Статья подготовлена по просьбе редакции журнала в развитие вопросов, поднятых в рамках «Круглого стола: Как совершенствовать систему учета энергоносителей?», опубликованных в номере 4 за 2015 год.

В ходе обсуждения на «Круглом столе» был определен перечень энергоресурсов (холодная и горячая вода, тепловая энергия, а в ряде случаев и электроэнергия), данные измерения которых наиболее целесообразно передавать в автоматизированную систему сбора информации на данном этапе [1, 2]. Далее необходимо решить, каким образом наиболее целесообразно передавать данные от указанных приборов учета на удаленный сервер. Таких способов может быть несколько: передача данных по проводам,  по каналу оптической связи, по радиоканалу а также  посредством сотовой связи, используя GSM/GPRS режимы передачи данных.  Наиболее предпочтительным, на наш взгляд, является вариант передачи информации с использованием GPRS, который, с одной стороны, обеспечивает уверенную передачу данных на сервер, а  с другой является оптимальным с точки зрения стоимости их передачи. Для примера: стоимость передачи данных от одного 50-квартирного дома по оптоволокну через сеть Интернет составляет порядка 600 рублей в месяц, в то  время, как при варианте их передачи по GPRS – не более 50 рублей. А ведь таких домов в составе АСКУЭ могут быть сотни…

Следующий вопрос связан с организацией процесса передачи данных. Он может инициироваться со стороны оператора или сервера в автоматическом режиме. В первом случае компьютер на стороне потребителя должен постоянно опрашивать все приборы учета, что потребует большой его производительности, а для обеспечения  режима двухстороннего GPRS  -  еще и наличия статических IP-адресов на всех объектах, входящих в состав системы передачи данных, что сложно в реализации и достаточно затратно. С другой стороны передача данных от приборов учета может происходить по инициативе контроллера, установленного на стороне приборов учета и служащего для подключения различных приборов к модему сотовой связи. В этом случае контроллер сам постоянно опрашивает подключенные к нему приборы, анализирует полученные данные и формирует архивы (часовые и суточные), а по окончании суток  передает накопленные данные на удаленный сервер – в этом случае для организации системы передачи данных потребуется всего один статический IP- адрес – для сервера сбора данных, что наиболее предпочтительно.

На рис.1 приведен пример  системы сбора и передачи данных от приборов учета в системе ЖКХ, реализованной с учетом подходов, описанных выше.

Рис.1. Системы сбора и передачи данных от приборов учета в системе ЖКХ

Объектами в  данном случае являются многоквартирные дома, оснащенные как приборами коллективного учета энергоресурсов (воды, тепла, электричества), так и индивидуальными (поквартирными) приборами учета. Контроллеры сбора данных, установленные на объектах, выполняют  функцию сбора и обработки данных, полученных от подключенных к ним  приборов учета, анализа полученной информации на предмет наличия критических (аварийных) ситуаций, формирование массива архивных данных и их передачу на удаленный ftp- сервер сбора данных, где формируется единая база данных по приборам, установленным на всех объектах с привязкой к месту их установки. При возникновении каких-либо аварийных ситуаций контроллер сбора данных идентифицирует их, осуществляет запись в собственный суточный архив с указанием вида аварии и передает данное сообщение на сервер сбора данных, где оно будет сохранено в архиве с указанием времени возникновения и ее причины. Одновременно с этим данное сообщение может быть продублировано в виде SMS- сообщения в адрес домоуправляющей компании (ДУК), занимающейся обслуживанием данного объекта. При этом текст данного сообщения в виде всплывающего окна будет продублирован на экране компьютера диспетчерской службы ДУКа.

К базе данных ftp- сервера по каналу Internet могут подключаться не только ДУКи, но и непосредственно поставщики энергоресурсов – воды (горячей и холодной), тепла и электроэнергии, причем каждый из них может иметь доступ только к данным по потреблению именно их энергоресурсов, как с приборов коллективного учета, так и индивидуальных (поквартирных). Но и потребители энергоресурсов, как коллективные, так и индивидуальные, также могут иметь доступ к базе данных на сервере. Для последних, наряду с программой–обработчиком реализован простой Web – интерфейс, что позволяет им, используя планшет или ноутбук, имеющий доступ к интернету, контролировать показания как приборов коллективного учета, так и индивидуальных, установленных по данному адресу.

