Danes ni sfere človeške dejavnosti, kjerkoli v takšni ali drugačni obliki porablja energijo. In sam razvoj človeške civilizacije je tesno povezan z uporabo različnih energetskih virov za gibanje naprej. Poleg tega svetovni trend povečevanja porabe energije še naprej vztrajno raste, čeprav z rahlo upočasnitvijo, vendar s stalnim povečevanjem kakovosti porabe in občutnim znižanjem stroškov.
Energetski viri se običajno razumejo kot fizično okolje, ki v takšni ali drugačni meri vsebuje potrebne lastnosti in lastnosti, ki se uporabljajo za zagotavljanje poteka procesov, ki ustvarjajo energijo, potrebnih za opravljanje različnih vrst dela in drugih uporabnih funkcij.
Energetski viri so običajno razdeljeni:
Primarni viri energije vključujejo vse vrste pridobljenih in fosilnih goriv, sončno sevanje, energijo vetra in vode. Poleg tega slednji spadajo med ekološke, tako imenovane obnovljive vrste energije.
Sekundarne vrste energetskih virov vključujejo predvsem električno in toplotno energijo.
Trenutno voden in nadzorovan energetski trg zahteva, da vsako dinamično razvijajoče se podjetje ali organizacija podrobno nadzoruje in obračunava porabo vseh energetskih virov. To je potrebno ne le za spremljanje proizvodnih dejavnosti podjetja v realnem času in organiziranje finančnih plačil za njegovo porabo, temveč tudi za načrtovanje različnih strateških nalog gospodarske politike podjetja kot celote.
Električna energija, toplotna energija, zemeljski plin in voda so najpomembnejše sestavine, potrebne za proizvodnjo katerega koli izdelka, hkrati pa so tudi glavni potrošni material in predstavljajo pomemben del stroškov. Eden od pogojev, ki prispevajo k znatnemu znižanju stroškov energije v stroških proizvodnje, je organizacija in implementacija sistemov za spremljanje in obračunavanje energetskih virov.
Številna podjetja imajo še vedno precenjen delež energetske intenzivnosti v stroških svojih izdelkov. Po zadnjih podatkih je specifična poraba energije v bruto domačem proizvodu v glavnih industrijskih panogah v Ruski federaciji dejansko trikrat višja kot v vodilnih državah zahodne Evrope in celo na naprednih področjih gospodarstva dvakrat višja od v Ameriki.
Varčevanje z energijo je pomembno za vsako razvito državo kot celoto in bi se moralo uporabljati za posamezne panoge, vključno s tistimi, ki se izvajajo v proizvodnji kmetijskih proizvodov, pa tudi v sektorju javnih služb.
Vsaka posamezna vrsta energenta ima svoje posebne zahteve za organizacijo nadzora in obračunavanja njihove porabe, ki pa so jasno opredeljene v veljavni regulativni in tehnični dokumentaciji ter zakonodajnem okviru.
Tako je eden od temeljnih dokumentov za spodbujanje racionalne porabe energetskih virov zvezni zakon z dne 23. novembra 2009 št. 261-FZ, s spremembami 3. julija 2016, ki ureja vse potrebne ukrepe za zagotavljanje varčevanja z energijo in povečanje energetsko učinkovitost, vključno z uvedbo sprememb nekaterih zakonodajnih aktov Ruske federacije.
Ne glede na to, kje se sistem avtomatskega merjenja energije izvaja v industrijskem podjetju, hotelskem kompleksu ali majhnih stanovanjskih in komunalnih storitvah, mora v vsakem primeru vključevati podsisteme, in sicer:
Po drugi strani bi moralo celovito obračunavanje energetskih virov združiti vse te podsisteme, sestavljene iz ločenih neodvisnih struktur, takoj ko je v tem primeru mogoče obravnavati celoten sistem obračunavanja in analize porabe energije podjetja kot celote. Zato je treba upoštevati delovanje vsakega podsistema posebej, kot samostojnega elementa celotnega kompleksa avtomatiziranega sistema za merjenje porabe energije.
Če naredimo figurativno gradacijo za razvoj in implementacijo sistemov avtomatizacije, potem najobsežnejše omrežje upošteva proizvodnjo in porabo električne energije, tudi zaradi velikega števila porabnikov. Na naslednjih mestih je glede na število merilnih naprav in splošno sistematizacijo kontrolno-obračunskih procesov mogoče locirati proizvodnjo in porabo različnih vrst toplotne energije. Najmanj razvite v smislu avtomatizacije računovodskih procesov so poraba zemeljskega plina in vodnih virov.
Vsi energetski računovodski sistemi so zgrajeni za njihovo neposredno uporabo v gospodarskih in finančnih dejavnostih podjetja katere koli oblike lastništva. Zato je z ekonomskega vidika običajno razlikovati med dvema glavnima vrstama energetskega računovodstva:
Glavna naloga komercialnega merilnega sistema je proces merjenja in obdelave količine porabljenih energetskih virov za zagotovitev denarnih poravnav med odjemalci za uporabo teh virov s svojimi proizvajalci.
Naloga tehničnega računovodstva je zagotoviti popolnejše in podrobnejše informacije o razporeditvi energetskih tokov znotraj samega podjetja, tako za posamezne enote kot za tehnološke verige za analizo stroškovne učinkovitosti, kot tudi za gradnjo politik varčevanja z energijo.
Komercialno merjenje je glavno za podjetje in vključuje med drugim pomožni sistem, sestavljen iz tehničnih merilnih naprav, ki ne podvajajo glavnega sistema, ampak ga le dopolnjujejo, zagotavljajo popolne izračune in odpirajo številne možnosti za izvajanje energije. varčevalni ukrepi.
Zaradi pomena komercialnega računovodstva je podvrženo povečanim zahtevam tako do samih tehničnih lastnosti merilnih naprav primarne energije, zlasti do njihovega razreda točnosti in zanesljivosti, kot do konstrukcije sheme kot celote v celotnem kompleksu. To narekuje predvsem potreba po zmanjšanju možnih tveganj, povezanih s podcenjevanjem rezultatov meritev, kar pa lahko privede do različnih finančnih izgub tako za podjetja za oskrbo z energijo kot za celotno verigo tranzitnih posrednikov.
Avtomatizirani sistemi za komercialno obračunavanje energetskih virov vam omogočajo, da združite informacije iz vseh obstoječih sistemov za nadzor virov, ki uporabljajo standardizirane kanale prenosa podatkov, z možnostjo njihovega ogleda, kot tudi spremljanje stanja in delovanja merilnih naprav. Vsak sodoben proizvodni proces zahteva znatne količine različnih vrst energetskih virov. Njihova uporaba je nemogoča brez natančnega nadzora nad količinami porabe, za to pa je treba uvesti sisteme za celovito obračunavanje energetskih virov.
Avtomatizacija sistemov za spremljanje in beleženje porabe energentov omogoča:
Avtomatizirani energetski računovodski sistemi so lahko zgrajeni kot avtonomni mehanizem ali kot integriran kompleks v enem samem centru za zbiranje tehničnih informacij in so namenjeni:
Vsa razmerja, ki izhajajo iz porabe električne energije med neposrednimi odjemalci in podjetji za proizvodnjo električne energije, so urejena na podlagi Civilnega zakonika Ruske federacije, in sicer v skladu s 6. odstavkom 30. poglavja.
Ta regulativni pravni akt obravnava naslednje vidike razmerja:
Obstajata dve vrsti merjenja električne energije:
Glavni dokument, ki je predhodno urejal razmerje med odjemalci in energetskimi organizacijami, je bil pravilnik o uporabi z dne 06.12. 1981, vendar so bili od 01/01/2000 ukinjeni in razveljavljeni. Čeprav jih je še vedno mogoče uporabiti kot tako imenovane "poslovne običaje" v poslovnem dopisovanju energetskih podjetij in pri obravnavanju sporov na sodiščih različnih stopenj.
Vsi naročniki elektroenergetskega omrežja morajo namestiti komercialne naprave za merjenje električne energije. Vsi stroški njihovega nakupa in montaže so na stroške naročnikov samih, vključno z vzdrževanjem in njihovo nadaljnje delovanje je tudi odgovornost potrošnika.
Namestitev, vrsta in pogoji delovanja merilnih naprav za električno energijo so določeni v skladu s tehničnim načrtom za oskrbo z električno energijo, ki se izvaja v strogem skladu z veljavno regulativno in tehnično dokumentacijo brez napak, vključno s PUE, PTE, PTB in GOST.
Glede na vrsto povezave obstajata dve vrsti števcev električne energije, in sicer:
Glede na vrsto električne omrežne naprave izmeničnega toka se vgradijo bodisi enofazne merilne naprave bodisi trifazne električne energije.
Glede na notranjo strukturo, pa tudi glede na metode pretvorbe meritev in shranjevanja vhodnih podatkov se merilne naprave za izmenični električni tok proizvajajo v dveh glavnih vrstah: indukcijske z mehanskim merilnikom in statične z elektronskimi komponentami.
