ما هي البنية التحتية المتقدمة للقياس (AMI)؟

وبالنظر إلى حاجتنا المتزايدة إلى طاقة ذات كفاءة وفعّالة من حيث التكلفة ومستدامة بيئيًا، إلى جانب انتشار التقنيات الذكية، فليس من المستغرب أن تصبح البنية التحتية المتقدمة للقياس (AMI) تقنية رئيسية في هذا التطوّر الواسع.

يمكن أن تُسهِم بنية AMI مساعدة شركات مرافق الخدمات في جمع مجموعة واسعة من البيانات، بما في ذلك مؤشرات التلاعب، والبيانات المجمّعة على فترات محددة، وتفاصيل انقطاع الكهرباء، وجودة الكهرباء المورّدة. كما توفّر قدرات متقدّمة مخصّصة لنقاط النهاية المستخدمة في القياس الكهربائي.

فعلى سبيل المثال، تعتمد مرافق المياه على عدّادات AMI لتوفير بيانات شاملة حول تدفّق المياه. وإذا أشارت البيانات إلى أنماط استخدام مفرطة للمياه قد تدلّ على وجود تسرّب، يمكن للشركة إخطار العميل أو تنفيذ الإصلاحات اللازمة.

وعلى عكس قراءة العدّادات التلقائية التقليدية، يتيح نموذج الاتصال ثنائي الاتجاه في AMI جمعًا أكثر شمولاً للبيانات ويساعد الشركات على إدارة وظائف العدّادات عن بُعد. في هذا السياق، نناقش كيفية عمل أنظمة AMI وكيف يمكن للشركات استخدامها لتحقيق تشغيل أكثر كفاءة واستدامة في مرافق الخدمات.

تتكوّن البنية التحتية المتقدّمة للقياس من عدة عناصر مترابطة.

وفي قلب أنظمة AMI توجد العدّادات الذكية—وهي عدّادات الغاز والكهرباء والمياه الرقمية التي تسجّل استهلاك الطاقة عادةً على فترات زمنية مدتها ساعة أو أقل. ترسل هذه الأجهزة عادةً البيانات إلى شركة مرافق الخدمات مرة واحدة على الأقل يوميًا.

وتعمل شبكات الاتصال كعمود فقري للاتصال ثنائي الاتجاه بين العدّادات الذكية ونظام الطرف الرئيسي لبنية AMI. ويمكن أن تكون هذه الشبكات لاسلكية أو سلكية، وذلك حسب البنية الخاصة بالنظام. تنقل شبكات AMI البيانات من العدّادات الذكية إلى النظام الرئيسي والعكس، مما يتيح لشركات مرافق الخدمات إرسال أوامر إلى العدّادات (مثل فصل الاتصال عن بُعد أو إعادة توصيله، وتحديثات البرامج الثابتة).

ويمكن لشبكات الاتصالات نقل بيانات الاستهلاك إلى مرافق المياه والغاز والكهرباء من خلال الإشارات اللاسلكية، أو شبكات الاتصالات الخلوية، أو الاتصالات عريضة النطاق، أو عبر الاتصال بخطوط الطاقة (حيث تنقل عدّادات AMI البيانات مباشرة عبر خطوط الكهرباء).

ولا تقتصر القدرة على إدارة العدّادات عن بُعد على الاستغناء عن القراءات اليدوية، بل تتيح أيضًا الاستجابة بسرعة أكبر عند حدوث انقطاع في التيار الكهربائي.

ويُعد نظام إدارة البيانات المستودع المركزي الذي تُجمع فيه بيانات العدّادات وتُخزَّن وتُعالَج وتُحلَّل. وفي هذا النظام تُحوَّل البيانات غير المُنسقة الواردة من العدّادات الذكية إلى رؤى عملية قابلة للتنفيذ. ويمكن لشركات مرافق الخدمات الاستفادة من هذه الرؤى لتحسين عملياتها، بينما يتمكّن العملاء من الوصول إلى معلومات تفصيلية عن استهلاكهم للطاقة، مما يساعدهم على إدارة هذا الاستهلاك بكفاءة أعلى.

يتكوّن سير عمل نظام AMI من المراحل الأساسية التالية:

يبدأ سير عمل AMI بالعدّادات الذكية. وتوفّر أنظمة القياس الذكية المثبّتة في مواقع العملاء قراءات آلية للعدّادات، وترسل بيانات الاستهلاك إلى شركة مرافق الخدمات على فترات زمنية منتظمة.

يعمل نظام واجهة AMI كمركز يستقبل البيانات الواردة من جميع العدّادات الذكية المثبّتة. ويقوم هذا النظام بالتحقق من البيانات وإجراء المعالجة الأولية لها قبل تحويلها إلى نظام إدارة بيانات العدّادات (MDMS).

ويُعد نظام إدارة بيانات العدّادات (MDMS) المرحلة التي تُصبح فيها البيانات قابلة للاستخدام الفعلي. ويحوّل النظام البيانات غير المنسَُّقة إلى معلومات ذات قيمة يمكن لشركات مرافق الخدمات استخدامها لاتخاذ قرارات دقيقة تتعلق بتوقّعات الأحمال، والاستجابة للطلب، وأتمتة التوزيع، وغيرها. يمكن لشركات الكهرباء، على سبيل المثال، الاستفادة من بيانات عدّادات بنية AMI لإدارة أحمال المحوّلات أثناء انقطاع التيار الكهربائي وبعده.

تعود معالجة البيانات وتحليلها بالنفع ليس فقط على شركات مرافق الخدمات، بل كذلك على عملائها. عندما تتوفر لدى مرفق الخدمات جميع رؤى البيانات اللازمة، تنقل تلك الرؤى إلى العميل، الذي يمكنه بعد ذلك الاطلاع على معلومات تفصيلية حول استهلاك الطاقة عند الطلب عبر بوابات العملاء وشاشات العرض المنزلية. ويمكن لهذه الشفافية أن تؤثّر في قرارات العملاء، مما يشجّعهم على تبنّي سلوكيات توفير الطاقة، ويمكّنهم من إدارة تكاليف الطاقة بفعالية أكبر.

في حال حدوث انقطاع وشيك، تتضمّن أنظمة بنية AMI ميزة لإدارة الانقطاع يمكنها إرسال إشارة "الانقطاع النهائية" إلى العدّادات الذكية المتأثّرة قبل انقطاع التيّار. وتساعد هذه الميزة شركات مرافق الخدمات على تحديد المشكلات وحلّها بسرعة عند الحاجة.

تُعد بنية AMI تقنية تحوّلية يُعاد من خلالها تشكيل مشهد صناعة المرافق. واعتبارًا من عام 2021، كانت شركات الكهرباء قد ركّبت أكثر من 110 ملايين نظام من بنية AMI، أي ما يقرب من 70% من إجمالي تركيبات عدّادات الكهرباء.¹ ولكن كيف يتم استخدام هذه التقنية تحديدًا؟ تشمل بعض الأمثلة ما يلي: