Lösen die größten Herausforderungen im Bereich Smart Metering

Von Konnektivitätslücken zu operativer Exzellenz - Wie die Coiote IoT Device Management Plattform und das Anjay IoT SDK Energieversorger in die Lage versetzen, zuverlässige, skalierbare intelligente Zähler bereitzustellen.

Moderne intelligente Zähler basieren auf modernsten Technologien, die eine zuverlässige und sichere Datenübertragung gewährleisten und gleichzeitig die Echtzeitkontrolle über die Verfügbarkeit der Zähler aufrechterhalten. Obwohl die Telemetriedaten über das DLMS/COSEM-Protokoll übertragen werden, wäre ein echter betrieblicher Erfolg ohne die kontinuierliche Überwachung der Netzwerkqualität nicht möglich - und hier spielen LwM2M und Coiote IoT DM und Anjay IoT SDK eine entscheidende Rolle.

Intelligente Zähler, die mit dem Anjay LwM2M-Client ausgestattet sind, können in Echtzeit überwacht werden, was es den DSOs ermöglicht, die Verfügbarkeit zu überprüfen, Verhaltensmuster zu analysieren, die Flottensicherheit aufrechtzuerhalten, die Zukunftsfähigkeit durch Fern-Upgrades zu gewährleisten und den Verlust der Konnektivität zu minimieren. Ein Zähler, der offline ist, kann keine Verbrauchsdaten melden. Dies führt zu Betriebsunterbrechungen, Servicelücken und erhöhten Kosten. Bei der Verwaltung von Millionen von Endpunkten wird die Gewährleistung einer stabilen Konnektivität und die frühzeitige Erkennung von nicht funktionierenden Geräten zu einem entscheidenden Faktor. Schon ein einziger Kommunikationsausfall oder eine Datenlücke kann den Energieausgleich stören, die Abrechnung verzögern und die Servicequalität beeinträchtigen.

1. Fehlende Messdaten

Überblick über die Herausforderung:

Bei groß angelegten Smart-Metering-Implementierungen stellt die Aufrechterhaltung eines zuverlässigen Einblicks in den Gerätestatus eine ständige Herausforderung dar - insbesondere, wenn Geräte offline gehen. Sobald die Verbindung unterbrochen ist, sind die Betreiber für Teile ihrer Infrastruktur praktisch blind. Dieser Verlust der Sichtbarkeit ist häufig auf externe Faktoren zurückzuführen, wie z. B. Probleme mit Mobilfunkmasten (BTS), unkoordinierte Neukonfigurationen durch Mobilfunknetzbetreiber oder suboptimale Platzierung von Zählern - oft in Kellern oder anderen abgeschirmten Umgebungen, in denen die Signalausbreitung schlecht ist.

Die Folgen für den Betrieb sind erheblich. Offline-Geräte können nicht nur keine kritischen Verbrauchsdaten übermitteln, die für eine genaue Abrechnung erforderlich sind, sondern erfordern auch kostspielige manuelle Eingriffe. Außendienstteams werden oft entsandt, um Probleme zu diagnostizieren, die nicht von fehlerhafter Hardware, sondern von vermeidbaren Verbindungsproblemen herrühren. Bei Millionen von Geräten stellen diese manuellen Wartungsarbeiten eine erhebliche betriebliche Belastung dar.

Ein Beispiel aus der Praxis: Während der monatlichen Abrechnungszyklen wurde beobachtet, dass zwischen 4 und 7 % der intelligenten Zähler ihre Messwerte nicht meldeten. Bei einem Einsatz von einer Million intelligenter Zähler entspricht dies einer unglaublichen Zahl von 40-70.000 fehlenden Datenpunkten pro Monat - jeder einzelne stellt eine verlorene Messung dar, die für die Abrechnung, Analyse und Betriebsplanung entscheidend ist. Zu den finanziellen Auswirkungen gehören erhebliche Kosten für die manuelle Zählerablesung, eine erhöhte betriebliche Komplexität und die Unfähigkeit, dynamische Preismodelle zu unterstützen, die von der Verfügbarkeit von Echtzeitdaten abhängen.

