Не отступай и не сдавайся !!!

+7(495)233-9079
arduino4home@gmail.com

Оказываем услуги по организации эффективного Документооборота малым и средним предприятиям. Работаем на Вашей информационной инфраструктуре. Подробнее >>>

МАСШТАБНЫЕ И НИЗКОЗАТРАТНЫЕ СИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ


Автор Е.Д. Консон

Применяемое оборудование и программное обеспечение
 
Всё оборудование ЗАО «Взлет», выпускавшееся ранее и выпускающееся в настоящее время, в том числе:
 
Теплосчетчик-регистратор с импульсными входами. До трёх тепловых систем. До 9-ти трубопроводов. Имеется автореверс.
Взлет ТСРВ-024M
Теплосчетчик-регистратор с импульсными входами. Одна тепловая система. До 4-х трубопроводов.
Взлет ТСРВ-026M
Теплосчетчик-регистратор с импульсными входами. До трёх тепловых систем. До 9-ти трубопроводов. Предназначен для применения в сложных условиях эксплуатации.
Взлет ТСРВ-027
Теплосчетчик-регистратор с импульсными входами. 3-x канальный. Работает встроенной аккумуляторной батареи.
Взлет ТСРВ-033
Теплосчетчик-регистратор с импульсными входами. 3-x канальный. Наличие внешнего источника питания и встроенной аккумуляторной батареи, которая позволяет работать прибору в случае отключения внешнего питания.
Взлет ТСРВ-034
Область применения

Везде, где требуется оперативный контроль за состоянием измеряемых параметров и оборудования!!!

Оказываем услуги по созданию и настройке систем диспетчеризации (сбора и обработки информации).

Происходящие и планируемые масштабные преобразования ЖКХ в условиях ограниченных финансовых ресурсов требуют соответствующих решений для систем диспетчеризации и учета теплопотребления. В статье рассматривается, как на основе современных информационных технологий совместить две, на первый взгляд, противоречивые характеристики систем, вынесенные в заголовок.

О возможных подходах

Значительное число предлагаемых для ЖКХ систем в той или иной мере копирует подходы, принятые в системах централизованного контроля промышленных предприятий. В ряде случаев применяются предназначенные для этого SCADA-пакеты. Акцент делается на отображении текущего технологического состояния. Применяются геоинформационные интерфейсы с нанесением текущих данных на схемы, с контролем на соответствие централизовано задаваемым уставкам и т.п.  Обычно такие системы ограничиваются масштабами показательного микрорайона. Сложно представить, что при внедрении домового учета и соответствующем расширении масштабов, столь детальный централизованный контроль окажется эффективным и уместным.  Этот подход можно считать обоснованным, когда система обслуживает взаимоотношения оптовых поставщика и потребителя на границах раздела, где соблюдение технологии существенно влияет на  выполнение договорных обязательств перед большим числом конечных потребителей.

Очевидно, что схемы централизованного контроля, основанные на циклическом опросе состояния, теряют свою эффективность с увеличением числа узлов из-за удлинения цикла опроса. Если ограничить период, возрастает системный трафик, поддержание которого может вызвать существенные затраты. В любом случае централизованный опрос состояния прибора в тот момент, когда он функционирует нормально (а преимущественно он находится в этом состоянии) можно отнести к непроизводительным затратам системы. Поэтому для данной задачи целесообразным является распределенный контроль, когда оценка состояния выполняется на узле, а диспетчерская система получает только информацию об отклонениях. Такой подход возможен, поскольку большинство применяемых приборов содержат средства диагностики и технологического контроля.

На наш взгляд,  массовая диспетчеризация на уровне домового учета должна решать две основные задачи:

  1. оперативно информировать о нештатных ситуациях, зарегистрированных прибором учета, а также о состоянии помещения узла (охранная, пожарная сигнализация, затопление и т.п.),
  2. обеспечивать передачу накопленных значений для автоматизации коммерческих расчетов.

Интерфейсы и среда передачи данных

Самым распространенным интерфейсным решением для приборов теплового учета является встраивание в приборы цепей стандарта RS-232 и/или RS-485. Оба интерфейса не обеспечивают полной системной интеграции, но могут работать как промежуточные, участвующие в подключении к среде передачи данных.

Для передачи может использоваться многофункциональная среда коллективного пользования, либо среда, специально созданная для решения конкретной задачи диспетчеризации. Создание масштабной специализированной среды в большинстве случаев приведет к затратам большим, чем применение средств коллективного пользования.