Torej so elektronski števci električne energije za razliko od indukcijskih modernejši in lahko obdelujejo in shranjujejo navedbe količine porabljene električne energije, tudi po diferencirani shemi v več tarifnih območjih, pa tudi za različna vnaprej programirana obdobja čas. To se doseže z uporabo elektronskih komponent v vezju naprave.
Glavni pogoj za vključitev naprav za merjenje električne energije v avtomatiziran sistem je razpoložljivost omrežne izmenjave informacij računalniških vmesnikov v obliki digitalnih podatkovnih vodil, kot sta RS-232L in RS-485. Prisotnost teh vmesnikov vam omogoča integracijo elektronskih števcev v avtomatizirane sisteme za komercialno obračunavanje energetskih virov z minimalnimi stroški.
Za zbiranje, obdelavo, dokumentiranje in shranjevanje podatkov o komercialni porabi električne energije v podjetjih in sodobnih večstanovanjskih stavbah se uporabljajo različni avtomatizirani sistemi za komercialno obračunavanje energetskih virov, ki jih običajno na kratko imenujemo ASKUE.
Glavni cilj uporabe AMR je doseganje prihrankov in minimiziranje izgub električne energije, znižanje stroškov zbiranja informacij in optimizacija obdelave podatkov. Glavni pogoj, pod katerim je možno učinkovito delovanje sodobnega energetskega sistema, je uporaba geografskega informacijskega sistema za merjenje električne energije, začenši od naprav, ki upoštevajo proizvodnjo od proizvajalca v elektrarnah in konča s priključitvijo komercialnega merjenja pri vsakega končnega potrošnika.
Predpogoj za delovanje ASKUE je zagotavljanje nadzora in računovodstva:
Avtomatski sistem za komercialno obračunavanje električne energije je zasnovan praviloma po tristopenjskem načelu gradnje, in sicer:
Glavni pogoj, od celotnega obsega obveznih zahtev, ki veljajo za zgornjo raven, je zmožnost shranjevanja operativnih podatkov v določenih časovnih intervalih in obdobjih poročanja. V skladu s tem naj bi omogočali ogled vrednosti naprav za časovna obdobja od treh minut in pol ure do dnevnih in mesečnih odčitkov ter omogočali analizo in pripravo četrtletnih in letnih poročil.
Po podobnem večstopenjskem principu so zgrajeni tudi avtomatizirani sistemi za merjenje toplotne energije (APSUTES), ki omogoča zbiranje in prenos informacij v realnem času za izvajanje funkcij komercialnega obračunavanja in operativnega nadzora porabe tako na ravni navadnih naročnikov kot tudi posamezna podjetja ali območne termalne točke. Količinsko sestavo nivojev določa predvsem projektna naloga v fazi glavne zasnove, lahko pa je v veliki meri odvisna tako od števila kot vrste obstoječih končnih uporabnikov in bodočih potrošnikov.
Shema za izgradnjo avtomatskih merilnih sistemov za različne vrste toplotne energije mora nujno vključevati:
Avtomatizacija sistemov za merjenje toplotne energije omogoča delovanje na standardiziranih vrstah komunikacije in prenosa informacijskih podatkov, vključno z žičnimi Ethernet in radiofrekvenčnimi kanali ali GSM moduli.
Glavne funkcije avtomatiziranih sistemov za obračun toplotne energije so:
Avtomatizacija sistemov za obračunavanje porabe zemeljskega plina (ASUKG) je zgrajena na skoraj enakih načelih v obliki večnamenskega informacijskega kompleksa z možnostjo razširitve baze in uvedbe večnivojske konstrukcije. Količinska sestava nivojev in arhitekturna shema njihove gradnje je določena v fazah projektiranja in je določena s projektnimi nalogami, lokalnimi značilnostmi in številom objektov.
Standardna shema običajno vključuje več stopenj:
ASUCG mora zaradi oddaljenosti in neenotnosti merilnih mest nujno uporabljati informacijske komunikacijske kanale, zgrajene na Ethernetu, PLC, radijskih frekvencah 433 MHz ali 2,4 GHz ali GSM modulih, da lahko prenaša podatke.
Ob upoštevanju skoraj vseh vidikov gradnje avtomatiziranih sistemov za obračunavanje in nadzor energetskih virov tako na splošno kot za posamezne panoge in vrste, kot tudi opredelitev glavnih ciljev, lahko domnevamo, da gospodarska učinkovitost ne bo odvisna samo od metod. izvajanja in višine financiranja, pa tudi pod posebnimi pogoji, ki prevladujejo v posameznem podjetju. Prav tako je mogoče nedvoumno trditi, da višja kot je stopnja energetske intenzivnosti proizvodnje, pomembnejši bo gospodarski učinek avtomatizacije nadzora in obračunavanja glavnih energetskih virov.
Kuzmin Yu.N., vodja oddelka za avtomatizirane krmilne sisteme NPO "Mir", Omsk
I mednarodna (VI medregionalna) konferenca »Avtomatizirani energetski sistemi kot orodje za znižanje proizvodnih stroškov. Ustvarjanje in delovanje AIIS KUE subjektov WEM"
Sodobno podjetje je glavni porabnik energetskih virov, potrebnih za tehnološke procese proizvodnje, pa tudi za normalno delovanje strukturnih oddelkov. Z viri energije mislimo na vse možne vire, ki se porabijo v proizvodnih procesih in življenju podjetja, ki so vključeni v medsebojne obračune z zunanjimi dobavitelji in med oddelki. Sem spadajo električna energija, toplotna energija, različni tehnični plini in posebne tekočine, odpadne vode. Sodobno industrijsko podjetje porabi na tisoče kilovatnih ur in veliko število gigakalorij toplote in drugih energetskih virov. Kako se ti nenehno naraščajoči viri porabljajo v podjetju? Kateri oddelki jih uporabljajo zmerno in kateri presegajo svoje meje in zakaj? Če so razlogi za prekomerno porabo objektivni, katere ukrepe je treba sprejeti za odpravo prekomerne porabe? Kako prihraniti pri virih? To je le nekaj vprašanj in odgovorov, ki zanimajo poslovneže.
Ob upoštevanju posebnosti podnebja naše države, ko v nekaterih regijah kurilna sezona traja več kot 9 mesecev, bo prihranek energetskih virov celo za nekaj odstotkov sprostil znatna finančna sredstva za podjetje. Po nekaterih virih je znano /1/, da se do 25 % vseh energentov uporablja neučinkovito. To je povprečna številka, kar pomeni nekje okoli 40 %, nekje 15 %. S podatki o tem, kje točno in koliko, je mogoče nemudoma, med delovnim dnem, izmenami, preprečiti prekomerno porabo v realnem času in znatno zmanjšati stroške ter s tem znižati stroške glavnih izdelkov podjetja. Po zbiranju podatkov iz števcev konec meseca, ko je čas za takojšnjo odpravo nastalih prevelikih porab že nepovratno izgubljen, je težko doseči prihranke in morda ne bo mogoče izvesti podrobne analize. vzrokov za prekomerno porabo, ki je nastala. Zato je naloga hitre dostave informacij o porabi energije energetskemu dispečerju zelo pomembna in njena rešitev bo omogočila:
1. Prihranite vire energije z zmanjšanjem prekomerne porabe.
2. Prihranite finančna sredstva z zmanjšanjem finančnih plačil dobaviteljem (globe za prekoračitev deklarirane zmogljivosti so lahko do 50 %).
3. Znižati stroške glavnih izdelkov in povečati konkurenčnost podjetja, kar je še posebej pomembno na predvečer pristopa naše države k STO.
4. Pridobite operativno sliko porabe energije za vse vire hkrati.
Z uvedbo tržnih metod upravljanja v naši državi in sprejetjem Zveznega zakona Ruske federacije "O varčevanju z energijo" št. 28 je naša država začela široko uvajati merilne enote za toplotno energijo, porabo tople in hladne vode, avtomatiziran proces. nadzorni sistemi (APCS). Medsebojni obračuni med dobavitelji in odjemalci toplotne in vodne vire, ki temeljijo na instrumentalno izmerjenih vrednostih, so zdaj praktično postali norma. Tako v podjetjih obstajajo merilne postaje za glavne energetske vire, vendar je treba učinkovitost njegove dobave prilagoditi sodobnim zahtevam. Zmanjšati je treba tudi kompleksnost posredovanja informacij in odpravo napak pri merjenju odčitkov števcev (človeški faktor).
Iz navedenega sledijo cilji oblikovanja ASTU ER:
Pridobivanje operativnih informacij o porabi energije po strukturnih oddelkih industrijskega podjetja in pravočasno ugotavljanje prekoračitev stroškov;
Centralizacija operativnega upravljanja oskrbe s toploto in električno energijo, teritorialno porazdeljene strukturne enote industrijskih podjetij;
Zmanjševanje izgub energentov na podlagi informacij iz ACS ER, izvajanje ukrepov varčevanja z energijo;
Izboljšanje zanesljivosti in stabilnosti sistema za oskrbo s toploto in elektriko z evidentiranjem izrednih in kritičnih situacij v arhivu, ugotavljanjem temeljnega vzroka izrednih situacij na podlagi arhiviranih podatkov;
Predstavitev zbranih informacij v obliki grafov, trendov, poročil;
Operativno napovedovanje in načrtovanje porabe energije PP;
Spremljanje delovanja naprav za merjenje primarne energije;
Zmanjšanje stroškov za pridobivanje informacij o porabi energije iz strukturnih oddelkov industrijskega podjetja.
