СИСТЕМА КОНТРОЛЯ КОММУНАЛЬНЫХ УСЛУГ
SYSTEM FOR CONTROLLING COMMUNAL SERVICES

Изобретение относится к области измерительно-вычислительной 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.
Потребленное количество энергии для любого энергоносителя рассчитывается по результатам измерения сигналов расхода и потенциала, а ее качество определяется сигналами потенциала.
Существующие системы контроля коммунальных услуг измеряют сигналы о расходе коммунальных услуг, а сигналы потенциала измеряются только для определения расхода энергии.
Таким образом, существует техническая задача определения качества коммунальных услуг с целью его учета при оплате услуг.
Известна система контроля жилищно-коммунальной информации (RU, патент № 2141626, опубл. 20.11.99, бюл.№ 32), которая содержит домовые контроллеры с запоминающими устройствами, содержащими адреса домов, модемы, электронную вычислительную машину центральной диспетчерской с таймером для запоминания событии во времени и принтером для обеспечения отчетно-правового делопроизводства и распечатки счетов-квитанций, подлежащих оплате квартиросъемщиками, ПЭВМ со звуковой и световой сигнализацией, расположенные в дежурных охранных частях, датчики параметров работы с пультами вызова помощи, кабельные, почтовые, телефонные и/или радиоканалы связи, унифицированные датчики электрических сигналов по температуре, давлению и объемному расходу газа, датчики электрических сигналов по температуре и объемному расходу воды, расположенные в характерных точках отопительных систем квартир, систем питьевой и горячей воды, микроконтроллеры, выполненные с возможностью запоминания номеров квартир и определения массового расхода газа и расхода питьевой воды, энергосодержания горячей воды и тепла с учетом температурной погрешности и запоминания этих величин на время отсутствия сетевого питания, снабженные автономными источниками электропитания, блоки электронных преобразователей с сетевыми источниками электропитания, пульты вызова охранной помощи, а также содержит блоки квартирных счетчиков фактически израсходованного газа по его массе, тепловой и электрической энергии, питьевой воды и энергосодержания горячей воды, выполненные в виде электромеханических счетчиков электрических импульсов, соответствущих заданным "единичным" размерам израсходованного энергоносителя с возможностью их размещения за пределами квартир, при этом датчики и пульты вызова охранной помощи соединены через электронные преобразователи с микроконтроллерами, которые соединены с блоками квартирных счетчиков и домовыми контроллерами, соединенными через модемы и каналы связи с электронной вычислительной машиной центральной диспетчерской и ПЭВМ дежурных частей пожарной охраны, милиции, скорой помощи, аварийной службы газа, жилищно-коммунальной службы или службы лифтового хозяйства, расположенных вблизи дома, жильцы которого нуждаются в помощи.
Общими признаками известной системы-аналога и предлагаемой системы являются наличие контроллера, который определяет расходы электроэнергии, газа, питьевой и горячей воды, унифицированных датчиков напряжения, тока, датчиков электрических сигналов по температуре, давлению и объемных расходов газа и горячей воды, датчиков давления и объемных расходов питьевой воды.
Причиной, которая мешает достижению поставленной технической задачи, есть то, что в системе-аналоге нет каналов контроля качества услуг, вследствие чего сигналы типа потенциала, которые характеризуют качество предоставления услуг, такие как напряжение, давление, температура, не обрабатываются отдельно от сигналов контроля расхода коммунальных услуг.
Известна система учета коммунальных услуг при переменном тарифе (RU, патент № 2134865, опубл. 20.08.99, бюл.№ 23), содержащая первый канал, состоящий из импульсного преобразователя, выход которого соединен со входом первого пересчетного устройства, и счетчика, блок определения параметров, выход которого подключен ко входу блока памяти, n-1 каналов, состоящих из счетчика и последовательно соединенных импульсного преобразователя и пересчетного устройства, блок памяти выполнен в виде блока энергонезависимой памяти, при этом в каждом канале выход пересчетного устройства соединен через счетчик с соответствующим входом блока определения параметров, соответствующие выходы которого соединены со вторыми входами пересчетных устройств и счетчиков каналов и дисплеем, а выход блока определения параметров и вход блока энергонезависимой памяти выполнены в виде входа-выхода.
Общими признаками известной системы-аналога и предлагаемой системы являются наличие преобразователя, счетчиков и контроллера (блока управления).
