В статье рассматриваются аспекты внедрения автоматизированных систем учета на основе построенной АСКУЭ на базе АСУ и диспетчеризации АСУД‑248 производства НПО «Текон-Автоматика».
Одно из основных направлений энергетической стратегии России - способность сферы экономики эффективно использовать энергоресурсы, предотвращать нерациональные затраты на внутреннее энергообеспечение и дефицитность топливно-энергетических балансов на федеральном, региональном и муниципальном уровнях .
Актуальность и особая значимость этих вопросов для обеспечения устойчивого развития общества в целом определяют необходимость их глубокой и детальной проработки на методологическом и практическом уровнях.
Доминирующим фактором нерациональных затрат являются потери, неизбежно возникающие на этапах транспортировки энергии от поставщика к потребителю.
Превращение энергии в дорогой товар выдвигает качественно новые требования к измерению и учету этого товара.
Установка приборов учета (ПУ), безусловно, является необходимым средством повышения достоверности процесса учета в целом. Однако приборы учета, рассредоточенные территориально, не позволяют вести мониторинг текущих показателей и в то же время контролировать работу, обеспечить одновременный съем показаний и производить обработку полученных данных. В лучшем случае возможен лишь ежемесячный обход объектов учета с выполнением полуавтоматического сбора накопленных за отчетный период данных, что требует неоправданных (а порой и непосильных) затрат со стороны эксплуатирующей организации.
В связи с этим актуальной является реализация системы, которая позволила бы объединить локальные узлы учета (ЛУУ) для создания единого измерительно-информационного пространства для единовременного, непрерывного, автоматического контроля над технологическими процессами генерации, транспортировки и потребления энергоресурсов, а также организации коммерческих расчетов между поставщиками и потребителями ресурсов .
Сама автоматизированная система коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ) в широком смысле представляет собой не только систему учета электропотребления, но и учет теплоносителя в сетях горячего водоснабжения (ГВС), отопления, а также учет расхода холодной воды (ХВС). В статье рассматриваются аспекты внедрения автоматизированных систем учета на основе построенной АСКУЭ на базе автоматизированной системы управления и диспетчеризации АСУД-248 производства НПО «Текон-Автоматика» .
Модель АСКУЭ
Как уже было отмечено в предыдущей статье , архитектуру АСКУЭ удобно рассматривать с точки зрения трехуровневой модели:
1. Уровень датчиков.
2. Уровень среды передачи данных.
3. Уровень серверов (ПК).
С точки зрения передачи данных основной информационный поток идет с первого на третий уровень.
Первый уровень объединяет ЛУУ, выполняющие первичную обработку информации (параметров расхода тепла, воды, электричества, газа и т.п.). На данном уровне выделены ПУ с импульсным выходом и ПУ с возможностью взаимодействия через интерфейсы RS-232, RS-485. Это позволяет полностью охватить как общедомовой учет, так и задачи поквартирного учета. Как правило, все водосчетчики (а также другие типы ПУ) имеют импульсный выход, а подавляющее большинство общедомовых теплосчетчиков поддерживают хорошо известный интерфейс RS-232.
Второй - определяет канал, форматы информационных обменов, способ передачи данных ПУ.
На данном уровне располагается оборудование АСУД-248, выполняющее функции устройств согласования и передачи данных (УСПД) с ПУ - это концентратор цифровых сигналов (КЦС), обеспечивающий взаимодействие по интерфейсу RS-232/485; концентратор измерителей расхода (КИР), обеспечивающий работу с импульсными ПУ.
Третий уровень совмещает в себе средства хранения, обработки и анализа данных ПУ. В задачи этого уровня входит предоставление пользователям АСКУЭ максимально объективной информации о процессах потребления энергоресурсов как отдельным объектом, так и рассматриваемой инфраструктурой в целом.
На данном уровне располагаются программные модули АСУД-248, решающие указанные задачи.
Создание общей базы данных учета энергоресурсов района
В силу того что структура районных управляющих организаций (УО) состоит из нескольких ОДС, для удобства проведения анализа данных учета энергоресурсов целесообразна организация единого сервера сбора данных (ЕССД) в рамках района. Территориально ЕССД может располагаться на территории УО, а архивы ПУ из базы данных (БД) ОДС реплицировались бы по каналам передачи данных ОДС - УО.
Под репликацией БД (от англ. replication - копирование, дублирование) понимается процесс приведения неодинаковых состояний двух и более БД со схожей структурой в одинаковое состояние.
Реализация механизма репликации локальных БД ОДС позволяет получить следующие преимущества:
Выделение более производительного ПК, нежели ПК ОДС, для обработки учетной информации;
Хранение в одном месте данных нескольких ОДС района;
Выполнение дублирования (резервирования) учетных данных;
Повышение скорости обработки информации.
Исходя из направления информационных потоков АСКУЭ, предполагается передача учетной информации только с ОДС в ЕССД. Частота передачи определяется дискретностью представления данных АСКУЭ и составляет период не менее 1 часа для архивных и не менее 10 минут для мгновенных значений ПУ. Канал связи между ОДС и ЕССД разумно строить на технологии, обеспечивающей создание локальной сети компьютеров (оптика, радиоканал и т.п.), при этом необходимо предусмотреть возможность подключения отдельных ОДС по модемным линиям. Как правило, компьютерные каналы ОДС - УО уже существуют.
Для организации ЕССД необходимо реализовать однонаправленную, вероятностную схему репликации.
Процесс репликации организован по следующему принципу:
RServer периодически опрашивает локальные БД ОДС;
RClient формирует файл с новыми данными ПУ, полученными с момента последней репликации;
RServer обрабатывает файл, вносит изменения в серверную БД.
