Compteurs de gaz intelligents : comment sont conçus et fonctionnent les débitmètres intelligents + particularités d'installtion des nouveaux compeurs

Les technologies numériques ouvrent de nouvelles possibilités pour obteni des informations précises sur la consommation d'élctricité, d'eau, de gaz et d'autres ressources énergétiques utilisées par la population. Et désormais, le marché propose aux consommateurs des compteurs de gaz intelligents capables de mesurer la consommation avec une grande précision.

De plus, outre les mesures précises, cette nouvelle classe d'appareils assure une transmission complète des données de comptage sans intervention humaine – les consommateurs de gaz. Mais comment fonctionne un tel compteur et peut-on l'installer soi-même ?

Ce sont précisément ces questions que nous aborderons dans notre article – – nous examinerons la conception et le principe de fonctionement des nouveaux compteurs, nous parlerons des règles d'installation et de la mise en service. Nous compléterons le contenu présenté avec des photos et vidéos thématiques.

Qu'est-ce qu'un débitmètre « intelligent » ?

Essaions ensemble de comprendre ce qu'est un nouveau compteur de gaz intelligent et comment il fonctionne. Ainsi, le terme « intelligent », appliqué au nouvel appareil de mesur, doit être considéré simplement comme la fonctionnalité de l'élctronique moderne basée sur un microproceseur.

La gestion par microproceseur (essentiellement informatique) de divers types d'appareils est un phénomène devenu courant. Maintenant, c'est au tour des compteurs de gaz eux-mêmes, qui sont encore pour la plupart mécaniques jusqu'à récemment. Mais si l'on combine une gestion intelligente avec une fonction de comptage, on obtient un compteur intelligent.

Exemple d'un dispositif de mesure de gaz à principe mécanique. Les appareils de ce type ne répondent pas entièrement aux besoins de l'économie nationale moderne.

Si nous réalisons l'idée d'installer des compteurs de gaz entièrement intelligents, nous obtiendrons une avancée significative dans le domaine de la mesure de la consommation de gaz par la population. Nous vous recommandons également de consulter les normes de consommation de gaz.

Dans le cas de l'installation de dispositifs de comptage intelligents, on assure :

• une haute précision des mesures ;
• un haut degré de fiabilité des appareils ;
• une protection fiable contre les accès non autorisés ;
• une universalité de montage ;
• transmission automatique des informations.

Un nouvel appareil intelligent peut vraiment être considéré comme « intelligent », compte tenu de ses capacités à effectuer des mesures de volume de gaz indépendantes de la pression, à effectuer un autodiagnostic, à détecter et enregistrer à distance les influences extérieures.

Le compteur de gaz intelligent détermine lui-même les caractéristiques du gaz domestique qui arrive dans nos appartements, et tient un journal des données de mesure et des événements techniques.

Conception de l'appareil et principe de fonctionnement

Il existe un certain nombre de développements de compteurs de gaz intelligents réalisés par des spécialistes étrangers ainsi que par des spécialistes russes.

Cependant, selon les informations du premier trimestre 2019, les développeurs russes ne sont pas encore prêts à commercialiser des appareils répondant pleinement à toutes les exigences d'un appareil intelligent.

Il existe plusieurs appareils de sociétés russes qui ressemblent approximativement à des conceptions intelligentes de comptage de gaz :

• «Grand» – SPI G4 – G10 ;
• «Vektor» – T G4 ;
• SGBET «Sigma» G1,6 – G10 ;
• «Oméga» ETK GSM G1,6 – G4 ;
• SGBU G1,6 – G6 ;
• BK-G ETe G4, G6 ;

En réalité, tous ces appareils sont des prototypes d'anciens systèmes mécaniques simplement complétés par un module électronique. Par conséquent, ils n'offrent pas la fonctionnalité complète d'un appareil intelligent.

Néanmoins, il existe des développements de 2019, dont nous parlerons en détail ci-dessous.

Le compteur de gaz «Grand» – une tentative de réalisation d'un appareil intelligent. En résultat, l'appareil s'est avéré fonctionnel mais ne répond pas suffisamment à toutes les exigences d'une électronique véritablement intelligente.

