В статье представлен новый расходомер ВоСток-К для учета сточных вод. Проанализированы проблемы, возникающие в системах учета сточных вод, и реализованные в новом приборе технические решения, позволяющие их преодолеть (например, резервный СМС-канал для надежной передачи данных и применение литий-тионилхлоридных батарей для работы в колодцах).
ГК «Аква-тэк», г. Екатеринбург
Отраслевые тенденции и вызовы
Интеграция систем промышленного интернета вещей (IoT) активно продолжается в секторе водоснабжения и водоотведения. Необходимость в оптимизации водных балансов, снижении коммерческих потерь и соблюдении экологических стандартов стимулирует спрос на автоматизированные средства измерений. По данным компаний Research Nester и Global Market Insights, объем мирового рынка расходомеров в 2025 году оценивается в диапазоне от 9,9 до 11 млрд долл. США. Прогнозы показывают стабильный ежегодный рост данного сегмента на уровне 7–7,4 % до 2035 года. Такая динамика отражает необходимость обновления инженерной инфраструктуры. По оценкам Агентства по охране окружающей среды США (EPA), только североамериканскому рынку потребуется более 625 млрд долл. инвестиций в системы водоснабжения и канализации в ближайшие 20 лет. В странах ЕС строгие требования экологических директив также формируют устойчивую потребность в стандартизированном мониторинге стоков на предприятиях.
В России в условиях импортозамещения необходимым шагом в области учета сточных вод стал переход на расходомеры отечественного производства. В этих условиях возникла потребность в надежном отечественном решении, адаптированном к российским реалиям. ООО НПО «Восток», входящее в ГК «Аква-тэк», опираясь на длительный опыт работы с компанией LACROIX (Франция), создающей расходомеры сточных вод, разработало расходомеры ВоСток-К с высокой точностью измерений, обладающие хорошим соотношением энергоэффективности и качества передачи данных.
От опыта эксплуатации к новому подходу
Расходомеры LT-US компании LACROIX оснащены модемами 2G/4G и поддерживают протоколы LPWAN, настройка осуществляется локально через интерфейс Bluetooth. Однако в последнее время при эксплуатации этих расходомеров был выявлен ряд сложностей, связанных с качеством и стабильностью связи, влияющих на настройку параметров и работу:
- технологии LPWAN имеют неравномерное покрытие в промышленных зонах;
- слабый уровень GSM-сигнала внутри железобетонных колодцев с чугунными люками значительно снижает автономность работы встроенной батареи; модемы на попытку соединения по протоколу GPRS тратят значительное количество энергии;
- локальная настройка расходомеров через Bluetooth иногда осложняется переотражением сигнала во влажной среде коллектора.
При разработке ВоСток-К одной из главных задач было создание автономного расходомера, обеспечивающего надежную и стабильную работу до 5 лет без замены батареи в условиях нестабильного радиочастотного покрытия (табл. 1).
Таблица 1. Подходы в телеметрии сточных вод
Метрология и принцип бесконтактных измерений
Расходомеры ВоСток-К предназначены для измерения уровня, объемного расхода и объема жидкости в безнапорных трубопроводах диаметром от 100 до 2875 мм и открытых каналах правильной геометрической формы. Состоят из преобразователя передающего измерительного (ППИ), датчика уровня (ДУ) и внешней антенны. Датчик уровня ДУ (рис. 1) является бесконтактным, его принцип действия заключается в измерении времени задержки сигнала, отраженного от поверхности жидкости, с последующим преобразованием измеренных значений в цифровой сигнал для передачи на ППИ (рис. 2). Для измерения объемного расхода в зависимости от измеренного уровня применяется алгоритм линейной интерполяции. Метрологические характеристики расходомеров ВоСток-К приведены в табл. 2.
Рис. 1. Датчик уровня ДУ
Рис. 2. Преобразователь передающий измерительный
Таблица 2. Метрологические характеристики расходомеров ВоСток-К
Надежность передачи данных: гибридная маршрутизация и сжатие архивов
Сложной задачей в автоматизированном учете сточных вод является передача данных из колодцев. Металлические люки и железобетонные конструкции значительно ослабляют сигнал сотовых сетей. Расходомеры, использующие исключительно протокол GPRS, в таких условиях могут терять связь, а постоянные попытки переподключения ведут к быстрому разряду батареи.