Причиной, которая мешает достижению поставленной задачи, есть то, что в системе-аналоге нет блоков контроля качества предоставления услуг, и сигналы типа потенциала, которые характеризуют качество предоставления услуг, не обрабатываются отдельно от сигналов контроля расхода услуг.
Известна система учета коммунальных услуг и счетчик энергоресурсов, который используется в ней, (UA, декларационный патент на изобретение № 63853, опубл. 15.01.04, бюл.№ 1), которая выбрана нами в качестве прототипа и состоит из датчика тока, датчика напряжения, датчиков расхода горячей воды, холодной воды и газа, из блока управления, преобразователя мощности в частоту, блока сенсоров, блоков гальванической развязки, блока адресации и блока опроса датчиков, жидкокристаллического индикатора, передающего устройства, индикатора неуплаты, причем датчики тока и напряжения соединены с входами преобразователя мощности в частоту, выход которого и выход блока сенсоров подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, к третьему и четвертому входам-выходам которого через блоки гальванической развязки подключены соответственно блок адресации и блок опроса датчиков, к входам которого подключены выходы датчиков расхода холодной воды, горячей воды и газа, при этом первый выход блока управления соединен с контроллером, подключенным к жидкокристаллическому индикатору, второй выход блока управления через блок гальванической развязки соединен с передающим устройством, а третий его выход - с индикатором неуплаты.
Общими признаками системы-прототипа и предлагаемой системы являются наличие датчика напряжения, датчика тока, датчиков расхода горячей воды, холодной воды и газа, преобразователя, блока управления, блока сенсоров, контроллера, жидкокристаллического индикатора, передающего устройства, блоков гальванической развязки, блока адресации, блока опроса датчиков, причем выходы датчиков тока и напряжения соединены со входами преобразователя, выход которого и выход блока сенсоров подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, к третьему и четвертому входам-выходам которого через блоки гальванической развязки подключены соответственно блок адресации и блок опроса датчиков, к одному из входов которого подключены выходы датчиков расхода горячей воды, холодной воды, газа, при этом первый выход блока управления соединен с входом контроллера, выход которого соединен со входом жидкокристаллического индикатора, второй выход блока управления соединен со входом блока гальванической развязки, выход которого подсоединен ко входу передающего устройства, выход которого является выходом системы.
Причиной, которая мешает достижению поставленной задачи, есть то, что в системе-аналоге нет блоков контроля качества предоставления услуг, и сигналы типа потенциала, которые характеризуют качество предоставления услуг, не обрабатываются отдельно от сигналов контроля расхода услуг.
В основу изобретения поставлена задача определения качества коммунальных услуг за время их потребления у потребителя с целью его учета при расчете оплаты за потребленные коммунальные услуги.
Задача решается тем, что в систему контроля коммунальных услуг, которая состоит из датчика напряжения, датчика тока, датчиков расхода горячей воды, холодной воды и газа, преобразователя, блока управления, блока сенсоров, контроллера, жидкокристаллического индикатора, передающего устройства, блоков гальванической развязки, блока адресации, блока опроса датчиков, причем выходы датчиков тока и напряжения соединены со входами преобразователя, выход которого и выход блока сенсоров подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, к третьему и четвертому входам-выходам которого через блоки гальванической развязки подключены соответственно блок адресации и блок опроса датчиков, к одному из входов которого подключены выходы датчиков расхода горячей воды, холодной воды, газа, при этом первый выход блока управления соединен со входом контроллера, выход которого соединен со входом жидкокристаллического индикатора, второй выход блока управления соединен со входом блока гальванической развязки, выход которого подсоединен ко входу передающего устройства, выход которого является выходом системы, в соответствии с изобретением дополнительно введены блок контроля напряжения, датчик давления горячей воды и блок контроля давления горячей воды, датчик температуры горячей воды и блок контроля температуры горячей воды, датчик давления холодной воды и блок контроля давления холодной воды, датчик давления газа и блок контроля давления газа, датчик температуры газа и блок контроля температуры газа, генератор временных импульсов, причем выход датчика напряжения подсоединен к первому входу блока контроля напряжения, ко второму входу которого подсоединен датчик тока, выход датчика давления горячей воды подсоединен к первому входу блока контроля давления горячей воды, выход датчика температуры горячей воды подсоединен к первому входу блока контроля температуры горячей воды, выход датчика расхода горячей воды подключен ко вторым входам блоков контроля давления и температуры горячей воды, выход датчика давления холодной воды соединен с первым входом блока контроля давления холодной воды, второй вход которого подсоединен к выходу датчика расхода холодной воды, выход датчика давления газа соединен с первым входом блока контроля давления газа, выход датчика температуры газа подсоединен к первому входу блока контроля температуры газа, выход датчика расхода газа подключен ко вторым входам блоков контроля давления и температуры газа, выход генератора временных импульсов подключен к третьим входам всех блоков контроля, адресный выход блока адресации подключен к четвертым входам всех блоков контроля, сбросовый выход блока адресации подсоединен к пятым входам всех блоков контроля, выходы всех блоков контроля соединены с соответствующим входом блока опроса датчиков.