Razmislite o sistemu ASTUER-ASDU na primeru sistema malega podjetja. Na njem bomo obravnavali funkcionalno strukturo strojne in programske opreme ASTU ER, glavne funkcije sistema in različne načine prenosa informacij.
Na sl. 1 prikazuje več podsistemov za zbiranje informacij v centralni nadzorni sobi, ki se razlikujejo po načinih pridobivanja in posredovanja informacij. To je tradicionalen, za naše podjetje, radijski kanal in način zbiranja informacij s pomočjo telemehanskega krmilnika. To je povezava merilnih vozlišč z uporabo namenskih ali komutiranih komunikacijskih kanalov prek telefonskega omrežja podjetja in brez plačila krmilnika. To je neposredna povezava tesno nameščenih merilnih enot s strežnikom ASTU ER preko vmesnika RS-485. Možna je tudi povezava merilnih vozlišč prek lokalnega omrežja podjetja in zbiranje s pomočjo krmilnika Om.
Podatki, zbrani z merilnih enot, so shranjeni v sistemskem strežniku, zgrajenem na podlagi odprtih standardov OPC in strežnika MS SQL. Zato lahko vrhunsko odjemalsko programsko opremo proizvaja NPO Mir ali drugi proizvajalci. NPO Mir v svojih projektih uporablja SCADA-sistema "GENESIS 32" in "Om 2000", vrhunsko programsko opremo. Na najvišji ravni poteka samodiagnostika strežnika, komunikacije preko LAN in drugih kanalov. Sporočila o napakah operater potrdi. V nujnih primerih dispečer prikaže sporočila, ki označujejo čas, kraj, vrsto in vzrok okvare sistema.
Na ravni nadzorovane točke vse podenote krmilnika in komunikacije opravijo samodiagnostiko. V primeru okvare se v dnevnik zapiše koda napake.
Glavne funkcije sistema.
5. Funkcija zbiranja informacij:
Sistem redno anketira aktualne in arhivske parametre iz nadzorovanih točk (CP) po posameznih komunikacijskih kanalih in jih s časovno referenco prenaša v baze podatkov;
Prenos informacij po komunikacijskih kanalih se izvaja avtomatsko, v določenem časovnem intervalu in na zahtevo iz kontrolne sobe (nadzorne sobe);
Sistem zagotavlja pravilnost in kontinuiteto podatkov v bazi;
Sistem beleži vse dogodke, ki se v njem dogajajo, v dnevnike dogodkov (popravki časa, izgube in obnovitve komunikacije med komponentami sistema, izklop in obnovitev napajanja naprav, čas rekonfiguracije CP, nepooblaščene motnje itd.);
Sistem zagotavlja samodejno in pravilno polnjenje baze podatkov po različnih okvarah v sistemu (komunikacije, števci, oprema itd.);
Sistem omogoča, da za vsak registrirani števec določi potrebo po avtomatskem zbiranju podatkov ali njegovo odsotnost (blokovno zbiranje podatkov).
6. Krmilne funkcije:
Nadzor odstopanja izmerjenih parametrov od določenega območja vrednosti;
Nadzor pravilnosti prejemanja informacij od CP;
Nadzor delovanja alarma;
Nadzor poskusov nepooblaščenega dostopa;
Spremljanje zdravja merilnih naprav;
Nadzor odstopanj v delovanju komponent sistema (registracijski dnevnik).
7. Nadzorna funkcija:
Sistem krmili pogone menjalnika po ukazih dispečerja, preverja pravilnost izvajanja ukazov in omogoča daljinsko spreminjanje dovoljenih parametrov. Pomembna zahteva za sistem je zanesljivost načina TS. V sistemu daljinskega upravljanja Om je izveden dvostopenjski postopek za izvedbo ukaza TC, ki se oblikuje v PU. Po prejemu tega ukaza se krmilnik preklopi v ustrezen način. Nato centralni procesor testira podenote tehničnih specifikacij, pri čemer v vsaki preveri uporabnost ključev, ki krmilijo napajalne releje, in prisotnost napajalne napetosti operativnih vezij. Rezultati testa se posredujejo PU. Če so rezultati testa pozitivni, t.j. ključi so v dobrem stanju in obstaja napajalna napetost za operativna vezja, nato se izvede ukaz TC.
8. Funkcija shranjevanja informacij:
Vse informacije o parametrih porabe energije objektov, o stanju sistema, o dogodkih so shranjene v bazah podatkov na sistemskem strežniku. Obdobje shranjevanja informacij na sistemskem strežniku je do 5 let.
9. Funkcija prikaza informacij:
Omogoča prikaz splošne sheme porabe energije celotnega PP, izbiro CP iz splošne sheme in zagotovitev prikaza tehnološkega mnemoničnega diagrama določene CP na monitorju, ki prikazuje stanje trenutnih tehnoloških in izrednih parametrov na in ko operater ročno zahteva, prikaže arhivirane vrednosti porabe v ločenem oknu. Sporočila o nujnih dogodkih v sistemu se samodejno sproti prikažejo na dispečerski delovni postaji. Specifični video okvirji in njihove soodvisnosti se določijo pri načrtovanju.
10. Funkcije programske opreme:
Programska oprema sistema izvaja: anketiranje trenutnih in arhivskih informacij senzorjev, števcev, aktuatorjev, nameščenih na menjalniku. Vodenje računovodskih skupin, sestavljanje obrazcev poročevalskih dokumentov, ogled računovodskih poročil. Ogled poročil o dogodkih za opremo, nameščeno na CP (okvare, čas delovanja, nepooblaščeno vmešavanje itd.). Testiranje posameznih komponent sistema.
Prikaz v živo in dostop do vseh podatkov v živo in upravljanja alarmov. Sistem zagotavlja zadostna sredstva za avtorizacijo dostopa do sistemskih podatkov, do konfiguracije, ki temelji na privilegijih, ki jih je mogoče konfigurirati. Vse spremembe v konfiguraciji sistema se zabeležijo na sistemskem strežniku s časom spremembe in osebo, ki je spremembo naredila. Zagotavlja možnost vrnitve na prejšnjo konfiguracijo brez izgube informacij in arhiviranih podatkov.
11. Funkcija časovne sinhronizacije:
Sistem zagotavlja enoten čas v vseh delih sistema. Zagotovljena je možnost samodejnega ali ročnega prilagajanja sistemskega časa, tako na vseh kontrolnih točkah hkrati (na primer preklop na poletni čas), kot na vsaki posebej, za števce, ki imajo tako možnost.
12. Združljivost z drugimi sistemi:
Zaključena je bila povezava z avtomatiziranim sistemom za vodenje procesov, ki ga proizvaja NPO Mir z uporabo odprtih standardov in protokolov izmenjave.
Možno je prenesti informacije do dispečerja o stanju sistema za nadzor procesa z možnostjo nadzora sistema s strani dispečerja. Takšna priložnost je implementirana v sistem nadzora procesa majhne blokovske kotlovnice čistilnih naprav v Salekhardenergo MP. V kotlovnici ni potreben operater, oddaljeni dispečer pa spremlja delovanje opreme, ki deluje v avtomatskem načinu.
Na sistem je mogoče priključiti druge sisteme avtomatizacije.
Literatura:
1. N.P. Parshukov, V.M. Lebedev. Viri in sistemi oskrbe s toploto mesta. Omsk, 1999.
2. V.I. Žurina, V.F. Galuško. Vrednotenje shem oskrbe s toploto ob upoštevanju tržnih odnosov / / Toplotna energetika, 1992. št. 11.
3. Stanje in obeti znanstvenega in tehnološkega napredka v elektroenergetiki (analitični pregled) / VTI. Moskva, 1993.
| brezplačen prenos Tehnično računovodstvo energetskih virov podjetja, Kuzmin Yu.N.,
Avtomatizirano obračunavanje energetskih virov zagotavljajo posebni sistemi. Ti sistemi ne zagotavljajo le tehničnega in komercialnega obračuna porabljenih energetskih virov, ampak tudi izvajajo obračun in nadzor sproščanja in porabe energetskih nosilcev, nadzor trenutne obremenitve. Sistemi za merjenje energije pomagajo pri odločanju pri načrtovanju politike varčevanja z energijo v proizvodnji in njeni porabi energije.
Avtomatizirani računovodski sistemi za energetske vire opravljajo veliko število pomembnih funkcij. Tej vključujejo:
Prav tako avtomatizirani sistem energetskega računovodstva zagotavlja obračunavanje:
Kot obračunska obdobja, za avtomatizirane sisteme obračunavanje porabe energije, delujejo pol ure, dnevi, meseci, četrtine in leta. Tudi poljubno časovno obdobje, večkratnik zgoraj, se včasih vzame kot obdobje poravnave.