В расходомерах ВоСток-К реализован алгоритм автоматического перехода с GPRS на СМС для передачи как диагностических, так и полных архивных данных. Подобный подход позволяет осуществлять мониторинг работы расходомеров даже при погранично слабом сигнале, так как для отправки СМС-сообщения требуется кратковременное соединение с базовой станцией, в отличие от установления TCP-сессии.
Поскольку объем стандартного СМС-сообщения ограничен, прямая передача архивов (содержащих, например, 288 записей в сутки при 5‑минутной дискретности замеров) привела бы к отправке большого количества сообщений. Для решения этой задачи разработан алгоритм упаковки на базе дельта-кодирования.
Такой подход позволяет сократить объем передаваемой информации более чем на 50 %. В результате архив измерений за сутки упаковывается в стандартные СМС-сообщения. Серверное программное обеспечение реализует зеркалирование данных для обеспечения сбора информации в зонах с плохим покрытием сети.
Автономность: применение литий-тионилхлоридных батарей
Отсутствие сетевого питания в колодцах требует высокой энергоэффективности оборудования. Заявленный производителем 5‑летний срок автономной работы расходомеров ВоСток-К при использовании литий-тионилхлоридных (LiSOCl2) батарей типоразмера DD достигается за счет:
- высокой энергоемкости – элементы формата DD обладают емкостью до 35 А·ч;
- стабильности напряжения – рабочее напряжение сохраняется на уровне 3,6 В на протяжении большей части срока службы, что важно для работы GSM-модемов;
- низкого саморазряда – образование пассивационного слоя на поверхности анода снижает ток саморазряда (менее 1 % в год при комнатной температуре);
- широкого температурного диапазона – батареи сохраняют работоспособность в экстремальных условиях, при температурах от –60 до +85 °C; такой диапазон с запасом перекрывает рабочий диапазон расходомеров ВоCток-К (от –40 до +60 °C).
В сочетании со сжатием данных и минимизацией времени сеансов связи использование литий-тионилхлоридных батарей обеспечивает расходомерам ВоСток-К расчетный срок службы без замены элементов питания (табл. 3).
Таблица 3. Показатели надежности расходомеров ВоСток-К
Надежность локального подключения: преимущества проводного интерфейса
В расходомерах ВоСток-К для считывания данных реализовано соединение через разъем USB Type-C со степенью защиты IP68 (ГОСТ 14254-2015), что позволяет добиться ряда показателей:
- в условиях высокой влажности коллекторов радиосигнал Bluetooth может работать нестабильно, в то время как соединение через USB Type-C обеспечивает надежный контакт;
- отсутствие постоянно активного беспроводного модуля минимизирует риски несанкционированного доступа к расходомеру;
- прямое подключение к смартфону или планшету с установленным программным обеспечением «ВоСток.mobile» позволяет передавать данные без задержек.
Заключение
Опираясь на опыт применения логгеров предыдущих поколений, ООО НПО «Восток» разработало расходомеры ВоСток-К, адаптированные к специфике отечественной инфраструктуры. Сочетание всех метрологических и технологических решений обеспечивает стабильную эксплуатацию расходомеров ВоСток-К. Ключевой технологической особенностью решения является гибридный протокол передачи данных со сжатием архивов для работы через резервный СМС-канал, что решает актуальную проблему сбора показаний на объектах со слабым покрытием GPRS-сети. Расходомеры ВоСток-К – это современное решение для диспетчеризации объектов водоканалов и промышленных предприятий.
Опубликовано в журнале «ИСУП» № 3(123)_2026
В. П. Федотовских, управляющий,
ГК «Аква-тэк», г. Екатеринбург,
тел.: +7 (343) 373‑7414,
эл. почта: infoakvatek.ru
Иллюстрации предоставлены ГК «Аква-тэк»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
