УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА КОММУНАЛЬНЫХ УСЛУГ
DEVICE FOR DETERMINING QUALITY OF COMMUNAL SERVICES

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и применяется для контроля предоставления и потребления разного вида коммунальных услуг в системах контроля расхода электроэнергии, газа, холодной и горячей воды, тепловой энергии. Изобретение может применяться в коммунальном хозяйстве для бытовых потребителей.
Контроль коммунальных услуг состоит из двух частей: контроля расхода услуг, в котором фиксируются такие сигналы расхода, как ток потребления для электроэнергии, расход газа, воды холодной и горячей, и контроля качества предоставления услуг, в котором измеряются такие сигналы потенциала, как напряжение в электрической сети, давление в трубопроводах газа, воды и отопления, температура горячей воды.
Если сигналы от датчиков расхода зависят от действий потребителя и это есть количество использованной услуги, то сигналы от датчиков потенциала определяет поставщик и они характеризуют качество предоставления услуги. Поскольку потребитель использует услуги по своему усмотрению, то ему необходимо измерять сигналы потенциала (определять качество услуги), например напряжения в электросети, только тогда, когда он потребляет услугу. Качество услуги в другое время его не интересует.
Известен анализатор напряжения (SU, А.С. №1538140, опубл. 23.01.90, бюл. №3), который состоит из преобразователя входного сигнала в постоянное напряжение, первого компаратора, источника напряжения, n счетчиков, блока статистической обработки, первого ключа сброса, генератора линейно изменяющегося напряжения, задатчика интервалов выборки, генератора импульсов n-разрядного регистра сдвига, триггера, элемента задержки, второго ключа сброса, причем выход преобразователя входного сигнала соединен с первым входом первого компаратора, у второго компаратора первый вход подсоединен к источнику напряжения, выходы n счетчиков соединены со входами блока статистической обработки, входы сброса в "0" счетчиков подключены к первому ключу сброса, вход пуска генератора линейно изменяющегося напряжения подключен к выходу задатчика интервалов выборки, вход останова - к выходу первого компаратора, R-входу триггера, R-выходу регистра сдвига и второму ключу сброса, а выход - к вторым входам первого и второго компараторов, выход второго компаратора соединен с D-входом триггера и управляющим входом генератора импульсов, выход которого подключен к С-входу триггера и через элемент задержки - к С-входу регистра сдвига, D-вход которого подключен к выходу триггера, а разрядные выходы - к входам соответствующих счетчиков.
Общими признаками известного устройства-аналога и предлагаемого устройства являются наличие преобразователя, компараторов, входа сброса и счетчиков времени пребывания сигнала в заданных границах.
Причиной, которая мешает достижению поставленной технической задачи, является то, что в устройстве-аналоге измерение напряжения не связано со времени потребления услуги.
Известен анализатор напряжения (RU, патент №2024880, опубл. 15.12.94, бюл. №23), который содержит преобразователь входного сигнала в постоянное напряжение, первый и второй компараторы, генератор линейно изменяющегося напряжения, задатчик интервалов выборки, триггер, n-разрядный регистр сдвига, первый и второй ключи сброса, источник опорного напряжения, генератор импульсов, элемент задержки, n счетчиков, блок статистической обработки, блок вычисления статистических моментов, который включает в себя два элемента задержки, три блока элементов И, два триггера, квадратор, два сумматора кодов, счетчик числа выборок, два блока деления, преобразователь мгновенных значений напряжений в цифровой код, причем вход преобразователя входного сигнала соединен со входом устройства, а выход - с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с вторым входом второго компаратора и выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, вход пуска которого соединен с выходом задатчика интервалов выборок, вход останова - с выходом первого компаратора, R-входом триггера, R-входом n-разрядного регистра сдвига и вторым ключом сброса, первый вход второго компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход подсоединен к D-входу триггера и управляющему входу генератора импульсов, выход которого соединен с С-входом триггера и через элемент задержки - с С-входом n-разрядного регистра сдвига, D-вход которого соединен с выходом триггера, а разрядные выходы - с входами соответствующих n счетчиков, выходы которых соединены с входами блока статистической обработки, входы установки в "0" счетчиков соединены с первым ключом сброса, информационный вход и вход запуска которого соединены соответственно с информационным входом и входом управления блока, а выход соединен с первым входом первого блока элементов И, второй и третий входы и выход которого соединены соответственно с выходом первого элемента задержки, выходом первого триггера и с объединенными входами первого сумматора кодов и квадратора, выход которого через последовательно соединенные второй сумматор кодов, третий блок элементов И и второй блок деления соединены со вторым выходом блока, выход первого сумматора кодов через последовательно соединенные второй блок элементов И и первый блок деления соединен с первым выходом блока, вторые входы второго и третьего блоков элементов И соединены с выходом второго триггера, вход сброса которого и вход сброса первого триггера объединены и соединены с выходом второго элемента задержки, вход которого и установочный вход второго триггера объединены и соединены с выходом переполнения счетчика числа выборок, вход которого соединен с входом первого элемента задержки и входом управления блока, входы делителя блоков деления объединены и соединены с кодовым выходом счетчика числа выборок, информационный вход и вход управления блока соединены соответственно с выходом преобразователя входного сигнала в постоянное напряжение и выходом первого компаратора.