Energetski računovodski sistemi imajo praviloma hierarhično strukturo, sestavljeno iz dveh ravni. Prva ali zgornja raven je neposredno upravljanje podjetja, druga ali nižja pa so sami predmeti nadzora. Vsaka od teh ravni je zgrajena na podlagi univerzalnih programskih in strojnih orodij, ki aktivno uporabljajo različne računalnike in mikroprocesorje. Ravni so med seboj povezane s pomočjo telekomunikacij. Podsistemi zgornje ravni hierarhije imajo praviloma podsistem za izmenjavo informacij s sorodnimi podjetji in avtomatiziranimi sistemi nižjega nivoja.
Avtomatizirano obračunavanje energetskih virov je prioriteta v številnih panogah. Številna podjetja se ukvarjajo z izvajanjem in razvojem sistemov za upravljanje in nadzor porabe energije, izvajajo kompleksne naloge na tem področju za avtomatizacijo postopka obračunavanja porabe energije.
V tujini se obračun porabe energije izvaja povsod, ne le v okviru velikih industrijskih podjetij, ampak tudi v zasebnem komercialnem sektorju. Tuji sistemi se imenujejo sistem AMR - sistem za avtomatsko odčitavanje števcev in so zasnovani tako, da upoštevajo ne le električno energijo, ampak tudi druge vrste energetskih virov.
Sodobna pravila za uporabo električne energije predvidevajo, da morajo biti avtomatizirani sistemi za merjenje električne energije vgrajeni za vse porabnike energije, katerih največja moč je enaka ali večja od 670 kW.
S tehničnega vidika so sistemi za avtomatsko merjenje energije centraliziran hierarhični informacijsko-merilni sistem, ki vključuje nivo merilnih kanalov za izmenjavo podatkov, nivo energetskega obračunavanja, nivo odjemalca, nivo strežnikov. Poleg tega mora biti sistem odprt in se lahko integrira z drugimi sistemi upravljanja in računovodstva, ki že obstajajo v podjetju. Za natančnost vnosa podatkov v sistem zagotavlja dejstvo, da podatki prihajajo sinhrono v določenih časovnih intervalih.
Kompleks sistemov za merjenje in nadzor energije je opremljen z zanesljivimi komunikacijskimi kanali z objektom, ki zagotavljajo stabilno neposredno povezavo s centrom za shranjevanje in zbiranje podatkov ter njihovo analizo. Sistem ima standardne protokole za izmenjavo informacij. Varnost informacij je zagotovljena tudi v primeru okvare posameznih elementov ali tehničnih sredstev sistema.
Sistem ima tudi lastna sredstva za spremljanje in beleženje dogodkov. Vse komponente sistema ustrezajo zahtevam elektromagnetne združljivosti.
Članek obravnava vidike implementacije avtomatiziranih računovodskih sistemov, ki temeljijo na ASKUE, zgrajenih na podlagi avtomatiziranih krmilnih sistemov in dispečiranja ASUD‑248, ki jih proizvaja NPO Tekon-Avtomatika.
Ena od glavnih usmeritev ruske energetske strategije je sposobnost gospodarstva za učinkovito rabo energetskih virov, preprečevanje neracionalnih stroškov za oskrbo z energijo doma in pomanjkanja goriv in energije na zvezni, regionalni in občinski ravni.
Pomen in poseben pomen teh vprašanj za zagotavljanje trajnostnega razvoja družbe kot celote določata potrebo po njihovem poglobljenem in podrobnem preučevanju na metodološki in praktični ravni.
Prevladujoči dejavnik neracionalnih stroškov so izgube, ki neizogibno nastanejo v fazah prenosa energije od dobavitelja do odjemalca.
Preoblikovanje energije v drago blago postavlja kvalitativno nove zahteve za merjenje in obračunavanje tega blaga.
Vgradnja merilnih naprav (PU) je seveda nujno sredstvo za povečanje zanesljivosti merilnega procesa kot celote. Vendar geografsko razpršene merilne naprave ne omogočajo spremljanja trenutnih kazalcev in hkrati nadzora dela, zagotavljanja hkratnih odčitkov in obdelave prejetih podatkov. V najboljšem primeru je možen le mesečni obvod merilnih objektov z izvedbo polavtomatskega zbiranja podatkov, nabranih v obdobju poročanja, kar zahteva neupravičene (in včasih neznosne) stroške s strani upravljavske organizacije.
V zvezi s tem je aktualna implementacija sistema, ki bi omogočil združevanje lokalnih merilnih enot (LUU) za ustvarjanje enotnega merilnega in informacijskega prostora za enkraten, neprekinjen, avtomatski nadzor nad tehnološkimi procesi proizvodnje, transporta in porabe. energetskih virov, kot tudi organizacija komercialnih obračunov med dobavitelji in porabniki virov.
Avtomatizirani sistem komercialnega obračunavanja energetskih virov (ASKUE) v širšem smislu ni samo sistem za obračunavanje porabe električne energije, temveč tudi obračunavanje toplotnega nosilca v omrežjih za oskrbo s toplo vodo (STV), ogrevanja, kot tudi obračunavanje poraba hladne vode (CW). Članek obravnava vidike implementacije avtomatiziranih računovodskih sistemov, ki temeljijo na ASKUE, zgrajenem na podlagi avtomatiziranega nadzorno-odpremnega sistema ASUD-248 proizvajalca NPO Tekon-Avtomatika.
Model ASKUE
Kot je bilo že omenjeno v prejšnjem članku, je arhitekturo ASKUE priročno obravnavati z vidika tristopenjskega modela:
1. Nivo senzorja.
2. Raven medija za prenos podatkov.
3. Raven strežnikov (PC).
Z vidika prenosa podatkov gre glavni informacijski tok od prvega do tretjega nivoja.
Prvi nivo združuje LU-je, ki izvajajo primarno obdelavo informacij (parametri toplote, vode, električne energije, plina itd.). Na tej ravni je dodeljena nadzorna plošča z impulznim izhodom in nadzorna plošča z možnostjo interakcije prek vmesnikov RS-232, RS-485. To vam omogoča, da v celoti pokrijete tako splošno hišno računovodstvo kot naloge stanovanjskega računovodstva. Praviloma imajo vsi vodomeri (kot tudi druge vrste PU) impulzni izhod, velika večina splošnih gradbenih merilnikov toplote pa podpira dobro poznan vmesnik RS-232.
Drugi določa kanal, formate izmenjave informacij, način prenosa podatkov PU.
Na tej ravni se nahaja oprema ASUD-248, ki opravlja funkcije naprav za usklajevanje in prenos podatkov (USPD) s PU - to je digitalni koncentrator signala (DCC), ki zagotavlja interakcijo prek vmesnika RS-232/485; koncentrator merilnika pretoka (CIR), ki zagotavlja delovanje z impulznim PU.
Tretja raven združuje sredstva za shranjevanje, obdelavo in analizo podatkov PU. Naloge te ravni vključujejo zagotavljanje uporabnikom AMR najbolj objektivnih informacij o procesih porabe energetskih virov tako po posameznem objektu kot po obravnavani infrastrukturi kot celoti.
Na tej ravni so programski moduli ASUD-248, ki rešujejo te naloge.
Oblikovanje skupne baze podatkov za obračunavanje energetskih virov regije
Glede na dejstvo, da je struktura organizacij za upravljanje okrožja (OU) sestavljena iz več ODS, je zaradi udobja analize podatkov energetskega knjigovodstva priporočljivo organizirati en sam strežnik za zbiranje podatkov (ESSD) znotraj okrožja. Geografsko se lahko ESSD nahaja na območju ODS, arhivi PU iz baze (DB) ODS pa bi se replicirali po kanalih prenosa podatkov ODS - MA.
Podvajanje DB (iz angleščine replication - kopiranje, podvajanje) se razume kot proces pripeljevanja neenakih stanj dveh ali več baz podatkov s podobno strukturo v isto stanje.
Izvajanje mehanizma replikacije za lokalne baze podatkov ODS vam omogoča naslednje prednosti:
Dodelitev bolj produktivnega osebnega računalnika kot PC ODS za obdelavo računovodskih informacij;
Shranjevanje na enem mestu podatkov več ODS okrožja;
Izvajanje podvajanja (rezervacije) poverilnic;
Povečanje hitrosti obdelave informacij.
Glede na smer tokov informacij ASKUE se predpostavlja, da se bodo računovodske informacije prenesle samo iz ODS v ESSN. Frekvenca prenosa je določena z diskretnostjo prikaza podatkov ASKUE in je obdobje najmanj 1 ure za arhiviranje in najmanj 10 minut za trenutne vrednosti PU. Komunikacijski kanal med ODN in ESSN je smiselno zgraditi na tehnologiji, ki zagotavlja ustvarjanje lokalnega omrežja računalnikov (optika, radijski kanal itd.), hkrati pa je treba zagotoviti možnost povezave posameznih ODS. preko modemskih linij. Računalniški kanali ODS - UO praviloma že obstajajo.