Введение в систему блока контроля напряжения, датчика давления горячей воды и блока контроля давления горячей воды, датчика температуры горячей воды и блока контроля температуры горячей воды, датчика давления холодной воды и блока контроля давления холодной воды, датчика давления газа и блока контроля давления газа, датчика температуры газа и блока контроля температуры газа, генератора временных импульсов, причем выход датчика напряжения подсоединен к первому входу блока контроля напряжения, ко второму входу которого подсоединен датчик тока, выход датчика давления горячей воды подсоединен к первому входу блока контроля давления горячей воды, выход датчика температуры горячей воды подсоединен к первому входу блока контроля температуры горячей воды, выход датчика расхода горячей воды подключен ко вторым входам блоков контроля давления и температуры горячей воды, выход датчика давления холодной воды соединен с первым входом блока контроля давления холодной воды, второй вход которого подсоединен к выходу датчика расхода холодной воды, выход датчика давления газа соединен с первым входом блока контроля давления газа, выход датчика температуры газа подсоединен к первому входу блока контроля температуры газа, выход датчика расхода газа подключен ко вторым входам блоков контроля давления и температуры газа, выход генератора временных импульсов подключен к третьим входам всех блоков контроля, адресный выход блока адресации подключен к четвертым входам всех блоков контроля, сбросовый выход блока адресации подсоединен к пятым входам всех блоков контроля, выходы всех блоков контроля соединены с соответствующим входом блока опроса датчиков, что позволило определять качество электроснабжения, горячей воды, холодной воды, газа и учитывать показатели качества для соответствующей оплаты коммунальных услуг.
Система контроля коммунальных услуг, блок-схема которой изображена на фиг.1, состоит из датчика напряжения 1, датчика тока 2, датчиков расхода горячей воды 3, холодной воды 4 и газа 5, преобразователя 6, блока управления 7, блока сенсоров 8, контроллера 9, жидкокристаллического индикатора 10, передающего устройства 12, блоков гальванической развязки 11, 13, 15, блока адресации 14, блока опроса датчиков 16, блока контроля напряжения 22.1, датчика давления горячей воды 17 и блока контроля давления горячей воды 22.2, датчика температуры горячей воды 18 и блока контроля температуры горячей воды 22.3, датчика давления холодной воды 19 и блока контроля давления холодной воды 22.4, датчика давления газа 20 и блока контроля давления газа 22.5, датчика температуры газа 21 и блока контроля температуры газа 22.6, генератора временных импульсов 23, причем выходы датчиков тока 2 и напряжения 1 соединены со входами преобразователя 6, выход которого и выход блока сенсоров 8 подключены соответственно к первому и второму входам блока управления 7, к третьему и четвертому входам-выходам которого через блоки гальванической развязки 13, 15 подключены соответственно блок адресации 14 и блок опроса датчиков 16, к одному из входов которого подключены выходы датчиков расхода горячей воды 3, холодной воды 4, газа 5, при этом первый выход блока управления 7 соединен с входом контроллера 9, выход которого соединен со входом жидкокристаллического индикатора 10, второй выход блока управления 7 соединен со входом блока гальванической развязки 11, выход которой подсоединен ко входу передающего устройства 12, выход которого является выходом системы, выход датчика напряжения 1 подсоединен к первому входу блока контроля напряжения 22.1, ко второму входу которого подсоединен датчик тока 2, выход датчика давления горячей воды 17 подсоединен к первому входу блока контроля давления горячей воды 22.2, выход датчика температуры горячей воды 18 подсоединен к первому входу блока контроля температуры горячей воды 22.3, выход датчика расхода горячей воды 3 подключен к вторым входам блоков контроля давления 22.2 и температуры горячей воды 22.3, выход датчика давления холодной воды 19 соединен с первым входом блока контроля давления холодной воды 22.4, второй вход которого подсоединен к выходу датчика расхода холодной воды 4, выход датчика давления газа 20 соединен с первым входом блока контроля давления газа 22.5, выход датчика температуры газа 21 подсоединен к первому входу блока контроля температуры газа 22.6, выход датчика расхода газа 5 подключен ко вторым входам блоков контроля давления 22.5 и температуры газа 22.6, выход генератора временных импульсов 23 подключен к третьим входам всех блоков контроля 22.1…22.6, адресный выход блока адресации 14 подключен к четвертым входам всех блоков контроля 22.1…22.6, сбросовый выход блока адресации 14 подсоединен к пятым входам всех блоков контроля 22.1…22.6, выходы всех блоков контроля 22.1…22.6 соединены с соответствующим входом блока опроса датчиков 16.