Общими признаками известного устройства-аналога и предлагаемого устройства есть наличие преобразователя, компараторов, сбросового входа и счетчиков времени пребывания сигнала в заданных границах.
Причиной, которая мешает достижению поставленной технической задачи является то, что в устройстве-аналоге измерение напряжения не привязано ко времени потребления услуги.
Известен статистический анализатор качества параметров электрической энергии (SU, А.С. №1223156, опубл. 07.04.86, бюл. №13), который выбран нами в качестве прототипа и состоит из преобразователя входного сигнала в постоянное напряжение, многопредельного блока сравнения с n выходами, n каналов, которые состоят из счетчиков и соединенных с их входами коммутаторов, блока управления, блока статистической обработки, причем выход преобразователя входного сигнала в постоянное напряжение соединен с входом многопредельного блока сравнения, выходы которого подсоединены к входам коммутаторов, другие входы которых соединены с выходом блока управления, выходы счетчиков подключены к входам блока статистической обработки.
Причиной, которая мешает достижению поставленой технической задачи, является то, что в прототипе измерение напряжения не связано со временем потребления услуги. Кроме того, если в каком-то счетчике при подсчете времени возникнет ошибка или сбой, этот факт определить невозможно.
В основу изобретения поставлена задача подсчета времени пребывания сигнала в определенных пределах (определение качества услуг) только тогда, когда услуга потребляется, а также предоставить возможность контроля правильности подсчета времени пребывания сигнала в определенных пределах.
Задача решается тем, что в устройство определения качества коммунальных услуг, которое содержит измерительный преобразователь, многопредельный блок сравнения, дешифратор, генератор временных импульсов, n счетчиков времени, причем вход измерительного преобразователя является входом устройства, а выход подсоединен ко входу многопредельного блока сравнения, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, в соответствии с изобретением введены второй измерительный преобразователь, компаратор, источник смещения, (n+1) логических схем И, (n+1) счетчик времени, причем вход второго измерительного преобразователя является вторым входом устройства, а выход подсоединен к первому входу компаратора, второй вход которого связан с выходом источника смещения, выход компаратора соединен с первым входом (n+1) логической схемы И, второй вход которой подсоединен к выходу генератора временных импульсов, а выход соединен со счетным входом (n+1) счетчика времени и первыми входами других n логических схем И, вторые входы n логических схем И подсоединены к соответствующим n выходам дешифратора, выходы n логических схем И соединены со счетными входами n счетчиков времени, сбросовый вход всех счетчиков времени подсоединен к сбросовому входу устройства, а выходы всех счетчиков времени являются выходами устройства.
Введение в устройство второго измерительного преобразователя, компаратора, источника смещения, (n+1) счетчика времени позволяет прохождение временных импульсов в счетчики времени только тогда, когда на втором входе устройств существует наименьший сигнал о потреблении услуги, а также позволяет определить ошибку или сбой в счетчиках времени в процессе подсчета времени путем сравнения результатов в (n+1) счетчике времени с суммой результатов в n остальных счетчиков времени.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - блок-схема заявляемого устройства;
на фиг.2 - временные диаграммы работы блок-схемы устройства.
Устройство, блок-схема которого изображена на фиг.1, содержит измерительный преобразователь 1, многопредельный блок сравнения 2, дешифратор 3, (n+1) логических схем И 4.1-4. (n+1), (n+1) счетчиков времени 5.1-5. (n+1), второй измерительный преобразователь 6, источник смещения 7, компаратор 8, генератор временных импульсов 9. Вход измерительного преобразователя 1 является входом устройства, а выход подсоединен ко входу многопредельного блока сравнения 2, цифровые выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора 3, вход второго измерительного преобразователя 6 является вторым входом устройства, а выход подсоединен к первому входу компаратора 8, второй вход которого связан с выходом источника смещения 7, выход компаратора 8 соединен с первым входом (n+1) логической схемы И 4. (n+1), второй вход которой подсоединен к выходу генератора временных импульсов 9, а выход соединен со счетным входом счетчика времени 5. (n+1) и первыми входами других логических схем И 4.1-4.n, вторые входы логических схем И 4.1-4.n подсоединены к соответствующим n выходам дешифратора 3, выходы n логических схем И 4,1-4.n соединены со счетными входами n счетчиков времени 5.1-5.n, сбросовый вход всех счетчиков времени 5 подсоединен к сбросовому входу устройства, а выходы всех счетчиков времени являются выходами устройства.