К  перспективной среде коллективного пользования можно отнести сотовую связь и мультисервисные кабельные сети. В обоих случаях стоимость оборудования для подключения приборов к сетям приблизительно одинакова. Однако сотовые сети в настоящее время предоставляют гораздо большее покрытие, чем кабельные. Кроме того, конкуренция между сотовыми операторами, работающими на одной территории,  позволяет пользователям выбирать эффективные решения.

Основой для экономически оправданного использования связи стандарта GSM 900/1800 является повсеместное внедрение пакетной передачи данных (GPRS). Тарификация данной услуги производится по объему информации. Поскольку она разработана для массового подключения мобильных устройств к Интернету, услуга предполагает приемлемые затраты для типичного индивидуального пользователя Интернета. Объем считываемых приборных данных существенно меньше. Достаточно сказать, что в большинстве случаев объем месячных данных, включая часовые и суточные показатели, не превышает 300-500 Кбайт. Платеж в зависимости от оператора и времени суток, когда производилось считывание,  может составлять 1-3 рубля.

Отметим, что получившие определенное распространение коммутируемые телефонные сети, хотя являются средой коллективного пользования, не могут считаться приемлемым решением. Их принципиальным недостатком является обеспечение в каждый момент времени только подключения «точка-точка», тогда как для задач диспетчеризации необходимо подключение «многие – к одному». Кабельные сети и пакетная передача данных обеспечивают такое подключение.

Структурное решение

С учетом приведенной аргументации ЗАО «Взлет» разработало и приступило к серийному выпуску программно-аппаратных средств, обеспечивающих построение тиражируемых диспетчерских систем на основе GPRS-услуги сотовых сетей. Структурная схема такой системы приведена  на рисунке 1. Используется специализированный адаптер Взлет АС (исполнение АССВ-030). 

С одной стороны адаптер снабжен интерфейсами RS-232 и RS-485 для подключения к одиночным приборам и/или группам приборов. С другой стороны обеспечивает доступ к сотовой GPRS-услуге. Опуская детали, можно сказать, что эти средства позволяют организовать передачу данных между приборами и диспетчерским компьютером на основе протокола TCP/IP, если компьютер имеет фиксированный IP-адрес.

Сервер диспетчерского компьютера, обслуживающий выделенный для данной задачи порт, при установлении соединения с прибором открывает сокет, в рамках которого происходит обмен данными. По завершению обмена сокет закрывается.

При установлении соединения сотовому абоненту выделяется динамический IP-адрес. Поэтому существует представление, что GPRS-услуга непригодна для диспетчеризации, т.к. заранее адрес удаленного абонента неизвестен и невозможно установить соединение по инициативе центрального компьютера.  В адаптере это решено с помощью CSD-вызова со стороны центрального компьютера. Адаптер отклоняет такой входящий звонок без установления CSD-соединения, следовательно, и без соответствующей тарификации. В ответ на вызов с его стороны устанавливается TCP/IP-соединение. Это решение и ряд других возможностей запатентованы [1]. 

При обмене на основе GPRS фактическим ограничением числа приборов, одновременно подключенных к диспетчерскому компьютеру, является пропускная способность канала подключения к Интернету. Например, подключение через ADSL-модем, работающий на абонентском участке обычной коммутируемой телефонной линии, может обеспечить одновременное взаимодействие с несколькими сотнями приборов. При этом неравномерность загрузки канала связи будет выравниваться буферизацией, автоматически осуществляемой на стороне Интернет-оператора. Линия при этом остается доступной для абонента коммутируемых сетей.

Подключение к Интернет-оператору с помощью выделенных линий с большей пропускной способностью может многократно увеличить количество абонентов и довести их до нескольких тысяч и даже десятков тысяч, то есть обеспечить масштабы необходимые для домового учета. Подчеркнем, что в данной системе каждый абонент не находится в постоянном TCP/IP-соединении с диспетчерским компьютером. Сокет открывается только при необходимости передачи данных.

Как отмечалось, диспетчерский компьютер должен быть доступен из внешней сети по фиксированному IP-адресу. Если это компьютер корпоративной сети и не имеет непосредственного выхода в Интернет, то указывается адрес шлюза. Шлюз настраивается так, чтобы перенаправлять пакеты с адресами портов, которые обслуживает диспетчерский сервер.

