leituras diárias de medidores de gás e eletricidade. Companhia elétrica da área de Chicago Commonwealth Edison (ComEd) já havia implantado a AMI Network da empresa de tecnologia Itron, aproveitando seus sensores sem fio em rede mesh para capturar dados de medidores elétricos. Agora, Peoples Gas e North Shore Gas estão entrando nessa rede para capturar e gerenciar os dados do medidor de gás de seus próprios clientes.
Com essa colaboração, a People’s Gas e a North Shore Gas adicionarão 1,1 milhão de terminais à rede de malha de RF de 900 MHz existente da Com Ed, que permite que as três empresas capturem e encaminhem dados sobre consumo de gás e energia, mantendo cada pacote de dados independente e seguro. A solução, em fase de instalação, permitirá às empresas de gás eliminar o processo manual de condução em residências e empresas fazendo a leitura de medidores de um veículo. Isso economiza tempo de trabalho dos funcionários e reduz as emissões de carbono, relatam as empresas, ao mesmo tempo em que permite capturar dados e alertas do medidor.
“Este é um acordo inovador”, diz Ty Roberts, vice-presidente de marketing da Itron. “Eles concordaram em colaborar e confiar um no outro o suficiente para compartilhar esta rede.” Os medidores de cada empresa agora podem ler e encaminhar os dados, não importa qual seja a leitura do medidor da concessionária, ele explica, enquanto confia em cada parte para fazer isso de forma eficaz. Em última análise, acrescenta Roberts, a colaboração rompe barreiras que anteriormente exigiam que diferentes empresas de serviços públicos tivessem uma rede separada, com o hardware e o software necessários para gerenciá-la, além dos custos associados.
A North Shore Gas fornece gás natural para residentes e empresas nas áreas de Illinois e Wisconsin há 120 anos. A empresa fornece gás natural para mais de 164.000 clientes apenas nos subúrbios ao norte de Chicago. A Peoples Gas, por sua vez, tem 170 anos como fornecedora de gás natural para residências e empresas em Chicago. Ambas as empresas são subsidiárias do WEC Energy Group.
Há cinco anos, a ComEd (uma empresa da Exelon) tornou-se a primeira concessionária da área a adotar a rede mesh sem fio e o gerenciamento de software fornecidos pela Itron. A empresa instalou vários milhares de leitores de gateway em torno de sua área de cobertura, ao mesmo tempo em que equipou seus medidores de nível comercial e doméstico com rádios de rede mesh para capturar e encaminhar dados de medidores de área. Tradicionalmente, os funcionários da ComEd liam manualmente seus medidores elétricos, um de cada vez, usando leitores portáteis, mas em 2018 a empresa havia implantado a rede Itron em todos os seus 4,2 milhões de medidores, de acordo com Gregory Bell, gerente de engenharia de cidades inteligentes da AMI da ComEd. Isso inclui aproximadamente 1.700 gateways para capturar dados do medidor, diz ele.
A solução ajudou a empresa a reduzir seus custos de mão de obra para leitura de medidores, relata Bell, além de diminuir sua pegada de carbono. O sistema permite a captura de dados do medidor a cada meia hora. Como resultado, ele diz: “Temos muitos dados para nossos clientes, para que eles possam analisar seu próprio uso e ver se podem entendê-lo melhor, se podem fazer algo diferente” para reduzir o consumo.
A empresa também usa os dados coletados para evitar problemas relacionados ao mau funcionamento do equipamento, diz Bell. “Se virmos um medidor que está esquentando”, afirma ele, “iremos investigar proativamente”. Como resultado, ele acrescenta, “muitas vezes, os clientes nem sabem que têm um problema”, antes que ele seja resolvido. A ComEd aproveita as análises resultantes, com base nos dados recebidos, para melhorar seu serviço de eletricidade em geral.
Quando as duas empresas de gás natural começaram a procurar uma solução de rede semelhante, lembra Bell, “fizemos uma proposta em que eles se juntariam à nossa rede e poderiam ler seus medidores de gás por meio de nossa rede. Isso praticamente eliminaria seus custos de construção de seus própria rede.” A ComEd recebe pagamentos pelo serviço das empresas de gás, diz ele. “A receita que coletamos da Peoples e North Shore é suficiente para cobrir nossos custos incrementais e um pouco mais para o uso da rede.”
A North Shore Gas e a Peoples Gas tinham, cada uma, seus próprios sistemas, com os quais eles coletavam dados sem fio de perto, despachando pessoal de medição em caminhões para percorrer os bairros mensalmente. Os veículos foram equipados com leitores que captam os dados do medidor via Bluetooth, RFID ativo ou redes proprietárias, e o hardware foi equipado com módulos Itron que funcionavam como parte de uma rede mesh. No entanto, diz Roberts, o processo drive-by não era econômico.
Os motoristas tinham que cobrir centenas de milhares de quilômetros todos os anos, o que custava às empresas em termos de mão de obra e combustível, aumentando as emissões de dióxido de carbono. Assim, as duas empresas de gás têm buscado uma forma mais eficiente de coletar os dados do medidor por meio de um sistema over-the-air. Um desafio que a maioria das concessionárias de gás enfrenta quando se trata de redes sem fio, observa Roberts, é que seu hardware carece de postes ou torres para pendurar gateways. “A parte que é fortuita”, diz ele, “é que a North Shore Gas e a Peoples Gas estão ambas na mesma pegada que a Commonwealth Edison, então seus territórios de serviço se sobrepõem.”