Za organizacijo ESSN je potrebno izvesti enosmerno, verjetnostno shemo replikacije.
Postopek replikacije je organiziran na naslednji način:
RServer občasno preiskuje lokalne baze podatkov ODS;
RClient ustvari datoteko z novimi podatki PU, prejetimi od zadnje replikacije;
RServer obdela datoteko, spremeni strežniško bazo podatkov.
Okno aplikacije RServer je prikazano na sl. 1. Okno prikazuje registrirane objekte podvajanja (REL), status povezave RTL - ESSD in čas zadnje replikacije.
riž. eno. Glavno okno aplikacije RServer
Za zmanjšanje obremenitve kanala za prenos podatkov programa RClient in RServer izvajata mehanizem stiskanja pretočnih podatkov.
Interakcija z zunanjimi informacijskimi sistemi
Tabela 1. Udeleženci informacijske interakcije z ASKUE
V prvem primeru poročila generira operater AMR s programom ASUDBase, ki je del specializirane programske opreme ASUD-248 v skladu z uveljavljenimi pravili interakcije.
V obrazcu za poročanje na papirnem ali elektronskem mediju se informacije posredujejo EIRC, organizacijam za oskrbo z energijo (prodaja energije) in vodo, regulativnim organom.
Treba je opozoriti, da postopek prenosa elektronske datoteke ni določen z regulativnimi dokumenti. To dejansko vodi do različnih shem za prenos datoteke iz rok v roko, pošiljanja po e-pošti, do uporabe ftp strežnikov, sambe itd. Ni dvoma o kakršnem koli preverjanju, ali je datoteka natanko datoteka, ki jo je ustvaril operater ASKUE. To nedoslednost je mogoče odpraviti z uvedbo elektronskega digitalnega podpisa v mehanizem interakcije med ASKUE in EIRC. Ta shema je uresničljiva na podlagi teorije javnih ključev. Ko je datoteka generirana, jo operater AMR podpiše s svojim tajnim ključem, pooblaščeni predstavnik EIRC pa pred izračuni z javnim ključem preveri celovitost podatkov.
Pri izvajanju AMR smo morali obravnavati tudi zahteve po neposrednem dostopu do baze AMR za stalno spremljanje in posodabljanje podatkov PU s strani programske opreme tretjih oseb.
To metodo informacijske interakcije je treba uporabljati zelo previdno in stranko obvestiti o možnih posledicah, saj lahko nepravilno delovanje aplikacije tretje osebe povzroči nedelovanje AMR kot celote.
Hkrati zaposleni v Tekon-Avtomatiki izvajajo dodatek za bazo ASKUE, ki izvaja enoten protokol izmenjave informacij v obliki OPC strežnika. Standard OPC omogoča zunanjim informacijskim sistemom, tudi v realnem času, da prejemajo informacije o stanju zaganjalnika.
Težave z informacijsko varnostjo
Eden najpomembnejših vidikov problema zagotavljanja varnosti informacijskega sistema je opredelitev, analiza in klasifikacija možnih groženj. Seznam groženj, ocena verjetnosti njihove izvedbe je osnova za analizo tveganja in oblikovanje zahtev za zaščitni sistem.
Glede na informacijske tokove ASKUE je mogoče identificirati mesta, ki so ranljiva z vidika informacijske varnosti.
Analizirajmo naslednja področja prenosa podatkov:
- iz primarnega pretvornika v PU;
- od PU do koncentratorja;
- iz koncentratorja v PC ODS;
- od računalnika ODS do strežnika za zbiranje informacij;
- od strežnika do zunanjih uporabnikov sistema.
Oddelek 1. Možne grožnje na tej stopnji so povezane z naslednjimi točkami:
- izkrivljanje informacij, prejetih od primarnih pretvornikov v CP (pretrganje žic, nepravilna namestitev itd.);
- zaradi vrednosti delov merilnih enot (termometri, manometri itd.) je možna njihova namerna kraja (uničenje);
- izkrivljanje nastavitev samega PU.
Rešitev problema je omejitev in strog nadzor dostopa do mest namestitve zaganjalnika. Praviloma je mogoče omejiti vhod ne le v klet stavbe, temveč tudi zaščititi neposredno mesto namestitve lansirnika s pomočjo rešetk, s čimer se odpravi možen dostop ljudi, ki imajo pravico do vstopa. kleti, vendar ne sme ovirati delovanja lansirnika. Treba je opozoriti, da je od 60 do 80% groženj kateremu koli informacijskemu sistemu povezanih z dejanji sedanjih ali nekdanjih zaposlenih v organizaciji. PU je obvezno zapečatiti in blokirati njegove servisne funkcije, da preprečite dostop do sistemskih nastavitev.
Razdelek 2. Glede na to, da naj bi bil koncentrator nameščen v neposredni bližini PU, lahko to postavko pripišemo zgoraj obravnavanemu.
V primeru zračnega polaganja kabelskih poti in odsotnosti zaščitnih ozemljitvenih zank v hišah lahko pesto odpove zaradi nevihte. Kljub temu, tudi če nevihta zadene linijo, bo predvideno galvansko izolacijsko vezje koncentratorja preprečilo negativne posledice za PU.
Pri priključitvi stanovanjskih merilnih naprav je koncentrator nameščen v stikalni plošči. In čeprav bo nepooblaščen dostop do vozlišča povzročil alarm na dispečerjevem računalniku, je možnost izkrivljanja informacij s strani napadalca dovoljena. Zaradi tega je treba vsaj enkrat letno zagotoviti kontrolna usklajevanja odčitkov končnih krmilnih enot z informacijami v sistemu ASKUE, v primeru okvare pa neposredno za vsak posamezen primer.
Oddelek 3. Zaradi svoje dolžine je lahko najbolj ranljiv v smislu informacijske varnosti. Popačenje podatkov pa je mogoče preprečiti z uporabo kontrolnih vsot med prenosom in zaupnost informacij (če je res potrebna) z uporabo kriptografskih algoritmov v programski opremi koncentratorja, ki temeljijo na primer na psevdonaključnih zaporedjih.
Oddelek 4. Neoporečnost in varnost informacij, posredovanih v tem razdelku, je mogoče zagotoviti z uporabo standardnih sredstev. Programsko lahko na primer implementirate podporo za protokol SSL v aplikacijah ali uporabite drugo programsko in strojno opremo za zaščito informacij, ko se prenašajo po odprtih računalniških omrežjih. Poleg tega je treba zagotoviti ustrezno raven varnosti za osebni računalnik samega dispečerja ODS, z razlikovanjem pravic dostopa itd.
Če je mogoče, ne bi smeli kombinirati PC ODS, ki temelji na odprtih javnih omrežjih (lokalna mestna omrežja za dostop do interneta) zaradi visoke aktivnosti virusov in nizke zanesljivosti teh omrežij. Sicer pa je priporočljiva organizacija VLAN (Virtual LAN - lokalno virtualno omrežje) na podlagi opreme komunikacijskega ponudnika, ki združuje strojno opremo ASKUE v samostojno okolje za izmenjavo informacij.
Razdelek 5. Na splošno je popolnoma podoben razdelku 4, le da je izmenjava informacij bolj verjetno sprva mišljena po odprtih komunikacijskih kanalih (po možnosti prek interneta), kar postavlja večje zahteve za identifikacijo, avtentikacijo in avtorizacijo oddaljenih uporabnikov. Poleg tega bi moral biti seznam funkcij upravljanja sistema, ki so jim na voljo, čim bolj omejen.
Za zagotavljanje ustrezne ravni informacijske varnosti je smotrno uporabiti rešitve VPN (Virtual Private Network - virtualna zasebna omrežja).
Na koncu je treba opozoriti na pomembno dejstvo: stabilnost celotnega sistema informacijske varnosti je odvisna od stabilnosti njegovega najšibkejšega člena. Iz tega sledi, da se varovanje informacij v računalniških sistemih lahko izvaja le v kompleksu; ločeni ukrepi ne bodo smiselni.
Postopek za začetek obratovanja ASKUE
Faze življenjskega cikla sistema se prekrivajo, kot je prikazano na sl. 2, trajanje vsake stopnje pa je na splošno odvisno od številnih dejavnikov. Iz slike izhaja, da je treba sistem servisirati takoj po začetku delovanja.
riž. 2. Faze življenjskega cikla avtomatiziranih sistemov
riž. 3. Faze dajanja ASKUE v komercialno obratovanje
Postopek preverjanja obsega zbiranje in preverjanje potrebne dokumentacije ter izvajanje kontrolno-mernih ukrepov za ugotavljanje napak pri delovanju AMR. Napake so lahko povezane tako z napačno namestitvijo ASKUE kot z nepravilnim delovanjem PU.
Po uspešno opravljenem postopku preverjanja se izda potrdilo. V nasprotnem primeru, če se ugotovijo pomanjkljivosti v delovanju sistema, jih overiteljska organizacija navede in določi datum ponovitve postopka.