Les modules de mesure importés, par exemple les produits de la société «Metrix» («Apator»), répondent en principe aux exigences déclarées en matière de fonctionnalité intelligente.

Cependant, comme l'affirment les spécialistes russes, les compteurs de gaz «Apator» et d'autres sociétés étrangères ne correspondent pas aux mesures de volume de gaz dans les conditions standard (T = +20 °C, P = 101,3 kPa).

Option n°1 — les débitmètres « Metrix »

Comme exemple de compteur de gaz intelligent de fabrication étrangère, certains nouveaux produits de la société «Apator» de la série «Metrix» peuvent déjà être cités.

En particulier, deux développements méritent l'attention : le module intelligent «UniSmart» et le système hybride «GybridSmart».

Aspect extérieur du module auxiliaire de classe «UniSmart», destiné à équiper un dispositif mécanique ordinaire de comptage de gaz de type à membrane

Le premier développement «UniSmart» se présente comme un module auxiliaire qui complète un compteur existant, par exemple de la série «UG». Le module prend en charge le protocole (WMB) de la norme EN13757-4, ce qui garantit la possibilité de connexion aux équipements d'autres fabricants.

Le module se connecte directement au compteur de gaz et fonctionne comme un interrupteur à lames (capteur d'impulsions). Un tour du tambour du compteur mécanique correspond à une impulsion du capteur – c'est ainsi que la fonction de lecture des données est assurée par le module « UniSmart ».

Pour la transmission des données lues au serveur, le fonctionnement du canal radio est organisé – l'électronique intégrée dans le module. Tous les paramètres nécessaires au fonctionnement du module sont préprogrammés et enregistrés dans le « firmware » de l'appareil (puce mémoire). Les données du firmware peuvent être modifiées si nécessaire, y compris à distance.

Un appareil plus avancé de la série « Smart » des dispositifs de comptage, représentant un assemblage pratiquement complet comprenant un dispositif de mesure doté de fonctions numériques intelligentes.

Deuxième développement – « GybridSmart ». L'appareil représente essentiellement un analogue du premier dispositif « UniSmart », à la seule différence que cette variante utilise une construction intégrée « deux en un ». Autrement dit, le compteur de gaz et le module intelligent fonctionnel constituent un seul assemblage.

Option n°2 — compteur intelligent microthermique

Un nouveau développement de la société russe « Tekhnomer » (ville d'Arzamas) — un dispositif microthermique destiné à effectuer des mesures directes du volume de gaz naturel qui le traverse.

Caractéristiques du dispositif de débitmètre intelligent

L'appareil est entièrement conforme aux conditions standard de mesure des unités de volume (T = +20 °C, P = 101,3 kPa). Les paramètres sont transmis à un serveur distant via un système de communication cellulaire (GRPS).

Structure du compteur de gaz intelligent – produit de la société « Tekhnomer » : 1 – carte électronique ; 2 – capteur aux propriétés microthermiques pour la mesure du volume de gaz ; 3 – boîtier de l'appareil (aluminium) ; 4 – couvercle en plastique.

Sur l'image ci-dessus, la structure de la conception du compteur microthermique de la série d'appareils intelligents.

Comme on le voit sur l'image, les principaux composants de l'appareil sont :

• un boîtier solide et fiable ;
• un capteur microthermique intégré ;
• un module électronique ;
• un affichage LCD de contrôle ;
• un boîtier de protection (couvercle) du module électronique et de l'affichage.

La carte électronique contient un microcontrôleur, le câblage correspondant avec des composants électroniques et un afficheur numérique connecté (écran de contrôle). L'électronique de la carte assure à la fois la procédure de mesure et la procédure de génération/transmission des données (module de télémétrie intégré).

Comment fonctionne un compteur microthermique ?

Le dispositif de conversion du débit volumique de gaz dans la structure du compteur est un capteur microthermique. Plus précisément, dans le développement de la société « Tekhnomer », un capteur de la série SGM6xxx (produit de fabricants suisses) est utilisé.

