ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УЧЕТА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ С ИМПУЛЬСНЫМ СЧЕТЧИКОМ-РЕГИСТРАТОРОМ "PULSE PLC" И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ
ENERGY RESOURCES SMART ACCOUNTING SYSTEM WITH THE “PULSE PLC” PULSE RECORDING METER AND ITS OPERATION METHOD

Изобретение относится к системам сбора данных и последующего анализа полученной информации и может быть использовано для построения информационно-аналитических систем учета потребления энергоресурсов, предназначенных для сбора, накопления, обработки, хранения и передачи накопленной информации по линиям электропередач.
В настоящее время актуальной задачей является автоматизированный сбор данных о количестве потребляемых энергоресурсов объектами коммунального и промышленного назначения и, как следствие, исключения влияния «человеческого фактора».
Импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» предназначен для измерений электрической энергии, посредством подсчета импульсов, поступающих на входы измерительных каналов от подключенных к ним измерительных приборов учета электрической энергии и других энергоресурсов, имеющих импульсный выход и пересчета количества импульсов в значение измеряемой величины путем умножения посчитанного количества импульсов на цену импульса канала, а также автоматизированного сбора, накопления, обработки, хранения и передачи накопленной информации по линиям электропередач.
Известна информационно-аналитическая система учета энергоресурсов (патент РФ №2453913, G06F 17/00, 20.06.2012 г.), включающая установленные у потребителя на объекте счетчики расхода ТЭР, соединенные через модем, радиоканал и сеть Интернет с ЭВМ центрального диспетчерского пункта, причем система представляет собой территориально распределенную трехуровневую систему, на нижнем уровне расположены установленные на объекте у потребителя датчики контроля и счетчики расхода ТЭР, средний уровень представлен станциями связи и шкафами автоматики, обеспечивающими связь до датчиков контроля и счетчиков расхода ТЭР, станция связи содержит GSM-контроллер, соединенный одним входом/выходом с антенной для связи с верхним уровнем, а другим с коммутатором и радиомодемом, GSM-контроллер и коммутатор так же соединены с датчиками контроля и счетчиками расхода ТЭР, а радиомодем другим входом/выходом соединен с антенной, предназначенной для связи со шкафом автоматики, и источник питания с батареей, причем GSM-контроллер представляет собой объединенные на единой аппаратной платформе локальный контроллер сбора и передачи данных и GSM-модем, при этом GSM-контроллер одновременно снимает данные с датчиков контроля и счетчиков расхода ТЭР независимо от настроек интерфейсов и особенностей протоколов и устанавливает GPRS-соединение, при этом станция связи может одновременно посылать полученные от центрального сервера запросы и отправлять на него ответы по нескольким каналам связи от шкафов автоматики, установленным на объекте у потребителя ТЭР, обеспечивающих связь с удаленными датчиками контроля и счетчиками расхода ТЭР, шкаф автоматики содержит модем, соединенный одним входом/выходом с антенной, а другим с коммутатором, другие входы/выходы которого подключают к датчикам контроля и счетчикам расхода ТЭР, и источник питания с батареей; верхний уровень - это центральный сервер с программным обеспечением базы данных, WEB-интерфейсом и инструментами аналитической обработки данных, центральный сервер через сеть Интернет, оборудование сотового оператора, радиоканал и станцию связи связан с датчиками контроля и счетчиками расхода ТЭР, к центральному серверу подключаются компьютеры удаленных рабочих мест, и потребители ТЭР со своих персональных компьютеров имеют возможность зайти на WEB-сервер и получить информацию о потребленных энергоресурсах в физических и стоимостных единицах, а также результаты анализа этой информации.
Недостатком аналога является сложность и громоздкость данной системы.
Известна автоматизированная система сбора данных о потреблении энергоресурсов за расчетный период (патент РФ на полезную модель №77476, G08C 19/00, G08C 17/02, 20.10.2008 г.), содержащая первичные измерители - счетчики с импульсным выходным устройством, устройства передачи данных, каждое из которых установлено вблизи от соответствующего счетчика и доступно потребителю энергии, удаленные устройства приема данных и накопления данных, используемые оператором системы, причем устройство передачи данных содержит счетчик импульсов, узел преобразования полученных данных в цифровой интерфейс, энергонезависимую память и радиомодуль для передачи данных в режиме «запрос-ответ», устройство приема данных содержит радиомодуль для выдачи запроса и для приема данных и узел преобразования радиосигнала в цифровой интерфейс, а устройством накопления данных для последующей их обработки является компьютер.
Недостатком аналога является сложность системы, обусловленная монтированием устройства передачи данных на каждый объект.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является автоматизированная система для передачи и приема информации о потреблении энергоресурсов (патент РФ на полезную модель №50699, G08C 19/00, 20.01.2006 г.), содержащая первичные измерительные приборы, подключенные к узлам клиента, которые связаны по проводной линии с устройствами ввода-вывода, снабженными средствами обмена информацией с ее потребителями, и средства обработки информационных сигналов, а также средства обработки информационных сигналов, размещенные в узлах клиента.
Недостатком ближайшего аналога является усложнение конструкции, путем установки ретрансляторов-усилителей между узлами клиента и устройствами ввода-вывода в проводной линии, и монтированием устройства передачи данных на каждый объект.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ учета энергоресурсов (патент РФ 2453913, G06F 17/00, 20.06.2012 г.), заключающийся в том, что на объекте у потребителя энергоресурсов устанавливают датчики контроля и счетчики расхода топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) по каждому расходуемому энергоносителю, снимают их показания и производят обработку информации по фактически израсходованным потребителем энергоносителям, и с помощью средств отображения предоставляют каждому потребителю информацию о потребленных энергоресурсах, причем датчики контроля и счетчики расхода ТЭР подключают к станции связи, осуществляющей по запросу с центрального сервера сбор, обработку и передачу данных по линиям связи на центральный сервер, удаленные датчики контроля и счетчики расхода ТЭР подключают к шкафу автоматики, данные с которых по радиоканалу поступают на станцию связи, откуда информацию по радиоканалу, оборудованию сотового оператора и сети Интернет передают на центральный сервер.
Недостатком ближайшего аналога-способа недостаточное обеспечение дистанционного сбора данных о потреблении энергоресурсов.
Задачей изобретения является оптимизация процесса сбора и передачи данных; повышение оперативности доставки информации диспетчеру; увеличение количества потребителей, подключенных к системе; улучшение качества связи и упрощение системы, и как следствие уменьшение стоимости.
Технический результат - повышение эффективности сбора данных о потреблении топливно-энергетических ресурсов за счет обеспечения автоматической передачи данных от импульсного счетчика - регистратора «Pulse PLC» в режиме «Счетчик», установленного на счетчике расхода топливно-энергетических ресурсов потребителя, на импульсный счетчик -регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор», установленный на подстанции, при использовании в качестве канала передачи фазы.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается информационно-аналитическая система учета топливно-энергетических ресурсов, включающая счетчики расхода топливно-энергетических ресурсов по каждому расходуемому энергоносителю потребителей, которые связаны по проводной линии с интерфейсами, снабженными средствами обмена информацией с потребителями, и средства обработки информационных сигналов, согласно изобретению содержит импульсные счетчики-регистраторы «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» и в режиме «Концентратор», включающие блок питания, модуль памяти, интерфейсы, соединенные с микроконтроллером, связанным через вход усилителя с полосовым фильтром, к которому подсоединен модуль согласования, подключенный к электрической сети, и связанный с фильтром высоких частот, подключенным к выходу усилителя,
при этом импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» подключен к импульсному выходу счетчика расхода топливно-энергетических ресурсов, и
импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» установлен на подстанции на каждую фазу для сбора и передачи данных по линиям связи с импульсных счетчиков-регистраторов «Pulse PLC» в режиме «Счетчик», находящихся на той же фазе,
при этом импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» выполнен с возможностью автоматически производить опрос импульсных счетчиков-регистраторов «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» по PLC-интерфейсу.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается также способом учета топливно-энергетических ресурсов, по которому на объекте у потребителя топливно-энергетических ресурсов
устанавливают счетчики расхода топливно-энергетических ресурсов по каждому расходуемому энергоносителю,
снимают их показания и производят обработку информации по фактически израсходованным потребителем, обработку и передачу данных по линиям связи на центральный сервер, согласно изобретению,
импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» подключают к импульсному выходу счетчика расхода топливно-энергетических ресурсов, и
посредством импульсного счетчика-регистратора «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» осуществляют мониторинг информационно-аналитической системы топливно-энергетических ресурсов по п. 1, а
на подстанции устанавливают импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» на каждую фазу для сбора и передачи данных по линиям связи с импульсных счетчиков-регистраторов «Pulse PLC» в режиме «Счетчик», находящихся на той же фазе,
с помощью импульсного счетчика-регистратора «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» автоматически опрашивают импульсные счетчики-регистраторы «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» по PLC-интерфейсу, причем при сигнале с помехами на каждой линии связи между импульсным счетчиком-регистратором «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» и импульсным счетчиком-регистратором «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» настраивают промежуточный импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме ретрансляции,
при этом данные с подстанции передают на сервер по каналам связи.
Кроме того, по способу учета топливно-энергетических ресурсов, согласно изобретению, данные с подстанции могут передавать на сервер по каналу связи через «GSM».
Кроме того, по способу учета топливно-энергетических ресурсов, согласно изобретению, данные с подстанции могут передавать на сервер по каналу связи через «GPRS».
Кроме того, по способу учета топливно-энергетических ресурсов, согласно изобретению, данные с подстанции могут передавать на сервер по каналу связи через «Ethernet».
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана структурная схема импульсного счетчика-регистратора «Pulse LC», на фиг. 2 система сбора данных в населенном пункте.
Интеллектуальная система учета энергоресурсов включает импульсный счетчик-регистратор (фиг. 1), содержащий блок питания 1, интерфейсы 2, модуль памяти 3, соединенные с микроконтроллером 4, связанным через входной усилитель 5 с полосовым фильтром 6, к которому подсоединен модуль согласования 7, подключенный к электрической сети, и связанный с фильтром высоких частот 8, подключенным к выходному усилителю 9. К импульсному выходу 10 счетчика регистратора подключен прибор учета. Подстанция 11, например, трансформаторная подстанция (фиг. 2), связана с потребителями электроэнергии 12, например жилыми домами, гаражами и пр.
Интеллектуальная система учета энергоресурсов работаем следующим образом. На фиг. 1 показана схема работы импульсного счетчика-регистратора «Pulse PLC» в режиме «Счетчик». На блок питания 1 подают напряжение 220 В, он в свою очередь питает все элементы на памяти контроллера 4. Подключают прибор учета, импульсы с которого поступают на микроконтроллер 4 и сохраняют в модуле памяти 3, например «EEPROM». Для детальной настройки и просмотра показаний с помощью программного обеспечения служит интерфейс 2, например, «RS485». Импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» подключают к одной из фаз и отправляют запрос через модуль согласования 7 на импульсные счетчики-регистраторы в режиме «Счетчик», находящиеся на той же фазе. Сигнал доходит до модуля согласования 7 в импульсном регистраторе «Pulse PLC», проходит через полосовой фильтр 6, отсеивают лишние частоты, усиливают во входном усилителе 5 и попадают в микроконтроллер 4. Посредством микроконтроллера 4 принимают сигнал, обращаются в модуль памяти «EPROM» 3 и отправляют актуальные данные обратно, через выходной усилитель 9, фильтр высоких частот 8 и модуль согласования 7. Импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» использует «PLC-интерфейс» для сбора показаний от импульсных счетчиков-регистраторов «Pulse PLC» в режиме «Счетчик».
Импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор», установленный на трансформаторной подстанции 11, предназначен для сбора данных по PLC-интерфейсу с импульсных счетчиков-регистраторов «Pulse PLC» в режиме «Счетчик», установленных в одном PLC канале. В каждом задействованном канале необходимо установить по одному импульсному счетчику-регистратору «Pulse PLC» в режиме «Концентратор». В каждый импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» в виде таблицы записываются данные с импульсных счетчиков-регистраторов «Pulse PLC» в режиме «Счетчик», установленных в том же канале (фазе) что и импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор». На основе записанных данных и мпульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» автоматически производит опрос импульсных счетчиков-регистраторов «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» по PLC-интерфейсу. В процессе опроса по PLC-интерфейсу в таблицу импульсного счетчика-регистратора «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» записываются считанные с импульсных счетчиков-регистраторов «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» показания. Сохраненные в памяти импульсного счетчика-регистратора «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» показания считают по интерфейсу, например, 2 EIA485 (RS-485) вручную либо автоматически с помощью программного обеспечения. При сигнале с помехами между импульсным счетчиком-регистратором «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» и импульсным счетчиком-регистратором «Pulse PLC» в режиме «Концентратор», через программное обеспечение настраивают режим ретрансляции в промежуточном импульсном счетчике-регистраторе «Pulse PLC».
Пример конкретной реализации способа.
Способ учета энергоресурсов реализуется следующим образом. На объекте у потребителя топливно-энергетических ресурсов устанавливают счетчики расхода топливно-энергетических ресурсов по каждому расходуемому энергоносителю. Затем снимают их показания и производят обработку информации по фактически израсходованным потребителем, обработку и передачу данных по линиям связи на центральный сервер. Импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» подключают к импульсному выходу счетчика расхода топливно-энергетических ресурсов, и посредством импульсного счетчика-регистратора «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» осуществляют мониторинг информационно-аналитической системы энергоресурсов, а на подстанции устанавливают импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор» на каждую фазу для сбора и передачи данных по линиям связи с импульсных счетчиков-регистраторов «Pulse PLC» в режиме «Счетчик», На каждой линии связи, импульсные счетчики-регистраторы «Pulse PLC», в зависимости от качества связи программируют в режим ретрансляции, при этом данные с подстанции передают на сервер
Импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» имеет в своем составе два независимых импульсных входа. К каждому входу можно подключить по одному прибору учета с импульсным выходом. Передаточное число для каждого импульсного входа настраивается от дельно. Максимальная суммарная частота импульсов на два канала не должна превышать 100 Гц. Длительность импульса должна быть не менее 5 мс. Для подключения используют медный провод сечением 1,5 мм2. Электроэнергия, посчитанная в режиме «Счетчик», выражена формулой:
где Е - электроэнергия (кВт*ч),
IMP - количество переданных импульсов (имп),
А - передаточное число (имп/кВт*ч).
Импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» предназначен для подсчета импульсов, поступающих на его импульсные входы интерфейсов с подключенных к ним приборов учета. Импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Счетчик» должен иметь один или два (в зависимости от количества активных импульсных входов) уникальных адреса в пределах одного PLC канала (фазы). Всего к одной фазе (каналу) можно подключить до 250 уникальных адресов. На все три фазы (канала) до 750 приборов учета соответственно.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить эффективность сбора данных о потреблении топливно-энергетических ресурсов за счет обеспечения автоматической передачи данных от импульсного счетчика-регистратора «Pulse PLC» в режиме «Счетчик», установленного на счетчике расхода топливно-энергетических ресурсов потребителя, на импульсный счетчик-регистратор «Pulse PLC» в режиме «Концентратор», установленный на подстанции, при использовании в качестве канала передачи фазы.
Заявляемая интеллектуальная система учета энергоресурсов с импульсным счетчиком-регистратором «Pulse PLC» позволяет обеспечить дистанционный сбор данных о потреблении энергоресурсов, упростить систему сбора и передачи данных путем уменьшения количества расходных материалов.
Заявляемый способ учета энергоресурсов, способ работы интеллектуальной системы учета энергоресурсов с импульсным счетчиком-регистратором «Pulse PLC» позволяет обеспечить дистанционный сбор данных о потреблении энергоресурсов, упрощает процесс сбора и передачи данных.