330 / ЗаданКурсЖурналПолныйМПУСУ / 3СУ_УчетТеплЭнергии

Удорожание тарифов на тепловую

городах Калужской области в жилых

сами тепловычислители, конструктивно

энергию, горячую и холодную воду при

многоквартирных домах в разное время

являясь частью теплосчётчиков, высту

водит к тому, что потребители всё боль

были установлены узлы учёта тепловой

пают как средства измерения.

ше задумываются о точной и свое

энергии разных производителей и ма

Первый этап работы заключался в

временной оценке количества по

рок. Первое время после их установки

восстановлении оборудования, проведе

треблённых ресурсов. Повсеместная ус

сбор данных управляющими компани

нии необходимых поверок и модерниза

тановка приборов учёта является сегод

ями осуществлялся вручную. В после

ций. На втором этапе мы определили

ня одним из приоритетных направлений

дующем встал вопрос о создании еди

способы получения, обработки данных,

реформирования ЖКХ. Однако, кроме

ной автоматизированной системы сбо

формирования требуемых заказчиком

монтажа теплосчётчика, необходимо

ра и регистрации данных. В качестве

отчётов.

обеспечить возможность оперативного

разработчика такой системы выступило

Было принято решение о создании

и регулярного снятия показаний с него.

ООО «Обнинск Телеком».

трёхуровневой

автоматизированной

Пока теплосчётчиков мало, эту опера

Решение о разработке собственной

информационной системы. На нижнем

цию можно проводить и вручную, но

системы сбора и обработки данных

уровне находятся узлы учёта (тепловы

как только количество узлов учёта начи

вместо использования уже устаревших и

числители) и устройства сбора и пере

нает исчисляться десятками и сотнями,

локальных по своим возможностям су

дачи данных. На втором уровне – центр

возникает задача создания системы ав

ществующих систем объяснялось двумя

сбора, первичной обработки и хране

томатического сбора показаний. Такая

основными причинами:

ния данных. На верхнем уровне – авто

диспетчеризация позволяет не только

1) наличием во многих жилых домах ус

матизированные рабочие места опера

оперативно собирать данные, но и про

тановленных теплосчётчиков старых

торов.

водить всесторонний анализ работы

марок и отсутствием финансовых воз

Определились следующие возможные

теплосетей (например, выявлять неисп

можностей у управляющих компаний

способы автоматизированного сбора

равности).

установить более новые модели счёт

показаний теплосчётчиков (рис. 1):

В 2004 году в ООО «Обнинск Теле

чиков;

● по компьютерной сети Ethernet через

ком» был разработан аппаратно про

2)необходимостью иметь в распоряже

встраиваемый

компьютер

(UNO

граммный комплекс «СКАУТ», решаю

нии серьёзный аналитический аппа

2053E и ARK 1310 фирмы Advantech

щий сразу несколько задач по эксплуа

рат оперативного выявления нештат

или аналогичные) – домовый сервер;

тации жилых многоквартирных до

ных ситуаций.

● с помощью GSM модемов (Siemens

мов, – это охрана нежилых помещений,

По сравнению с аналогичными сис

MC35i Terminal), соединённых с теп

контроль доступа жителей и персонала

темами (например, решение фирмы

ловычислителями по порту RS 232

сервисных предприятий, квартирный и

«НОРВИКС ТЕХНОЛОДЖИ» для

(рис. 2).

домо5вый учёт ресурсов, видеонаблюде

г. Троицка Московской области [1],

Таким образом, нами был сформиро

ние. В рамках данной статьи мы ограни

«КРУГ 2000» [2] и др. [3]) создаваемая

ван состав аппаратно программно

чимся представлением той части соз

система носила локальный характер: это

го комплекса «СКАУТ тепло», включа

данного комплекса, которая связана с

система уровня не города, а отдельных

ющий

учётом потребления жилыми домами

управляющих компаний, у которых в

аппаратное обеспечение:

тепловой энергии и горячей воды.

обслуживании находится относительно

1) периферийное оборудование (тепло

небольшое количество домов.