Окно приложения RServer представлено на рис. 1. В окне показаны зарегистрированные объекты репликации (ОДС), состояние канала ОДС - ЕССД, а также время последней репликации.
Рис. 1.
Главное окно приложения RServer
Для снижения нагрузки на канал передачи данных программы RClient и RServer реализуют механизм потокового сжатия данных.
Взаимодействие с внешними информационными системами
Под взаимодействием будем понимать передачу (или, в общем случае, предоставление) данных АСКУЭ для их последующей обработки (производства начислений, контроля, анализа) сторонними программными средствами.
Возможные участники информационного взаимодействия представлены в табл. 1.
Таблица 1.
Участники информационного взаимодействия с АСКУЭ
Были рассмотрены несколько вариантов представления данных учета энергоресурсов:
- генерации и передачи отчетов за определенный период в установленной форме;
- прямой доступ к БД АСКУЭ;
- реализация надстройки над БД АСКУЭ, поддерживающей унифицированный протокол.
В первом случае отчеты формируются оператором АСКУЭ с помощью программы ASUDBase, входящей в состав специализированного программного обеспечения АСУД-248 в соответствии с установленным регламентом взаимодействия.
В отчетной форме на бумажном или электронном носителе информация предоставляется в адрес ЕИРЦ, энергоснабжающих (энергосбытовых) и водоснабжающих организаций, контролирующих органов.
Следует отметить, что сам процесс передачи электронного файла нормативными документами не уточняется. Это фактически приводит к различным схемам пересылки файла от передачи из рук в руки, отправке по электронной почте, до применения серверов ftp, samba и т.п. Ни о какой проверке того, что файл является именно тем файлом, который был сформирован оператором АСКУЭ, речи не идет. Устранить указанную несогласованность можно с помощью введения электронной цифровой подписи в механизм взаимодействия АСКУЭ - ЕИРЦ. Данная схема реализуема на основе теории открытых ключей . После формирования файла оператор АСКУЭ подписывает его своим секретным ключом, а уполномоченный представитель ЕИРЦ перед производством расчетов проверяет целостность данных с помощью открытого ключа.
В процессе внедрения АСКУЭ приходилось также сталкиваться с просьбами о предоставлении прямого доступа к БД АСКУЭ для постоянного контроля и обновления данных ПУ сторонним программным обеспечением.
Данный способ информационного взаимодействия следует применять с максимальной осторожностью, уведомив заказчика о возможных последствиях, поскольку неверная работа стороннего приложения может привести к неработоспособности АСКУЭ в целом.
В то же время сотрудниками «Текон-Автоматика» выполняется надстройка над БД АСКУЭ, реализующая унифицированный протокол информационного взаимодействия, в виде OPC-сервера. Стандарт OPC позволяет внешним информационным системам, в том числе в режиме реального времени, получать информацию о состоянии ПУ.
Вопросы информационной безопасности
Построение любой информационно-вычислительной системы должно в настоящее время сопровождаться проработкой вопросов, связанных с обеспечением информационной безопасности обрабатываемых данных. Под информационной безопасностью будем понимать защищенность информации от следующих факторов :
- преднамеренных воздействий, нарушающих целостность сообщений, при которых мотивом нарушения конфиденциальности является намерение несанкционированного чтения, модификации, перехвата, навязывания законному получателю фальшивых сообщений и т. п.
- случайных воздействий, которые предполагают сбой аппаратуры, ошибки ПО, помехи в канале связи.
Одним из важнейших аспектов проблемы обеспечения безопасности информационной системы является определение, анализ и классификация возможных угроз. Перечень угроз, оценка вероятности их реализации - основа для проведения анализа риска и формулирования требований к системе защиты.
Рассматривая информационные потоки АСКУЭ, можно выделить места, уязвимые с точки зрения информационной безопасности.
Проанализируем следующие участки передачи данных:
- от первичного преобразователя до ПУ;
- от ПУ до концентратора;
- от концентратора до ПК ОДС;
- от ПК ОДС до сервера сбора информации;
- от сервера до внешних пользователей системы.
Участок 1. Возможные угрозы на данном этапе связаны со следующими моментами:
- искажением информации, поступившей с первичных преобразователей на ПУ (обрыв проводов, неверная установка и т.п.);
- в силу ценности частей узлов учета (термометров, манометров и т.п.) возможно их преднамеренное хищение (уничтожение);
- искажение настроек самого ПУ.
Решением проблемы является ограничение и жесткий контроль доступа в места установки ПУ. Как правило, существует возможность ограничить вход не только в подвал здания, но и оградить с помощью решеток непосредственное место установки ПУ, устраняя тем самым возможный доступ людей, имеющих право на вход в подвал, но не должных вмешиваться в работу ПУ. Следует отметить, что от 60 до 80 % угроз для любой информационной системы связаны с действиями действующих или бывших сотрудников организации. Необходимо в обязательном порядке производить опечатывание ПУ и блокировать его служебные функции для предотвращения доступа к системным настройкам.
Участок 2. Исходя из того, что концентратор предполагается устанавливать в непосредственной близости от ПУ, этот пункт может быть отнесен к рассмотренному выше.
В случае воздушной прокладки кабельных трасс и отсутствия в домах контуров защитного заземления возможен выход из строя концентратора вследствие грозы. Тем не менее даже при попадании грозы в линию предусмотренная схема гальванической развязки концентратора предотвратит негативные последствия для ПУ.
При подключении квартирных приборов учета концентратор устанавливается в распределительном щитке. И хотя несанкционированный доступ к концентратору приведет к аварийному сигналу на ПК диспетчера, допускается возможность искажения информации злоумышленником. В силу этого необходимо предусмотреть контрольные сверки показаний конечных ПУ с информацией в системе АСКУЭ с интервалом не реже 1 раза в год, а в случаях сбоя - непосредственно по каждому случаю.
