Le Smart Metering, à savoir la mesure à distance de compteurs (électricité, gaz, chaleur) est un des principaux domaines actuellement en développement de l’Internet des Objets (IOT). Les objectifs du Smart Metering sont multiples:

  • Réduire les coûts liés à la collecte des données de consommation afin de facturer le consommateur plus précisément, plus rapidement,
  • Augmenter la fréquence de mesure afin de pouvoir analyser plus finement les consommations et ainsi permettre de fournir du conseil en optimisation énergétique, voire permettre une facturation différenciée en fonction du type de consommation, ou des profils de consommations (lisser les pics de consommation dans la journée, la semaine ou la saison)
  • Détecter les fraudes (blocage des compteurs), les pannes de compteur (rendant le relevé de consommation et sa facturation complexe)
  • Détecter les problèmes connexes, comme les fuites ou les consommations suspectes (absence d’occupant d’un bâtiment).
  • Permettre d’activer ou de couper la distribution énergétique à distance, en cas de démarrage/arrêt d’un contrat d’approvisionnement, ou en cas de non paiement d’une facture énergétique par exemple.

Smart Metering: Mesure automatique des Consommations énergétiques

Il existe plusieurs solutions, grâce à L’Internet des Objets, pour automatiser le relevé à distance des compteurs énergétiques. Il est possible de remplacer les compteurs existants par des compteurs intelligents et connectés. C’est la solution la plus coûteuse évidemment. Ces compteurs intelligents vont utiliser en général un réseau de type LPWAN (bas débit, faible consommation énergétique) de type LORAWAN, SIGFOX ou NB-IOT.

  • La mesure d’impulsions (pulse counter) pour les compteurs générant des impulsions, ou pour des compteurs desquelles on peut extraire des impulsions (« hall effect” avec un aimant tournant). Voir le Compteur d’Impulsions LoRaWAN.
  • Ou connecter des compteurs d’eau, de gaz, d’électricité ou de chaleur (« Utility counter ») via M-BUS, un standard mis en place pour la mesure à distance des compteurs énergétiques (utility counters).
M-BUS - Meter Bus (LORAWAN support)

M-BUS - Meter Bus

M-BUS est un standard Européen (EN 13757-2 pour les couches physiques et EN 13757-3 pour les couches applicatives) de lecture à distance de compteurs de gaz et d’électricité, aussi utilisés pour des compteurs d’eau ou de chaleur. De manière générale, il permet la lecture de tout type de consommation à moindre coût, au travers d’un bus de données composé de 2 fils.

mbus-master-slave-topology
Schéma de principe de la topologie M-BUS avec un Master (qui réalise la lecture) et des Slaves (les compteurs énergétiques).

Le principe est qu’un Master (typiquement un capteur IOT MBUS fonctionnant sur batterie, et connecté à un réseau de communication sans fil de type LORAWAN, SIGFOX, NB-IOT ou M2M) puisse interroger un ensemble de compteurs (Slave) et retourner les données de consommation sur la période d’interrogation. Ces données de consommation électrique / gaz / chaleur sont ensuite remontées, au travers du réseau IOT, vers une application qui va comptabiliser et analyser les consommations.
L’avantage de la technologie MBUS est qu’il est possible de collecter des données de consommations de plusieurs compteurs énergétiques, au travers d’un même bus de communication M-BUS. Cela rend chaque mesure individuelle d’un compteur très peu coûteuse !

Le Convertisseur M-BUS vers LoRaWAN

Le principe de fonctionnement du convertisseur MBUS vers LORA est que le device LORA, Master dans l’architecture M-BUS, peut connecter jusqu’à 10 Compteurs énergétiques (gaz, électricité, chaleur, eau), les Slaves, grâce à 2 fils. L’Adresse Secondaire de chaque compteur connecté est déclaré au convertisseur MBUS-LORA.

A une fréquence définie (toutes les heures, 6 heures, 12 heures ou 24 heures), les compteurs SLAVE sont interrogés, et les données de consommation sont transmises au travers du réseau LORAWAN (ou stockées et transmises ultérieurement):

  • énergie consommée en Wh (Watt-heure),
  • le volume de liquide de refroidissement,
  • la température de liquide en amont et en aval,
  • le volume de liquide mesuré en litre/heure

Compteurs Energétiques M-BUS déjà supportés par le convertisseur M-BUS vers LORAWAN

Il existe 2 modes de fonctionnement:
Le mode Requête, dans lequel les compteurs énergétique (jusque 10 compteurs !) sont déclarés dans le capteur Convertisseur LORA-MBUS (leurs adresses secondaires) et où le Convertisseur va automatiquement effectuer les requêtes à intervalles réguliers, et envoyer les données de consommations décodées vers un serveur application, au travers du réseau LORAWAN. Les modèles Danfoss Sonometer 500 et Kamstrup Multical 801 sont déjà intégrés en standard. Dans ce mode requête, la batterie interne du Convertisseur LoRa (Class A) permet une mesure par jour de 10 compteurs, pendant 10 ans !

Danfoss Sonometer 500
Kamstrup Multical 801

Le second mode, appelé mode Transparent, permet l’envoi d’une commande M-BUS vers un compteur, depuis une application externe, et la réception de la réponse, qui doit ensuite être décodée. Ce mode transparent nécessite le passage du Capteur MBUS-LORA en Class C et de l’opérer avec une alimentaient secteur.

Exemple d’installation du convertisseur M-BUS vers LORWAN

MBUS-LORAWAN-Converter-deployment-example