Работа через Интернет не является обязательной. Можно использовать внутренний фиксированный адрес доступный через шлюз непосредственно из корпоративной сети GSM-оператора. Это требует дополнительного согласования с ним. Подчеркнем, что здесь не рассматривается случай, когда GSM-оператор при таком подключении предоставляет абонентам статические IP-адреса. Эта услуга имеет неприемлемо высокую стоимость. Для задачи диспетчеризации достаточно выделения динамических адресов.

Программное обеспечение

Заинтересованными в получении непосредственного информационного доступа к приборам учета могут быть различные организации: сервисные службы, службы поставщика и потребителя энергоресурса. Например, сервисная служба осуществляет подготовку коммерческих отчетов, устраняет неполадки и отказы на основе полученных сообщений о нештатных ситуациях. Службы поставщика должны иметь возможность контролировать неизменность установочных параметров, влияющих на расчеты. Обычно они оговариваются при заключении договоров. В свою очередь, службы потребителя должны иметь возможность контролировать соблюдение температурного графика и т.п. В обсуждаемой схеме показано, что непосредственное взаимодействие с прибором осуществляет только диспетчерский компьютер. Однако это не является препятствием. Программный комплекс Взлет СП [2,3] позволяет осуществить доступ сторонних организаций на основе схемы приведенной на рисунке 2. При этом маршрутизация запросов и используемые узлы остаются скрытыми от конечного пользователя. У него создается впечатление непосредственного подключения компьютера к приборам. 

Все задействованные в этой схеме компьютеры должны иметь фиксированные IP-адреса и установленный комплекс Взлет СП. Для сторонних компьютеров достаточно установить минимальный (базовый) вариант. Разграничение и контроль доступа осуществляет диспетчерский компьютер. Все приборы можно разбить на произвольные группы и регулировать доступ тех или иных организаций к различным группам.

В рамках предложенной схемы можно, например, осуществить периодическую рассылку температуры холодной воды со стороны теплоисточника в приборы, установленные у потребителей, что существенно повысит объективность приборного учета.

Комплекс Взлет СП обеспечивает не только сбор накопленных значений и прием сообщений о нештатных ситуациях. В любой момент времени можно получить доступ к текущим значениям каждого прибора. Поддерживается доступ не только к приборам теплового учета. Парк приборов содержит регуляторы отопления, газовые счетчики, расходомеры счетчики воды, сумматоры электрической энергии и мощности и т.п. Включены приборы не только ЗАО «Взлет», но и ряда сторонних производителей. В другие системы комплекс может встраиваться на основе OPC-интерфейса. В этом случае он исполняет функции OPC-сервера.

Совокупность измерительных приборов, аппаратных средств информационного доступа к ним и программного ядра Взлет СП образуют информационно-измерительную систему Взлет ИИС. Она зарегистрирована за №24591-03 в Государственном реестре средств измерений (Сертификат Госстандарта об утверждении типа средства измерений №14524 от 07.04.2003).

Таким образом, предлагаемые средства позволяют реализовать диспетчеризацию и учет при предоставлении различных видов энергоносителей конечным потребителям и могут использоваться для коммерческих расчетов.

Аппаратные средства

Базовым элементом для построения системы является адаптер АССВ-030 [4], поэтому подробнее опишем его структуру и возможности. Адаптер содержит сотовый модуль и микроконтроллер, который управляет его работой и приборным интерфейсом.

Пользователем может быть выбран интерфейс RS-232 или RS-485. Интерфейс RS-485 позволяет подключить к адаптеру группу приборов, а также вынести его в зону устойчивого радио обмена, если место установки прибора находится в радио тени. Обычно узлы теплового учета размещаются в подвальных помещениях, где не всегда можно обеспечить устойчивый радио доступ. В таких случаях достаточно расположить адаптер на лестничной клетке.

Перед установкой на место постоянной эксплуатации в адаптер заносятся данные, необходимые для взаимодействия с GSM-оператором и организации соединения с диспетчерским компьютером.

Адаптер может обеспечить обмен данными с любым из приборов подключенной к нему группы. Дополнительно состояние одного из них может постоянно контролироваться. Для этого пользователь выбирает из полного списка нештатных ситуаций регистрируемых таким прибором те, сведения о которых должны поступать диспетчеру. Указывается периодичность оценки состояния прибора (в минутах от 1 до 255).  С указанной периодичностью адаптер запрашивает у прибора соответствующие переменные и оценивает его состояние. Здесь уместно упомянуть, что получившие распространение в последнее время приборы с автономным питанием имеют ограниченные возможности применения в диспетчерских системах, в том числе, и в описываемой. Постоянный обмен с таким прибором вызывает повышенное энергопотребление. Оценка же состояния с большим периодом снижает эффективность любой диспетчерской системы.