Участок 3. Может быть наиболее уязвим с точки зрения информационной безопасности в силу своей протяженности. Однако искажение данных можно предотвратить, применяя при передаче контрольные суммы, а конфиденциальность информации (если это действительно необходимо) путем применения в ПО концентраторов криптографических алгоритмов, основанных, например, на псевдослучайных последовательностях.
Участок 4. Целостность и сохранность информации, передаваемой на данном участке, может быть обеспечена применением стандартных средств. Например, можно программно реализовать в приложениях поддержку протокола SSL или применить другие программно-аппаратные средства защиты информации при передаче ее по открытым компьютерным сетям . Кроме того, должен быть обеспечен соответствующий уровень безопасности и самого ПК диспетчера ОДС, с разграничением прав доступа и т.п.
По возможности не следует объединять ПК ОДС на основе открытых сетей общего пользования (локальные городские сети доступа в Интернет) в силу высокой вирусной активности и невысокой надежности данных сетей. В противном случае рекомендуется на базе оборудования провайдера связи организация VLAN (Virtual LAN - локальной виртуальной сети), объединяющая аппаратные средства АСКУЭ в независимую среду информационного обмена.
Участок 5. В целом полностью аналогичен участку 4, за исключением того, что информационный обмен с большей вероятностью подразумевается изначально по открытым каналам связи (возможно, и с использованием Интернета), что ставит повышенные требования к идентификации, аутентификации и авторизации удаленных пользователей. Дополнительно следует максимально ограничить список доступных им функций по управлению системой.
Целесообразным считается применение VPN-решений (Virtual Private Network - виртуальные частные сети) для обеспечения должного уровня информационной безопасности.
В заключение следует отметить важный факт: устойчивость всей системы информационной защиты определяется устойчивостью ее слабейшего звена. Отсюда следует, что защита информации в вычислительных системах может осуществляться лишь в комплексе; отдельные меры не будут иметь смысла.
Порядок ввода АСКУЭ в промышленную эксплуатацию
Жизненный цикл любой автоматизированной информационной системы состоит из 5 основных стадий :
- разработка или приобретение готовой системы;
- внедрение системы;
- сопровождение программного обеспечения;
- промышленная эксплуатация системы;
- демонтаж системы.
Стадии жизненного цикла системы перекрываются, как показано на рис. 2, а продолжительность каждой стадии в общем случае зависит от многих факторов. Из рисунка следует то, что система должна обслужиться сразу после начала эксплуатации.
Рис. 2. Стадии жизненного цикла автоматизированных систем
Процесс ввода АСКУЭ в промышленную эксплуатацию на конкретном объекте можно разбить на несколько этапов в соответствии с рис. 3.
Рис. 3. Этапы ввода АСКУЭ в промышленную эксплуатацию
Помимо указанных мероприятий, каждая устанавливаемая АСКУЭ должна быть проверена уполномоченной организацией по месту установки. В качестве организации, проводящей поверку, может выступать Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС) или ФГУ «Ростест-Москва».
Процедура поверки включает в себя сбор и проверку необходимой документации, а также проведение контрольно-измерительных мероприятий, направленных на выявления ошибок функционирования АСКУЭ. Ошибки могут быть связаны как с неправильным монтажом АСКУЭ, так и с некорректной работой ПУ.
В случае успешного завершения процедуры поверки, выдается свидетельство. В противном случае, при обнаружении недостатков в работе системы, поверяющая организация указывает на них и назначает дату повторного проведения процедуры.
Только после этого АСКУЭ может законно выполнять функции коммерческого учета. Без свидетельства о поверке АСКУЭ фактически может использоваться лишь как система технологического контроля и мониторинга состояния объекта.
Фрагмент статьи в PDF
Интеграция АСКУЭ в единую общегородскую информационную систему
Текущие тенденции развития локальных специализированных информационных систем предполагают их интеграцию в общегородскую структуру мониторинга и управления.
Развитие информационных технологий и организация высокоскоростных каналов передачи данных позволили рассматривать возможность создания единой общегородской информационной системы (ЕОИС).
В задачу ЕОИС входит объединение всех городских владельцев и потребителей информации в единую систему обмена данными, что позволит:
- предоставить префектам и соответствующим службам города в реальных масштабах времени интегрированную информацию в виде электронных карт, схем, таблиц о текущей обстановке в ЖКХ, что позволит повысить эффективность управления городским хозяйством;
- объединить в едином информационном пространстве все предприятия ЖКХ;
- снизить затраты на эксплуатацию и ремонт коммунальной инфраструктуры города;
- создать в ЖКХ новые интеллектуально-насыщенные рабочие места;
- свести к минимуму неэлектронный обмен данными;
- предоставить населению доступ к информационным источникам;
- обеспечить устойчивость работы служб ЖКХ.
Проработка концепции создания ЕОИС началась в конце 1990-х годов для обеспечения координации действий городского управления .
Высокая социальная и экономическая значимость информации АСКУЭ указывает на необходимость создания общегородского центра обработки данных ПУ. В задачу этой единой автоматизированной системы учета и потребления энергоресурсов (АСКУПЭ) входит интеграция данных локальных АСКУЭ различных производителей и предоставления их в пространстве ЕОИС.
Для взаимодействия различных АСКУЭ с АСКУПЭ необходима выработка общего протокола и регламента информационного взаимодействия. Это может быть:
- межбазовый обмен данными;
- разработка собственного протокола обмена данными;
- использование существующих протоколов.