вычислители,

устройства

передачи

СОСТАВ СИСТЕМЫ

Разработанная система решает задачи

данных),

48

В практическом виде задача выгляде

передачи, накопления и обработки ар

2)сервер автоматизированного сбора и

ла следующим образом. В нескольких

хивных данных тепловычислителей, а

хранения данных,

www.cta.ru

© СТА-ПРЕСС

СТА 3/2010

С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / К О М М У Н А Л Ь Н О Е Х О З Я Й С Т В О

блок питания (например, ТЭМ 106); в

Диспетчерская

противном случае им тоже требуется

свой блок питания. В качестве блока пи

тания БП1 установлен С 24 (РАСКО

Ресурс). GSM модем и встраиваемый

…

АРМ оператора № 1

АРМ оператора № 2

АРМ оператора № 3

компьютер используют блоки питания

Ethernet

Ethernet

Мегарон 12 В/500 мА (БП2) и AC to DC

Adapter DC19 (БП3) соответственно.

Центр

Использование большого количества

сбора

подключений к узлам учёта с помощью

данных

GSM модемов ограничено таким пара

метром, как время опроса каждого из

RS 232

узлов. Для оперативного получения ин

формации с теплосчётчика его надо оп

Сервер+база данных

…

GSM сеть

рашивать каждый час (этот интервал

Сеть Ethernet

обусловлен временем обновления ин

формации в тепловычислителе). Для

установления соединения с узлом и сбо

Домовый

Домовый

GSM модем

GSM модем

ра информации с него требуется поряд

RS 232

RS 232

RS 232

ка 2–3 минут. Как следствие, для того

сервер

сервер

RS 232

чтобы осуществлять опрос узлов с пери

одичностью раз в час, на один GSM

модем центра сбора данных не долж

Тепловычислитель

Тепловычислитель

Тепловычислитель

Тепловычислитель

но приходиться более 20 теплосчётчи

ков (узлов). Если на узле использует

Подающий

трубопровод

t1 p1

t1 p1

t1 p1

t1 p1

ся встраиваемый компьютер, то такое

Обратный

G1

G1

G1

G1

трубопровод

t2 p2

G2

t2 p2

G2

t2 p2

G2

t2 p2

G2

ограничение практически снимается.

Трубопровод

холодной воды

txb

txb

txb

txb

Для обеспечения GSM связи к моде

Дом № 1

Дом № 2

Дом № 3

Дом № 4

му подключается антенна. В большин

Рис. 1. Структура трёхуровневой системы, использующей разные способы сбора показаний

стве домов использовались антенны 906

теплосчётчиков

GSM. В ряде случаев оказалось доста

точным использование антенны 905

3)автоматизированные

рабочие

места

Advantech позволило выполнять первич

GSM Mini super.

(АРМ) операторов по обработке, ана

ную обработку данных уже в узле сбора и

В качестве встраиваемых компьютеров

лизу данных и подготовке отчётов;

передачи данных (на нижнем уровне).

использовались

компьютеры

UNO

программное обеспечение:

Варианты схемы подключения устройств

2053E и ARK 1310 фирмы Advantech.

1) комплекс программ предварительной

в теплоузле (с GSM модемом и встраива

Основные требования к компьютеру –

подготовки данных (для встраиваемых

емым компьютером) приведены на рис.

наличие портов RS 232, RS 485, Ether

компьютеров, центра сбора данных),

3. Этот рисунок иллюстрирует ситуацию,

net. Установлена операционная система

2)программа «Менеджер данных СКА

когда в теплоузле применяются тепло

УТ тепло» (для АРМ операторов).

счётчики, имеющие встроенный

АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Монтаж систем упрощался тем, что

сами теплосчётчики, расходомеры и

термопреобразователи уже были уста

новлены во всех домах. Требовалось

только установить оборудование для

сбора данных.

Применение готового оборудования

известных зарубежных фирм в качестве

устройств передачи данных существенно

упростило подсистему сбора информа

ции и позволило повысить надёжность и

эффективность функционирования сис

темы в целом. Использование GSM свя

зи (модем MC35i Terminal) позволяет оп

рашивать тепловычислители даже там,

где по каким либо причинам нет воз

Рис. 2. Фрагмент системы:

можности подключения к сети Ethernet.

