Решения за воден мониторинг в интелигентни домове

През последните години технологичните решения за интелигентни домове и сгради се развиха дотолкова, че тези умни екосистеми могат да бъдат управлявани ефективно както в тяхната цялост, така и като съвкупност от отделни елементи. Всеки от градивните блокове на сградата - отделните системи и услуги, подлежи на мониторинг и оптимизация посредством различни контролно-измервателни прибори и средства за автоматизация.

Съвременните потребители на продукти от smart home сегмента разполагат с възможности за проследяване и управление на консумацията на основни ресурси като вода, електричество, газ и т. н. Водният мениджмънт в един умен дом се осъществява с помощта на различни типове сензори и системи, които измерват потреблението, регистрират течове, проверяват качеството на питейната вода и помагат за подобряване качеството на живот, намаляване на сметките и предотвратяване на аварийни ситуации, застрашаващи безопасността на обитателите и сградните активи.

Сегментиране на пазара

Богатото разнообразие от продукти за воден мониторинг в интелигентни домове и сгради може най-общо да бъде подразделено на три типа – отделни сензори (най-често за течове и налягане), устройства за воден мониторинг и цялостни платформи за воден мениджмънт. Най-достъпни в ценови аспект са обикновените сензори за налягане, които се монтират около тръбите. Те могат да регистрират изтичания с различна сила и да ги проследят до източника им, както и да разпознаят характерни промени в налягането, които индикират, че дадено кранче или водно съоръжение в дома или сградата в момента се използва.

Умните сензори за воден мониторинг стават все по-търсени с популяризирането на концепцията за интелигентни сгради, а основната им роля е оптимизиране използването на водните ресурси и намаляване на режийните разходи за домакинствата и бизнеса. На пазара се появяват все повече стартъп компании, разработващи и предлагащи на пазара продукти и решения за повишаване на водната ефективност. Голяма част от традиционните производители на ВиК системи също включват в портфолиото си специализирани оферти за умни домове. Сред най-търсените решения са системите, позволяващи мониторинг и управление посредством мобилно приложение в потребителския смартфон или таблет.

Най-богатият продуктов сегмент – този на сензорите за детекция на течове, включва различни дигитални решения с възможности за интегриране в системи за сграден мениджмънт. Тази интеграция на услугите позволява не само регистриране на теча, но и отдалечено спиране на системата преди проблемът да е прераснал в наводнение, докато собствениците са извън дома си.

Източници на течове могат да са не само ВиК инсталациите и спуканите тръбопроводи, но и неизправни ОВК системи, перални и миялни машини и др. Ето защо инсталирането на детектори за течове е практика във все повече модерни домове, а ключовите зони включват: перални помещения, водни агрегати, отоплители и охладители, бани, тоалетни, кухненски мивки и т. н.

По-мащабните системи за воден мониторинг в интелигентния дом разполагат с още възможности в допълнение към детекцията на течове. На база промените в налягането на системата те могат да идентифицират не само дали дадено кранче или система в момента се използва, но и дали използването е в нормални граници или не. Възможни проблемни сценарии са забравени чешми, спукани тръби, неизправни/течащи тоалетни казанчета, запушвания и т. н. Устройствата за воден мениджмънт могат да се инсталират директно към ВиК системата на дома и автоматично да управляват пускането и спирането на водата до отделни точки в зависимост от условията. Промените в налягането на системата се измерват няколкостотин пъти в секунда, за да се придобие достатъчно прецизна представа за нормалната работа на инсталацията и да е възможно откриването дори на най-миниатюрните течове по тръбите. Устройствата за воден мониторинг често разполагат и със сензори за поток и температура, чрез които се проследява например дали тръбите не са замръзнали през зимата в отсъствието на собствениците.

Мониторинг на потреблението

Един от основните проблеми на водния сектор в глобален мащаб е разхищението на вода под формата на течове в домакинствата. Освен чрез изтичане вследствие на спукани тръби, загуби са възможни и поради нехайство и безотговорна употреба на ценния воден ресурс. За такива сценарии се разработват решения за автоматично спиране на водата, когато кранчетата не са отворени или не се използват. Системата осъществява мониторинг на разликата в налягането между входа (нормалното налягане на водоподаване) и изхода на устройството, разположен на входната водоснабдителна тръба в дома. При запазване на разликата в налягането главният клапан на системата е изключен. Ако налягането на входа е по-високо от това на изхода, клапанът се задейства. Когато входното налягане е по-ниско, това е индикация за ниско налягане във водоснабдителната инсталация. Функцията за автоматично задействане на клапана се управлява от микроконтролер. Той се грижи и за това да възстанови водоподаването в случай на регистрирана разлика във входно-изходното налягане.