Поскольку прямой доступ к БД рассматривается специалистами как крайне нежелательный, разработка собственного формата обычно является вынужденной мерой и может затруднить добавление в систему нового оборудования, желательно использование общепринятого стандарта. В силу того что на уровне АСКУПЭ подразумевается наличие высококвалифицированного обслуживающего персонала, рекомендуется строить взаимодействие на основе стандарта OPC.
Технология OPC (OLE for Process Control) разрабатывалась с учетом взаимодействия гетерогенных (неоднородных) систем . Согласно концепции OPC, оборудование нижнего уровня подключается к системе верхнего уровня (OPC-клиент) через программный шлюз (OPC-сервер), имеющий стандартизированный протокол обмена данными. При таком подходе задача подключения нового оборудования любого производителя к системе сводится к локальной задаче настройки шлюза OPC-клиент / OPC-сервер.
Наличие OPC-сервера является гарантией совместимости любого устройства с любой современной SCADA-системой, которая может быть использована на верхнем уровне АСКУПЭ.
Литература
1. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. Утв. распоряжением Правительства РФ № 1234-р: [принят от 28.03.2003].
2. Иванов А.С. Внедрение автоматизированных систем учета энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве // Вестник поморского университета. Серия «Естественные и точные науки». Архангельск: ПГУ им. Ломоносова, 2006. С. 179-182.
3. Иванов А.С., Тарасенков М.А., Лукичев А.Ю., Серов И.В., Грудин Д.В. Построение системы АСКУЭ на базе автоматизированной системы диспетчеризации АСУД-248 // Информатизация и системы управления в промышленности. М., 2006. С. 4-13.
4. ASUDBase (программа интерпретации учетных данных): Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006612658 РФ / Иванов А.С. (РФ); .
5. Романец Ю.В., Тимофеев П.А., Шаньгин В.Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях / Под ред. В.Ф.Шаньгина. М.: Радио и связь, 1999. 328 с.
6. Зима В.М. и др. Безопасность глобальных сетевых технологий. СПб.: BHV, 2001. 320 с.
7. SSL 3.0 Specification / http://wp.netscape.com/eng/ssl3
8. Stunnel ‑ Universal SSL Wrapper / http://www.stunnel.org
9. Ефимов Г. Жизненный цикл информационных систем // Сетевой: эл. журн. ЗАО «Издательский дом мировой периодики», 2001. № 2; http://www.setevoi.ru/cgi-bin/text.pl/magazines/2001/2/44
10. Проект «Информационная Сеть жилищно-коммунального хозяйства города»: Предварительное ТЭО. 3-я ред. М., Зеленоград, 1998. 32 с.
11. Росаткевич Г.К., Краснобаев В.В. Единая автоматизированная система диспетчерского контроля и управления городским хозяйством на базе московской волоконно-оптической сети // Энергосбережение. М.: АВОК, 1999. № 5;
www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=211
12. Мартынов Ю.И. Применение SCADA-систем для построения программного обеспечения АСУ энергетикой промышленных предприятий // Проблемы и перспективы прецизионной техники и управления в машиностроении / ИПТМУ РАН. Саратов: СГТУ, 2002. С. 57-5
Кузьмин Ю.Н., начальник отдела АСУТ НПО «Мир», г. Омск
I международное (VI межрегиональное) совещание «Автоматизированные системы учета энергоресурсов как инструмент снижения себестоимости продукции. Создание и эксплуатация АИИС КУЭ субъектов ОРЭ»
Современное предприятие, это крупный потребитель энергетических ресурсов, необходимых для технологических процессов производства продукции, а также для нормального функционирования структурных подразделений. Под энергетическими ресурсами мы понимаем все возможные ресурсы, которые расходуются в процессах производства и жизнедеятельности предприятия, которые участвуют во взаиморасчётах с внешними поставщиками и между подразделениями. К ним мы относим электроэнергию, тепловую энергию, различные технические газы и специальные жидкости, сточные воды. Тысячи киловатт-часов и большое количество гигакалорий тепла и других энергоресурсов потребляет современное промышленное предприятие. Как расходуются эти постоянно дорожающие ресурсы внутри предприятия? Какие подразделения расходуют их экономно, а какие превышают свои лимиты и почему? Если причины перерасходов объективны, то какие мероприятия нужно провести для исключения перерасходов? Как сэкономить на ресурсах? Это лишь несколько вопросов ответы, на которые интересуют руководителей предприятий.
Учитывая особенности климата нашей страны, когда в некоторых регионах отопительный сезон составляет более 9 месяцев, экономия энергоресурсов даже на несколько процентов позволит высвободить предприятию значительные финансовые средства. По данным некоторых источников известно/1/, что до 25% всех энергоносителей используется неэффективно. Это средняя цифра, а значит где-то 40%, где-то 15%. Имея данные о том, где конкретно и сколько, оперативно, в течение рабочего дня, смены, можно в реальном времени предотвращать перерасходы и значительно сократить затраты, а следовательно, снизить себестоимость основной продукции предприятия. Собрав информацию со счётчиков в конце месяца, когда время на оперативное устранение имевшего место перерасхода уже безвозвратно упущено, получить экономию трудно, а провести детальный анализ причин случившегося перерасхода, может быть невозможно. Поэтому, задача оперативной доставки информации об энергопотреблении энергетическому диспетчеру весьма актуальна и её решение позволит:
1. Сэкономить энергоресурсы, за счёт сокращения перерасходов.
2. Сэкономить финансовые ресурсы, за счёт уменьшения финансовых выплат поставщикам (штрафы за превышение заявленных мощностей, могут составлять до 50%).
3. Снизить себестоимость основной продукции и повысить конкурентоспособность предприятия, что особенно актуально в преддверии вступления нашей страны в ВТО.
4. Получить оперативную картину энергопотребления по всем ресурсам одновременно.