1
2
3
4
Устройство работает следующим образом. На вход 1 устройства поступает сигнал о коммунальной услуге типа потенциала. В нормативных документах, например "Правила предоставления населению услуг по водо-, теплоснабжению и водоотведению". Киев: Госкомстроительства, архитектуры и жилищной политики, - 1998; "ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения", Kиев: Госстандарт, 1998, приведены границы участков для сигналов с высоким, средним и низким качеством. Предположим, что на фиг.2 сигнал о услуге с наивысшим качеством находится на участке K, с средним качеством - на участках K и K, а наихудшим качеством - на участке K.
Измерительный преобразователь 1 преобразует сигнал в стандартный сигнал ГСП, например напряжение постоянного тока соответствующего диапазона, который подается на вход многопредельного блока сравнения 2.
1
2
3
i
n
В многопредельном блоке сравнения 2 определяется принадлежность сигнала к одному из возможных участков в соответствии с их качеством K K, K, … K, … K, а на его выходе появится цифровой код участка, где в данный момент находится входной сигнал качества. В дешифраторе 3 этот цифровой код превращается в единичный (разрешающий) сигнал на одном их выходов дешифратора 3 Вых.1, Вых.2, Вых.3,… Выхn. Если входной сигнал переходит на другой участок, единичный сигнал появляется на другом выходе дешифратора 3.
1
2
0
9
7
2
3
2
7
6
3
4
3
6
5
n
Предположим, что входной сигнал измерительного преобразователя 1 изменяется так, как это приведено на фиг.2. Тогда входной для многопредельного блока сравнения 2 сигнал находится на участке K в промежутке времени (t-t) и (t-t), поэтому в эти промежутки времени только на Вых.1 дешифратора 3 существует одиночный сигнал. Соответственно, когда входной находится на входном участке K в промежутках времени (t-t) и (t-t), только на Вых.2 дешифратора 3 существует единичный сигнал, участку K в промежутках времени (t-t) и (t-t) соответствует единичный сигнал на Вых.3 дешифратора 3, участку K - единичный сигнал на Вых.n.
1
0
9
8
На второй вход устройства подается сигнал типа расхода. Если услуга не потребляется, то на выходе второго измерительного преобразователя 6 существует нулевой сигнал. Постоянное смещение от источника смещения 7 подается на второй вход компаратора 8, и оно такое, что на выходе компаратора 8 с нулевым сигналом на первом входе существует нулевой сигнал. Этот нулевой сигнал запрещает прохождение временных импульсов от генератора временных импульсов 9 через логическую схему И 4.(n+1) и поэтому временные импульсы на счетные входы счетчиков временных импульсов 5 не попадают. На фиг.2 этой ситуации отвечают промежутки времени (t-t) и (t-t).
1
8
1
Когда начинается потребление услуги в момент времени t, выходной сигнал со второго измерительного преобразователя 6 превышает сигнал от источника смещения 7, на выходе компаратора 8 появляется единичный сигнал, который позволяет прохождение временных импульсов через логическую схему И 4.(n+1) на вход счетчика времени 5.(n+1), который начинает фиксировать общее время потребление услуги, что на фиг.2. соответствует промежутку времени (t-t).
1
2
3
n
В зависимости от нахождения сигнала потенциала на первом входе устройства на участках K, K, K, … K на соответствующем выходе дешифратора 3 появится единичный сигнал, который разрешает прохождение временных импульсов на соответствующий счетчик времени 5.1-5.n.
1
n
Таким образом, за время потребления услуги в счетчиках времени 5.1-5.n накапливается время пребывания сигнала потенциала (качества) на соответствующих участках качества K-K. Сумма времени, которая накапливается в счетчиках времени 5.1-5.n, должна равняться общему времени потребления услуги, которое накапливается в счетчике времени 5.(n+1). Если время, накопленное в счетчике времени 5.(n+1) равняется сумме времен, которые накапливаются в остальных счетчиках, то ошибок в подсчете времени нет, а если время в счетчике времени 5.(n+1) не равно сумме времен, то есть ошибка подсчета времени.
1
1
Качество услуги определяется относительным временем пребывания сигнала качества в заданных границах. Если наилучшим качеством является пребывание сигнала потенциала на участке K, а сигнал на этом участке был в течение очень небольшого промежутка времени относительно общего времени потребления услуги, то качество услуги низкое. Но если сигнал потенциала не выходил за пределы участка K, то качество услуги наилучшее.
Предложенное построение устройства позволяет автоматически определить качество предоставления услуги за все время ее потребления и выявить ошибки подсчета времени пребывания услуги в заданных границах.
Устройство возможно реализовать в промышленности, потому что оно состоит из известных узлов и компонентов, которые производятся серийно.