Устройствата за воден мониторинг в интелигентни домове обикновено разполагат и с измервателни средства за общото количество разтворени твърди вещества във водата, монитор на алкално-киселинния баланс (pH), както и температурен сензор. Тези прибори непрекъснато събират информация за работата на ВиК системата в дома и изпращат регулярни отчети до смартфона на потребителя. Връзката между устройството и телефона обикновено се осъществява посредством безжична комуникация. Възможни са още функции за мониторинг на качеството на водата, както и ръчно и отдалечено управление на контролния клапан на системата.

Системите за воден мениджмънт служат за предотвратяване на прекомерното или случайно разхищение на водния ресурс, ранно откриване на течове и намаляване на сметките за вода на домакинствата. В региони, в които водоподаването се осъществява чрез пневматични помпи, устройствата за воден мониторинг могат да дадат и навременна индикация за ниско налягане в системата.

Сред най-търсените решения на пазара са малките компактни системи на достъпна цена, които осигуряват информация за потреблението на вода и позволяват автоматично спиране и възстановяване на водоподаването в зависимост от ежедневните навици на потребителите. Свързването на устройствата към интернет е възможно благодарение на Wi-Fi модул, а управлението им се извършва чрез микроконтролер. Обикновено те се включват към основното електрическо захранване, но разполагат и с батерия за случаи, в които електроподаването е преустановено. С помощта на данните, събрани от различните прибори и сензорни устройства в системата, могат да се изготвят графици на дневното потребление и предписания за по-икономична употреба на водата.
Мобилното приложение, което свързва системата за воден мениджмънт с потребителския смартфон, позволява визуализация на събраните данни, задаване на планове за включване и изключване на водоподаването по график, мониторинг на качеството, задействане на аларми при течове и т. н. Всички тези възможности стимулират по-отговорно отношение към оползотворяването на водния ресурс сред масовите потребители, които често не са наясно с това колко вода реално използват и разхищават всеки ден. Устройствата за воден мениджмънт правят възможно и ефективното управление на ВиК системите в отдалечен режим при отсъствие от дома.

Мониторинг на качеството

Освен устройства за воден мениджмънт, на пазара на технологии за интелигентни домове се предлагат и цялостни умни системи за пречистване на вода. Тези домашни инсталации завинаги трансформират начина, по който се доставя и консумира питейна вода в домакинствата. Те включват прибори за непрекъснат мониторинг на качеството на водата по основни параметри, както и системи за пречистване и омекотяване на водата. Те не само премахват вредните химикали от водния поток, доставен по главния водопровод, но и поддържат потребителите постоянно информирани за статуса на инсталацията, моментното качество на водата и всякакви извънредни обстоятелства.

Тези технологии за мониторинг и пречистване могат да се свържат със сградната платформа за автоматизация, уеб-базирано или мобилно приложение за смартфон посредством стандартен безжичен модул. Функциите на системата включват известяване при прекалено ниски или високи нива на дадени вещества, рязка промяна в алкално-киселинния баланс, прекомерно разхищение, отклонения в потока и налягането, напомняния за различни събития, заплащане и поддръжка на ВиК услугите и системите и т. н. Някои решения включват и вградени камери за видеомониторинг на системата, които спомагат за регистрирането и локализирането на запушвания, течове и други проблеми по инсталацията.

Когато интелигентните пречиствателни системи се инсталират в отдалечени гаражи, мазета, килери и други зони с потенциални проблеми в интернет връзката, това може да доведе до забавяния в известяването, влошаване качеството на водата или допускане на времеемки и скъпи за отстраняване аварии. Стабилната отдалечена връзка между системата и потребителското устройство е особено важна за собствениците на ваканционни жилища или имоти под наем, които често се налага да наблюдават и управляват ВиК системите в дистанционен режим.

Освен с инструменти за реализираното потребление на вода за даден период, умните системи за воден мониторинг разполагат и с възможности за прогнозно изчисление на приблизителните водни количества, които ще бъдат необходими в бъдеще на база изучаване на навиците и предпочитанията на потребителите. В допълнение към домакинствата, които са най-големият потребителски сегмент на пазара на умни решения за воден мениджмънт, тези системи са подходящи и за малки търговски обекти, здравни и учебни заведения, хотели и т. н. Пречиствателните инсталации са отлично решение и за региони, в които водата се хлорира.

Омекотителните системи премахват минерали като калций и микроелементи като магнезий от състава на водата, като така подобряват вкусовите й качества, правят сапуните и измиващите средства по-ефективни, като същевременно намаляват натрупването на котлен камък в тръбите и уредите. При тези интелигентни автоматизирани решения отпада нуждата от регулярна проверка на системните компоненти за необходимост от поддръжка, тъй като системата осъществява авто-мониторинг и самоинициативно уведомява ползвателя кога се налага обслужване.