С введением в нашей стране рыночных методов хозяйствования и принятием Федерального закона РФ «Об энергосбережении» №28 в нашей стране стали широко внедрять узлы учёта расхода тепловой энергии, горячей и холодной воды, автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Взаиморасчёты между поставщиками и потребителями тепловодоресурсов, на основе приборно-измеренных значений, сейчас практически стали нормой. Таким образом, узлы учёта основных энергоресурсов на предприятиях имеются, но вот оперативность её доставки нужно доводить до современных требований. Трудоёмкость доставки информации и исключение ошибок при снятии показаний счётчиков (человеческий фактор), также требует минимизации.
Из вышесказанного следуют цели создания АСТУ ЭР:
Получение оперативной информации по энергопотреблению структурными подразделениями промышленного предприятия и своевременное выявление перерасходов;
Централизация оперативного управления тепло-энергоснабжением, территориально распределённых структурных подразделений промышленных предприятий;
Минимизация потерь энергоресурсов на основе информации от АСКУ ЭР, проведения энергосберегающих мероприятий;
Повышение надежности и устойчивости работы системы тепло-энергоснабжения за счет фиксирования в архивах нештатных и критических ситуаций, определение первопричины аварийных ситуаций на основании архивных данных;
Представление собранной информации в виде графиков, трендов, отчётов;
Оперативное прогнозирование и планирование энергопотребления ПП;
Контроль работоспособности первичных приборов учета энергоносителей;
Минимизация затрат на получение информации по энергопотреблению от структурных подразделений промышленного предприятия.
Рассмотрим систему АСТУЭР-АСДУ на примере системы небольшого предприятия. На ней мы рассмотрим функциональную структуру программно-аппаратных комплексов АСТУ ЭР, основные функции системы, различные способы передачи информации.
На рис. 1 изображены несколько подсистем сбора информации в центральную диспетчерскую, различающиеся по способам получения и доставки информации. Это традиционный, для нашего предприятия, радиоканал и способ сбора информации с помощью контроллера телемеханики. Это подключение узлов учёта, с помощью выделенных или коммутируемых каналов связи через телефонную сеть предприятия и без контроллерный сбор. Это непосредственное подключение близко расположенных узлов учёта к серверу АСТУ ЭР по интерфейсу RS-485. Также возможно подключение узлов учёта через локальную сеть предприятия и сбор с помощью контроллера «Омь».
Данные, собранные с узлов учёта, сохраняются в сервере системы, построенном на основе открытых стандартов OPC и MS SQL сервера. Поэтому клиентское программное обеспечение верхнего уровня может быть как производства НПО «Мир», так и сторонних производителей. В своих проектах, ПО верхнего уровня, НПО «Мир» использует SCADA- системы "GENESIS 32" и "Омь 2000". На верхнем уровне проходит самодиагностика сервера, связи по ЛВС и другим каналам. Сообщения об ошибках квитируются оператором. При возникновении нештатных ситуаций диспетчеру выводятся сообщения с указанием времени, места, вида и причины возникновения нарушения функционирования системы.
На уровне контролируемого пункта самодиагностику проходят все субблоки контроллера и связь. При неисправности в журнал записывается код ошибки.
Основные функции системы.
5. Функция сбора информации:
Система регулярно опрашивает текущие и архивные параметры с контролируемых пунктов (КП), по индивидуальным каналам связи, и передаёт их в базы данных с привязкой по времени;
Передача информации по каналам связи производится автоматически, с заданным интервалом времени, и по запросам из ПУ (диспетчерской);
Система обеспечивает корректность, а также непрерывность данных в базе;
Система фиксирует все события, происходящие в ней, в журналах событий (корректировки времени, потери и восстановления связи между компонентами системы, отключения и восстановление питания устройств, время переконфигурирования КП, несанкционированное вмешательство и т.д.);
Система обеспечивает автоматическое и корректное заполнение базы после различных сбоев в системе (связь, счётчики, аппаратура и т.п.);
В системе предусмотрена возможность указать, для каждого зарегистрированного счётчика, необходимость автоматического сбора данных или её отсутствие (заблокировать сбор данных).
6. Функции контроля:
Контроль отклонения измеряемых параметров от заданного интервала значений;
Контроль регулярности поступления информации от КП;
Контроль срабатывания аварийной сигнализации;
Контроль попытки несанкционированного доступа;
Контроль исправности приборов учета;
Контроль отклонений в функционировании компонентов системы (журнал регистрации).
7. Функция управления:
Система осуществляет управление исполнительными механизмами КП по командам диспетчера, проверяет правильность исполнения команд, позволяет дистанционное изменение разрешенных параметров. Важное требование, предъявляемое к системе, – надежность режима ТУ. В системе телемеханики «Омь» реализована двухэтапная процедура выполнения команды ТУ, которая формируется в ПУ. После поступления этой команды контроллер переходит в соответствующий режим. Затем центральный процессор тестирует субблоки ТУ, проверяя в каждом исправность ключей, управляющих силовыми реле, и наличие напряжения питания оперативных цепей. Результаты тестирования передаются в ПУ. Если результаты тестирования положительны, т.е. ключи исправны и имеется напряжение питания оперативных цепей, то команда ТУ выполняется.
8. Функция хранения информации:
Вся информация о параметрах энергопотребления объектов, о состоянии системы, о событиях хранится в базах данных на сервере системы. Срок хранения информации на сервере системы до 5 лет.