Auswirkungen auf das Geschäft:

• Unvollständige Daten beeinträchtigen die Verbrauchsanalyse und die Abrechnungsgenauigkeit.
• Verzögerungen bei der Problemlösung führen zu Unzufriedenheit bei den Kunden und zu betrieblichen Ineffizienzen.
• Häufig müssen Techniker vor Ort eingreifen, was die Betriebskosten und Reaktionszeiten erhöht.
• Behördliche Strafen werden verhängt, wenn die vorgeschriebenen Daten nicht an CSIRE übermittelt werden.

Diese Herausforderungen unterstreichen den Bedarf an proaktiven, konnektivitätsbewussten Gerätemanagement-Strategien, die die Ursachen von Verbindungsabbrüchen erkennen, sich an sie anpassen und sie abmildern können, bevor sie zu Betriebskosten eskalieren.

Wie Coiote IoT DM und Anjay IoT SDK helfen:

• Mechanismus zur Beobachtung: Geräte können mit der Observe/Notify-Funktion von LwM2M in regelmäßigen Abständen oder bei Änderungen Messwerte übermitteln und so nahezu in Echtzeit Berichte erstellen.
• Alarmauslösung: Alarme können ausgelöst werden, wenn erwartete Nachrichten nicht innerhalb definierter Intervalle empfangen werden (z. B. verpasste 15-Minuten-Intervalle).
• Historische Inspektion: Coiote IoT DM unterstützt den Zugang zu Protokollen oder Historienpuffern, um vergangene Messereignisse zu untersuchen.
• Fehlerdiagnose: Geräte können interne Zustände (Puffer voll, Sensorausfall, Zeitsynchronisationsprobleme) über LwM2M-Ressourcen melden, was eine schnelle Ursachenanalyse ermöglicht.

Ergebnis:

Coiote IoT DM ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung selbst bei teilweisen Ausfällen und stellt sicher, dass DSOs Anomalien frühzeitig erkennen, Daten im Nachhinein wiederherstellen und betriebliche Abläufe ohne manuelle Diagnose optimieren können.

2. Inaktive Geräte oder verlorene Konnektivität.

Überblick über die Herausforderung:

Wenn Geräte über einen längeren Zeitraum (z. B. mehr als drei Tage) nicht mehr kommunizieren, kann dies auf eine physische Unterbrechung der Verbindung zurückzuführen sein, z. B. durch Manipulation oder beschädigte Kabel, Probleme mit der SIM-Karte oder dem Mobilfunknetz, Firmware-Abstürze oder Gerätesperren. Diese stillen Ausfälle schaffen blinde Flecken im Netzwerk und verzögern die Erkennung und Lösung von Problemen.

Wie Coiote IoT DM und Anjay IoT SDK helfen:

• Konnektivitätsüberwachung: LwM2M liefert Daten über den aktuellen Netzwerktyp, die Signalstärke (dBm.) oder den Namen des Netzzugangspunkts, um eine konsistente Konnektivität und eine schnellere Lösung von Serviceproblemen zu gewährleisten.
• Inaktivitätsalarme: Geräte oder die Verwaltungsplattform können einen Alarm auslösen, wenn ein Gerät innerhalb eines bestimmten Zeitfensters keine Verbindung hergestellt oder keine Meldung abgegeben hat.
• Remote-Wake-Up-Befehle: Bei kompatiblen Modulen kann LwM2M per SMS ausgelöste Wake-up- oder Neustart-Befehle ausgeben.
• Fehlerberichterstattung: Geräte können Diagnosecodes oder Fehlerereignisse über standardisierte Objekte hochladen.
  
  

Ergebnis:

Mit Coiote IoT DM und Anjay IoT SDK können DSOs stillschweigende Fehler proaktiv erkennen, die mittlere Reparaturzeit, mehrere Serviceaktivitäten oder Vor-Ort-Einsätze reduzieren und so letztendlich eine bessere Servicekontinuität und niedrigere Wartungskosten gewährleisten.

3. Häufige BTS-/Frequenzumschaltung.

Überblick über die Herausforderung:

Häufige Wechsel zwischen Mobilfunk-Basisstationen (BTS) oder Änderungen der Netzfrequenzen sind oft ein Anzeichen für tiefer liegende Konnektivitäts- oder Konfigurationsprobleme innerhalb der Betriebsumgebung des Geräts. Dieses Phänomen kann auf eine zugrundeliegende Signalinstabilität hindeuten, bei der die Funkbedingungen aufgrund von Hindernissen in der Umgebung, schlechter Antennenplatzierung oder dynamischen Störungen schnell schwanken. In einigen Fällen kann die Ursache in der allgemeinen Netzqualität liegen, insbesondere in Gebieten mit hoher Gerätedichte oder unzureichender Infrastrukturabdeckung, was zu einem Wettbewerb um verfügbare Ressourcen und einer verschlechterten Dienstkontinuität führt.

