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Caso de uso de telemetría: supervisión y control de la electricidad del hogar
Los medidores inteligentes recopilan más detalles sobre el consumo de electricidad que los tradicionales.
Los medidores inteligentes a menudo van unidos a una red local de telemetría para poder supervisar y controlar los diferentes aparatos que hay en la casa. Algunos están conectados de forma remota para que puedan supervisarse y controlarse a distancia.
La conexión remota puede establecerse de forma individual, la puede establecer una compañía de suministro eléctrico, o se puede establecer a través de un punto de control central. El punto de control central puede leer la utilización que se ha hecho de la electricidad y proporcionar datos del uso. Puede proporcionar datos que afectan a la utilización como, por ejemplo, información continuada sobre los costes y las condiciones meteorológicas. Puede limitar la carga para mejorar la eficacia global del suministro de electricidad.
Los medidores inteligentes están empezando a estar muy extendidos. Por ejemplo, el gobierno del Reino Unido está considerando el despliegue de medidores inteligentes en cada hogar del país para 2020.
- Imperceptibilidad
A menos que el usuario desee expresamente intervenir en el ahorro de electricidad utilizando el medidor, éste no necesita que el usuario intervenga. No debe reducir la fiabilidad del suministro de electricidad a aparatos individuales.
Un cliente de MQTT puede estar incorporado en el software desplegado con el medidor y no requiere una instalación o configuración aparte.
- Conexión asimétrica
La comunicación entre los aparatos y el medidor inteligente exige diferentes estándares de conectividad entre el medidor y el punto de conexión remoto.
La conexión del medidor inteligente al aparato debe ser de alta disponibilidad y cumplir con estándares de red de área doméstica.
Es probable que la red remota utilice varias conexiones físicas. Algunas de ellas, como un teléfono móvil, tienen un alto coste de transmisión y pueden ser intermitentes. La especificación MQTT v3 está dirigida a conexiones remotas y conexiones entre adaptadores locales y el medidor inteligente.
La conexión entre los enchufes y los aparatos y el medidor utiliza una red de área doméstica, por ejemplo Zigbee. MQTT para redes de sensores (MQTT-S), está diseñado para funcionar con Zigbee y otros protocolos de red de ancho de banda bajo. MQ Telemetry no da soporte a MQTT-S directamente. Requiere una pasarela para conectar MQTT-S a MQTT v3.
Al igual que ocurre con la supervisión del paciente en el hogar, las soluciones para supervisar y controlar la electricidad del hogar necesitan múltiples redes conectadas que utilizan el medidor inteligente como un concentrador.
- Seguridad
Existe una serie de cuestiones sobre seguridad relacionadas con los medidores inteligentes. Entre estas cuestiones se incluyen la no repudiación de la transmisión, la autorización de cualquier acción de control que se inicie y la privacidad de los datos del consumo de electricidad.
Para garantizar la privacidad, los datos transferidos entre el medidor y el punto de control remoto por MQTT se pueden cifrar utilizando TLS. Para garantizar la autorización de las acciones de control, la conexión MQTT entre el medidor y el punto de control remoto se puede autenticar mutuamente utilizando TLS.
- Conectividad
La naturaleza física de la red remota puede variar considerablemente. Puede utilizar una conexión con ancho de banda existente o una red de móviles con alto coste de llamada y disponibilidad intermitente. Para conexiones de alto coste, intermitentes, MQTT es un protocolo eficiente y fiable; véase Caso de uso de telemetría: Monitorización de pacientes a domicilio.
- Escalabilidad
Las compañías eléctricas y puntos de control central planean, con el tiempo, desplegar decenas de millones de medidores inteligentes. En un principio, la cantidad de medidores por despliegue se cifra en decenas de cientos de miles. Este número es comparable al destino inicial de MQTT de 50.000 conexiones de cliente abiertas por gestor de colas.
Un aspecto importante de la arquitectura de la supervisión y control de la electricidad en el hogar es utilizar el medidor inteligente como un concentrador de redes. Cada adaptador de cada aparato es un sensor diferente. Al conectarlos a un concentrador local utilizando MQTT, el concentrador puede concentrar los flujos de datos en una única sesión TCP/IP con el punto de control central, y también almacenar mensajes durante un breve periodo para superar las paradas de la sesión.
Las conexiones remotas deben dejarse abiertas en los casos de uso de electricidad en el hogar por dos razones. En primer lugar, porque se tarda mucho tiempo en abrir las conexiones, en relación al tiempo que se tarda en enviar las solicitudes. El tiempo que se tarda en abrir muchas conexiones para enviar solicitudes de
limitación de carga
en un intervalo corto es muy largo. En segundo lugar, porque para recibir solicitudes de limitación de carga de una compañía de suministro de electricidad, el cliente debe haber abierto la conexión antes. Con MQTT, las conexiones siempre las inicia el cliente y, para recibir solicitudes de limitación de carga de la compañía eléctrica, la conexión debe dejarse abierta.Si el índice de conexiones abiertas es crítico, o el servidor inicia solicitudes de tiempo crítico, la solución suele ser mantener muchas conexiones abiertas.