9. Функция отображения информации:
Позволяет отображать общую схему энергопотребления всего ПП, осуществить выбор КП из общей схемы и обеспечивать вывод на монитор технологической мнемосхемы конкретного КП, с отображением на ней состояния текущих технологических и аварийных параметров, а при ручном запросе оператора отображает архивные значения потребления в отдельном окне. Сообщения об аварийных событиях в системе автоматически оперативно отображаются на АРМ диспетчера. Конкретные видеокадры и их взаимозависимости определяются при проектировании.
10. Функции программного обеспечения:
Программное обеспечение системы осуществляет: опрос текущей и архивной информации датчиков, счётчиков, исполнительных механизмов, установленных на КП. Ведение групп учета, составление форм отчетных документов, просмотр отчетов по учёту. Просмотр отчетов событий для оборудования, установленного на КП (отказы, наработка, несанкционированное вмешательство и т.п.). Тестирование отдельных компонентов системы.
Оперативное отображение и доступ ко всем оперативным данным и обработка тревог. Система предоставляет достаточные средства авторизации доступа к данным системы, к конфигурации, на основании настраиваемых привилегий. Все изменения в конфигурации системы фиксируются на сервере системы со временем изменения и лица, сделавшего изменения. Обеспечивается возможность возврата к предыдущей конфигурации без потери информации и архивных данных.
11. Функция синхронизации времени:
Система обеспечивает единое время во всех частях системы. Обеспечена возможность автоматической или ручной корректировки системного времени, как на всех КП одновременно (например, переход на летнее время), так и на каждом в отдельности, для счётчиков имеющих такую возможность.
12. Совместимость с другими системами:
Выполнена стыковка с системой АСУТП, производства НПО «Мир» использующей открытые стандарты и протоколы обмена.
Предусмотрена возможность передачи информации диспетчеру о состоянии системы АСУТП с возможностью управления системой диспетчером. Такая возможность реализована в системе АСУТП малой блочной котельной очистных сооружений в МП «Салехардэнерго». Оператор в помещении котельной не требуется, а удалённый диспетчер следит за работой оборудования, работающего в автоматическом режиме.
Имеется возможность подключения к системе других систем автоматизации.
Литература:
1. Н.П. Паршуков, В.М. Лебедев. Источники и системы теплоснабжения города. Омск, 1999.
2. В.И. Журина, В.Ф. Галушко. Оценка схем теплоснабжения с учётом рыночных отношений//Теплоэнергетика, 1992. № 11.
3. Состояние и перспективы научно-технического прогресса в электроэнергетике (аналитический обзор)/ ВТИ. Москва,1993.
| скачать бесплатно Технический учёт энергоресурсов предприятия , Кузьмин Ю.Н.,
Благодаря однонаправленности передачи, подъездная сеть полностью изолирована от домовой сети и исключает любое вмешательство в работу системы учета ресурсов со стороны WEB-клиентов. Домовой контроллер системы является ведущим, обеспечивая обмен с ПК и выполняя диспетчерские функции.Другая важная задача – опрос первичных приборов учета, предназначенных для измерения общего уровня потребления ресурсов всем объектом в целом. Кроме того, этот контроллер хранит всю служебную информацию, собирает файлы сведений о потреблении ресурсов и ведет журналы событий, формируемые другими контроллерами. Необходимо отметить, что наличие нескольких копий (реплик) одной и той же информации повышает устойчивость работы системы учета в нестандартных ситуациях. Вычислительные ресурсы ПК также используются для обработки нештатных ситуаций, например, отключений питания, поломок аппаратной части, случаев мошенничества, аварийных ситуаций в коммунальных системах квартир и дома.
Система учета построена как однородная сеть однотипных элементов и создана на основе технологии MicroLAN, разработанной фирмой "Dallas Semiconductor Inc". Сеть передачи данных 1-Wire® Net (еще известная как MicroLAN) – дешевая система обмена данными между промышленным контроллером и сетевыми устройствами. Разработчик сети производит широкий спектр устройств, поддерживающих протокол 1-Wire. Сюда входят: счетчики, датчики температуры, элементы памяти (типа RAM и EEPROM), электронные ключи (iButton) и т.д. Как показал анализ, этот набор компонентов позволяет построить полнофункциональную систему учета расхода энергоресурсов.
Одно из главных достоинств сети – простота управления. Никакое сетевое устройство не может передавать данные, пока к нему не поступит запрос от ведущего узла. Все узлы или устройства подключены к общей шине, образуемой витой неэкранированной парой.
Каждое устройство имеет уникальный сетевой адрес, записанный в прожигаемом при его изготовлении ПЗУ. Каждое устройство оснащено литиевой батареей со сроком службы 10 лет, что позволяет значительно сократить потребляемую мощность, увеличить устойчивость к отключению электроэнергии и максимально упростить кабельную систему, используемую для подключения приборов учета.
Датчик температуры обеспечивает измерение с точностью до 0,1°С. Для нормальной работы термодатчиков во время выполнения измерений, на них необходимо подать постоянное напряжение номиналом 5 В. Благодаря использованию литиевых батарей удалось отказаться от передачи энергии по проводам. Датчики и регистраторы импульсов опрашиваются с периодом 15 минут, а приборы, подключенные к контроллеру системы напрямую, обычно имеют период опроса, равный одному часу.
При расчете потребления ресурсов отдельно взятой квартирой применяется алгоритм, позволяющий учитывать как часть ситуаций, связанных с отказами оборудования, так и возможность объединения нескольких квартир в одну.
Связывание между областями учета (квартирами) и узлами учета производится уже на уровне управляющего компьютера, принимающего информацию от дома в целом, т.е. централизовано, в одной точке. Такое решение позволяет увеличить гибкость системы, облегчить процесс ее обслуживания и упростить программное обеспечение контроллеров. Более того, это позволяет выполнять расчеты при объединении или разделении областей учета, не дожидаясь окончания месяца.
