Информационное обеспечение систем учета тепловой энергии

Гербек Ф. Э.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

Одним из основных направлений деятельности коллектива сотрудников ИАПУ ДВО РАН И ЗАО ВИРА, г. Владивосток, последовательно развиваемых с 1994 года, является установка и обслуживание систем учета тепловой энергии. Обслуживание подразделяется на традиционное техническое (профилактика, поверка, диагностика , мелкий ремонт измерительного оборудования и т.п.) и информационное обслуживание. Информационное обслуживание включает в себя сбор результатов измерений, аккумулируемых в архивах тепловычислителей систем учета, и их первичную обработку с последующей передачей в компьютер и формированием Базы Данных (БД) результатов измерений с целью проведения анализа информации для оценки гидравлического и теплового режимов, выявления нештатных и критических ситуаций, подготовки отчетов, выработки рекомендаций обслуживающему персоналу и т.д.

Основным инструментом, применяемым в процессе сервисного обслуживания, является информационноаналитическая система (рис.1), которая и реализует перечисленные выше функции. Использование системы позволяет организовать автоматизированный процесс учета тепловой энергии.

Рис.1 Структура информационно-аналитической системы

Базовой подсистемой информационно-аналитической системы является подсистема сбора данных. Качество и своевременность сбора информации с приборов во многом является определяющим фактором качества работы системы в целом. В свою очередь, процесс сбора информации зависит от следующих технических решений: среда передачи данных (физический уровень), оконечные устройства на удаленных объектах и в центре сбора информации, протоколы передачи данных, программные средства сбора данных.

На сегодняшний день доступны различные варианты среды передачи данных, все они обладают различными

ограничениями. Выбор какого-либо способа передачи данных в качестве единственного был бы не верен по

причине различных условий на объектах. Использование различных сред передачи данных, в свою очередь, может привести к значительному усложнению программных средств. Эта проблема решается правильным выбором оконечных устройств и протоколов передачи данных.

Наибольшее распространение получили следующие среды передачи данных: коммутируемые телефонные линии, сети GSM/GPRS, сеть Интернет и все среды передачи протокола TCP/IP, связь по радиоканалу (радиомодемы, WiFi). В наших условиях передача данных по радиоканалу проблематична по причине сложного рельефа местности и значительного удаления объектов друг от друга и от центра сбора данных. Организация радиосвязи в этом случае потребует создания обширной сети ретрансляторов. Таким образом, имеет смысл рассматривать

только первые три способа связи.

Основная проблема, возникающая при использовании коммутируемых телефонных линий, связана с необходимостью разделять телефонную линию со стационарным телефоном заказчика. Выражается она в том, что персонал заказчика, а также различные устройства (АОН, факс и т.д.), отвечают на входящий звонок раньше, чем модем, срывая сеанс связи с прибором. Эта проблема решается установкой реле, отключающего основной телефон на время съема данных.

Но, в свою очередь, такой подход приводит к тому, что сбор данных с каждого объекта должен быть про-

изведен в строго определенный короткий промежуток времени. Это не всегда выполнимо по причине низкого качества связи, а также, ряду других причин. Также использование реле невозможно при установке на телефонную линию тревожной кнопки для вызова вневедомственной охраны. Альтернативным путем решения этой проблемы может быть использование интеллектуального коммуникационного контроллера на стороне абонента. Это позволит сделать абонента инициатором сеанса связи, но в то же время значительно повысит стоимость абонентского оборудования и, соответственно, лишит данный метод связи его основного достоинства - дешевизны.

Прямым следствием описанных выше особенностей связи по коммутируемым линиям является низкая оперативность сбора информации. Т.к. мы можем собрать информацию только в строго определенное время (как

правило - раз в сутки), мониторинг в режиме реального времени невозможен. Также это усложняет отладку канала связи и оперативное наблюдение за объектом, в том случае, если это будет необходимо.

Причиной большинства сбоев сбора информации является плохое качество телефонной линии на многих объектах. Кроме того, метод связи с приборами, использующийся в настоящее время, когда модем подключается непосредственно к теплосчетчику, значительно усугубляет ситуацию. Дело в том, что этот метод требует модемного соединения на определенной строго фиксированной скорости, что не всегда возможно. Кроме того, в этом случае не могут функционировать средства поддержания устойчивого соединения, заложенные во все современные модемные протоколы низкого уровня, такие как fall-back/fall-forward. Результат - постоянные обрывы связи.