Darüber hinaus kann eine unsachgemäße Konfiguration des Funkmoduls auf dem Gerät selbst dieses Problem noch verschärfen. So können beispielsweise falsche Parameter in Bezug auf bevorzugte Frequenzbänder, Handover-Schwellenwerte oder Energiesparmodi dazu führen, dass sich das Modul unregelmäßig verhält und unnötig häufig versucht, Zellen neu auszuwählen oder zu wechseln.

Dieses instabile Verhalten kann die Geräteleistung und Systemzuverlässigkeit erheblich beeinträchtigen. Erstens werden die Kommunikationssitzungen durch ständige Übergaben und Neuanschlüsse unterbrochen, was besonders bei zeitkritischen Vorgängen problematisch ist. Zweitens erhöht eine solche Instabilität die Anzahl der erneuten Übertragungen, was zu einem höheren Daten-Overhead führt.

Am besorgniserregendsten ist jedoch die Gefahr, dass wichtige Befehle nicht an das Gerät weitergeleitet werden. In einem Gerätemanagement-Szenario müssen Vorgänge wie die Fernaktualisierung von Firmware oder die Neukonfiguration von Geräten zuverlässig ausgeführt werden. Häufige BTS- oder Frequenzwechsel können die Befehlspipeline unterbrechen, die Ausführung verzögern oder sogar zu einem totalen Kommunikationsausfall führen, wodurch sowohl die betriebliche Effizienz als auch die Service-Level-Vereinbarungen untergraben werden.

Das Verständnis und die Bewältigung dieser Herausforderung sind entscheidend, um einen robusten, vorhersehbaren und energieeffizienten Betrieb von IoT-Implementierungen zu gewährleisten, insbesondere bei versorgungsrelevanten oder unternehmenskritischen Anwendungen.

Wie Coiote IoT DM und Anjay IoT SDK helfen:

• Überwachung der Signalqualität: Geräte können Metriken melden, z. B. RSSI, RSRP, Cell ID, Frequenzband, Verbindungsmodus.
• Protokollierung des Netzwerkverlaufs: Historische Netzwerkstatistiken können verwendet werden, um Leistungsprobleme mit BTS-Übergängen zu korrelieren.
• Adaptive Konfigurationen: Die Geräteeinstellungen können nach der Bereitstellung per Fernzugriff und dynamisch geändert werden, ohne dass ein physischer Zugang zum Messgerät erforderlich ist.
• Optimierung der Netzabdeckung: Versorgungsunternehmen oder Betreiber können Konnektivitätsmetriken nutzen, um mit Telekommunikationsanbietern zusammenzuarbeiten und die Platzierung von Sendemasten oder die Abdeckung in Gebieten mit vielen problematischen Switches zu verbessern.

Ergebnis:

Coiote IoT DM und Anjay IoT SDK ermöglichen DSOs die Feinabstimmung von Konnektivitätsparametern, die Analyse des Mobilitätsverhaltens und die Reduzierung unnötiger Funkaktivität - mit dem Ergebnis einer verbesserten Datenzuverlässigkeit, einer längeren Lebensdauer der Geräte und eines reibungsloseren Netzbetriebs.

4. Schwache Signalstärke.

Überblick über die Herausforderung:

Eine geringe Signalstärke ist eines der häufigsten und störendsten Probleme bei der drahtlosen Kommunikation von IoT-Geräten. Wenn die empfangene Signalstärke unter einen bestimmten Schwellenwert fällt, ist die Fähigkeit des Geräts, eine stabile und effiziente Verbindung aufrechtzuerhalten, beeinträchtigt. Dieser Zustand des schwachen Signals tritt häufig in Umgebungen auf, in denen physische Hindernisse wie dicke Wände, unterirdische Installationen (z. B. Keller) oder abgelegene ländliche Gebiete die Ausbreitung von Funkwellen behindern. Sie kann auch durch externe Störungen, suboptimale Antennenplatzierung oder einfach durch den Betrieb am Rande der Mobilfunkabdeckung verursacht werden.