Данные от основного контроллера поступают в персональный компьютер (ПК). На ПК устанавливается следующее прикладное программное обеспечение (ПО): система управления базами данных (СУБД) и программа загрузки формируемых контроллерами данных.
В СУБД формируется база данных (БД), содержащая три группы таблиц:
журналы состояния объектов системы и ошибок,
показания сенсоров,
результаты расчета баланса по каждому виду ресурса.
Процесс загрузки данных осуществляется каждые 15 минут.
Другая особенность алгоритма связана с особенностями учета общедомовых расходов, распределения небаланса между квартирами и отказами системы учета. Регистраторы импульсов обладают возможностью подсчитывать поступившие импульсы независимо от того, производит ли контроллер их опрос. Может сложиться ситуация, когда по какой-либо причине связь с приборами учета в ряде квартир отсутствовала, а затем была восстановлена. Так как система производит составление баланса потребления каждый час, то для таких квартир следует применить какие-либо нормативы. Однако после восстановления связи становится доступной информация о действительном количестве потребленных ресурсов, что требует внесения изменений в ранее сделанные расчеты. Для удобства таких операций контроллеры системы всегда ведут расчет потребления с начала месяца. Накопленные данные каждый час передаются домовому контроллеру.
Такой подход позволяет не только более гибко вносить изменения в итоговый баланс, но и осуществлять распределение общедомовых расходов и небаланса, обеспечивающее наиболее актуальную картину с начала месяца до момента наблюдения. Часовые показатели рассчитываются уже на уровне управляющего компьютера.
Регистраторы импульсов устанавливаются в непосредственной близости от первичных датчиков, которыми являются: приборы учета холодной и горячей воды с импульсными выходами, электронные счетчики электрической энергии и газа. Подсчет импульсов от первичных приборов ведется независимо от наличия внешнего питания и работоспособности самой системы, поскольку обладают встроенной литиевой батареей. Датчики температуры предназначены для измерения температур воздуха и отопительного прибора. Они устанавливаются попарно на каждый отопительный прибор: один на уровне пола, другой на батарее. По этим данным система определяет количество тепла, отданное каждой батареей и, как следствие, тепловой энергии, полученной каждой квартирой. В каждой квартире могут быть установлены различные типы отопительных приборов теплоотдача, у которых разная. Для учета этой разницы вводится понятие удельной теплоотдачи и коэффициента тепловой эффективности отопительного прибора. С помощью этого коэффициента на этапе заполнения таблицы конфигурации учитывается тип отопительного прибора. Использование этого коэффициента позволяет правильно учитывать количество тепла, отдаваемого каждым типом отопительного прибора.
Автоматизированный учет энергоресурсов обеспечивается за счет специальных систем. Данные системы не только гарантируют технический и коммерческий учет затраченных энергоресурсов, но и осуществляют учет и контроль отпуска и потребления носителей энергии, контроль текущей нагрузки. Системы учета энергоресурсов помогают осуществлять принятие решений в планировании энергосберегающей политики на производстве и его энергопотребления.
Функции системы учета энергоресурсов
Системы автоматизированного учета энергоресурсов выполняют большое количество важных функций. К ним относятся:
- Контроль поступления электроэнергии в сеть производства, а также текущей нагрузки сети. Система занимается и распределением нагрузки по разным направлениям.
- Создание единого информационного пространства, с целью обеспечения коммерческих интересов всех потребителей энергии.
- Повышение уровня достоверности и точности поступающих данных. Это осуществляется за счет верификации, которая, в свою очередь, происходит за счет создания баланса энергии между дублирующим и основным счетчиками.
- Улучшение оперативности координации режимов потребления энергии.
- Создание единого расчетного времени для эффективной работы всех элементов энергосистемы.
- Определение составляющих баланса электроэнергии, а также их прогнозирование.
- Контроль технического состояния систем учета энергии.
- Анализ нагрузки на сеть по направлениям и уровня потребления энергии.
- Снижение возможных потерь электроэнергии, за счет чего получается дополнительная экономия.
- Повышение уровня точности процесса учета электроэнергии.
- Определение возможных мест хищения и утечки энергии.
- Существенное снижение расходов на ремонт оборудования и его обслуживание. Это достигается за счет использования современного, точного и надежного программного обеспечения.
- Вычисление оптимальных режимов использования оборудования. Управление пиками нагрузки, а также моделирование энергопотребления и его прогнозирование.
- Снижение количества времени, требуемого на сбор и обработку данных, а также на принятие важных управленческих решений.
Также автоматизированная система учета энергоресурсов обеспечивает учет:
- Реактивной и активной мощностей по каждой из точек учета, а также по каждому из направлений всей системы в целом.
- Отпуска и поступления реактивной и активной энергии по вышеперечисленным параметрам.
- Сальдо отпуска и поступления энергии.
- Возможных и текущих потерь электроэнергии.
В качестве учетных периодов, для автоматизированных систем учета потребления энергоресурсов , выступают получасы, сутки, месяцы, кварталы и годы. Также в качестве расчетного периода иногда принимается произвольный период времени, кратный вышеописанным.
Учёт энергоресурсов: иерархия
Системы учета энергоресурсов, как правило, имеют иерархическую структуру, состоящую из двух уровней. Первый или верхний уровень - это непосредственно управление предприятием, второй или нижний - сами объекты контроля. Каждый из этих уровней строится на основании универсальных средств программно-технического обеспечения, которые активно используют различную вычислительную технику и микропроцессоры. Уровни объединены между собой при помощи телекоммуникационных средств. Как правило, подсистемы верхнего уровня иерархии имеют подсистему для обмена информацией со смежными предприятиями и автоматизированными системами нижнего уровня.