Также на считывание данных с теплосчетчиков SKU-01, SKM-01 и Multical III негативно влияет структура их протокола обмена. В этих теплосчетчиках архивные данные выдаются начиная с конца архива. Т.е. для того, чтобы занести новые архивные данные в базу данных, необходимо считывать архив из прибора до момента стыковки с архивом в базе данных. Если произошел обрыв связи, необходимо начинать считывание сначала. Таким образом, к концу интервала времени, отведенного на опрос объекта, информация так и не будет считана. Эти проблемы могут быть решены путем использования интеллектуального коммуникационного контроллера на стороне абонента, связывающегося с сервером сбора по собственному протоколу, лишенному этого недостатка.

В настоящее время получили большое распространение сети GSM (Global System for Mobile communications). Многие разработчики АСУТП используют их для систем телеметрии. Преимущества связи GSM

- отсутствие параллельных абонентов на линии, удобство установки и настройки, оперативность. Недостатки

- зона покрытия, относительно высокая цена абонентских устройств, повременная оплата. Существует три способа работы с сетью GSM для передачи данных с теплосчетчиков - GSM-Data (CSD), GPRS и SMS. Использование SMS для передачи данных неэффективно по причине низкой пропускной способности и негарантированной доставки сообщений между абонентами. Остальные два метода связи достаточно эффективны и могут быть использованы для плавного перехода с фиксированных телефонных линий на технологии GSM.

В последнее время в связи с распространение технологии ADSL появилось множество организаций, имеющих свой выделенный Интернет-канал. Использование этого канала для сбора данных с теплосчетчиков представляется очень перспективным. Оперативность в этом случае гораздо выше, чем у любых других видов связи. Возможна даже организация мониторинга в режиме реального времени. Параллельные устройства, подключенные к сети TCP/IP, могут работать одновременно. В сетях ADSL оплачивается только одно направление передачи (то, в котором передается больший трафик). У большинства клиентов оплачивается входящий трафик. Небольшой исходящий трафик от теплосчетчика не сможет превысить входящий трафик и, каким образом, будет бесплатным. Для использования ADSL и других сред передачи протокола TCP/IP необходимо использовать коммуникационные контроллеры (рис.2).

На сегодняшний день осуществляется поэтапный перевод части объектов на GSM-связь. В качестве абонентского оборудования нами были выбраны GSM-терминалы Siemens TC65T. Это устройство представляет собой интеллектуальный GSM-модем со встроенным программируемым контроллером. Он поддерживает протоколы CSD и GPRS, содержит встроенную Java-машину, оперативную и Flash память, имеет возможность обновления пользовательского ПО встроенного контроллера через сеть GSM . Эти свойства позволили организовать плавный поэтапный переход от коммутируемых телефонных линий к сети GSM.

На первом этапе на ряд объектов были установлены GSM-терминалы, связь с которыми ведется в режиме CSD. С точки зрения программного обеспечения этот режим не имеет отличий от использования обычного модема для коммутируемых телефонных линий. Т.е. мы можем использовать старое программное обеспечение системы сбора данных, рассчитанное на использование обычных модемов, не внося каких-либо изменений в программный код. На этом этапе мы уже имеем преимущества от GSM-связи, т.к. у нас нет необходимости разделять канал с каким-либо другим абонентским оборудованием. Также, было отмечено, что при использовании GSM-терминала на стороне теплосчетчика отсутствуют обрывы сеанса связи.

Рис.2 Передача информации с теплосчетчика через сеть Интернет

Второй этап - перевод системы сбора на использование протокола GPRS позволит значительно повысить оперативность сбора данных (информация будет передаваться по мере формирования архива теплосчетчика -каждый час), уменьшить расходы на GSM-связь и значительно увеличить максимальное количество теплосчетчиков, обслуживаемых сервером сбора информации.

На этом этапе нами ведется разработка программного обеспечения (ПО) для встроенного контроллера GSM-терминала, которое будет регулярно считывать информацию с прибора, преобразовывать ее в вид, пригодный для непосредственной записи в базу данных, и передавать ее на сервер сбора информации по протоколу GPRS. Серверная часть программы будет принимать информацию по протоколу TCP/IP через сеть Интернет, и записывать ее в базу данных. По окончании разработки ПО для встроенного контроллера GSM-терминала оно будет загружено в GSM-терминалы, установленные непосредственно на объектах, через сеть GSM. Т.е. для перехода на протокол GPRS нам не потребуется вносить какие-либо изменения в аппаратную часть на узлах учета, а также, выезжать на объекты заказчика для обновления программного обеспечения GSM-терминалов. Возможность обновления встроенного ПО GSM-терминала через сеть GSM также сократит расходы на исправление ошибок в этом ПО в процессе отладки новой системы сбора.

1

TCP/IP

Сервер сбора информации (Информационно- ^ „

аналитический центр)