Откриване и превенция на течове

На пазара се предлага широк асортимент от решения за откриване и превенция на течове. Много продукти, предназначени за интелигентни домове, все още са в процес на разработка и предстои налагането им на пазара. Достъпността на системата в ценови аспект обикновено се определя от функционалния й обхват.

Сред най-иновативните оферти в сегмента са водните монитори, които не просто могат да откриват, но и да предотвратяват течове. Те се свързват към водоснабдителната инсталация и управляват водоподаването в различни ситуации. При откриването на отклонения в системата, които говорят за настъпването на теч, устройството незабавно преустановява подаването на вода към съответната точка. Така се осъществява превенция на големи разхищения и свързаните с тях финансови загуби, щети по имуществото и скъпи ремонти. Чрез ефективен контрол на малки неизправности в инсталацията тези решения могат кумулативно да намалят драстично сметките за вода на съответното домакинство. Някои водоснабдителни дружества дори предлагат отстъпки от цените на услугите си, ако потребителят закупи и инсталира специализирано устройство за мониторинг и превенция на водни загуби. Така икономиите на средства се увеличават, спомагайки за по-кратка възвръщаемост на инвестицията. Сред недостатъците на подобни решения обикновено са високата първоначална цена за закупуване, нуждата от професионална инсталация и липсата на съвместимост с някои водопроводни системи.

На пазара се предлагат и продукти, които не изискват експертна инсталация и са доста по-евтини за сметка на по-ограничена функционалност. Те буквално за секунди се защипват около водоснабдителния тръбопровод, включват се в захранването и се свързват към домашната безжична мрежа. Обикновено тези устройства използват ултразвукова технология за измерване на водното потребление чрез звукови вълни и не изискват свързване към тръбната инсталация, така че водата да преминава през тях. Достатъчно е само външното прикрепяне на устройството към тръбата. В резултат се генерират по-малко данни за потреблението в сравнение с по-комплексните и скъпи системи, но основните функции за детекция на течове и известяване са налице. Основен минус на бюджетните варианти е, че обикновено не разполагат с механизми за автоматизирано преустановяване на водоподаването. В случай на сериозен теч такова решение може да се окаже нерентабилно за домакинства, в които няма кой ръчно да спре водата. Осигуряването на гореспоменатата функция за автоматично прекъсване предполага избор на по-скъпо решение.

Следващият клас устройства са водните монитори, които се свързват към водопровода и осъществяват непрекъснат мониторинг на потреблението, налягането, потока и температурата, а често – и качеството на водата. Такива устройства са способни да уловят дори микротечове с интензитет една капка на няколко минути. При регистрирането на проблем системата автоматично изпраща известие до смартфона на потребителя и изключва подаването на вода с цел предотвратяване на по-големи загуби.

Най-високият ценови клас системи за откриване и превенция на течове обхваща същинските интелигентни системи за воден мониторинг, които проследяват промените в потока и налягането с честота няколкостотин измервания в секунда и генерират изключително детайлна информация за случващото се във ВиК инсталацията на дома. Тези решения фино разграничават теч при спукана тръба от капещо или течащо кранче, а базата им данни непрекъснато се обновява с течение на времето, правейки ги все по-интелигентни.

IoT и интелигентен воден мониторинг

Internet of Things (IoT) устройствата и сензорните технологии са все по-често срещани елементи от интелигентните домове и сгради. И макар първоначалният фокус при сградния мониторинг да е върху енергийното потребление, все повече разработки се насочват към повишаване на водната ефективност. Актуално проучване на агенция Ecova сочи, че 57% от участвалите в мащабно допитване фасилити мениджъри са инвестирали в решения за воден мениджмънт. Като най-високоефективни и изгодни мерки за намаляване на водните загуби респондентите са посочили промяна в потребителското поведение към по-отговорно оползотворяване на водните ресурси и добавяне на средства за контрол на течовете във водоснабдителните и напоителните системи.

Решенията за воден мениджмънт днес стават все по-достъпни и с все по-кратък период на възвръщаемост. Съгласно изследване на Navigant Research, инвестициите в технологии за управление на водните ресурси ще нараснат от 2 до 2,8 млрд. щатски долара до края на 2025 г. с превръщането на водния мениджмънт в стандартна услуга за интелигентни домове и сгради. С популяризирането на инициативите за устойчивост и отговорно потребление на водните ресурси от корпоративния сектор и в жилищния сегмент все повече производители и доставчици на технологични решения за умния дом фокусират усилията си върху IoT продукти за воден мониторинг, показват още данните на маркетинговата фирма.