A cobertura da ComEd consiste em uma rede mesh ativa de 900 MHz. Os medidores elétricos medem os níveis de energia e transmitem essas informações, que são então captadas pelos medidores vizinhos e encaminhadas através da rede mesh para um gateway Itron de área local instalado pela ComEd. O gateway atua como um rádio celular que recebe os sinais de RF e depois envia esses dados para o software no servidor da ComEd, no data center hospedado da Itron. Os dispositivos podem enviar dados a vários quilômetros de distância, desde que poucos obstáculos limitem a transmissão. No entanto, um ambiente padrão exigiria um alcance menor entre metros, devido à presença de prédios, carros, árvores, pedras e outras obstruções de RF.
Boosters adicionais podem ser adicionados, se necessário, mas geralmente não são necessários. Enquanto a transmissão vai para o medidor mais próximo, se o sinal for perdido, por exemplo, devido à perda de energia de um medidor elétrico, o rádio do medidor criará um link para outro medidor na área para que os dados possam continuar sendo enviados. Cada medidor normalmente pode armazenar dados de serviços públicos por vários meses. Assim, se não conseguir enviar nenhum dado de informação por um período de tempo, ele pode armazená-lo e retomar a transmissão assim que a conexão de rede for restaurada.
Ao ingressar na rede da ComEd, diz Roberts, as empresas de gás concordaram em compartilhar o gateway e a infraestrutura de malha, mas manter seus próprios dados protegidos e independentes das configurações das outras empresas de serviços públicos. Desta forma, afirma, “Evitam ter de colocar várias redes no mesmo local e adicionar custos para os mesmos consumidores no final do dia.” Redes compartilhadas semelhantes foram implementadas por algumas cidades que compartilham sua rede com uma concessionária.
Por exemplo, algumas cidades gerenciam seus sistemas inteligentes de iluminação pública por meio de uma rede em malha implantada para os medidores de uma empresa de serviços públicos. Com esse sistema, uma cidade pode enviar e receber dados de e para cada poste de luz. Eles poderiam identificar uma interrupção, diminuir as luzes sob certas condições ou iluminar luzes específicas no caso de uma tempestade, permitindo-lhes evacuar as pessoas e iluminar o caminho para os carros que partem seguirem. Na cidade de San Antonio, por exemplo, a CPS Energy e a Itron se uniram para permitir que os postes de iluminação fossem equipados com sensores usando uma rede de malha.
Embora as empresas de gás de Illinois estejam compartilhando o hardware e a rede do gateway com a ComEd, elas estão garantindo que os dados de seus dispositivos passem pelos sistemas de outras empresas sem serem compartilhados. Os pacotes de dados de cada medidor são criptografados, portanto, apenas a empresa autorizada, seja North Shore Gas ou Peoples Gas ou ComEd, pode acessar os dados quando chegam ao software da Itron. O dispositivo simplesmente passa os sinais para o próximo rádio, diz Roberts, “e não sabe o que é”. A Peoples Gas e a North Shore Gas estão atualmente em processo de ativação de seus medidores, relata ele.
“Estamos ajudando-os agora a reprogramá-los”, diz Roberts, “essencialmente para que possam ingressar na rede ComEd e se comunicar pelo ar em sua rede”. Para atualizar o firmware nos medidores, a Itron está usando ferramentas over-the-air para que os indivíduos não precisem alterar manualmente os módulos em seus medidores existentes. Às vezes, isso envolve a atualização dos medidores com transmissões diretas. Segundo Roberts, as empresas esperam obter diversos benefícios com a captura de dados diariamente, sem a necessidade de leitura de medidores dos veículos. Em primeiro lugar, diz ele, eles economizarão com a eliminação de horas de trabalho e muitos quilômetros de condução.
A Itron oferece sua solução em dois modelos. Algumas concessionárias compram um software como serviço pagando uma assinatura mensal, que é o que a Peoples Gas e a North Shore Gas estão fazendo, enquanto outras têm o software residente em suas instalações e são proprietárias do software e dos dados. Outros benefícios podem surgir à medida que as empresas continuam coletando e gerenciando dados, diz Roberts, acrescentando: “O que aprendemos com o mercado elétrico [que estava anos à frente das concessionárias de gás em termos de automatizar a coleta frequente de dados] é que com esses novos dados vem todos os tipos de novos insights e maneiras de gerenciar a entrega da mercadoria de forma mais eficaz e segura.”
Por exemplo, explica Roberts, as empresas de energia elétrica têm conseguido analisar a qualidade da energia que chega a cada residência ou empresa e identificar falhas ou a ocorrência de falhas que possam ocorrer em sua rede, reduzindo assim as interrupções. Além disso, os dados podem ser compartilhados com os clientes para que eles possam visualizar seu próprio uso e ajustar o comportamento ou equipamento para reduzir essa taxa. Atualmente, dezenas de milhões de medidores elétricos estão sendo lidos pelos sistemas Itron, bem como milhões de dispositivos de gás.
A missão declarada da Itron é conectar serviços públicos e cidades para reduzir custos, reduzir o desperdício e oferecer novos serviços. No futuro, diz Bell, mais serviços públicos e outras empresas poderão ingressar na rede. “Também estamos conversando com alguns municípios de água”, afirma, “para ver se eles querem que leiamos seus hidrômetros em nossa rede”. Isso pode incluir outras tecnologias de cidades inteligentes, como iluminação pública inteligente.