Датчики напряжения 1 и тока 2 предназначены для преобразования сигналов о параметрах электрической сети в электрические сигналы, которые могут восприниматься входными цепями преобразователя 6; в преобразователе 6 входные сигналы о токе потребления и о напряжении формируют произведение, которое равно мощности, которая может преобразовываться, например, в частоту импульсов; датчики расхода горячей воды 3, расхода холодной воды 4, расхода газа 5 преобразуют физический параметр расхода в электрический сигнал, например в частоту импульсов, который может восприниматься входными цепями блока опроса датчиков 16 и блоками контроля 22.1…22.6;
- блок управления 7 выполняет общее управление системой: подсчитывает и запоминает значения потребленной электроэнергии, опрашивает блок опроса датчиков 16 о состоянии датчиков расхода горячей воды 3, холодной воды 4 и газа 5, блоки контроля 22.1…22.6 и запоминает их значения, выполняет необходимые вычисления коэффициентов качества, выдает на отображение все необходимые сообщения, опрашивает блок сенсоров 8 для отображения на жидкокристаллическом индикаторе 10 количественных и качественных показателей потребленных коммунальных услуг, выполняет обмен данными с блоком адресации 14; блок управления 7 может быть реализован на базе микропроцессора или микроЭВМ (см. Электроника, М.: Советская энциклопедия, 1991, стр.301-303);
- блок сенсоров 8 позволяет просматривать количественные и качественные показатели всех потребленных коммунальных услуг;
- контроллер 9 обеспечивает регенерацию изображений на жидкокристаллическом индикаторе 10;
- блоки гальванической развязки 11, 13, 15 необходимы для выполнения требований электробезопасности;
- передающее устройство 12 необходимо для передачи количественных и качественных показателей о всех потребленных коммунальных услугах в систему высшего уровня;
- блок адресации 14 необходим для адресации блоков контроля 22.1…22.6 с целью считывания из них информации и формирования сбросового импульса для блоков контроля, объединения систем потребителя в систему высшего уровня;
- блок опроса датчиков 16 необходим для подсчета импульсов от датчиков расхода горячей воды 3, холодной воды 4, газа 5, пересчета их для получения единиц измерения, приема показателей качества от блоков контроля 22.1…22.6, хранения полученных результатов и передачу последних в блок управления 7;
- датчики давления горячей воды 17, температуры горячей воды 18, давления холодной воды 19, газа 20, температуры газа 21 необходимы для преобразования физических параметров, таких как давление и температура, в электрические сигналы, которые могут восприниматься входными цепями блоков контроля 22,1…22.6;
- блоки контроля 22.1…22.6 выполнены в соответствии с заявкой на патент Украины № а200612878 от 06.12.06, выходами которых являются выходы счетчиков времени пребывания сигналов качества в определенных границах и общего времени использования услуги за определенный промежуток времени, например месяц;
- генератор временных импульсов 23 генерирует временные импульсы, которые воспринимаются блоками контроля 22.1…22.6 и заполняют в них счетчики времени пребывания сигналов качества в определенных границах и общего времени использования услуги за определенный промежуток времени, например месяц.