Для диспетчерских служб ДУКов, кроме  получения в автоматическом режиме суточных данных по всем приборам, установленным на обслуживаемых объектах, сохраняется возможность прямого обращения по запросу оператора получить текущие данные от любого прибора, подключенного к системе. Для этого оператор, используя программу АРМ-диспетчера, установленную на его компьютере, может выбрать адрес объекта и запросить непосредственно текущие данные в реальном режиме, что может быть необходимо, например, при получении сообщения о возникновении аварийного режима работы в приборах по данному адресу.  Следует отметить некоторые особенности работы программного обеспечения АРМ-диспетчера. Во-первых, с помощью него данные из базы данных на ftp-сервере можно только считать, возможности их изменения или корректировки непосредственно в базе данных сервера не представляется. Во-вторых, при считывании данных из базы, программа АРМ-диспетчер формирует собственную копию базы данных по всем считанным датам и в дальнейшем, все операции по анализу полученных данных, формированию отчетов, построению графиков и т.д. осуществляются с использованием данных из собственной базы, размещенной на компьютере пользователя. И наконец, в-третьих, чтение большого массива данных с сервера осуществляется в режиме «докачки», когда данные считываются только за дни, которых нет в копии базы данных АРМ-диспетчера.     

На рис.2 приведен пример  объекта с поквартирным учетом потребления энергоресурсов, включенного в систему автоматического сбора данных.

Рис.2. Система АСКУЭ дома с поквартирным учетом энергоресурсов

Основным элементом такой АСКУЭ, осуществляющим опрос приборов учета, формирование архивов и передачу данных на сервер, является контроллер сбора и передачи данных КМТ-01. В его составе  имеется встроенный модем сотовой связи, с помощью которого осуществляется связь с удаленным сервером. Контроллер имеет  возможность подключения к нему различных приборов учета энергоресурсов, используя различные интерфейсы : RS232, RS422, RS485, а также набор дискретных входов для подключения концевых датчиков, работающих в режиме «вкл/выкл» (датчики затопления помещения, аварийной сигнализации, проникновения в контролируемое помещение) и счетных импульсных входов для подключения датчиков с импульсным выходом, например водосчетчиков.

Для связи с различными приборами учета контроллер должен иметь в составе своего программного обеспечения драйверы для обмена с данными приборами. И здесь существует проблема: во-первых, производители даже однотипных средств измерения, например, теплосчетчиков или электросчетчиков, используют, как правило, разные протоколы обмена. Во-вторых, даже один и тот же производитель зачастую, при переходе на выпуск новой  модели, не поддерживает принятый ранее им же самим формат хранения и передачи данных. Запись же в память контроллера КМТ-01 большого числа драйверов на все существующие приборы учета труднореализуема по экономическим соображениям. Поэтому в данном контроллере реализован метод автоматического обновления списка необходимых драйверов, с использованием режима удаленного доступа к серверу.

Происходит это следующим образом. После подключения нового прибора к контроллеру последний пытается определить имя данного устройства и версию его программного обеспечения. Если драйвер для данного устройства есть в памяти контроллера, дальнейший обмен осуществляется без каких-либо затруднений. Если же драйвера для данного устройства не нашлось в памяти контроллера, последний устанавливает связь с удаленным сервером, используя встроенный модем сотовой связи и находит в его базе данных необходимый драйвер, после чего перекачивает его в свою память, решая таким образом, вопрос необходимого обновления своего программного обеспечения. Использование подобного механизма существенно облегчает производство и комплектацию данных контроллеров, исключает риск поставки потребителю устройств, несовместимых с имеющимся у него оборудованием. При этом следует отметить, что, наряду с режимом автоматической загрузки необходимого драйвера, это можно сделать и вручную, подключив контроллер к компьютеру и указав контроллеру тип необходимого устройства и версию его программного обеспечения, после чего, он по описанной выше процедуре сможет найти на сервере и скачать через модем необходимый драйвер.

Аналогичным образом осуществляется и режим обновления встроенного программного обеспечения самого контроллера. Если производитель выпустит обновление ПО для контроллера и выложит его на сервере, контроллер КМТ-01, после передачи очередных суточных архивов, получит от программы–обработчика сообщение о необходимости обновления встроенного программного обеспечения с указанием имени программы, после чего контроллер находит ее на сервере, копирует себе в память и, после завершения сеанса связи, осуществляет обновление собственного ПО. 