Il mesure le milieu qui le traverse selon un principe calorimétrique. Il est réalisé selon la technologie MEMS, ce qui permet d'obtenir des performances élevées.

Schéma structurel du capteur microthermique de mesure du débit de gaz : 1 – canal de travail ; 2 – élément chauffant ; 3 – plaquette de silicium (substrat) ; 4 – canal d'équilibrage ; 5 – capteurs de température ; 6 – flux de gaz

Le capteur fonctionne de la manière suivante : sur le trajet du flux de gaz naturel (canal de travail), un élément sensible modulaire composé d'un réchauffeur et d'une paire de capteurs de température est installé sur un substrat en silicium. Le flux de gaz qui passe est chauffé directement dans la partie où les capteurs de température sont installés.

En conséquence, le flux de gaz limité a une température légèrement différente, ce qui crée une différence de température. Théoriquement, il s'agit d'un processus physique assez complexe, mais l'essentiel est que cela fonctionne, et très bien, en termes de précision des mesures.

Option n°3 — compteur de gaz à carte à pucce

En prenant l'exemple du produit de la société « Actaris », examinons un autre appareil tout à fait moderne, à savoir un compteur de gaz à membrane, complété par un contrôle du paiement.

La particularité de cette conception est la présence d'une vanne de fermeture dans l'appareil, qui coupe automatiquement l'alimentation en gaz, par exemple en cas d'urgence.

Cependant, ce même élément de construction est utilisé avec succès pour bloquer l'alimentation en cas de non-paiement par le consommateur du prélèvement de gaz.

Version du compteur de gaz domestique, complété par un lecteur de carte à puce. Le module de lecture intégré agit comme un bloqueur d'alimentation en gaz, en cas d'accident, d'accès non autorisé ou de retard de paiement.

Ce débitmètre comprend un dispositif de lecture des données de la carte. Il s'agit de la carte à puce en plastique de l'abonné, qui est fournie en complément du compteur installé par l'utilisateur.

Bien qu'il s'agisse en réalité d'un système mécanique de contrôle de la consommation de gaz, grâce à l'installation du module de lecture de cartes à puce, l'appareil a été transformé en un système semi-automatique.

Il suffit à l'utilisateur d'insérer sa carte à puce de crédit dans la fente correspondante. L'appareil lit automatiquement les informations requises et débite les fonds en paiement de la consommation de gaz domestique. Si les fonds sont épuisés et que l'utilisateur n'a pas pris soin de recharger son compte en temps voulu, le compteur intelligent coupe immédiatement l'alimentation en gaz de l'abonné concerné.

Alimentation énergétique du compteur intelligent

Les débitmètres intelligents, comme les simples modèles électroniques, sont entièrement autonomes – ils ne nécessitent pas d'alimentation secteur supplémentaire. L'autonomie des appareils est assurée par une paire d'éléments d'alimentation – des piles.

En particulier, l'élément énergétique principal est une batterie Li-SOC12 (chlorure de lithium-thionyle), tandis que l'élément de réserve est une pile Li-MnO₂ (oxyde de lithium-manganèse).

La source d'énergie principale du compteur de gaz intelligent est un élément de batterie à base de chlorure de lithium-thionyle (Li-SOC12). Il assure le fonctionnement de l'appareil de mesure intelligent pendant dix ans.

La batterie principale fournit une tension de 3,6 volts, elle est amovible et entièrement remplaçable. La deuxième batterie (de secours) est intégrée de manière fixe dans la carte électronique et n'est donc pas interchangeable.

Cette source d'alimentation de 3 volts est connectée au système lors du remplacement de la batterie principale, ce qui garantit la préservation des paramètres techniques de l'appareil.

Selon les spécifications du fabricant, la source d'alimentation principale suffit pour faire fonctionner le compteur pendant une durée pouvant aller jusqu'à 10 ans. Par conséquent, le remplacement de la batterie coïncide généralement avec la procédure de vérification des appareils, qui a lieu tous les 5 à 6 ans. Le fonctionnement de la batterie de secours, en l'absence de la batterie principale, est garanti pendant 1 an.

Règles d'installation des nouveaux compteurs

Compte tenu des conditions d'exploitation variées des appareils, des normes d'installation appropriées par rapport aux autres appareils à gaz ainsi que des règles (exigences) de montage sont imposées aux compteurs de gaz, y compris les modèles « intelligents ».

La procédure d'installation de l'appareil de contrôle du volume de gaz domestique consommé est traditionnellement accompagnée du respect des normes et règles applicables. Pour les compteurs intelligents modernes, ces règles sont appliquées sans difficulté.

En particulier, pour l'appareil fabriqué par «Technomer», les exigences sont les suivantes :

1. L'appareil doit être installé à l'intérieur de locaux techniques fermés, ou à défaut, à l'extérieur sous un auvent spécialement aménagé. Le compteur doit être protégé efficacement contre le rayonnement solaire direct et les précipitations.
2. Il est permis d'installer l'appareil sur des canalisations posées aussi bien verticalement qu'horizontalement, et l'angle d'installation n'a pas d'importance.
3. Si l'installation est effectuée sur une section de tuyau horizontale ou verticale, il est permis de ne pas tenir compte du sens du flux de gaz à travers le compteur. Autrement dit, l'appareil peut être placé dans n'importe quelle direction. Cependant, le fabricant recommande de respecter le sens indiqué par le repère sur le boîtier du compteur.
4. L'installation du compteur aux points les plus bas du tracé de la conduite de gaz est interdite, car cette configuration crée un risque d'accumulation de condensat.
5. Si les échantillons de contrôle révèlent la présence d'eau dans le gaz domestique, le compteur de contrôle doit être installé sur une canalisation verticale, en choisissant une direction d'écoulement de haut en bas.

En prévoyant l'installation d'un nouveau compteur de gaz dans un endroit spécifique des appartements, il convient de protéger l'appareil de mesure contre les chocs, les vibrations et autres contraintes mécaniques.

De plus, en cas de déplacement du débitmètre, il ne faut pas oublier les règles approuvées pour ce déplacement.

Compteur intelligent de débit de gaz de la série d’appareils «SMT Smart G4» et points d’«enregistrement» après montage: 1 – point de fixation du scellé de l’organsime effectuant la vérification; 2 – point de fixation du scellé de contrôle de l’organsime fournissant le gaz au consommateur; 3 – point de plombage du raccord d’entrée de l’appareil

Les exigences de montage ne précisent pas une valeur spécifique du diamètre nominal du tuyau, tout comme elles ne précisent pas les règles de respect de l’alignement des raccords du débitmètre et des tuyaux. Il n’y a pas non plus d’exigences spécifiques concernant la circularité des tuyaux, la présence de gradins aux points de raccordement du compteur au tuyau de gaz.

Préparation à l'exploitation et mise en service

Conformément aux règles établies, la préparation post-installation du compteur intelligent en vue de sa mise en service implique la réalisation d’une procédure de vérification de l’étanchéité du sous-ensemble monté.

Pour cela, on utilise des moyens standards – à la maison, de la mousse de savon, professionnellement, des détecteurs de fuite de gaz.

Après vérification, l'appareil est mis en service. La méthode de démarrage recommandée est l'ouverture progressive du robinet d'arrêt de gaz sur la ligne où le compteur est installé.

Il est nécesaire d’assurer le remlissage de la zone de travail du compteur intelligent sans augmentation brutale de la pression, afin de ne pas endommager par coup de bélier les comosants sensibles du systéme.

Nous vous recommandons également de consulter les normes et les règles de plombage des compteurs de gaz.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La nouveauté effraie toujours un peu les utilisateurs ou consommateurs potentiels. Néanmoins, on ne peut échaper au progrès technologique. De plus, les technologies améliorent considérablement la comosante de service.

En installant un compteur de gaz intelligent dans son propre appartement, le consommateur otentiel se libère de la tâche de contrôle constnt des données et de transmission des informations sur demande. Il est simle à installer et à utiliser, et extrêmement peu exigeant en entretien.

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