подключение теплосчётчика

Включение в подсистему сбора данных

и шкаф с теплосчётчиком

49

встраиваемых компьютеров фирмы

и модемом

СТА 3/2010

© СТА-ПРЕСС

www.cta.ru

С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / К О М М У Н А Л Ь Н О Е Х О З Я Й С Т В О

RS 232

RS 232

БП1

24 В

24 В

Теплосчётчик

Датчики

Теплосчётчик

БП1

Датчики

Антенна

RS 232

220 В

Ethernet

RS 232

220 В

Сеть питания

Сеть питания

GSM модем

12 В

БП2

здания/объекта

Компьютер

24 В

БП3

здания/объекта

а

б

Рис. 3. Схема подсистемы сбора данных с теплоузла: а – при использовании GSM"модема; б – при использовании встраиваемого компьютера

GNU/Linux (ядро 2.6.14), СУБД MySQL

разные протоколы обмена данными, но

тать, то после восстановления сеанса

5.0.19.

Компьютеры

установлены в

и разные форматы ведения архива. По

связи программа собирает все пропу

электрощитовых помещениях домов.

этому для каждого типа счётчика был

щенные ранее данные и заносит в базу

Сервер сбора и хранения данных рас

разработан свой модуль опроса и кон

данных. Тем самым исключаются пробе

положен в организации, занимающейся

вертирования архива в базу данных. Не

лы в информации.

непосредственным обслуживанием теп

зависимо от протоколов обмена, фор

лоузлов. Сервер работает под управле

матов архивов и способа сбора показа

Программа «Менеджер

нием ОС МS Windows. На нём функцио

ний (через GSM сеть или сеть Ethernet)

данных СКАУТ"тепло»

нируют программы сбора и предвари

результатом является заполнение пока

Для аналитической обработки полу

тельной подготовки данных. К серверу

заниями единой базы данных.

ченных и предварительно подготовлен

подключён GSM модем с антенной 905

На данный момент разработаны прог

ных архивных данных была разработана

GSM Mini super, посредством которого

раммы для

опроса теплосчётчиков

программа «Менеджер данных СКАУТ

производится автоматический опрос до

ТЭМ 106, ВКТ 7, Т 21 «Комбик», КСТ

тепло». Для оперативного реагирования

мовых GSM модемов и занесение пока

22 «Прима» и аналогичных.

на возможные критические ситуации

заний в базу данных. Те теплосчётчики,

База данных позволяет вести суточ

анализ в программе ведётся в основном

которые

подключены

через домовые

ный и часовой архивы показаний. Зна

по часовым данным.

серверы

(встраиваемые компьютеры),

чения таких показателей, как масса, объ

Назначение программы:

опрашиваются по сети Ethernet.

ём, энергия и наработка, здесь хранятся

● ввод данных об оборудовании в базу

К серверу сбора и хранения данных,

в виде интегральных характеристик, то

данных;

поддерживающему базу данных, под

есть значений, накопленных с начала ра

● индикация наличия преобразованных

ключаются АРМ операторов. Основ

боты тепловычислителя до текущего ча

данных (как суточных, так и часовых);

ным из них является АРМ диспетчера

са (или суток), и чтобы вычислить значе

● табличное и графическое отображе

обслуживающей организации, именно

ние определённого показателя за час

ние показаний тепловычислителя,

с него производится отслеживание си

(сутки), берётся разность между его ин

температуры атмосферного воздуха;

туации с оперативным реагированием в

тегральными

значениями текущего и

● расчёт потребления воды и энергии,

случае

необходимости. Дополнитель

предыдущего часа (суток), хранящимися

формирование отчётов для тепло

ные АРМ установлены в управляющих

в базе данных. Показания температуры,

снабжающих организаций;

компаниях. АРМ представляет собой

давления и расхода представлены сред

● анализ показаний с целью выявления

IBM PC совместимый компьютер под

ними суточными (или часовыми) значе

возможных критических ситуаций.

управлением MS Windows, на котором

ниями. Объём базы данных – чуть более

«Менеджер данных СКАУТ тепло»

установлено программное обеспечение

10 Мбайт за отопительный сезон на один

состоит из трёх функциональных блоков:

«Менеджер данных СКАУТ тепло».

теплосчётчик. Некоторые теплосчётчи

● блок администрирования;

Все АРМ по сети Ethernet соединяются

ки позволяют вести одновременный учёт

● блок отображения и отчётов;

с серверной базой данных.

по нескольким типам расхода (отопле

● блок анализа.