На рис.3 приведен пример построения системы сбора и передачи информации с коллективных приборов учета энергоресурсов.

Рис.3 Система сбора и передачи информации с коллективных приборов учета энергоресурсов

В заключении следует отметить, что предлагаемый вариант создания АСКУЭ с передачей информации с использованием GPRS идеально подходит также для получения данных от приборов, расположенных в необслуживаемых объектах, в первую очередь, колодцах систем водо- и теплоснабжения, в которых существует угроза затопления  и, по понятным причинам, нет ни оптоволоконных кабелей,  ни сети электропитания. Для данного случая разработан модуль сбора и передачи данных КМТ-02 со степенью защиты от воздействия окружающей среды IP67, который имеет встроенный источник питания, рассчитанный на 5 лет непрерывной работы и обеспечивающий питание подключенных к нему датчиков, прежде всего -  температуры и давления, а также затопления колодцев.

Основные выводы:

1. Предложенная схема построения системы автоматического сбора данных о потреблении энергоресурсов в сфере ЖКХ, основанная на применении стандартных способов GPRS – связи, обеспечивает достоверный учет и надежную передачу данных, минимизируя  затраты на передачу информации.
2. Предусмотренное в контроллерах сбора и передачи данных КМТ-01 постоянное обновление драйверов для считывания информации с приборов учета и программного самого контроллера обеспечивает возможность постоянной модернизации и расширения системы автоматического сбора данных о потреблении энергоресурсов без дополнительных капитальных затрат.
3. Размещение данных от приборов, установленных на разных объектах, в базе единого ftp- сервера, обеспечивает доступ к ним по каналу Internet, как со стороны поставщиков, так и потребителей, что  является основой достоверности учета и «прозрачности» расчетных операций.
4. В качестве ftp-сервера может быть использован персональный компьютер, оснащенный модемом для приема/передачи данных по каналу GPRS и подключенный к сети Internet. Данный ftp-сервер может быть один для всех групп потребителей (например, установленный в ДУКе, обслуживающем микрорайон) или их может быть несколько, например, свой у каждого поставщика энергоуслуг.
5. Передача данных от подключенных к системе приборов учета осуществляется как автоматически, по окончании суток или по наступлению утвержденного контрактного времени, либо по запросу оператора с компьютера, на котором установлена программа АРМ-диспетчер из пакета программ « СОДЭК-Энерго».
6. В зависимости от варианта организации АСКУЭ программа АРМ-диспетчер может устанавливаться в вариантах «Клиентское место» или «Полная установка». В первом случае установке подлежит только ПО «Энергоучет-Пульт диспетчера», которая по сети Internet обращается к базе данных удаленного сервера, обеспечивая тем самым полноту и достоверность получаемых данных. В варианте «Полная установка» сервер обработки и сбора данных находится непосредственно на стороне потребителя.
7. Система автоматического сбора данных о потреблении энергоресурсов, построенная  на базе  ПО « СОДЭК-Энерго» является многопользовательской. Одновременно к ней могут быть подключены свыше 1000 объектов, не накладывая ограничений на ее быстродействие и не требуя для своей установки применение специализированных компьютеров для организации сервера сбора хранения и обработки данных. Это значительно снижает затраты на ее создание и облегчает возможность работы в ней поставщиков и потребителей энергоресурсов всех уровней.
8. Предлагаемый вариант создания АСКУЭ с передачей информации с использованием GPRS и модулем сбора и передачи данных КМТ-02 с автономным питанием и повышенной пылевлагозащищенностью можно рассматривать в качестве базового при создании систем автоматического контроля систем городского водо- и теплоснабжения, что обеспечит  значительное повышение эффективности и надежности их работы.

Литература:

1. Золотаревский С.А. Выступление на «Круглом столе: Как совершенствовать систему учета энергоносителей?» - Энергосбережение, 2015, №4.
2. Охотин А.А..А. Выступление на «Круглом столе: Как совершенствовать систему учета энергоносителей?» - Энергосбережение, 2015, №4.

Контактная информация: