Система учета потребления энергоресурсов в многоквартирных жилых домах

Под автоматизированной комплексной системой учета энергоресурсов следует понимать такую систему, которая позволяет вести учет всех энергоносителей, используемых в доме, с разделением этого учета по выделенным участкам (квартирам, офисам, магазинам и т.п.). Система должна иметь возможность гибкой и оперативной настройки конфигурации этих участков либо по территориальному, либо функциональному признакам.
Автоматизированная комплексная система учета энергоресурсов позволяет оценить долю каждого энергоносителя в общем расходе ресурсов, снизить затраты на эксплуатацию общедомовых систем учета. Она позволяет оценивать текущее состояние и эффективность использования приборов учета, осуществлять расчет по фактически потребленным энергоресурсам, определять уровень удельных затрат в единице выпускаемой продукции при установке системы на промышленном предприятии.

В связи с идущей реформой ЖКХ растет интерес жильцов к системам, позволяющих вести учет фактического расхода энергоносителей. Так Правительство Москвы 16 мая 2006г. приняло постановление №803-РП "О внедрении единой автоматизированной системы коммерческого учета потребления энергоресурсов", ставящее своей целью учет энергоресурсов в домах, квартирах жилых домов и нежилых строениях, принадлежащих г. Москве. Вполне очевидно, что подобные решения будут приниматься в ближайшее время и на региональных уровнях.
Внедрение предлагаемой системы учета ресурсов дает ряд неоспоримых преимуществ:
1. Возможность оплачивать за фактически потребленные энергоресурсы и, как следствие, создание объективной системы расчетов между потребителями и поставщиками энергоресурсов.
2. Сокращение общего потребления расходов угля, мазута, газа и т.п. на уровне города в связи с экономией энергоресурсов жильцами домов.
3. Оперативная передача информации о расходах на уровне квартир и домов энергоснабжающим службам.
4. Введение многотарифного учета по каждому из измеряемых параметров при использовании однотарифных приборов учета.
5. Информированность ремонтных служб о неисправностях в оборудовании.
6. Формирование платежных форм для жильцов с учетом концепции распределения стоимости общедомовых затрат на энергоресурсы. Предлагаемая автоматизированная система сбора и обработки информации отличается от известных по двум основным показателям: во-первых, позволяет измерять расход тепловой энергии в квартирах не зависимо от разводки труб отопления (патент России №21380219), и, во-вторых, характеризуется невысокой стоимостью. Система позволяет вести учет расходов всех видов энергоресурсов как по каждой квартире, так и дому в целом. Учет любого из регистрируемых параметров может производиться по многотарифной системе, при использовании обычных однотарифных приборов.
Все устройства, входящие в состав системы, выполнены на современной элементной базе, оснащены развитыми системами автодиагностики технического состояния, просты и надежны в эксплуатации.
Приборы учета представлены датчиками температуры и регистраторами импульсов с подключенными к ним первичными приборами учета. Регистраторы импульсов предназначены для получения и хранения информации от датчиков, имеющих импульсный выход, в т.ч. горячей и холодной воды, электрической энергии, газа и т.п. Датчики температуры позволяют определить разность температур, поэтому они устанавливаются попарно: один на отопительный прибор, второй – на уровень пола. Разность температур в дальнейшем используется для расчета величины потребленной тепловой энергии каждой квартиры.
Узлы учета (обычно квартиры) позволяют сгруппировать датчики по территориальному признаку. Основная задача узлов учета – хранение данных о конфигурации подключенных к нему приборов и обеспечение доступа к ним для сбора данных. Распределенная система позволяет уменьшить риск потери данных и упростить техническое обслуживание системы за счет сокращения времени выполнения операций. Все узлы учета (сеть учета) подключаются к единой шине обмена данными, соединенной с контроллером.
Для присоединения общедомовых приборов учета, оснащенных импульсным выходом, используются стандартные узлы учета, что позволяет присоединять такие приборы к шине любого контроллера практически в любом количестве. Все контроллеры объединены в отдельную сеть (RS485 с гальванической развязкой или Ethernet).
Описываемая информационная система работает следующим образом. Приборы, установленные в квартирах, собирают информацию о расходе электроэнергии, газа, холодной и горячей воды, тепловой энергии в системе отопления и передают по сети в подъездный контроллер, который реализует функцию сервера. Кроме того, он периодически считывает данные с домовых приборов учета и постоянно находится в режиме ожидания запроса от домового контроллера для передачи ему очередного блока данных.