GPRS-услуга является фоновой для сотового оператора, то есть при перегрузке сети ее приоритет ниже, чем у CSD-услуги. Пользователь может указать, чтобы при временной недоступности GPRS-обмена сообщения о нештатных ситуациях передавались как SMS. Приоритет этих сообщений такой же, как у голосовых соединений.

Адаптер содержит дополнительные дискретные входы для подключения извещателей (до четырех), срабатывание которых вызывает соединение. Уровни срабатывания и состав сигналов определяется пользователем. Таким образом обеспечивается контроль состояния помещения узла учета.

Для передачи накопленных значений пользователем задается расписание соединений. Использование расписания позволяет равномеризовать трафик, и сделать поступление данных скрытым процессом, не требующим участия диспетчера. Базы данных  актуализируются автоматически.

Перечисленные выше условия вызывают соединения по инициативе адаптера. Как указывалось выше, соединения со стороны диспетчерского компьютера инициируются им с помощью вызывного звонка.

Большинство из задаваемых пользователем параметров может быть изменено дистанционно со стороны диспетчерского компьютера. Можно, например, отключать/включать слежение за теми или иными нештатными ситуациями, изменять расписание и т.п. Таким образом обеспечивается динамическая реконфигурация системы.

Резидентное программное обеспечение адаптера построено как ядро и набор сменных драйверов. Ядро выполняет универсальные функции по установлению и поддержанию связи с диспетчерским компьютером. Драйверы учитывают особенности конкретных приборов. Они загружаются в адаптер при его начальной настройке. Это обеспечивает гибкость системы. Включение в нее прибора нового типа требует только разработки соответствующего драйвера и никак не отражается на аппаратной части адаптера.

Поскольку адаптер может устанавливаться в помещениях, куда не ограничен доступ посторонних лиц, в качестве определенной меры вандалозащиты выбрана непривлекательность конструктивного исполнения. Адаптер оформлен в виде пластмассовой распределительной коробки серого цвета с тремя гермовводами (питание, интерфейсные цепи, извещатели). В базовом исполнении антенна размещена внутри корпуса. Имеется исполнение с внешней антенной. На лицевой стороне корпуса отсутствуют органы индикации и управления. Имеется этикетка, которая может быть удалена. Ряд переключателей, задающих режим работы,  и светодиодные индикаторы, необходимые при монтаже и запуске устройства, размещены под крышкой.

         Заключительные замечания

Подчеркнем ряд определяющих особенностей описанных систем:

  • использованы две наиболее интенсивно развиваемые цифровые среды передачи данных – сотовая связь и Интернет, что уже в настоящее время позволяет достигнуть приемлемых экономических показателей и обеспечить снижение затрат в будущем;
  • обеспечена практически неограниченная масштабируемость систем;
  • предоставлена возможность непосредственного информационного доступа к приборам учета для всех заинтересованных организаций;
  • задача решена в рамках сертифицированной информационно-измерительной системы, что является обязательным условием для применения в коммерческих расчетах.

Сведения об авторе:

Консон Е.Д., Департамент перспективного развития ЗАО «Взлет».

ЛИТЕРАТУРА

  1. Консон Е.Д., Устройство  диспетчеризации территориально разнесенных объектов, Патент RU ЦЦЦЦЦЦЦ, ДД.ММ.2005
  2. Консон Е.Д., Информационные возможности приборной сети // Энергосбережение, 2002, №5, с.30
  3. Сеть приборов Взлет СП. Руководство пользователя.  
  4. Адаптер сотовой связи АССВ-030. Руководство пользователя.
Планируете создать бизнес? Ваш бизнес болен или планируете его расширение? Нужна помощь? Обращайтесь !!! Гарантия конфиденциальности!!!
==> Прайс-лист. ==> Подробнее.
Выражаем искреннюю благодарность авторам материалов, размещённых на сайте.
1C 1С Бит (бухучёт и торговля) FreeBSD Linux VMWare
Veeam HP Oracle VirtualBox IBM
Полезные ссылки

АРХИВ САЙТА
Исключительно информационная поддержка!!! И ничего более!!!

Хостинг нашего сайта осуществляется узлом www.cherepovets-city.ru
© 2000-2018 - 29/1/14 7:44