ние, горячее водоснабжение), в базе дан

Блок администрирования позволяет

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ных сохраняются значения показателей

ввести в базу данных и отредактировать

Для решения задач учёта было разра

для каждого из этих типов расхода.

информацию о теплосчётчиках, их мар

ботано программное обеспечение, поз

Для опроса показаний теплосчётчика

ках и параметрах. После того как заданы

воляющее обрабатывать собираемую

из всего комплекса программ предва

марка и параметры конкретного тепло

разнородную информацию и вносить её

рительной подготовки данных автома

счётчика, можно вводить его индивиду

в единую базу данных.

тически выбирается та, которая соответ

альные данные.

ствует марке теплосчётчика и выбран

Блок отображения и отчётов выполня

Комплекс программ

ному способу сбора показаний. Как

ет следующие функции:

предварительной

только новый теплосчётчик регистри

● табличное и графическое отображе

подготовки данных

руется в базе, сервер сбора и хранения

ние показаний тепловычислителя;

Комплекс программ

предваритель

данных сразу же выбирает из неё ин

● расчёт потребления воды и энергии;

ной подготовки данных предназначен

формацию о параметрах связи с этим

● формирование отчётов для тепло

для сбора архивной информации тепло

теплосчётчиком, циклически опраши

снабжающих организаций;

вычислителей и конвертирования раз

вает его и заносит показания в базу дан

● учёт температуры атмосферного воз

нородных данных в единую информа

ных. Если связь с каким либо теплоуз

духа (опционально).

50

ционную базу. Разные марки тепло

лом прерывается, а сам теплосчётчик

Отображение информации и форми

счётчиков предусматривают не только

при этом исправен и продолжает рабо

рование отчётов производятся в про

www.cta.ru

© СТА-ПРЕСС

СТА 3/2010

Рис. 4. Одновременное отображение информации о температуре теплоносителя на выходе

из котельной и на входе в здание

грамме отдельно для каждого тепловы

● разность

температур

прямого

(по

числителя. Данные можно просмотреть

дающего) и обратного трубопроводов

как в табличном, так и в графическом

ниже минимальной (в зимний период);

виде. При построении графиков выби

● резкое изменение в летний период по

раются тип системы расхода (отопление

казаний

одного

из

термодатчиков

или горячее водоснабжение) и парамет

(например, в обратном трубопроводе

ры, для которых строятся графики.

по отношению к прямому трубопро

Программа даёт возможность строить и

воду), свидетельствующее о возмож

графики значений параметров, и графи

ной неисправности термопреобразо

ки потреблений (для массы, объёма и

вателей;

энергии) или разностей параметров (для

● разница давлений прямого и обратно

температуры, расхода и давления).

го трубопроводов выше предельного

Программа позволяет на одном графике

значения;

отражать данные сразу двух теплосчёт

● отрицательная разница между массой

чиков, находящихся на одном трубопро

теплоносителя прямого и обратного

воде. Это позволяет оценить, например,

трубопроводов;

потери тепла на теплотрассе, соединяю

● превышение предельных значений

щей котельную и здание (рис. 4).

любого из параметров.

В дальнейшем при обсуждении ре

Для системы горячего водоснабжения

зультатов использования программы мы

как основные условия рассматриваются:

более подробно остановимся на воз

● неисправность

расходомеров

(по

можностях анализа, которые даёт ис

требление массы теплоносителя об

пользование графического представле

ратного

трубопровода превышает

ния данных.

потребление массы

теплоносителя

В программе также предусмотрена

прямого трубопровода);

возможность построения и анализа гра

● утечки в ночное время (большая разни

фиков температуры атмосферного воз

ца масс теплоносителя обратного и пря

духа. Это позволяет оценить потери теп

мого трубопроводов в ночное время);

ла на теплотрассе и непосредственно са

● превышение предельных значений

мим зданием.

любого из параметров.

Блок анализа предназначен для авто

матического поиска и регистрации не

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ

штатных режимов и неисправностей

ПРОГРАММЫ

оборудования. Поиск проводится по за

В настоящее время разработанный ап

ранее установленным оператором усло

паратно программный комплекс внед

виям. Для отопления в качестве основ

рён в городах Калуге, Обнинске и Бала

51

ных условий выступают:

баново.

СТА 3/2010

© СТА-ПРЕСС

www.cta.ru

www.cta.ru

© СТА-ПРЕСС

СТА 3/2010