Благодаря однонаправленности передачи, подъездная сеть полностью изолирована от домовой сети и исключает любое вмешательство в работу системы учета ресурсов со стороны WEB-клиентов. Домовой контроллер системы является ведущим, обеспечивая обмен с ПК и выполняя диспетчерские функции.
Другая важная задача – опрос первичных приборов учета, предназначенных для измерения общего уровня потребления ресурсов всем объектом в целом. Кроме того, этот контроллер хранит всю служебную информацию, собирает файлы сведений о потреблении ресурсов и ведет журналы событий, формируемые другими контроллерами. Необходимо отметить, что наличие нескольких копий (реплик) одной и той же информации повышает устойчивость работы системы учета в нестандартных ситуациях. Вычислительные ресурсы ПК также используются для обработки нештатных ситуаций, например, отключений питания, поломок аппаратной части, случаев мошенничества, аварийных ситуаций в коммунальных системах квартир и дома.
Система учета построена как однородная сеть однотипных элементов и создана на основе технологии MicroLAN, разработанной фирмой "Dallas Semiconductor Inc". Сеть передачи данных 1-Wire® Net (еще известная как MicroLAN) – дешевая система обмена данными между промышленным контроллером и сетевыми устройствами. Разработчик сети производит широкий спектр устройств, поддерживающих протокол 1-Wire. Сюда входят: счетчики, датчики температуры, элементы памяти (типа RAM и EEPROM), электронные ключи (iButton) и т.д. Как показал анализ, этот набор компонентов позволяет построить полнофункциональную систему учета расхода энергоресурсов.
Одно из главных достоинств сети – простота управления. Никакое сетевое устройство не может передавать данные, пока к нему не поступит запрос от ведущего узла. Все узлы или устройства подключены к общей шине, образуемой витой неэкранированной парой.
Каждое устройство имеет уникальный сетевой адрес, записанный в прожигаемом при его изготовлении ПЗУ. Каждое устройство оснащено литиевой батареей со сроком службы 10 лет, что позволяет значительно сократить потребляемую мощность, увеличить устойчивость к отключению электроэнергии и максимально упростить кабельную систему, используемую для подключения приборов учета.
Датчик температуры обеспечивает измерение с точностью до 0,1°С. Для нормальной работы термодатчиков во время выполнения измерений, на них необходимо подать постоянное напряжение номиналом 5 В. Благодаря использованию литиевых батарей удалось отказаться от передачи энергии по проводам. Датчики и регистраторы импульсов опрашиваются с периодом 15 минут, а приборы, подключенные к контроллеру системы напрямую, обычно имеют период опроса, равный одному часу.
При расчете потребления ресурсов отдельно взятой квартирой применяется алгоритм, позволяющий учитывать как часть ситуаций, связанных с отказами оборудования, так и возможность объединения нескольких квартир в одну.
Связывание между областями учета (квартирами) и узлами учета производится уже на уровне управляющего компьютера, принимающего информацию от дома в целом, т.е. централизовано, в одной точке. Такое решение позволяет увеличить гибкость системы, облегчить процесс ее обслуживания и упростить программное обеспечение контроллеров. Более того, это позволяет выполнять расчеты при объединении или разделении областей учета, не дожидаясь окончания месяца.
Данные от основного контроллера поступают в персональный компьютер (ПК). На ПК устанавливается следующее прикладное программное обеспечение (ПО): система управления базами данных (СУБД) и программа загрузки формируемых контроллерами данных.
В СУБД формируется база данных (БД), содержащая три группы таблиц:
• журналы состояния объектов системы и ошибок,
• показания сенсоров,
• результаты расчета баланса по каждому виду ресурса.
Процесс загрузки данных осуществляется каждые 15 минут.
Другая особенность алгоритма связана с особенностями учета общедомовых расходов, распределения небаланса между квартирами и отказами системы учета. Регистраторы импульсов обладают возможностью подсчитывать поступившие импульсы независимо от того, производит ли контроллер их опрос. Может сложиться ситуация, когда по какой-либо причине связь с приборами учета в ряде квартир отсутствовала, а затем была восстановлена. Так как система производит составление баланса потребления каждый час, то для таких квартир следует применить какие-либо нормативы. Однако после восстановления связи становится доступной информация о действительном количестве потребленных ресурсов, что требует внесения изменений в ранее сделанные расчеты. Для удобства таких операций контроллеры системы всегда ведут расчет потребления с начала месяца. Накопленные данные каждый час передаются домовому контроллеру.
Такой подход позволяет не только более гибко вносить изменения в итоговый баланс, но и осуществлять распределение общедомовых расходов и небаланса, обеспечивающее наиболее актуальную картину с начала месяца до момента наблюдения. Часовые показатели рассчитываются уже на уровне управляющего компьютера.
Регистраторы импульсов устанавливаются в непосредственной близости от первичных датчиков, которыми являются: приборы учета холодной и горячей воды с импульсными выходами, электронные счетчики электрической энергии и газа. Подсчет импульсов от первичных приборов ведется независимо от наличия внешнего питания и работоспособности самой системы, поскольку обладают встроенной литиевой батареей. Датчики температуры предназначены для измерения температур воздуха и отопительного прибора. Они устанавливаются попарно на каждый отопительный прибор: один на уровне пола, другой на батарее. По этим данным система определяет количество тепла, отданное каждой батареей и, как следствие, тепловой энергии, полученной каждой квартирой. В каждой квартире могут быть установлены различные типы отопительных приборов теплоотдача, у которых разная. Для учета этой разницы вводится понятие удельной теплоотдачи и коэффициента тепловой эффективности отопительного прибора. С помощью этого коэффициента на этапе заполнения таблицы конфигурации учитывается тип отопительного прибора. Использование этого коэффициента позволяет правильно учитывать количество тепла, отдаваемого каждым типом отопительного прибора.

