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)