Компьютерный мониторинг систем теплообмена зданий как способ экономии и предотвращения аварийных ситуаций

КОМПЬЮТЕРНЫЙ МОНИТОРИНГ СИСТЕМ ТЕПЛООБМЕНА ЗДАНИЙ КАК СПОСОБ ЭКОНОМИИ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

А.А. Плотников, Д.А. Гладских

Увеличение количества узлов учета тепловой энергии требует нового подхода к сбору, обработки и хранения данных. Современные технологии передачи данных с использованием GPRS и EDGE позволяют организовать систему централизованного учета энергоресурсов и контроля состояния узлов учета.

На сегодняшний день внедрение автоматизированных систем учета энергоресурсов является наиболее перспективным в развитии энергосберегающих технологий. В первую очередь это связано с массовым введением систем энергоучета на небольших объектах коммунального и индивидуального строительства. Количество абонентов, устанавливающих узлы учета тепловой энергии (УУТЭ) и осуществляющих учет энергоресурсов, стремительно растет, и единственно возможным способом обслуживания таких абонентов является организация централизованного учета энергоресурсов, в рамках которого должны решаться следующие задачи:

сбор, обработка, регистрация, отображение и документирование информации в необходимой форме и количестве для расчета с энергоснабжающей организацией;

контроль основных параметров энергоносителя;

управление расходом тепла в соответствии заданным технологическим режимом;

своевременное обнаружение и возможность скорейшей ликвидации аварийных ситуаций;

поиск способов экономии энергоресурсов.

Выполнение последнего пункта достигается как осуществлением рационального использования энергоресурсов, так и снижением факторов, приводящих к их потере.

Практика показывает, что наибольшее снижение потребления тепловой энергии у абонентов достигается при оптимизации теплопотребления с помощью автоматизированных систем. Экономия при этом составляет:

в жилых зданиях и зданиях с круглосуточным пребыванием рабочего персонала -до 20%;

в зданиях, где персонал пребывает только в дневное время - до 40%;

Основными же факторами, приводящими к потере энергоресурсов, являются:

перегрев зданий в переходный период отопительного сезона из-за ограничений по снижению температуры воды в сети на нужды горячего водоснабжения;

отсутствие регулирования по внешним параметрам (наружная температура, солнечная радиация, ветер и др.);

отсутствие качественного контроля эксплуатации тепловых пунктов.

Скорость и надежность решения задач системы централизованного учета, а также уровень трудозатрат обслуживающего персонала определяют эффективность ее работы. Во многом эта эффективность определяется уровнем применяемых технологий сбора данных. С ростом количества обслуживаемых УУТЭ вклад данной составляющей становится все заметнее.

На протяжении многих лет основными способами сбора дынных были ручной съем показаний с приборов и модемный доступ по коммутируемым телефонным линиям. Распространение и удешевление сотовой связи стандарта GSM позволили оборудовать УУТЭ GSM-модемами. В последнем случае передача данных осуществляется с использованием технологии CSD (Circuit Switched Data - технология передачи данных по голосовым каналам со скоростью до 9,6 Кбит/с) или HSCSD (High Speed Circuit Switched Data - за счет использования нескольких речевых каналов для передачи одного потока данных скорость может достигать 57,6 Кбит/с). В системах учета, исполь-

зующих данную технологию, доступ диспетчерского компьютера к узлу учета осуществляется с помощью телефонного или GSM-модема. Обмену данными компьютера и приборов при этом предшествуют процедуры, присущие модемному доступу по коммутируемым телефонным линиям, - набор телефонного номера и установление связи между модемами. Однако, несмотря на простоту и мобильность такого способа сбора данных, он имеет ряд существенных недостатков:

может осуществляться только последовательный опрос узлов учета;

невозможно отслеживать параметры энергоносителей в реальном времени;

большая длительность процесса опроса (даже при передаче незначительного объема информации);

высокая стоимость эфирного времени.

Из-за вышеперечисленных недостатков использование модемной связи для большого количества обслуживаемых объектов становится нецелесообразным.