Šele po tem lahko ASKUE zakonito opravlja funkcije komercialnega računovodstva. Brez potrdila o verifikaciji se ASKUE dejansko lahko uporablja le kot sistem tehnološkega nadzora in spremljanja stanja objekta.
Odlomek članka v PDF-ju
Integracija ASKUE v enoten informacijski sistem za celotno mesto
Razvoj informacijskih tehnologij in organizacija hitrih kanalov za prenos podatkov sta omogočila preučitev možnosti oblikovanja enotnega mestnega informacijskega sistema (UIIS).
Naloga EOIS je združiti vse lastnike mest in porabnike informacij v enoten sistem izmenjave podatkov, ki bo omogočal:
- prefektom in pristojnim službam mesta zagotavljati v realnem času celostne informacije v obliki elektronskih zemljevidov, diagramov, tabel o trenutnem stanju v stanovanjski in komunalni dejavnosti, kar bo izboljšalo učinkovitost upravljanja mest;
- združiti vsa stanovanjska in komunalna podjetja v enoten informacijski prostor;
- znižati stroške obratovanja in popravil komunalne infrastrukture mesta;
- ustvarjanje novih intelektualno nasičenih delovnih mest v stanovanjski in komunalni dejavnosti;
- čim bolj zmanjšati neelektronsko izmenjavo podatkov;
- zagotoviti prebivalstvu dostop do virov informacij;
- zagotoviti stabilnost dela stanovanjskih in komunalnih služb.
Razvoj koncepta za oblikovanje EOIS se je začel v poznih devetdesetih letih prejšnjega stoletja, da bi zagotovili usklajenost delovanja mestne oblasti.
Visok družbeni in gospodarski pomen informacij ASKUE kaže na potrebo po oblikovanju mestnega centra za obdelavo podatkov za PU. Naloga tega enotnega avtomatiziranega sistema za obračunavanje in porabo energentov (ASKUE) je integracijo podatkov lokalnih ASKUE različnih proizvajalcev in njihovo posredovanje v prostoru UIIS.
Za interakcijo različnih ASKUE z ASKUE je treba razviti skupen protokol in predpise za informacijsko interakcijo. Lahko bi bilo:
- izmenjava podatkov med bazo;
- razvoj lastnega protokola izmenjave podatkov;
- uporaba obstoječih protokolov.
Ker strokovnjaki menijo, da je neposredni dostop do baze podatkov zelo nezaželen, je razvoj lastnega formata običajno nujen ukrep in lahko oteži dodajanje nove opreme v sistem, je zaželeno uporabiti splošno sprejet standard. Ker raven ASCUE pomeni prisotnost visokokvalificiranega servisnega osebja, je priporočljivo zgraditi interakcijo na podlagi standarda OPC.
OPC tehnologija (OLE for Process Control) je bila razvita ob upoštevanju interakcije heterogenih (nehomogenih) sistemov. Po konceptu OPC je oprema nižjega nivoja povezana s sistemom zgornjega nivoja (OPC client) preko programskega prehoda (OPC strežnik), ki ima standardiziran protokol za izmenjavo podatkov. S tem pristopom se naloga priklopa nove opreme katerega koli proizvajalca v sistem zmanjša na lokalno nalogo nastavitve prehoda OPC odjemalca / OPC strežnika.
Prisotnost OPC strežnika je jamstvo za združljivost katere koli naprave s katerim koli sodobnim SCADA sistemom, ki se lahko uporablja na najvišji ravni ASCUE.
Literatura
1. Energetska strategija Rusije za obdobje do leta 2020. Odobreno Uredba vlade Ruske federacije št. 1234-r: [sprejeta 28. marca 2003].
2. Ivanov A.S. Implementacija avtomatiziranih sistemov obračunavanja energetskih virov v stanovanjskih in komunalnih storitvah // Bilten Univerze Pomor. Serija "Naravne in natančne znanosti". Arkhangelsk: PGU im. Lomonosov, 2006. S. 179-182.
3. Ivanov A.S., Tarasenkov M.A., Lukichev A.Yu., Serov I.V., Grudin D.V. Izgradnja sistema ASKUE na osnovi avtomatiziranega dispečerskega sistema ASUD-248 // Informatizacija in nadzorni sistemi v industriji. M., 2006. S. 4-13.
4. ASUDBase (program za interpretacijo poverilnih podatkov): Potrdilo o uradni registraciji računalniškega programa št. 2006612658 RF / Ivanov A.S. (RF); .
5. Romanets Yu.V., Timofeev P.A., Shangin V.F. Zaščita informacij v računalniških sistemih in omrežjih / Ed. V. F. Shangina. Moskva: Radio in komunikacija, 1999. 328 str.
6. Zima V.M. in druge Varnost globalnih omrežnih tehnologij. Sankt Peterburg: BHV, 2001. 320 str.
7. SSL 3.0 Specifikacija / http://wp.netscape.com/eng/ssl3
8. Stunnel – univerzalni ovoj SSL / http://www.stunnel.org
9. Efimov G. Življenjski cikel informacijskih sistemov // Mreža: el. revijo CJSC "Založba svetovne periodike", 2001. št. 2; http://www.setevoi.ru/cgi-bin/text.pl/magazines/2001/2/44
10. Projekt "Informacijska mreža stanovanjskih in komunalnih storitev mesta": Preliminarna študija izvedljivosti. 3. izd. M., Zelenograd, 1998. 32 str.
11. Rosatkevič G.K., Krasnobajev V.V. Enotni avtomatizirani sistem dispečerskega nadzora in urbanega upravljanja na podlagi moskovskega optičnega omrežja // Varčevanje z energijo. M.: ABOK, 1999. št. 5;
www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=211
12. Martynov Yu.I. Uporaba SCADA-sistemov za gradnjo programske opreme za avtomatizirane krmilne sisteme za energetsko industrijo industrijskih podjetij // Problemi in možnosti natančnega inženiringa in krmiljenja v strojništvu / IPTM RAS. Saratov: SGTU, 2002. S. 57-5
Inteligentni energetsko varčni sistem obračunavanja energije v stavbah in objektih, ki temelji na tehnologijah brezžičnih senzorskih omrežij in pametnih senzorjev (v nadaljevanju IES) predvideno za avtomatsko merjenje energentov, regulacijo porabe energije in dispečiranje energentov (merjenje toplote, merjenje toplote, vodenje, merjenje električne energije), kot tudi prenos alarmnih obvestil z namenom znižanja stroškov končnih uporabnikov, oskrbe s toploto in obratovalne organizacije, stanovanjske in komunalne storitve, zagotavljajo udobne življenjske razmere ter preprečevanje nesreč in izrednih razmer.
Inteligentno varčevanje z energijo računovodski sistemenergetski viri opravljajo naslednje funkcije:
Sestava in značilnostiračunovodski sistemenergetskih virov:
1. Stanovanjska enota, strukturno nameščena, na primer v napajalni plošči ali na katerem koli drugem priročnem mestu, ki omogoča dostop do 220 V omrežja in do računalniško ožičenega Ethernet omrežja:
Opomba: stanovanjski blok se uporablja v posameznem primeru uporabe in kot sredstvo za zbiranje in prenos podatkov iz modulov za obračunavanje splošne porabe energije hiše.
2. Modul za obračunavanje in odpremo oskrbe z vodo:
3. Modul za obračun in regulacijo oskrbe s toploto, ki ga sestavljajo:
4. Modul za obračun in dispečiranje napajanja:
5. Modul za obračunavanje splošne hišne porabe energentov:
6. Repetitor radijskega omrežja RRS-01 (za velike prostore s kompleksno razporeditvijo in zasebne zgradbe).
7. IR senzor gibanja brezžični ODP-01.
8. Brezžični javljalnik požara PDB-01.
9. Okrajni (mestni) strežnik za zbiranje in obdelavo podatkov o porabi energije stavb in objektov z dostopom do omrežja, statičnim omrežnim naslovom in sistemom za neprekinjeno napajanje
10. Strežniška programska oprema (SW):
11. Odjemalska programska oprema:
Strukturna shema inteligentno varčevanje z energijoračunovodski sistemenergetskih virov prikazano na sl. eno.
riž. 1 - Strukturni diagram inteligentnega energetsko varčnega sistema obračunavanja energije
Postopek delovanjainteligentno varčevanje z energijoračunovodski sistemenergetskih virov.
Podatki iz impulznih izhodov števcev hladne in tople vode se napajajo na vhod pretvornika "števec izhod-radio vmesnik" BSI-01, ki šteje število impulzov in te podatke posreduje preko brezžičnega omrežja Mi-Wi v stanovanjsko enoto, ki izračuna trenutno vrednost hladne in tople vode s shranjevanjem rezultata v nehlapni pomnilnik. Nato jih stanovanjski blok preko Enterneta oddaja na regijski strežnik za energetsko računovodstvo in dispečerstvo. Pretvornik "števec izhod-radio vmesnik" BSI-01 je napajan na baterije.