Системы учета энергоресурсов: применение
Автоматизированный учет энергоресурсов - это приоритетное направление во многих отраслях промышленности. Многие предприятия занимаются внедрением и разработкой систем управления и контроля энергопотребления, реализуют в этой сфере комплексные задачи по автоматизации процесса учета потребления энергоресурсов.
За границей учет потребления энергоресурсов реализуется повсеместно не только в рамках крупных промышленных предприятий, но и в рамках частного коммерческого сектора. Зарубежные системы называются AMR system - automatic meter reading system, и рассчитаны на учет не только электроэнергии, но и прочих типов энергоресурсов.
Современные правила пользования электроэнергией предусматривают, что автоматизированные системы учета электрической энергии должны быть установлены для всех потребителей энергии максимальная мощность которых равна или превышает 670 кВт
Учет потребления энергоресурсов: техническая сорона
С технической точки зрения, автоматические системы учета энергии представляют из себя централизованную иерархическую информационно-измерительную систему, в состав которой входит уровень измерительных каналов для обмена данными, уровень учета энергоресурсов, клиентский уровень, уровень серверов. Кроме этого, система должна быть открытой и иметь возможность интеграции с другими системами управления и учета, уже существующими на предприятии. Точность поступающих в систему данных обеспечивается за счет того, что данные поступают синхронно через определенные интервалы времени.
Комплекс систем учета и контроля энергии снабжается надежными каналами связи с объектом, благодаря которым обеспечивается стабильное прямое соединение с центром хранения и сбора данных, а также их анализа. Система обладает стандартными протоколами обмена информацией. Сохранность информации гарантируется даже в случае отказа отдельных элементов или технических средств системы.
Также система обладает собственными средствами мониторинга и ведения журнала событий. Все узлы системы соответствуют требованиям электромагнитной совместимости.
Система учета энергоресурсов
Одна из главных причин тревог, касающихся сферы ЖКХ – неконтролируемый рост тарифов. Система учета энергоресурсов АИСТ предназначена для автоматического сбора данных о потреблении воды, газа, тепла, электроэнергии на объектах ЖКХ и просмотра данных через WEB-интерфейс посредством стандартного WEB-браузера или мобильных приложений. Все показания в системе собираются и обрабатываются в автоматическом режиме, за счет чего исключается возможность воздействия человеческого фактора и сопряженных с ним ошибок.
Данные собираются счетчиками учета энергоресурсов и отправляются к единому концентратору КД-1000, где реализуется их централизованная обработка и хранение. Процесс передачи реализуется при помощи сетей PLC-mesh и RF-mesh. Выгрузка данных предоставляется в виде отчетов различной формы.
Автоматизированная система учета энергоресурсов представляет собой открытую систему, в рамках которой осуществляется сбор и обработка информации об энергопотреблении учреждения или предприятия. Ее внедрение дает несколько преимуществ:
- быстрая окупаемость, даже при задействовании самой дорогой системы;
- экономия энергетических ресурсов;
- создание отчетов о потребление энергии в доступной форме;
- выявление главных источников потерь и их устранение;
- повышение точности планирования энергозатрат на будущие периоды с учетом того, сколько ресурсов затрачивается на данный момент;
- создание “прозрачной” системы, на базе которой будет происходить управление энергоресурсами.
Процесс внедрения данной системы происходит довольно просто и не требует задействования большого числа специалистов. Дополнительно учитываются пожелания заказчика насчет точности получаемой информации, которая позже заменяется в доступный для понимания отчет. Все эти нюансы подстраиваются под каждое предприятие отдельно.
Экономия
СИСТЕМА «АИСТ» РЕШАЕТ
СЛЕДУЮЩИЕ ПРОБЛЕМЫ
УПРАВЛЯЮЩИХ КОМПАНИЙ:
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ВЫГОДЫ
СИСТЕМЫ «АИСТ»:
- Слабый контроль за расходом ресурсов
- Списывания всех потерь на ОДН
- Частые аварии
- Невозможность снять показания со счетчиков,
если в квартире никого нет - Мошенничество со стороны жильцов
- Снижаются затраты на персонал
- Исключается возможность хищения энергоресурсов
за счет межмашинного обмена данными - Планируются точные объемы энергопотребления
- Становится возможной разработка более гибких
тарифных планов
Создание отчетов о потребление энергии
Автоматизированная система учета энергоресурсов «АИСТ»
Нижний уровень Системы учета энергоресурсов АИСТ составляют счетчики энергоресурсов. Сбор данных ведется со всех типов счетчиков: электричества, воды, газа и тепла и осуществляется в автоматическом режиме.
Основным преимуществом счетчиков электроэнергии АИСТ является то, что в счетчик может быть дополнительно установлен блок ввода-передачи данных. При этом компания ООО АйСиБиКом разработала большую линейку коммуникационных модулей, которые позволяют передавать данные со счетчиков по различным каналам связи.
Программный комплекс Система учета энергоресурсов АИСТ представляет собой Web-сервис конечного пользователя, доступный через стандартный Web -браузер.
Для входа в Веб-сервис необходимо пройти процедуру регистрации и ввести логин и пароль. Веб-сервис отображает список объектов с параметрами.
Веб-сервис позволяет осуществлять различные действия с объектами (создание, редактирование, удаление). Древовидный просмотр иерархии объектов (два уровня) + одновременное отображение на карте.
Веб-сервис позволяет работать с Точками учета. Базовым примером точки учета является квартира абонента.
Программный комплекс позволяет стоить отчеты и графики по точкам учета, объектам, жилищным комплексам/микрорайонам, ресурсам за заданный интервал времени с возможностью выгрузки результатов в CSV, XLS или XLSX, PDF или в виде изображения с возможностью задания шага измерения (час или день).