Значительного уменьшения временных и материальных затрат на сбор информации в больших системах можно достигнуть применением для передачи данных технологии GPRS. GPRS (General Packet Radio Service - пакетная радиосвязь общего назначения) - технология передачи пакетов протокола IP в сотовой сети, обеспечивающая доступ мобильного оборудования к сети Интернет. По сравнению с CSD и HCSD, GPRS использует более эффективные способы передачи информации, которые позволяют одновременно обмениваться данными и использовать речевой канал связи.

Наиболее передовой технологией, идущей на смену GPRS, является технология EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution), главное отличие которой от GPRS -использование нового способа модуляции радиосигнала, что повышает скорость передачи данных в несколько раз. В остальном EDGE использует те же принципы логической организации канала передачи данных.

Основные преимущества использования технологий GPRS и EDGE для обмена данными диспетчерского компьютера и приборов УУТЭ следующие:

считывание информации может выполняться параллельно со всех узлов учета, входящих в систему;

общее время считывания данных определяется пропускной способностью интернет-канала на стороне диспетчерского компьютера;

GPRS является одной их самых недорогих технологий, предоставляемых операторами сотовой связи для передачи данных, тарификация осуществляется по объему переданной информации, а не по времени соединения, как в случае CSD / HSCSD;

доступ к узлу учета может быть осуществлен из любой точки земного шара. Для этого необходим только компьютер, подключенный к глобальной сети Интернет.

Для применения в системах централизованного учета энергоресурсов технологии GPRS оборудование систем учета должно соответствовать следующим требованиям:

поддержка технологии GPRS устройствами передачи данных, подключаемым к приборам энергоучета;

поддержка самими приборами энергоучета определенных процедур (регистрация в сети, установление IP-сеанса, обеспечение передачи данных по сети Интернет по протоколу TCP/IP, возможность отправки оператору связи US SD-запросы, также желательно, чтобы прибор поддерживал механизм передачи данных, использующий при работе в сети Интернет фиксированный (публичный) IP-адрес);

обеспечение определенных мер безопасности при передачи данных (защита настроечных параметров приборов энергоучета от несанкционированного изменения, защита от преднамеренной фальсификации (подмены) данных с помощью имитации работы приборов учета в сети).

Эффективность системы централизованного учета зависит не только от оборудования, установленного на УУТЭ и диспетчерском рабочем месте, но в не меньшей сте-

пени и от программного обеспечения (ПО), использующегося для сбора, обработки и хранения данных. Практика показывает, что для корректной работы всей системы данное ПО должно удовлетворять следующим требованиям:

возможность сбора данных с разных источников (с приборов, предназначенных для ручного снятия показаний, посредством модемного доступа по коммутируемым телефонным линиям и сотовой связи, а также с использованием технологий GPRS и EDGE) и приборов от различных производителей;

хранение данных в единой базе данных с возможностью оперативного резервирования и восстановления;

возможность одновременного доступа к базе данных с нескольких компьютеров для анализа и обработки информации разными сотрудниками организации;

представление собранных данных в наглядной форме.

Переход к новым технологиям организации централизованного учета позволяет не только получать большие объемы данных с приборов за меньшее время, но и вести мониторинг состояния различных параметров в реальном времени, что позволяет мгновенно отслеживать возникновение различных нештатных ситуаций на объектах. Помимо приборов учета энергоносителей, на объектах могут быть установлены различные дополнительные датчики, фиксирующие незаконное проникновение посторонних на объект, отслеживающие состояние помещения, где установлен УУТЭ, трубопроводов, такие, как датчики затопления помещения, пожарная и охранная сигнализации. Естественно, в этом случае предъявляются дополнительные требования ко всему программно-аппаратному комплексу.

Установка подобных систем мониторинга позволяет заблаговременно отслеживать не только аварийные ситуации как факт, но и тенденции к износу и ухудшению параметров функционирования оборудования, а, следовательно, осуществлять своевременные ремонт и замену.

Данный подход к организации учета энергоносителей выгоден не только абоненту, который получает реальную экономию и оперативное устранение нештатных ситуаций, но и теплопоставляющим организациям. Последние имеют возможность в этом случае получать всю необходимую информацию об объекте в режиме реального времени, отслеживать аварийные ситуации на теплотрассах для скорейшего ремонта.