MAGGIO 2013
FIELDBUS & NETWORKS
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Innanzitutto vi è la possibilità di lettura tempestiva, continua e senza
errori dei consumi che consente la fatturazione di questi all’utente sulla
base dei dati effettivi e non sulle previsioni di uso nel medio periodo,
come nei sistemi tradizionali. Ciò consente, del resto, l’applicabilità
pure di tariffe multi-orarie che incentivano la distribuzione dei consumi
nell’arco dell’intera giornata, con una riduzione dei costi sia per l’utente
(che può decidere di svolgere alcune attività nei periodi di costo minore
dell’energia) che per il gestore (che, sulla base delle statistiche raccolte,
può meglio pianificare l’operatività della rete per quanto concerne pro-
duzione, immagazzinamento e distribuzione della energia). Il controllo
remoto dei consumi consente inoltre un migliore e continuo monito-
raggio della rete stessa, con la possibilità di rilevamento immediato di
perdite, rapida gestione delle anomalie, riduzione degli sprechi, messa
in opera di soluzioni anti-frode (anti-tampeting). La lettura remota evita,
da un lato, i vincoli di reperibilità imposti all’utente per l’accesso al
contatore da parte dell’operatore di rete; dall’altro, permette di fornire
all’utente stesso informazioni automatiche sui consumi e le relative
fatturazioni, con corrispondente riduzione delle richieste di supporto
ricevute dal gestore attraverso i canali tradizionali (come ufficio utenze
o call-center).
La gestione automatizzata della lettura riduce la richiesta di personale
sul campo, con conseguente riduzione dei costi per il gestore (sebbene,
da altro punto di vista, questo possa essere visto come una riduzione
delle possibilità di impiego di certe categorie di lavoratori). Consente la
più agevole lettura dei contatori dislocati in zona difficilmente accessi-
bili; semplifica l’espandibilità della rete.
Automatic metering
Come tutti i sistemi automatizzati, anche nel caso delle soluzioni AMR,
gli svantaggi principali riguardano i rischi di intrusione non autorizzata
nella rete (con possibilità di interruzione del servizio erogato) e le im-
plicazioni (derivanti dal monitoraggio costante dei consumi e relativa
classificazione delle utenze) in termini di riservatezza e protezione di
dati sensibili. Come accennato in precedenza, nodo cruciale nei sistemi
AMR è la rete di connessione dei dispositivi periferici che svolgono
le funzioni di metering (MIU) con i relativi concentratori (DCU) per la
raccolta automatica dei dati. Nel caso delle connessioni wired, in par-
ticolare, rapida diffusione hanno trovato le soluzioni PLC (Power Line
Communication) che consentono la trasmissione delle informazioni di-
rettamente sulla linea di distribuzione della potenza elettrica mediante
modulazione in frequenza (Frequency Shift Keying - FSK) o fase (Phase
Shift Keying - PSK) di apposito segnale. Nello specifico delle applica-
zioni di automatic metering, il segnale adottato è di tipo a banda stretta,
la frequenza della portante è tipicamente compresa tra 9 kHz e 500 kHz
con data rate di trasmissione piuttosto contenuti (intorno a 2.4 Kbps),
favorendo principalmente gli aspetti di affidabilità e sicurezza della
comunicazione e la riduzione dei costi delle installazioni. Accanto alle
soluzioni PLC, più di recente, hanno iniziato ad affacciarsi sul mercato
architetture dedicate per applicazioni di metering. Tra queste, una delle
più interessanti è certamente la specifica M-Bus, inizialmente definita
presso l’Università di Padeborn e in collaborazione con Texas Instru-
ment (che ne rende disponibile apposito transceiver per il livello fisico)
e successivamente standardizzata dalla commissione europea CEN
come raccomandazione EN 13757. Lo standard M-Bus copre i livelli
fisico, data link ed applicativo del modello OSI. La specifica origina-
ria prevedeva la sola connessione su cavo; lo standard ratificato dalla
commissione europea è stato successivamente esteso per includerne
una variante wireless. Nella versione wired, è prevista una comunica-
zione su doppino telefonico, utilizzato anche per la distribuzione della
alimentazione in bassa tensione ai nodi periferici (nominalmente 12-
36V). I nodi sono elettricamente isolati ed è previsto isolamento di fault,
protezione da corto-circuito e inversione di polarità. Il protocollo è di
tipo master-slave con supporto per configurazioni di rete di tipo a stella,
lineari e albero.
Ogni segmento di rete consente la gestione con indirizzamento pri-
mario di fino a 250 slave, con una copertura di fino a, al massimo, 1
km. L’utilizzo di repeater e di indirizzamento secondario assicura quindi
espandibilità e copertura di aree più estese con maggior numero di
utenze. La comunicazione è di tipo seriale asincrona, con baud rate ag-
giustabile tra 300 e 38.400 baud in funzione delle caratteristiche della
rete. Il master utilizza le variazioni della tensione erogata sulla linea
(da 36 V a 12 V o 24 V) per la codifica dei simboli trasmessi mentre i
dispositivi slave modulano l’assorbimento di corrente (passando da 1.5
mA nello stato idle per rappresentare il livello logico ‘Mark’ a 11 mA o
20 mA per la codifica del simbolo ‘Space’).
La correttezza della comunicazione è garantita dall’adozione di controlli
di parità e checksum ai diversi livelli del protocollo. Un sottoinsieme
della specifica M-Bus è stato adottato pure dall’Open Metering System
(OMS), un’iniziativa nata a partire dal 2007 sotto l’egida di una serie di
compagnie tedesche impegnate nel settore delle forniture residenziali
multiple (acqua, luce e gas) con lo scopo di definire interfacce di comu-
nicazione standard che favorissero, al solito, l’interoperabilità di vendor
e tecnologie nel mercato delle applicazioni di metering.
Il primo sistema AMR commercializzato nel 1978 dalla Metretek
Lo standard M-Bus adotta architettura di connessione master-slave