Система работает следующим образом. В первый момент обусловленного времени, например в начале каждого месяца, в блоке управления 7 запоминаются количественные значения всех использованных услуг за прошлое время их использования, от блока управления 7 через блок гальванической развязки 13 и блок адресации 14 на пятые входы всех блоков контроля 22.1…22.6 поступает импульс сброса, который устанавливает все счетчики времени этих блоков в "0".
Входные величины напряжения и тока потребления поступают через датчики напряжения 1 и тока 2 на преобразователь 6, где формируется произведение, которое равно мощности и преобразуется во входной сигнал для блока управления 7, например в частоту импульсов, в котором осуществляется перерасчет импульсов для получения единиц измерения электроэнергии, которые одновременно передаются в передающее устройство 12. Накопленная величина использованной электроэнергии запоминается в энергонезависимой памяти и одновременно отображается на экране жидкокристаллического индикатора 10. В блоке опроса датчиков 16 подсчитываются импульсы от датчиков расхода горячей воды 3, холодной воды 4, газа 5 и пересчитываются для получения единиц измерения расхода соответствующей услуги. По запросу блока управления 7 величины расхода горячей и холодной воды, газа передаются в блок управления 7 и запоминаются в энергонезависимой памяти.
После сброса счетчиков времени в блоках контроля 22.1…22.6, в счетчиках времени блоков начинается, в зависимости от наличия сигнала расхода соответствующей услуги, накопление времени пребывания сигналов потенциала (напряжение, давление, температура) на соответствующих участках диапазонов, которые характеризуют качество услуги (см. Постановление КМ Украины № 630 от 21.07.05 "06 утверждении Правил предоставления услуг по централизованному отоплению, снабжению холодной и горячей водой и водоотведению и типового договора по предоставлению этих услуг", заявка на патент Украины № а200612878 от 06.12.06).
После окончания обусловленного времени, например месяца, в блоке управления 7 вычисляются количества использованных услуг за этот месяц как разница между количеством использованных услуг в конце месяца и в начале месяца, из блока управления 7 через блок гальванической развязки 13 и блок адресации 14 на четвертые входы всех блоков контроля 22.1…22.6 поступают по очереди адреса блоков и адреса счетчиков этих блоков контроля. Числа, накопленные в счетчиках блоков контроля 22.1…22.6, попадают через блок опроса датчиков 16 в блок управления 7, где они используются для вычисления коэффициентов качества по формуле (1):
где
к
K - коэффициент качества;
ов
Т - общее время использования услуги за обусловленный промежуток времени, например за месяц;
i
T - время пребывания сигнала качества на i-ом участке диапазона изменения сигнала качества за обусловленный промежуток времени, например за месяц;
i
K - коэффициент для сигнала, который находится на i - ом участке диапазона;
n - количество участков на всем диапазоне сигнала качества;
(см. заявка на патент Украины №а 200607592 от 07.07.06).
ов
i
i
i
Значения Т и T накапливаются в счетчиках времени блоков контроля 22,1…22.6. Коэффициенты K и n определяются в нормативных документах. Если K считать тарифным коэффициентом, то в соответствии с Постановлением КМ Украины № 630 от 21.07.05 для n=4 участкам температуры горячей воды тарифные коэффициенты равны:
75°С-50°С
K<sub>1</sub>=1;
49°С-45°С
K<sub>2</sub>=0,9;
44°С-40°С
K<sub>3</sub>=0,7;
39°С. - комнатная
K<sub>4</sub>=0.
Для некоторых услуг существуют два и больше сигналов, по которым определяется качество услуги. Например, для горячей воды - это давление и температура. Для таких услуг коэффициент качества определяется по формуле (2);
Сумма уплаты денег за использованную услугу рассчитывается в блоке управления 7 по формуле (3);
п
где О - величина оплаты за использованную услугу;
тар
Т - тариф на услугу;
у
K - количество использованной услуги за текущий промежуток времени, например месяц;
к
K - коэффициент качества использованной услуги за текущий промежуток времени, который рассчитывается по формулами (1) или (2).
Предложенная система контроля коммунальных услуг позволяет автоматически определять количество и качество использованных коммунальных услуг, рассчитывать оплату за использованные коммунальные услуги в соответствии с их количеством и качеством в каждой отдельной квартире, а также позволяет контролировать соответствие присланных производителем счетов за услуги количеству и качеству их у каждого потребителя.