Infraestrutura avançada de medição para gestão inteligente de gás natural em clientes industriais

Abstract

Os serviços de fornecimento e gestão de insumos como água, energia elétrica e gás são chamados de utilities. Um dos maiores desafios existentes dentro deste setor está no desenvolvimento de métodos robustos, escaláveis e de baixo custo para a realização massiva do faturamento de clientes. Com o avanço da Internet das Coisas (IoT), uma Infraestrutura de Medição Avançada (AMI) é a base para qualquer solução de gestão inteligente de utilities. Uma AMI une elementos de hardware (medição remota), de comunicação sem fio de longa distância e de software (visualização de dados). O foco deste trabalho consiste no estudo e desenvolvimento de uma AMI para gestão inteligente de gás natural de clientes industriais usando IoT. A arquitetura da AMI consiste num módulo eletrônico de aquisição de dados, comunicação usando LoRaWAN para medição remota e numa plataforma de gestão inteligente do consumo de gás natural. O módulo remoto desenvolvido é responsável por coletar os dados de processo do equipamento fiscal de medição de gás natural e transmitir esses dados via rede LoRaWAN para uma plataforma de gestão. A gestão inteligente inclui o monitoramento contínuo de variáveis, controle supervisório, detecção de anomalias e notificação de alarmes. Resultados experimentais demonstraram que a rede LoRaWAN é adequada para medição remota fiscal de gás natural e a gestão inteligente é capaz de analisar dados históricos de consumo e detectar comportamentos atípicos, como por exemplo, fraudes e vazamentos.

Services for supplying and managing inputs such as water, electricity and gas are called utilities. One of the biggest challenges within the utilities sector is the development of robust, scalable and low-cost methods for massive customer billing. With the advancement of the Internet of Things (IoT), an Advanced Metering Infrastructure (AMI) is the foundation for any intelligent utility management solution. An AMI brings together hardware (remote measurement), long-distance wireless communication, and software (data visualization) elements. The focus of this work is the study and development of an AMI for intelligent management of natural gas for industrial customers using IoT. The AMI architecture consists of an electronic module for data acquisition, communication using LoRaWAN for remote measurement and an intelligent management platform for natural gas consumption. The developed remote module is responsible for collecting process data from the natural gas measurement equipment and transmitting this data via the LoRaWAN network to a management platform. Intelligent management includes continuous variable monitoring, supervisory control, anomaly detection and alarm notification. Experimental results demanded that the LoRaWAN network is suitable for remote fiscal measurement of natural gas and that intelligent management is able to analyze historical consumption data and detect atypical behavior, such as fraud and leaks.