Казачков Владимир Семенович

Когут Станислав Алексеевич

Программа приема данных

Прибор учета типа Датчик Температуры

Прибор учета типа Регистратор импульсов

Узел учета (квартирный прибор)

Прибор учета типа Датчик Температуры

Что же мы имеем в итоге?

1. Использование вышеописанной системы позволяет:
• вести учет за использованием энергоресурсов всеми квартирами и выделенными участками в доме (офисы, магазины);
• определять долю общедомовых затрат энергоресурсов от общего потребления энергоресурсов домом;
• выявлять места с повышенным расходом энергоносителей;
• сократить общий расход энергоресурсов за счет их экономии жильцами дома.
2. Благодаря применению технологии MicroLAN возможно построение системы без использования микропроцессорных приборов, что приводит к резкому снижению как стоимости компонентов системы, так и, соответственно, системы в целом.
3. Система позволяет измерять количество тепловой энергии в локальных объектах без применения дорогостоящих теплосчетчиков.
4. Низкая стоимость изготовления и настройки элементов системы.
5. Экономия за счет простоты технического обслуживания.
6. Установка системы в доме дает экономию на этапе строительства (примерно 1,5 милл.руб.) на дом емкостью сто квартир.
7. Окупаемость составляет примерно 2-3 отопительных сезона.
8. Система имеет возможность интегрироваться с другими системами диспетчеризации здания.
Подробно рассмотрев функциональные возможности системы учета потребления энергоресурсов и, как итог, неоспоримые ее преимущества, можно сделать однозначно положительные выводы в пользу ее применения на объектах. ООО НПФ "Экотерм" (г. Омск)

Возврат к списку