Apartmajska enota z odstranjenim zgornjim pokrovom in nadzorno ploščo stanovanja (desno)
|
|
|
|
|
|
Hkrati se ob upoštevanju pretoka vode izvaja stalno spremljanje temperature cevovoda za toplo vodo s pomočjo brezžičnega temperaturnega senzorja, nameščenega na njem. Merjenje temperature se izvede po določenem času (20 ... 30 sekund) po začetku trenutnega cikla porabe in, ko temperatura preseže standardne parametre, se informacije o tem dejstvu posredujejo stanovanjskemu bloku s podatki, ki se prenašajo na regionalni strežnik porabe energije. To je potrebno za uresničevanje zakonskih pravic uporabnikov do znižanja stroškov v primeru nenormativnega napajanja.
Ko se sproži brezžični senzor puščanja vode BDUV-01, se informacije o tem prenesejo v stanovanjsko enoto. Na podlagi podanega algoritma se stanovanjska enota odloči o oddaji (izklopu) hladne in tople vode, kar je prikazano na stanovanjskem panelu. Ukaz za izklop vode se brezžično izda krmilnemu modulu ventila MUV-01 in ga prenese na aktuator - krogelni ventil. Po izvedbi ukaza se izda potrdilo o prejemu stanovanjskega bloka. Poleg naštetega se lahko uporabi tudi prisilni izklop hladne in tople vode iz računskega strežnika daljinskega dispečerstva v primeru odsotnosti plačila, potrebe po strogem omejevanju pretoka ipd., kot tudi odvajanje vode po ukazih uporabnika.
Postopek obračunavanja in dispečiranja električne energije je podoben postopku obračunavanja in dispečiranja oskrbe z vodo.
Obračun in regulacija oskrbe s toploto se izvaja na naslednji način. Podatki o temperaturi grelnega radiatorja in temperaturi v ogrevanem prostoru v določenem intervalu (100 ... 300 sekund) se posredujejo stanovanjski enoti. Pri uporabi ročnega termostatskega ventila se navedeni podatki kopičijo v nehlapnem pomnilniku in se po povprečju s ciklom 3 ... 5 minut pošljejo regionalnemu strežniku porabe energije. Pri uporabi avtomatske elektronske regulacije temperature s pomočjo posebne programske opreme stanovanjske enote se izvede vezje za samodejno vzdrževanje nastavljene temperature na podlagi spremenjenega proporcionalnega krmiljenja z generiranjem ukazov za krmiljenje električnih ventilov. Kot izhodiščni podatki za regulacijo se uporabljajo dnevni in tedenski regulacijski programi (profili), ki jih uporabnik nastavi preko stanovanjske plošče ali WEB vmesnika preko omrežja. Hkrati se ob upoštevanju podatkov o temperaturi prostora in temperaturi grelnih radiatorjev spremlja stanje baterij vseh brezžičnih naprav z baterijskim napajanjem. Izračun porabljene toplotne energije pri vsakem posameznem odjemalcu se izvaja s pomočjo posebne programske opreme regionalnega strežnika porabe energije na podlagi sorazmernega principa glede na zabeležene temperature, prenos toplote vgrajenih radiatorjev in podatke o splošni porabi hiše. .
Ogrevalni radiator z nameščenim modulom za merjenje temperature (desno).
Na regionalnem strežniku energetskega knjigovodstva in dispečerstva se podatki, prejeti prek interneta iz stanovanjskih blokov, arhivirajo za kasnejšo uporabo. Strežnik je vklopljen 24 ur na dan, ima potrebna sredstva za varnostno kopiranje podatkov in se nahaja v posebej določenem prostoru. Na strežnik so povezane oddaljene odjemalske delovne postaje s posebno programsko opremo za zaposlene v javnih organih, energetskih organizacijah, družbah za upravljanje, združenjih lastnikov stanovanj in obračunskih sistemih. Odjemalska programska oprema ima priročen uporabniku prijazen vmesnik, ki omogoča ogled (grafike, tabele), statistično obdelavo in analizo informacij o porabi energije.
Odjemalska programska oprema omogoča blokiranje potrošnikov. V tem primeru se po tem, ko operater da ukaz za blokiranje, pošlje z delovnega mesta odjemalca na strežnik porabe energije, nato v stanovanjski blok. Iz stanovanjskega bloka se ukaz posreduje ustreznemu modulu, ki vključuje dispečerski aktuator.
Povezava in nastavitevinteligentno varčevanje z energijoračunovodski sistemenergetskih virov.
Krmilni modul ventila MUV-01 se napaja iz virov energije (v nadaljnjem besedilu: napajanje) z nazivno napetostjo 12 V. Odstopanja napetosti naj bodo v območju od minus 15 % do plus 10 % nazivne vrednosti. Napajalnik za napravo mora biti ocenjen za največji tok do 1 A.
riž. 2 - povezovalni diagram MUN-01
Kroglični ventili so priključeni na ploščo MUN-01 na relejne izhode.
Impulzni izhod števca (voda, elektrika, itd.) je priključen na ploščo BSI-01 na sponke števnega vhoda, medtem ko je en izhod impulznega izhoda števca priključen na skupni izhod plošče ("minus " moč), drugi pa na vhod kanala terminala (glej sliko 3).
riž. 3 - shema povezave naprave BSI-01
Plošče BSI-01 in MUN-01 napaja litijeva baterija z napetostjo + 3V, vendar je mogoče priključiti tudi zunanji vir z napetostjo + 3 ... 5V.
Napajanje stanovanjskega bloka, ki vključuje omrežno pesto (slika 4.), se izvaja iz napajalnikov z nazivno napetostjo 12 V. Odstopanje napetosti naj bo v območju od minus 15 % do plus 10 % nominalne vrednosti. Napajalnik za napravo mora biti ocenjen za največji tok do 1 A.
riž. 4 - Brezžični omrežni modul stanovanjske enote
Nastavitev parametrov inteligentnega energetsko varčnega sistema obračunavanja energije se lahko izvede tako s strežnika kot prek dostopa s terminalom Telnet.
Algoritem za zagon nove naprave (brezžičnega modula):
Pred prvo povezavo lokalnega repetitorja (RL-01) v omrežje LAN-Ethernet je potrebno, da skrbnik sistema, ki servisira to omrežje, priključeni napravi dodeli IP naslov in podomrežno masko, kot za omrežno napravo (tovarniško nastavitve, glejte tabelo 1), in tudi dostop do vrat TCP 2021 strežnika za zbiranje podatkov.
Tabela 1 - Tovarniške nastavitve omrežnih parametrov
№ p/p |
Parameter |
Pomen |
|
00:04:A3:01:03:(83...88) |
||
|
Lasten naslov IP (IP v4) |
||
|
IP naslov prehoda |
||
|
Maska podomrežja |
||
|
Prednostni strežnik DNS |
||
|
Nadomestni strežnik DNS |
Za dostop do WEB-vmesnika morate v naslovno vrstico brskalnika vnesti naslov IP naprave (privzeto 192.168.10.180).
Na zaslonu se prikaže pozdravna stran WEB-vmesnika. (slika 5).
riž. 5 - Začetna stran WEB-vmesnika inteligentnega energetsko varčnega sistema obračunavanja energije
Za dostop do začetne strani ni potrebno geslo.
Na levi strani je glavni meni WEB-vmesnika inteligentnega energetsko varčnega sistema obračunavanja energije:
Za vstop na vsako od teh strani (razen »Tehnična podpora«) morate v obrazec za avtorizacijo vnesti prijavo/geslo (privzeto Admin/start) (slika 6).
Na strani WEB vmesnika "Naprave" si lahko uporabnik ogleda seznam vseh naprav, povezanih s stanovanjsko enoto, kot tudi vrednosti trenutnih odčitkov za izbrani merilni modul (slika 7).
Prikaže tudi stanje naprave v radijskem omrežju (vključena/prekinjena) in čas, ko je bila nazadnje aktivna. To vam omogoča hitro in vizualno oceno delovanja sistema (kakovost komunikacije z napravami, hitrost izmenjave podatkov itd.).
Za vsako od vrednosti, ki prihajajo iz naprav, je prikazan čas merjenja, ki vam omogoča, da imate v vsakem trenutku jasno predstavo o ustreznosti podatkov.