Wenn das Signal schwächer wird, nimmt die Zuverlässigkeit der Kommunikation ab. Die Latenzzeit bei Datenübertragungen nimmt zu, da die Verhandlungszeiten länger werden und die Pakete häufiger wiederholt werden müssen, wenn sie fehlschlagen.

Wenn sich die Signalbedingungen im Laufe der Zeit nicht verbessern, kann es zu einem vollständigen Kommunikationsverlust kommen, so dass das Gerät für Fernoperationen nicht mehr zugänglich ist. Dies stellt ein ernsthaftes Risiko in Szenarien dar, in denen von den Geräten erwartet wird, dass sie kritische Funktionen wie Echtzeitüberwachung, Steuersignale oder Alarmmeldungen ausführen. Erschwerend kommt hinzu, dass solche schwachen Signalzustände durch die Standardüberwachung oft nur schwer zu erkennen sind, da sie eine direkte Diagnose der Modem- oder Funkmoduldaten erfordern, die nicht immer ohne weiteres verfügbar oder in herkömmlichen Dashboards sichtbar sind.

Ein effektiver Umgang mit schwachen Signalstärken erfordert eine proaktive Funkdiagnose, eine sorgfältige Planung der Platzierung und in einigen Fällen eine netzwerkseitige Unterstützung wie Signalverstärker oder eine optimierte Frequenznutzung, um die Betriebsintegrität an schwierigen Standorten aufrechtzuerhalten.

Wie Coiote IoT DM und Anjay IoT SDK helfen:

• Live-Signal-Metriken: Geräte stellen Parameter wie RSSI, SINR und SNR in Standard-LwM2M-Ressourcen zur Verfügung.
• Alarme bei niedrigem Signal: Schwellenwert-basierte Alarme benachrichtigen Betreiber, wenn das Signal unter ein akzeptables Niveau fällt.
• Ferndiagnose des Netzwerks: Tools können den aktuellen Betreiber, das Band und die Technologie (z. B. LTE-M vs. NB-IoT) abfragen und ermöglichen so eine gezielte Fehlersuche.
• Optimierung der Platzierung: Aggregierte Signalkarten von Geräten in verschiedenen Regionen helfen DSOs, Zonen mit schlechter Netzabdeckung zu identifizieren und mit den Telekommunikationsunternehmen an einer Lösung zu arbeiten.

Ergebnis:

Dank Coiote IoT DM und Anjay IoT SDK können Betreiber Trends bei schwachen Signalen in Echtzeit überwachen, eingreifen, bevor es zu Serviceunterbrechungen kommt, und fundierte Infrastruktur- und Netzwerkentscheidungen treffen, um wiederkehrende Probleme zu vermeiden.

Der Aufbau des digitalen Netzes der Zukunft beginnt heute

Versorgungsunternehmen in ganz Europa und darüber hinaus reagieren auf gesetzliche Vorgaben und steigende Kundenerwartungen. Der Weg zu einem intelligenteren, umweltfreundlicheren und widerstandsfähigeren Energienetz erfordert nicht nur die richtigen Geräte, sondern auch die richtigen Werkzeuge zu deren Verwaltung.

Die Coiote IoT Device Management Plattform von AVSystem ermöglicht es Verteilnetzbetreibern, diesen Übergang mit Zuversicht zu vollziehen. Durch die Nutzung des LwM2M-Standards bietet Coiote IoT DM unübertroffene Transparenz, Kontrolle und Skalierbarkeit und hilft Energieversorgern, Probleme zu erkennen, bevor sie eskalieren, eine stabile Konnektivität über Millionen von Endpunkten aufrechtzuerhalten und die Qualität der Daten sicherzustellen, die in Plattformen wie CSIRE fließen.

Von der Überwindung blinder Flecken in der Konnektivität bis hin zur Vereinfachung von Diagnosen und der Rationalisierung von Abläufen sind die Lösungen von AVSystem speziell darauf ausgerichtet, den Erfolg von Smart Metering in großem Maßstab zu unterstützen. Denn wenn Ihre Infrastruktur sichtbar, intelligent und sicher ist, erfüllen Sie nicht nur die Compliance - Sie gestalten die Zukunft der Energie.