Pri razvoju WEB-vmesnika je bila uporabljena tehnologija AJAX, Ajax (iz angleščine. AsinhronijavascriptinXML- "asinhroni JavaScript in XML") - pristop k gradnji interaktivnih uporabniških vmesnikov za spletne aplikacije, ki je sestavljen iz izmenjave podatkov v "ozadju" med brskalnikom in spletnim strežnikom. Posledično se pri posodabljanju podatkov spletna stran ne naloži v celoti, spletne aplikacije pa postanejo hitrejše in bolj priročne. To omogoča uporabniku, da vidi spremembe parametrov v realnem času, ne da bi mu bilo treba ves čas klikati gumb za osvežitev brskalnika.
riž. 7 - Stran WEB-vmesnika sistema energetskega računovodstva - "Naprave"
Na strani WEB-vmesnika sistema energetskega računovodstva "Konfiguracija" so prikazane popolne informacije o sestavi WSN, parametrih njegovih sestavnih naprav itd. (slika 8).
riž. 8 - Stran WEB vmesnika sistema energetskega računovodstva - "Konfiguracija"
Na strani »Dnevni profili« sistema energetskega knjigovodstva (slika 9) lahko uporabnik nastavi do 4 različne (po TZ) dnevne profile temperaturnega nadzora. Vsak tak profil vsebuje 4 časovne intervale, v katerih se vzdržuje določena temperaturna vrednost. Tako je mogoče na primer ustvariti vikend profile za sistem energetskega knjigovodstva (ko je visoka temperatura ves čas, razen ponoči) in delovni (delovni) dan (ko so vsi stanovalci zunaj stanovanja - temperatura se lahko zniža), zaradi česar se doseže prihranek energije.
riž. 9 - Stran WEB-vmesnika sistema energetskega knjigovodstva - "Dnevni profili"
Uporabnik ima možnost nastaviti do dva tedenska profila spremembe temperature, od katerih vsak določa, kateri od 4 dnevnih profilov bo nadzoroval temperaturo v vsakem od 7 dni v tednu. Tedenske profile lahko urejate na strani WEB-vmesnika "Tedenski profili" (slika 10).
Na naslednjih straneh WEB-vmesnika (»Omrežje TCP/IP«, »Omrežje GSM«, »Log« in »Tehnična podpora«) ima uporabnik ali sistemski skrbnik možnost spreminjanja omrežnih nastavitev in ogledovanja protokola (dnevnik ) dogodkov.
riž. 10 - Stran WEB vmesnika sistema energetskega knjigovodstva - "Tedenski profili"
Stanovanjski blok sistema energetskega knjigovodstva ima tudi možnost povezave preko Telneta. To je potrebno predvsem za inženirske delavce, ki sodelujejo pri zagonu in vzdrževanju IES. V načinu dostopa Telnet lahko dobite veliko bolj podrobne informacije o stanju sistema v primerjavi s spletnim vmesnikom. (slika 11).
riž. 11 - Oglejte si stanje sistema energetskega obračunavanja s pomočjo Telneta
Z dostopom Telnet lahko v realnem času spremljate naslednje parametre sistema energetskega knjigovodstva:
- seznam naprav, njihova vrsta;
- prisotnost brezžične omrežne povezave za vsako od naprav;
- stanje zadnjih podatkov, poslanih v napravo (»pripravljen«, »zaseden«, »napaka« itd.);
- dohodni in odhodni promet (obseg podatkov) za vsako napravo;
- čas zadnje radijske komunikacije z napravo;
- čas prejema najnovejših podatkov o izmerjeni vrednosti;
- čas prehrane stanovanjskega bloka;
- število napak prenosa/napake kontrolne vsote (CRC), ki so nastale med prenosom podatkov od vklopa stanovanjske enote;
- skupno število naprav, registriranih v brezžičnem omrežju / število naprav v komunikaciji;
- stanje povezave s strežnikom;
- stanje čakalne vrste za pošiljanje sporočil napravam;
- napajalno napetost stanovanjskega bloka;
- obratovalni čas stanovanjskega bloka od trenutka vklopa.
riž. 12 - Okno za konfiguracijo naprave sistema za merjenje energije preko Telneta
Pri uporabi Telneta so vsi ukazi vneseni v besedilni obliki, njihov seznam in zahtevana sintaksa (notacijska oblika) pa sta podana v tabeli 3.
Tabela 3 - Telnet ukazi za konfiguracijo stanovanjske enote.
|
ukaz (format |
Argumenti |
Opis |
|
|
Prikaže trenutne omrežne nastavitve za sistem obračunavanja energije. |
|||
|
prekinite povezavo s strežnikom |
Prekine povezavo s strežnikom sistema energetskega knjigovodstva |
||
|
Številka predmeta |
Nastavi številko objekta sistema energetskega knjigovodstva (naslov stanovanjskega bloka). |
||
|
serv=XXXXXXXX... |
URL strežnika |
Nastavi URL strežnika sistema energetskega računovodstva |
|
|
Številka vrat TCP za povezavo s strežnikom |
Nastavi številko vrat TCP za povezavo s strežnikom sistema energetskega računovodstva. |
||
|
Lastna |
Kompleti lastni |
||
|
Maska podomrežja |
Nastavi masko podomrežja sistema energetskega obračunavanja |
||
|
IP naslov omrežnega prehoda |
Nastavi IP naslov omrežnega prehoda sistema energetskega obračunavanja |
||
|
addr=X ch=Y val=Z |
X naslov brezžičnega modula, |
Nastavi novo vrednost na določenem kanalu izbranega brezžičnega modula. Lahko se na primer uporablja za ročni nadzor obremenitve. |
|
|
X-trenutni naslov brezžičnega modula, Y-nov naslov |
Spremeni naslov brezžičnega modula sistema za obračunavanje energije. |
||
|
Prikaže seznam vseh registriranih brezžičnih modulov (njihove naslove, ime, vrsto itd.) |
|||
|
X-naslov brezžičnega modula |
Prikaže trenutne vrednosti vseh parametrov na vseh kanalih za določen brezžični modul. |
||
|
dodaj addr=X type=Y |
X-naslov dodanega brezžičnega modula, tip Y-modula* |
Sistemu doda novo napravo (brezžični modul) določenega tipa. |
|
|
X-naslov oddaljenega brezžičnega modula, |
Odstrani napravo (brezžični modul) iz sistema. |
||
|
X je začetna številka vnosa v protokol, Y je končna številka. |
Prikaže določen obseg zapisov sporočil, poslanih strežniku. |
||
|
povezava addr=X do Y ch=Z |
X-naslov temperaturnega senzorja, |
Povezuje izbrano brezžično temperaturno tipalo z želenim kanalom določenega modula za nadzor obremenitve in tako tvori zanko samodejnega nadzora temperature. |
|
|
XXXXX...-besedilo prikazano na plošči |
Pošlje besedilno sporočilo na stanovanjsko ploščo. (Analog besedilnega informacijskega sporočila iz strežnika). |
||
|
Aktivira mehanizem za prenos posodobitev vdelane programske opreme. |
|||
|
Ponastavi (ponovno zažene) napravo |
|||
|
ponastavi na privzeto |
Ponastavi napravo na tovarniške nastavitve. |
||
|
Zaključi terminal Telnet. |
|||
|
Prikaže vgrajeno pomoč. |
*– možne vrednosti parametra "tip modula":
0 - neznana naprava;
1 - Lokalni ETERNET/GSM repetitor (RL-01);
2 - Modul za nadzor obremenitve za stanovanjske in komunalne storitve z radijskim dostopom (MUN-01);
3 - Brezžični razdelilnik toplote (BRT-01);
4 - Brezžični števec impulzov (BSI-01);
5 - Repetitor radijskega omrežja (RRS-01);
6 - Prikaz stanovanja in nadzorna plošča (KPIU-01);
7 - Sprejemno-oddajna naprava (PPU-01);
8 - Brezžični varnostni infrardeči senzor gibanja (ODP-01);
9 - Brezžični javljalnik požara (PDB-01);
10 - Brezžični senzor puščanja vode (BDUV-01);
11 - Varnostni modul;
12 - Brezžični temperaturni senzor (BDT-01).
Kratek opis odjemalske in strežniške programske opreme sistema energetskega knjigovodstva.
Videz strežniške programske opreme sistema energetskega obračunavanja je prikazan na sl. trinajst.
riž. 13 - Strežniška programska oprema (programska oprema) sistema energetskega obračunavanja
Odjemalska programska oprema sistema energetskega knjigovodstva vključuje 2 odjemalski aplikaciji:
Videz odjemalske programske opreme sistema energetskega knjigovodstva je prikazan na sl. 14. Na zavihku “Status objekta” so prikazani podatki, prejeti v realnem času od opreme objekta. Levo podokno prikazuje seznam naprav, povezanih s strežnikom. Zavihek "Stanje objekta" prikazuje podatke, prejete od naprave, prisotnost alarma, pa tudi stanje povezave naprave s strežnikom in ustreznost prejetih podatkov.
riž. 14 - Odjemalska programska oprema sistema energetskega knjigovodstva, zavihek "Stanje objekta".
Na zavihku “On-line ogled” so podatki, prejeti od naprav, prikazani v grafični obliki (slika 15).
riž. 15 - Odjemalska programska oprema sistema energetskega knjigovodstva, zavihek "On-line ogled".
Naročniška programska oprema za sistem energetskega računovodstva za obračunavanje porabe energije stanovanjskih in komunalnih storitev:
riž. 16 - Prikaz skupne porabe hladne vode po objektu s podatki za 1 dan
riž. 17 - Pregled porazdelitve porabe električne energije med naročniki
riž. 18 - Primer potrdila o plačilu, ki ga ustvari naročnikova aplikacija sistema energetskega knjigovodstva
riž. 19 - Primer poročila o porabi električne energije pri naročnikih sistema energetskega knjigovodstva
riž. 19 - Inteligentni energetsko varčni sistem obračunavanja energije, ki temelji na brezžičnih senzorskih omrežjih in pametnih senzorjih v stavbi nakupovalnega centra.
